Как я изобретал мир. Вернер фон Сименс

успел придать за это время разнообразнейшие формы.

      Другим вопросом, занимавшим меня уже достаточно долгое время, было точное измерение скорости снаряда. Искусный механик, известный часовщик Леонард изготовил по заказу экзаменационной артиллерийской комиссии часы, с большой скоростью вращавшие стрелку, когда она соединялась по электромагнитному принципу с часовым механизмом. Сцепление и расцепление стрелки в летящем снаряде имело большие трудности, преодолеть которые, несмотря на все усилия, до конца не удавалось. Это навело меня на легко осуществимую идею использования электрической искры для измерения скорости. В одном из опубликованных в «Anallen»[60] Поггендорфа сочинений «Об использовании электрической искры для измерения скорости» я указал на возможность с помощью вращающегося полированного стального цилиндра, на котором падающие электрические искры оставляют видимую метку, измерять точную скорость снаряда на каждой стадии его траектории. Это сочинение содержало реализованный мной только спустя много лет план расчета скорости электричества даже в его проводниках по тому же самому методу.

      Мой интерес к опытам с электричеством был сильнейшим образом оживлен участием в работах Леонарда, который одновременно был занят изысканиями по вопросу замены оптической телеграфии электрической[61], заказанными генеральным штабом армии. В доме надворного советника Зольтмана, отца одного из моих друзей из числа сослуживцев, я имел возможность увидеть стрелочный телеграф Уитстона[62] и принял участие в попытках наладить устойчивую связь между домом и отдельно стоявшим в большом саду предприятием по изготовлению искусственных минеральных вод[63]. Однако это ни разу по-настоящему не получилось, и вскоре я понял причину неудач. Она в значительной степени крылась в принципе конструкции аппарата, который требовал настолько равномерного вращения рукоятки вручную, чтобы произведенные им отдельные электрические импульсы имели постоянную мощность, достаточную для передвижения стрелочного механизма устройства приема[64]. Этого не всегда удавалось добиться, если аппараты работали в комнате, и это было абсолютно невозможно, когда значительная часть тока терялась, проходя по проводам с тогда еще несовершенной изоляцией.

      Леонард пытался по заказу комиссии устранить этот недостаток, проводя электрические импульсы сквозь часовой механизм, то есть через абсолютно одинаковые временные интервалы, что хотя и являлось улучшением, но не было достаточным при непостоянной потере тока. И тут мне стало ясно, что задачу с уверенностью можно решить, сделав из стрелочных телеграфов самодействующие работающие машины, каждая из которых самостоятельно прерывает и устанавливает ток. Если две или несколько таких электрических машин объединить в одну электрическую цепь, то каждый новый импульс тока возможен лишь тогда, когда все включенные аппараты завершают свой цикл

60

Anallen der Physik – журнал, основанный в 1799 году, с 1824 года до смерти физика Иоганна Кристиана Поггендорфа (1796–1877) вышедший в 160 томах под названием Anallen der Physik und Chemie. С 1877 года по сей день издается как Anallen der Physik.

61

Телеграфия. Оптический телеграф изобрел французский священник Клод Шапп в 1791 году. Телеграф Шаппа сослужил хорошую службу уже Наполеону I во время его военных походов. Спустя почти двадцать лет после окончания войны 1812 года, в 1832–1833 годах генеральный штаб Пруссии построил оптическую телеграфную линию из Берлина в Кобленц.

62

Сэр Чарльз Уитстон (1802–1875) – владел лондонской фабрикой музыкальных инструментов; занимался исследованиями акустики и смежных с ней областей. В 1837 году в соавторстве с Уильямом Куком получил английский патент на игольчатый телеграф. В 1839 году стал профессором экспериментальной физики в королевском колледже Кембриджского университета. Позднее создал стрелочный телеграф (см. пояснение), а также ряд других электрических приборов (будильников, часов и т. п.). В 1867 году, сразу же после издания работы Вернера фон Сименса о его динамо-машине с последовательным возбуждением он опубликовал очень похожую идею о динамо-машине с параллельным возбуждением. Его имя носит изобретенный им мост Уитстона – устройство для измерения электрического сопротивления, по сей день широко используемое в измерительной технике и радиотехнике.

63

В 1823 году аптекарь Конрад Генрих Зольтман и его дрезденский коллега Густав Струве организовали в Берлине на площади Бель-Альянс-Плац бальнеологическое учреждение. В 1835 году Струве передал Зольтману руководство им и посвятил себя своему предприятию в Дрездене. Зольтман, будучи увлеченным техникой, в 1842 году подал заявку на прусский патент для стрелочного телеграфа своего друга Чарльза Уитстона и установил его в своем саду. Там его, вероятно, и увидел Вернер фон Сименс, навещая друга Германа Зольтмана, сына аптекаря. Однако желание переделать и практически использовать этот телеграф пришло к Вернеру только спустя несколько лет, в 1846 году.

64

Стрелочный телеграф Вернера фон Сименса. Электрический телеграф впервые был изобретен Самуэлем Томасом Зёммерингом на основе явления электрохимического разложения воды. Электромагнетизм для телеграфии первыми применили Карл Фридрих Гаусс и Вильгельм Вебер в 1833 году. Но их аппараты были слишком чувствительными и могли использоваться только специалистами. Стрелочный телеграф Вернера фон Сименса в техническом исполнении Иоганна Георга Гальске стал первым практически применяемым и надежным аппаратом, с которым могли работать даже тогда еще малообразованные служащие телеграфов. Стрелочный телеграф Уитстона приводился в действие часовым механизмом; находившийся под действием электромагнитов маятник отклонялся, передвигая тем самым стрелку по экрану с нанесенными буквами и цифрами; стрелка же циферблата передатчика и приемника Сименса напрямую с помощью электромагнитного молоточка Вагнера с самопрерывателем (изобретение опубликовано Кристианом Эрнстом Нефом) пошагово продвигалась вперед по храповому колесу (шаговому механизму). Как следствие, неизбежно возникало синхронное движение передатчика и приемника, так как оба могли перейти на следующий шаг, только если их последовательно подключенные электромагнитные молоточки вновь замыкали цепь. В сравнении со стрелочным телеграфом Уитстона это имело решающее преимущество, так как в последнем при слишком быстрой передаче знаков якорь и спусковой механизм маятника из-за медленного увеличения тока и инерционности массы не точно следовали за импульсами тока, становились несинхронными, что приводило к неверной передаче букв.

Технически аппарат Сименса был сконструирован так, что при нажатии на клавишу необходимое усилие достигалось доселе неизвестным средством добавочного контакта, и на приемниках и передатчиках растяжение пружины, измеряемое микрометрическим винтом, было настроено таким образом, что их электромагнитные молоточки механически синхронизировались. При нажатии на кнопку, соответствующую выбранной букве или цифре, стрелка передатчика механически останавливалась возле нее и в том же месте останавливалась стрелка на циферблате приемного устройства. Правый магнит служил звонком телеграфисту, который вслед за тем переключал аппараты в рабочий режим.

Из прошения на выдачу патента на новый вид электрического телеграфа и прилагающееся к нему устройство печати депеш от 1 мая 1847 года: «Я считаю [это изобретение] новым и значимым и прошу запатентовать следующее:

– самодействующий преобразователь тока с подвижной металлической пластиной;

– описанный способ синхронизации движения храпового колеса со вставкой твердого либо пружинного молоточка между вертикально стоящими зубьями колеса;

– устранение возможности остановки якоря электромагнита посредством мгновенного параллельного подключения молоточка;

– описанную комбинацию стальных электромагнитов, устраняющую снижение магнетизма стали и гарантирующую работу п. 1 при любой силе тока;

– конструкцию электромагнитов с обмоткой из изолированной проволоки».