ЭЛЕКТРИЧЕСКАЯ ЖЕЛЕЗНАЯ ДОРОГА

Первая конка в США появилась в 1852 году. Еще до этого изобретатели во многих странах Европы и Америки трудились над проблемой электрической железной дороги. Однако успехи их были невелики, так как в то время не было еще динамо-машин, и для получения электрического тока пользовались аккумуляторными батареями — громоздкими, неудобными и дорогими. Прочным основанием для электрической тяги мог быть только электрический генератор, и создание электрической железной дороги стало на твердую почву лишь после появления первых практически применяемых динамо-машин.

В 1879 году на Промышленной выставке в Берлине появляется первый маленький электропоезд фирмы Сименс. По железнодорожному пути длиною около 500 метров двигался со скоростью около 12 километров в час электрический локомотив с тремя вагончиками. В 1880 году инженер Ф. А. Пироцкий испытал в Петербурге вагон конки с подвесным электродвигателем.

Еще во время своей поездки в 1875 году в Вайоминг Эдисону пришлось наблюдать, как фермеры вынуждены были носить на себе зерно до железной дороги или рынка. Тогда же у Эдисона зародилась мысль о создании небольших электрических железнодорожных путей.

Вернувшись из своего путешествия по Западу,

Эдисон занялся опытами по электрическому свету и динамо-машинам. Однако он не забыл о своем плане электрических железных дорог, и в начале 1880 года, лишь только наладилась реализация изобретенной им лампочки накаливания и были сконструированы первые динамо-машины, Эдисон приступил к сооружению железной дороги в Менло-Парке и к постройке электрического локомотива. На железном четырехколесном шасси была смонтирована динамо-машина мощностью около 12 лошадиных сил, игравшая роль мотора. Электрический ток, доставлявшийся двумя другими эдисоновскими динамо-машинами из машинной мастерской, подводился к рельсам по подземным кабелям.

Железнодорожный путь длиною около 500 метров был проложен петлею, вьющейся вокруг горы. Легкие рельсы прикреплялись болтами к шпалам, лежавшим прямо на земле. Несмотря на короткое расстояние, на пути встречалось несколько крупных откосов и небезопасных закруглений. К электровозу прицеплялись три вагона: один — открытый, другой — товарный и третий — в шутку прозванный «Пульманом» и использованный Эдисоном для испытания тормозной электромагнитной системы. 13 мая 1880 года этот железнодорожный путь был открыт. Мэдкрофт рассказывает, как все «молодцы из лаборатории устроили себе праздник и залезли в вагоны с намерением прокатиться». Сначала все шло хорошо, но что-то оказалось не в порядке, и пришлось передать электровоз в мастерскую для переделки механизмов. Так продолжалось некоторое время: испытания открывали разного рода недостатки. Как и всегда, Эдисон оказался на высоте задачи и преодолел одно за другим все затруднения. Вскоре его электровоз работал вполне исправно.

Технические журналы и повседневная печать много писали об электрической железной дороге Эдисона, и в Менло-Парк прибывали многочисленные посетители, среди них немало инженеров и директоров железнодорожных компаний. Все приезжавшие желали ознакомиться и испытать новый способ передвижения.

Несмотря на незначительную длину этой первой дороги, дело не обошлось без нескольких аварий, по счастью не имевших тяжелых последствий.

Близкий друг Эдисона и его советник по юридическим делам Лоури рассказывает: «Годард и я, мы провели часть дня в Менло. Я ездил по электрической дороге Эдисона со скоростью 60 километров в час. Такую скорость развивали, чтобы показать мне мощность электровоза. Я стал протестовать, находя скорость движения чересчур большой, тем более что приходилось делать крутой поворот. Эдисон заявил, что привык ездить с такой скоростью. Однако поезд на крутом повороте сошел с рельсов, выбросив в грязь механика Крузи, который управлял машиной, и еще одного работника, который попал в кусты и смешно там барахтался. Эдисон же в один миг выпрыгнул из вагона, громко смеялся и нашел все приключение очень забавным. Крузи поднялся быстро на ноги. Его здорово тряхнуло, и на лице появилась кровь. Никогда не забуду выражения его лица и тона, с каким он произнес со своим иностранным акцентом: „О, конечно! Я цел и совершенно невредим“. По счастью, никто не был ранен. В несколько минут мы поставили поезд на рельсы и вскоре снова продолжали свой путь».

Первая электрическая железная дорога действовала в течение всего 1881 года. Много в то время было противников электрических железных дорог. Так, например, председатель Пенсильванского железнодорожного общества Франк Томас отнесся скептически к первому проекту электрических железных дорог, заявив: «Я прекрасно знал, что ничто не в силах заменить пар». Вспоминая об этом, Эдисон шутя говорил: «Я полагаю, что он ошибался».

Совершенно по-иному отнесся к этому вопросу директор Эдисоновского общества электрического освещения и председатель Общества северных тихоокеанских железных дорог Генри Виллард. Он сразу оценил важность нового предложения Эдисона и задумал построить в западных земледельческих районах электрические подъездные пути, по которым стекалась бы пшеница к узловым станциям. Чтобы убедиться в возможности этого, Виллард осенью 1881 года предложил Эдисону удлинить железнодорожный путь в Менло-Парке и попробовать применить более мощные электровозы. Работы начались немедленно, и уже в начале 1882 года был готов весь путь, длиною около 4,5 километра, и необходимый подвижной состав. Согласно условиям, на пути были возвышения, пересечения, мосты, поворотные круги. Усовершенствованная маленькая дорога имела товарные платформы, три разъезда, два депо и была оборудована более полно и прочно, чем раньше. В распоряжении дороги было два электровоза: один — для товарных поездов, а другой — для пассажирских.

Электровоз пассажирского поезда развивал очень большую скорость и способен был перевозить девяносто человек. В течение 1882 года он перевез несколько тысяч пассажиров. Товарный электровоз развивал меньшую скорость, но имел большую грузоподъемность.

Вскоре Вилларду пришла в голову мысль электрифицировать горную ветку. Вот как об этом рассказывает сам Эдисон: «Однажды г. Виллард задумал электрифицировать участок „Нортерн Пасифик Рэйл-роуд“, пересекающий гору. Он запросил меня, возможно ли это сделать. „Конечно, — говорю я, — и даже слишком просто для того, чтобы за это дело взялся я лично: поручите его кому-нибудь другому“. — „Я предпочел бы, чтобы этим занялись именно вы“, — настаивал он. Тогда я изобрел систему, включающую в себя „третий рельс“ и тормозной полоз, — систему, выполненную мною в моих мастерских в Орандже. По завершении всего Виллард пригласил на экспертизу своих инженеров в Нью-Йорк. Я показал им свои проекты, и они в один голос объявили их практически неосуществимыми. „Нью-Йорк Сентрал“ принял теперь эту систему, и она же была применена дорогою Ныо-Хейвен при ее переходе на электрическую тягу».

Капиталисты в большинстве не поняли и не оценили возможной роли и значения электрических железных дорог. Электрификация трамвайных линий начала осуществляться много лет спустя. Убежденность Эдисона, однако, не была поколеблена. Он расширяет и углубляет свои опыты, берет большое число патентов, в том числе и на контактную часть с троллейным проводом, что нашло в дальнейшем применение в электрических трамваях. Все это красноречиво говорит о технической и научной прозорливости Эдисона.

Первая электрическая железная дорога Менло-Парка разрушилась и теперь уже не существует, но первый электровоз, построенный Эдисоном, сохранился и находится в Институте Пратта в Бруклине.

Среди многих замечательных качеств Эдисона немалым является его способность правильно оценивать перспективы своего или чужого изобретения. Он,никогда не был слепым энтузиастом электричества. Когда молодой Генри Форд впервые, в августе 1896 года, познакомился с Эдисоном и рассказал ему о своем газовом двигателе для автомобиля, Эдисон ударил кулаком по столу и сказал:

— Молодой человек, вот это — вещь! Вы правильно взялись за дело, держитесь его. Электрические экипажи приходится держать вблизи силовых станций. Аккумуляторные батареи — слишком тяжелые. Паровые экипажи тоже не будут иметь успеха, потому что они должны иметь котел и топку. Ваш экипаж содержит в себе все, несет собственную силовую станцию; нет топки, нет котла, нет дыма, и нет пара. Вы — на правильном пути.

Это характерно для Эдисона, который, обладая широким кругозором, понимал, что хотя применение электрической энергии может быть расширено почти беспредельно в целом ряде направлений, однако имеются области, в которых электричество не может иметь решающего значения.

«ЭФФЕКТ ЭДИСОНА» И РАДИО

Во время своих опытов еще в 1875 году Эдисон столкнулся с необъяснимым в то время фактом получения искры из изолированных предметов, находящихся вблизи электрического разряда. Работая с электромагнитом, он увидел однажды сильную искру, возникшую на сердечнике в момент выключения тока в обмотке. Заинтересовавшись, он продолжал опыт и убедился, что искра возникает при прикосновении к любой металлической части электромагнита. Возникновение искры не зависело ни от расположения полюсов, ни от изоляции обмотки и не оказывало воздействия ни на лейденскую банку, ни на гальванометр. Эдисон убедился, что имеет дело с каким-то новым явлением, которое решил изучить. Он сделал запись об этом в своей записной книжке, назвав это явление «эфирной силой». Однако в это же время появился патент Белла, и Эдисон с головой ушел в работу над телефоном. Опыты с «эфирной силой» были оставлены. Эдисон тогда не подозревал, что здесь он впервые столкнулся с областью радио. В 1883 году Эдисон, работая над усовершенствованием угольных ламп, обнаружил, что между накаленной нитью и изолированным от нити электродом, введенным в баллон лампы, протекает ток даже в том случае, когда воздух из лампы выкачан. Никакого свечения внутри баллона не наблюдается. Это явление позднее получило название «эффекта Эдисона».

Явление это заинтересовало Эдисона. Не умея его объяснить, он подробно записал его и даже взял на это открытие патент. Он изготовил лампу с добавочным электродом и отправил ее на Филадельфийскую выставку. Эдисон не занялся изучением этого явления, так как все его силы были направлены на внедрение электрического освещения. Сразу же усмотреть в этом явлении открытие огромной важности, которое оно в действительности представляло, Эдисон не смог.

Между тем это была, по существу, первая электронная лампа, и Эдисон наблюдал в ней поток электронов, так называемую термоэлектронную эмиссию. В 1887 году выдающийся английский физик Джозеф Томсон открыл электронную природу «эффекта Эдисона». Таким образом, имя Эдисона связано с величайшим шагом в учении о материи — с открытием электрона. Сам же Эдисон остался в стороне от этих событий и к открытому им явлению больше не возвращался.

В журнале «Инжиниринг» от 12 декабря 1884 года помещена об этом лишь небольшая заметка под названием «Явление в лампочке Эдисона». И только сорок лет спустя в изданном Французским физическим обществом сборнике крупнейших работ, касающихся условий наблюдения наэлектризованных центров, ионов, электронов, мы находим целиком эту небольшую историческую заметку, которая гласит:

«В отделе Эдисона на выставке в Филадельфии демонстрировалось следующее интересное явление.

В лампочке накаливания Эдисона под угольной нитью на равном расстоянии от ее концов помещался изолированный электрод, состоящий из полоски платины; верхний край этого электрода отстоял от нити приблизительно на 1/2г дюйма.

Когда при зажигании лампы между электродом и одним концом нити включался гальванометр, то он показывал ток, направление которого изменялось в зависимости от того, приключался ли гальванометр к положительному или отрицательному полюсу угольной нити. Это указывало на то, что внутри лампы через вакуум проходил ток.

При включении гальванометра к положительному полюсу нити этот ток увеличивался во много раз.

Ток, отмечаемый гальванометром, возрастал также и при увеличении тока накала лампы.

После работы лампы в течение некоторого времени ток в гальванометре, включенном между платиновым электродом и положительным полюсом нити, ослабевал; возможно, что это происходило вследствие явления поляризации, наблюдавшегося Эдландом при его исследованиях разрядов в вакууме.

Когда лампа выключалась на некоторое время, то после этого ток снова восстанавливался. Кроме того, удавалось получить ток, проходящий через стеклянный баллон лампы при помещении платинового электрода с внешней стороны баллона.

В описываемых опытах наблюдается, по-видимому, явление рассеяния заряженных частиц воздуха (или угля) в «прямолинейных» направлениях от нити накала».

В дальнейшем «эффект Эдисона» изучался целым рядом физиков, причем оказалось, что все тела в накаленном состоянии обладают в большей или меньшей степени способностью испускать свободные электроны, перенос которых под влиянием приложенного напряжения образует ток. Были открыты вещества, испускающие очень большое количество электронов при сравнительно небольших нагревах (катод Ве-нельта), однако долгое время это явление не выходило из стен физических лабораторий. Лишь двадцать лет спустя Венельт применил это явление для получения небольших выпрямителей тока, используя униполярную проводимость прибора с одним накаленным и одним холодным катодом. В 1904 году Джон Амброз Флеминг открыл, что электрическая лампа накаливания с угольной нитью, окруженная металлической пластинкой, действует как выпрямитель для высокочастотных колебаний и может быть поэтому использована в качестве детектора для радиосигналов. Незадолго до войны Маркони начал применять в качестве детектора выпрямители Венельта, и, наконец, в 1905 году Ли де Форест один из первых построил трехэлектродную лампу, в которой газовый разряд, обусловленный электронным потоком накаленной нити, управлялся при помощи сеточного электрода. С этого времени начинается эра катодных ламп.

Смело можно сказать, что применение «эффекта», который привлек к себе так мало внимания самого Эдисона, стало одной из характернейших черт современной техники. Однако роль «эффекта Эдисона» была полностью оценена лишь в дальнейшем. Открытие «эффекта Эдисона» явилось фундаментом развития современных электронных ламп — основы крупной радиопромышленности сегодняшнего дня.

14 мая 1885 года, то есть за десять лет до изобретения радио, Эдисон подал заявку для получения патента на «передачу без проводов сигналов азбуки Морзе». В своих проспектах 1886 года Эдисон говорит о том, что это его изобретение, основанное на так называемой «электростатической индукции», имеет огромное значение для железных дорог (связь движущегося поезда с неподвижной станцией), пароходов и т. п.

Система «беспроволочного» поездного телеграфа Эдисона была испытана в 1887 году на дороге и успешно действовала. Вдоль пути был протянут телеграфный провод на столбах, более низких, чем обыкновенные. Один аппарат помещался на сигнальных станциях, расположенных вдоль пути, а другой — в мимо проходящих вагонах. На этих вагонах прокладывались металлические бруски, соединенные с телеграфным аппаратом, несколько измененным прибавлением наушника и телефонной трубки. Такие же приспособления имелись и на сигнальных станциях. При телеграфировании пластинка все время вибрировала. Оператор при помощи ключа разделял эти вибрации на короткие и длинные сигналы азбуки Морзе. Они индуктивно передавались по проволоке в вагон или обратно на расстояние до пятнадцати метров. Телефонная трубка позволяла ясно разобрать полученные сигналы. Это был своеобразный «беспроволочный» телеграф (в общежитии получивший название «кузнечик-телеграф»), но не радиотелеграф.

Эдисон не явился изобретателем радиотелеграфа. Однако следующий факт говорит о весьма существенном значении вышеназванного патента Эдисона. В 1903 году Маркони должен был купить этот патент для того, чтобы основанное им Общество беспроволочной телеграфии могло открыть свои действия в Америке. Характерно, что Эдисон передал этот свой патент именно обществу Маркони, а не другому, которое усиленно этого добивалось. Эдисон полагал, что его патент, очутившись в руках конкурентов молодого Маркони, мог бы причинить последнему много хлопот. Это характеризует отношение Эдисона к изобретателям, которых он ценил, проявляя активный интерес к ним в то время, когда они боролись за свои изобретения. Много лет спустя, когда Маркони в 1930 году передавал по радио приветствия из Лондона одновременно заседавшим Светотехническому конгрессу в Сан-Франциско и Второму мировому энергетическому конгрессу в Берлине, то в своей речи он сказал об Эдисоне: «Я лично никогда не забуду того поощрения и дружбы, которые мистер Эдисон так щедро мне оказывал в начале моих работ».

С именем Маркони связывают изобретение радиотелеграфа. Однако, как это будет дальше описано, наш соотечественник Александр Степанович Попов не только первый осуществил радиопередачу, но и дал основные принципы радиопередачи.

ПУТИ ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКОГО ТВОРЧЕСТВА

Царский самодержавный строй не только эксплуатировал, ломал, душил миллионы рабочих и крестьян, выжимал из них все соки. Он коверкал душу, сковывал мысль. Сколько возникших новых смелых научных идей, сколько величайших открытий и исследований не получили развития, были похоронены!

Ряд величайших русских открытий и исследований, которые в руках заграничных изобретателей и ученых знаменовали целую эпоху, на русской почве в условиях царского режима не были доведены до конца.

Не будем касаться всех областей науки и техники. Остановимся лишь на электричестве и электротехнике.

В 1802 году профессор физики Петербургской Военно-медицинской академии Василий Васильевич Петров при опытах с батареей из большого числа элементов (медных и цинковых кружков) получил светящуюся дугу. Между двумя кусками угля при этом появился «весьма яркий белого цвета свет, от которого темный покой довольно ясно освещен быть мог». Эта светящаяся дуга была названа по имени Вольта «вольтовой». Спустя одиннадцать лет это же открытие сделал снова английский физик и химик Дэви.