Нефть и песок О стали Компрессор - подбор и ошибки Из истории стандартизации резьб Соперник ксерокса - гектограф Новые технологии производства стали Экспорт проволоки из России Прогрессивная технологическая оснастка Цитадель сварки с полувековой историей Упрочнение пружин Способы обогрева Назначение, структура, характеристики анализаторов Промышленные пылесосы Штампованные гайки из пружинной стали Консервация САУ Стандарты и качество Технология производства Водород Выбор материала для крепежных деталей Токарный резец в миниатюре Производство проволоки Адгезия резины к металлокорду Электролитическое фосфатирование проволоки Восстановление корпусных деталей двигателей Новая бескислотная технология производства проката Синие кристаллы Автоклав Нормирование шумов связи Газосварочный аппарат для тугоплавких припоев
Главная страница / Архитектура отрасли

ПЕРВЫЙ ПИШУЩИЙ ТЕЛЕГРАФ В РОССИИ

Из Германии в Россию

Есть в Санкт-Петербурге на Васильевском острове так называемый "Академический дом", на фасаде которого в 1949 г. было установлено десять мемориальных досок в память о выдающихся русских академиках, живших здесь.

На первом месте доска, посвященная первому отечественному электротехнику В.В. Петрову, на втором – доска с именем известного математика М.В. Остроградского. А третье место заняла доска, где высечены слова: "В этом доме жил знаменитый физик и электротехник Борис Семенович Якоби".

В истории отечественной электротехники можно назвать лишь несколько выдающихся ученых-иностранцев, нашедших в России вторую Родину и проживших здесь до конца жизни. Ученые, подарившие России свои открытия и изобретения, внесли огромный вклад в сокровищницу мировой науки и техники.

Мориц Герман Якоби родился в 1801 г. в Потсдаме в семье коммерсанта, получил блестящее домашнее образование. После службы в армии поступил в 1821 г. в Геттингенский университет, который закончил в 1829 г. с дипломом инженера-архитектора.

Несколько лет он занимался строительством дорог, добиваясь применения наиболее современной техники и оборудования. Затем переехал в Кенигсберг, где работал в одной из крупнейших гаваней.

Приезд в Кенигсберг определил судьбу Якоби на всю жизнь. Здесь, в прославленном университете, он знакомится с многими крупными учеными в области математики и физики.

Исключительное влияние на последующую научную деятельность Якоби оказало его знакомство с одним из известных физиков Европы Ф. Нейманом, внесшим заметный вклад в математическую разработку явлений электромагнитной индукции.

Якоби начинает свои первые исследования в области электромагнетизма и пытается использовать их для энергетических целей. Глубокие инженерные знания и опыт создания различных машин и механизмов помогли ему разработать конструкцию оригинального электрического двигателя, модель которого он демонстрировал в 1834 г. ученым университета, высоко оценившим творение молодого изобретателя. В 1835 г. он был приглашен на должность профессора одного из старейших в Европе Дерптского (ныне Тартусского) университета.

Якоби охотно принял это приглашение, так как давно проявлял интерес к известным в Европе исследованиям в области электромагнетизма петербургских ученых, в особенности Э.Х. Ленца и П.Л. Шиллинга.

В физической лаборатории университета он начал целую серию исследований электромагнитных явлений и продолжил работы над электродвигателем. Этими работами заинтересовались в правительственных кругах Петербурга, и в августе 1837 г. Якоби переезжает в российскую столицу. Он принял русское подданство, изменил имя, став Борисом Семеновичем, и прожил в Петербурге почти 40 лет, до конца своих дней.

В сентябре 1838 г. многие жители Петербурга наблюдали невиданное зрелище: по Неве против течения двигалась восьмивесельная шлюпка с 12 пассажирами. Гребные колеса шлюпки приводились во вращение электрическим двигателем. Это был "звел более мощный двигатель, но, несмотря на обнадеживающие прогнозы, широкое практическое применение новинки было невозможно из-за отсутствия экономичного источника тока (на "электрическом боте", как его называли, было установлено 320 гальванических батарей).

Прекратив работы над электродвигателем, Якоби занялся электрохимическими исследованиями и вскоре изобрел гальванопластику, принесшую ему известность в Европе.

К тому времени, когда Б.С. Якоби стал заниматься телеграфией, потребность в быстрой и надежной связи стремительно возрастала. После промышленного переворота конца XVIII в. началось строительство крупных предприятий, невиданными темпами развивалась международная и внутренняя торговля, сухопутный, железнодорожный и водный транспорт, открывались новые источники природных ресурсов. Без быстрой и бесперебойной связи невозможен был рост общественного производства.

В настоящей статье более подробно рассматриваются оригинальные изобретения Б.С. Якоби в области электросвязи.

Первый практически пригодный электромагнитный телеграф (вначале одно-, затем шестимультипликаторный) был создан членом-корреспондентом Петербургской академии наук П.Л. Шиллингом в 1828 – 1832 гг. Основной частью аппарата был мультипликатор с астатической парой магнитных стрелок, подвешенных на шелковой нити к кронштейну. Для удобства наблюдения за поворотом стрелки в верхней части нити подвешивался диск, выкрашенный с одной стороны в белый, а с другой – в черный цвет. В более совершенном шестистрелочном телеграфе посредством комбинации белых и черных дисков можно было передавать все буквы и цифры, воспользовавшись разработанным Шиллингом оригинальным кодом.

Создание в России

пишущего телеграфа

После демонстрации Шиллингом своего аппарата в Бонне на съезде Общества немецких естествоиспытателей и врачей в 1835 г., на котором присутствовало большинство известных западноевропейских ученых, телеграф был оценен "как изобретение, которому принадлежит будущее". На имя Шиллинга стали поступать запросы о продаже права использования его изобретения в других государствах.

В этих условиях царское правительство поторопилось рассмотреть вопрос о внедрении электромагнитного телеграфа в России: была создана комиссия, и Николай I велел соорудить телеграфную линию между Петергофом и Кронштадтом. При этом император приказал, что "на протяжении всего его царствования абсолютно не дозволяет публиковать какую-либо информацию относительно аппаратуры электромагнитного телеграфа", причем этот запрет распространялся даже на публикацию переводных сведений, которые тем временем начали появляться в европейских журналах. Позднее это существенно затруднило работы Б.С. Якоби по совершенствованию электромагнитного телеграфа.

В конце мая 1837 г. П.Л. Шиллинг наконец получил разрешение на устройство телеграфной линии между Петергофом и Кронштадтом "за счет казны". Но спустя два месяца он внезапно скончался, не успев претворить в жизнь свою давнюю мечту.ого телеграфа перед оптическим семафорным, на сооружение которого в России затрачивались огромные средства, правительство предложило Б.С. Якоби возглавить работу по совершенствованию телеграфа Шиллинга. К этому предложению Б.С. Якоби отнесся с особой ответственностью и желанием достойно продолжить труды своего близкого друга. Ведь еще при жизни П.Л. Шиллинга он принимал активное участие в обсуждении его новаторских идей и поиске способов создания телеграфа с автоматической записью поступающих сигналов. В применявшемся в Англии начиная с 1838 – 1839 гг. телеграфе Уитстона–Кука основным узлом, как и в аппарате Шиллинга, был мультипликатор. Однако в остальном это была совершенно самостоятельная конструкция, в которой стрелки расположены вертикально на общем циферблате с наклеенными на нем буквами и цифрами. При нажатии кнопок одна или две стрелки поворачивались так, что можно было увидеть передаваемую цифру или букву, обходясь без специального кода, что упрощало прием телеграмм.

Работая в течение ряда лет совместно с академиком Э.Х. Ленцем, проведя с ним поистине фундаментальные исследования свойств электромагнитов, описанных в труде "О законах электромагнитов", опубликованном в 1838 – 1839 гг., Якоби пришел к выводу о том, что в качестве исполнительного механизма в телеграфном аппарате должен стать не мультипликатор, а электромагнит. Как писал Якоби, он был подготовлен к этому "своими прежними опытами и работой".

К идее пишущего телеграфа Якоби пришел самостоятельно, ничего не знал о работах Морзе, тем более что, как уже отмечалось, зарубежные публикации в России были запрещены. Якоби хотел, чтобы у "...означенного телеграфа знаки на конечной станции отмечались сами собой автоматически, в быстрой последовательности, в удобочитаемом, несложном, правильном и чистом виде!"

Поэтому данная работа Якоби была поистине пионерской не только в России, но и в Европе. Пишущий телеграф оказался самым оригинальным его изобретением в области электромагнитной телеграфии.

Принцип пишущего телеграфа, по словам Якоби, состоял в следующем (рис. 1): "телеграф приводится в действие посредством электромагнитной подковы 1, которая намагничивается и притягивает железный якорь 2 каждый раз, как ударят на другой станции по клавише 15, устанавливая тем соединение с батареей. Мгновенным притяжением якоря приводится в движение посредством особого механизма 5-6 молоточек 7, дающий звонки. В то же время силой того же притяжения отмечаются карандашом 4 черточки на доске из белого матового стекла 12, приводимой часовым механизмом 11 в тихие и равномерные движения по рельсикам 9". Принципиальная схема пишущего аппарата, поясняющая его действие, изображена на рис. 2.

Код для телеграфа определялся посылкой одного – четырех электрических сигналов, комбинацией которых обозначались буквы, числа и целые слова в соответствии со специально составленным словарем.

По требованию правительственной администрации телеграфирование должно было осущ "абсолютной секретности", и, как следует из архивных источников, император Николай I назначил князя Цицианова для составления "особого словаря" к расшифровке телеграфных депеш.

"Краткое описание употребления электромагнитного телеграфа, изобретенного членом Петербургской Академии наук надворным советником Якоби", и "Краткий словарь для электромагнитного телеграфа" были опубликованы в Санкт-Петербурге в 1841 г., но подробное описание трудов Якоби по созданию телеграфа и прокладке первых в России телеграфных линий было запрещено Николаем I. И только спустя полвека сын Якоби обнаружил случайно сохранившийся в библиотеке Академии наук экземпляр речи Б.С. Якоби "Об электротелеграфии", предназначенной "для произнесения в публичном заседании Академии наук", и опубликовал его.

Практическое использование созданной Якоби телеграфной аппаратуры осложнялось жестким правительственным требованием "скрытой прокладки телеграфных линий".

Первая подземная линия телеграфа, проложенная Якоби между Зимним дворцом и Главным штабом, состояла из металлических труб, внутри которых находились железные гильзы с замурованными в них медными проводами, покрытыми изоляционной мастикой. Но от металлических труб он отказался из-за возможных "побочных соединений проводников". В 1842 г. при прокладке телеграфного провода от Зимнего дворца к дому министра путей сообщения и публичным зданиям Якоби использовал стеклянные трубки, помещенные в деревянные желоба. Почти 100 лет спустя при проведении земляных работ в центре Ленинграда были найдены остатки этой линии.

Первые подземные линии были сравнительно короткими – 360 и 2700 м. Опыт их строительства и эксплуатации Якоби использовал при подготовке и прокладке телеграфной линии между Петербургом и Царским селом (летняя резиденция царей). Выбору этой трассы способствовало открытие в 1837 г. первой в России железной дороги Петербург – Царское село. Якоби лично проверял надежность изоляции линии, длина которой составляла 25 км. Но добиться стабильности работы телеграфа ему не удалось.

Ознакомившись с предложенной известным американским физиком Дж. Генри схемой дистанционного управления гальванической цепью посредством дополнительного линейного электромагнита, Якоби разработал схему включения в телеграфную линию контрбатареи.

Как пишет один из биографов, "Якоби пришел к идее ретрансляции телеграфных сигналов при помощи "реле", как впоследствии назвали управляющие электромагнитные приборы, замыкающие или размыкающие электрические цепи".

Телеграфная линия Петербург – Царское село начала действовать в ноябре 1843 г. Однако, как и первая линия, проложенная между Зимним дворцом и Главным штабом, она предназначалась в основном для личных связей императора Николая I. Вместе с тем в русской армии, где для связи использовались уже устаревшие средства – сигнальные флажки, семафоры, пишущий телеграф считался сложным устройством. Для связи с военными частями, крепостями, полицейскими участками тревый аппарат, который бы прямо указывал на передаваемые букву и цифру или слова.

Серия стрелочных телеграфов

Одна из первых попыток использования электричества для синхронной передачи букв и цифр принадлежит английскому физику и астроному

Ф. Рональдсу (1816). На приемной и передающей станциях были установлены одинаковые часовые механизмы, способные приводить в равномерное вращение циферблаты с нанесенными на них буквами и цифрами. Снаружи циферблаты прикрыли дисками, в которых был вырезан узкий сектор. Вызов осуществлялся посылкой электростатического заряда, взрывавшего газ пистолета, установленного на приемной станции. Одновременно запускались часовые механизмы, и циферблаты с буквами и цифрами начинали синхронное вращение. Когда на передающей станции в прорези диска появлялась требуемая буква или цифра, телеграфист посылал от электростатической машины заряд, который воздействовал на электроскоп, установленный перед прорезью диска на станции приема. И тогда в прорези приемного аппарата можно было прочесть передаваемую букву или цифру. Хотя аппарат Рональдса не мог получить широкого практического применения, он был высоко оценен Шиллингом.

В 1840 г. синхронно-синфазные стрелочные аппараты создавали Кук и Уитстон. Но они, по мнению Якоби, были недостаточно совершенны, так как в них использовались готовые часовые механизмы, а для надежной работы стрелочного телеграфа нужен более простой и надежный часовой механизм, который обеспечивал бы равномерное синхронно-синфазное движение стрелок.

В 1842 г. Якоби доложил Академии наук о создании им "гальванических маятниковых часов". Этим изобретением он положил начало применению в российской телеграфии шаговой системы, получившей широчайшее распространение. В современной электромеханике шаговые двигатели используются в системах управления.

Принцип действия шаговых стрелочных телеграфов виден на рис. 3.

Стрелка передатчика двигалась от буквы к букве, совершая шаговое движение. При каждом шаге коллектор со щеткой прерывал линейный ток. При этом движущий электромагнит приемника отпускал свой якорь, позволяя корректирующему колесу повернуться на один зубец, и тогда стрелка продвигалась к следующей букве циферблата. При остановке штифтом стрелки передатчика у передаваемой буквы останавливается коллектор, вследствие чего прекращается прерывание линейного тока, и корректирующее колесо останавливается. Вместе с ним останавливается стрелка приемника, указывая передаваемую букву.

Якоби делает еще один важный шаг в упрощении конструкции своего стрелочного аппарата: один и тот же аппарат служил у него при передаче передатчиком, а при приеме – приемником. Это упрощало и удешевляло эксплуатацию аппаратов и, что еще более важно, позволяло использовать только один провод.

В 1843 г. Якоби создает вертикальный стрелочный телеграфный аппарат со штепсельным передатчиком. Передаваемая буква отмечалась, когда штепсель устанавливался в соответствующем гнезде сь. Позднее Якоби еще более повысил надежность аппарата, введя вспомогательный электромагнит – линейное реле.

Специально для армии Якоби разработал переносной стрелочный телеграфный аппарат, который был принят на вооружение. Для его обслуживания в саперных войсках существовали специальные "гальванические" команды, которые также занимались применением электрических мин.

В течение трех лет – с 1842 по 1845 г. – Якоби разработал целую серию стрелочных аппаратов, отличавшихся системой привода (электромагнитный, пружинный, гиревой) или расположением циферблатов (вертикальный, горизонтальный), или характером манипуляции при передаче (вставка штифта, нажатие клавиши) либо назначением аппарата (военно-полевой, канцелярский, индивидуальный).

Наиболее удачным оказался аппарат горизонтального типа (1845) с клавиатурой, предназначенный для правительственных учреждений (рис. 4). Аппарат очень понравился Николаю I, и для личных переговоров он потребовал изготовить два таких экземпляра.

Горизонтальный аппарат получил широкое распространение. Об этом подробно рассказал Якоби, вернувшись из Берлина, куда выезжал во время отпуска в 1845 г.: "Два синхронных аппарата были изобретены мною и представлены Физико-математическому классу (Академии наук. – Я.Ш.) в заседании 7 марта 1845 г. По моему заказу было изготовлено много и других приборов, некоторые из них служили еще в том же 1845 г. во время маневров при осаде Нарвы. По окончании этих маневров, на которых я присутствовал, по моему ходатайству мне разрешен был заграничный отпуск. Между прочим, я посетил моих давних друзей... Одному из них я показал эскиз моего нового аппарата, объяснил ему действие прибора и просил никому не рассказывать об этом, до тех пор пока я сам не дам его описания. В момент моего ухода вошел господин Сименс... который, насколько мне известно, в то время еще не занимался телеграфией... Мой рисунок оставался на столе. Я передаю лишь факт, не обвиняя никого в плагиате. Известно, что телеграф с синхронным движением составил славу и богатство Сименсу".

Вскоре В. Сименс совместно с механиком И. Гальске внес в конструкцию аппарата Якоби некоторые изменения и организовал серийное производство стрелочных телеграфов. Так было положено начало известной электротехнической фирме "Сименс и Гальске".

В 1851 г. Якоби с горечью писал: "...та же самая система, которую я впервые ввел, принята в настоящее время в Америке и в большинстве стран Европы". Значительное число выполненных им аппаратов, "основанных на совершенно новых идеях, получили всемирную известность". Эти же аппараты, отмечал Якоби,

"... обогатили других людей". Разработанный Якоби принцип электрической синхронно-синфазной связи лежит в основе современной техники дистанционного управления и следящего электропривода.

По мнению специалистов, горизонтальный стрелочный аппарат Якоби оказал заметное влияние на развитие телеграфного аппаратостроения.

Заслуживает внимания тот факт, что успех стрелочных аппарл обусловлен тем, что к идее шагового движения он пришел не только эмпирически (как его многие предшественники), но и использовал (для решения задачи кодирования) свои глубокие знания в области математики.

Буквопечатающий телеграф

Следующим этапом в развитии электромагнитного телеграфа было создание конструкции буквопечатающего телеграфа. Над этим работали изобретатели и в Европе, и в Америке. Первая попытка создания буквопечатающего аппарата принадлежит американцу Хаусу (1845). Еще несколько аппаратов, разработанных в Англии и Германии, так же, как и американский, были несовершенны и не получили применения.

Якоби, имевший большой опыт разработки шаговых аппаратов, сумел в 1850 г. создать буквопечатающий телеграфный аппарат, способный обеспечивать надежную связь на линиях небольшой протяженности. В новом аппарате с передающей станции посылалась серия электрических импульсов и – как в стрелочном телеграфе – одновременно со стрелкой циферблата совершал равномерно-прерывистое шаговое движение барабан с буквенными типами. При прекращении серии импульсов движение барабана останавливалось, срабатывал печатающий электромагнит, под воздействием якоря которого соответствующий буквенный тип барабана опускался вниз и прижимался к бумажной ленте.

При подаче новой серии импульсов бумажная лента передвигалась на один знак. Якоби удалось найти удачное конструктивное решение механизма печати знака и протягивания бумажной ленты.

Однако опыт эксплуатации буквопечатающих аппаратов с шаговым ходом показал неэффективность их использования для дальних линий передач вследствие медленной работы и относительной сложности передачи букв или цифр, требующей посылки большого числа импульсов.

Более перспективным оказался телеграфный аппарат на основе импульсно-селекционного кода, предложенного в 1855 г. американским физиком Д. Юзом. Аппараты этой системы более полувека применялись в телеграфии, в том числе и в России, пока в 20-х годах XX столетия не были вытеснены более совершенными буквопечатающими устройствами.

Последней работой в области конструирования телеграфных аппаратов было создание Якоби первого в мире корабельного электромагнитного телеграфа для связи между капитаном парохода и механиком. Такой аппарат был установлен в 1855 г. на паровом фрегате "Полкан". Описание устройства стало возможным только после кончины императора Николая I, когда был отменен его запрет на публикацию материалов о телеграфах Якоби.

Подводя итог многолетней деятельности Якоби в области конструирования электромагнитных телеграфов, следует особо выделить пишущий аппарат. По мнению специалистов, как "по идее, так и по конструкции" он

"... явился самым значительным и оригинальным из всех изобретенных Якоби аппаратов". Созданные им аппараты такого типа получили практическое применение.

Телеграфные аппараты Якоби привлекали всеобщее внимание на многочисленных электротехнических и политехнических выставках в России и за ались в 1872 г. на Московской политехнической выставке, приуроченной к 200-летию со дня рождения Петра I. Они выставлялись также на Всемирной парижской выставке 1878 г., на выставке в столице Франции в 1881-м, когда открылся первый Международный конгресс электриков, на Венской электрической выставке 1883 г.

Огромное впечатление произвели изобретения Шиллинга и Якоби в области телеграфии на посетителей Всемирной выставки 1900 г., состоявшейся в Париже. Изобретениям Якоби были посвящены не только статьи в зарубежных журналах, но и многие историко-технические труды. Подробное описание телеграфов Якоби было напечатано в авторитетном французском журнале "La lumiere electrique". Публикацию дополняли рисунки представленных на выставке экспонатов. Известный английский историк техники связи Дж. Фейай

поместил в своей монографии содержание всех работ Якоби в области электромагнитной телеграфии. Значительное место трудам Якоби отведено в сочинениях по истории

электротехники Е. Хоппе (1884),

Г. Альбрехта (1885), в многотомном труде по истории физики Ф. Розенбергера (1887 – 1890).

С первым в России описанием и анализом трудов Якоби выступил академик Г. Вильде в 1875 г. в публичном заседании Академии наук, посвященном памяти ученого. В 1933 – 1934 гг. были опубликованы исследования архивных фондов Академии наук, рассказывающие о деятельности

Б.С. Якоби, а также архивные материалы по истории связи в России, изданные в 1966 г.

Огромный вклад Б.С. Якоби в развитие электромагнитной телеграфии был оценен в трудах отечественных историков науки и техники.

До последних дней жизни Б.С. Якоби неустанно трудился. Будучи уже тяжело больным, 26 февраля 1874 г. он еще готовил к печати свою последнюю статью об аккумуляторной батарее, а в ночь на 27 февраля его не стало.

На состоявшемся после смерти

Б.С. Якоби общем собрании Петербургской Академии наук ее бессменный секретарь академик К.С. Веселовский с горечью сказал: "Тяжелая утрата поразила Академию и вместе с тем и науку. ...Скончался Борис Семенович Якоби... Кончина его оставляет на его месте страшную пустоту, которую едва ли можно восполнить... Якоби со слезами на глазах сожалел о тех задуманных им трудах, которые он уже не надеялся выполнить. Но... и того, что он сделал в жизни, достаточно для его бессмертия в науке!"

Диапазон научных исследований и изобретений Б.С. Якоби поражает своей широтой и глубиной. По мнению старейшего отечественного электротехника члена-корреспондента Академии наук М.А. Шателена, Якоби заложил основы "чуть ли не во всех отраслях электротехники", добившись в этой еще только зарождавшейся области науки и техники выдающихся результатов, навсегда обессмертивших его имя.

В конце жизни Якоби в обращении к министру финансов писал: "Нижеподписавшийся не может не остановиться, к сожалению, на грустной для него мысли, что во многих важнейших случаях обстоятельства... не способствовали полнейшему осуществлению пламенного его желания датьгла и в этом отношении, не прибегая к помощи заграничной техники, сама стать научным и промышленным центром, к которому остальные страны должны были бы обращаться как к источнику научных путей и практических применений".

Отмечая смелость новаторских идей и изобретений Якоби, петербургская газета "Северная пчела" писала: "В средние века фанатики сожгли бы г-на Якоби, а поэты и сказочники выдумали о нем легенду, как о Фаусте. В наше время мы не сожжем его, а согреем чувством признательности за его полезные труды и вместо легенды скажем правду, а именно что г-н Якоби сверх учености отличный человек во всех отношениях и что наука вправе от него надеяться на многое, потому что в нем нет педантства, а есть истинная пламенная страсть к наукам и столь же пламенное желание быть полезным гостеприимной и благодарной России".

Главная страница / Архитектура отрасли