7. Промышленные первенцы

В тридцатых годах XIX в. Борис Семенович Якоби, член нашей Академии наук, сделал Россию родиной одного из первых в мире электрических двигателей и первого в мире электрохода. Якоби принадлежит также открытие гальванопластики, очень быстро заимствованной у России другими странами.

Ко времени творчества Якоби были уже сделаны важнейшие открытия, легшие в основу всего последующего развития электротехники.

В 1822 г. М. Фарадей опубликовал в Англии свой труд "О некоторых новых электромагнитных движениях и о теории магнетизма", в котором он дал принципиальное решение задачи создания электрического двигателя.

В 1831 г. М. Фарадей открыл электромагнитную индукцию, Это открытие Фарадея легло в основу всего последующего развития электротехники.

В ноябре 1833 г. Эмиль Христианович Ленц, профессор Петербургского университета и член Петербургской Академии наук, автор общеизвестных теперь закона индукции и закона Джоуля-Ленца, доложил Академии об открытии им принципа обратимости. Выступив с докладом "Об определении направления гальванических токов, возбуждаемых электродинамическим распределением", Ленц блестяще обобщил открытия Фарадея.

До работы петербургского физика электромагнитное вращение и электромагнитная индукция рассматривались как два совершенно самостоятельных явления, не имеющих никакой связи друг с другом. Открытие Ленца представляло столь глубокое обобщение, что понадобилось много времени, пока оно было оценено полностью, после чего оно вошло навсегда в науку под именем закона Ленца.

Этот замечательный новатор обогатил науку также многими другими теоретическими исследованиями. Он установил независимость индуктированной электродвижущей силы от диаметра и материала проволок. Он выяснил природу так называемой реакции якоря и сделал много других первостепенных открытий. Во многих трудах Лекца деятельное участие принимал Б. С. Якоби, приехавший в Россию в 1835 г. и нашедший здесь свою истинную родину.

В 1835 г. напечатан за рубежом на французском языке мемуар Якоби о применении электромагнетизма для движения машин. привлекший внимание всего ученого мира. В этой работе дано подробное описание электрического двигателя - "магнитной машины", о которой Якоби впервые кратко сообщил в Парижскую Академию наук еще в 1834 г.

Рис. 131. Первый пригодный для практического применения электрический двигатель, изобретенный Б. С. Якоби в 1834 году. - По мемуару Якоби, опубликованному в 1835 году

В те годы изобретением электрического двигателя занимались очень многие деятели в различных странах. В 1824 г. английский физик Барлоу описал свое колесо, действовавшее по принципу униполярной машины. В 1831 г. американский физик Д. Генри сообщил о созданной им электромагнитной машине с возвратно-поступательным движением. В 1833 г. английский исследователь Риччи предложил свой прототип электрического двигателя. В 1834 г. итальянский физик Сальваторе даль Негро изобрел еще одну электромагнитную машину. Все эти машины, однако, были, по сути дела, не более как физическими приборами, демонстрировавшими возможность превращения электрической энергии в механическую.

Резко отличным от всех этих предложений был электрический двигатель, изобретенный в 1834 г. Якоби. Именно он создал первый электрический двигатель, построенный для выполнения практической работы, в действительности примененный на практике и в условиях того времени достаточно оправдавший свое назначение. Кроме того, двигатель Якоби послужил исходным средством для разработки общей теории электромагнитных машин. Работа с этим двигателем повела к тому, что Якоби вместе с Ленцом сделали очень много важных открытий, относящихся к электромагнитам, обратной электродвижущей силе и т. д., вплоть до разработки точных способов измерений силы тока и постановки вопроса о разработке точных единиц для электрических измерений. Очень важно то, что Якоби уделил много внимания изучению экономичности электрических машин, коэффициентам их полезного действия. 27 мая 1837 г. в письме президенту Петербургской Академии наук С. С. Уварову Якоби писал из Дерпта (Тарту) о своем желании отдать все свои силы развитию электрического двигателя. Якоби завершил письмо словами о своем стремлении добиться "того, чтобы мое новое отечество, с которым я уже связан многими узами, не лишилось славы сказать, что Нева раньше Темзы или Тибра покрылась судами с магнитными двигателями".

28 июня 1837 г. при Академии наук в Петербурге была создана "Комиссия, учрежденная для приложения электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби". Начались работы по испытанию на практике изобретения Якоби. К участию в работах были привлечены академики Ленц, Остроградский, Фус, Купфер. Кроме того, были приглашены: полковник Соболевский, вице-адмирал Крузенштерн, корабельный инженер Бурачек, лейтенант Зеленый. Привлеченный к участию в работах П. Л. Шиллинг умер, как указывалось, в конце июля 1837 г.

9 июля комиссия удостоверилась в успешном действии модели "машины, приводимой в движение посредством электромагнитной силы". Признали, что наступила пора "к употреблению всех усилий для практического приспособления сего нового двигателя".

Начались работы по созданию электродвигателя, пригодного для практических дел. Прежде всего, решили применить электрический двигатель для движения судов.

13 сентября 1838 г. начал плавать на Неве первый в мире электроход.

В донесении комиссии о произведенных ею опытах, написанном 26 ноября 1838 г., сказано:

"...13 сентября произведен был на Неве первый опыт подобного плавания - опыт, впоследствии неоднократно повторенный".

Электрический двигатель установили на обычном восьмивесельном катере, на котором устроили гребные колеса, подобно тому, как это делается на пароходах. Сперва предполагали плавать только "по тихой воде", но сразу же убедились в возможности "совершать плавание на самой Неве и даже против течения в тех местах, где оно не слишком быстро".

Электрический двигатель приводился в действие током батареи, состоявшей из 320 гальванических элементов. Мощность батареи, однако, не соответствовала мощности двигателя, рассчитанного "на 400 и до 500 пар пластинок". Кроме того, на маленьком катере, совсем не предназначенном для подобных установок, не удалось правильно распределить нагрузку. Нос катера был перегружен и сидел в воде "несоразмерно глубоко, а именно на 2% фута", Тем не менее электроход успешно плавал, поднимая до 12 человек. Средняя скорость была определена при испытаниях в 1 1/2 узла: "Та же скорость оказалась и из одного опыта, при котором лодка проехала 7 верст сряду по Неве и каналам и совершила сей путь в течение 3 часов".

Опытные плавания электрохода, изучение его двигателя Якоби и Ленцом, работы по исследованию и улучшению источника энергии - гальванических батарей, привели к существенным выводам, изложенным в отчете комиссии:

"Обозревая все доныне совершенные труды Комиссии, можно подвести их под следующие три главные статьи:

1) Комиссия разрешила главный, заданный ей вопрос, касательно возможности употребления электромагнетизма, как двигательной силы тем, что, при неблагоприятных впрочем обстоятельствах, удалось привести в движение этою силою довольно значительной величины восьмивесельной бот.

2) Ученые труды Комиссии привели к весьма важным и решительным выводам, которые не только могут быть положены в основание будущих практических работ, но и подвинули существенно прежние наши познания о магнетизме и электричестве, расширив, устроив и утвердив умозрение (касательно) сих сил природы.

3) Употребляемые Комиссиею и вновь придуманные по этому случаю гальванические батареи особого устройства, соединяя в себе дотоле недостигнутые в этих приборах свойства, а именно большую силу и постоянство действия и дешевизну содержания, представили науке и промышленности новое орудие, годное для многоразличных технических целей и ученых исследований".

Испытания электрохода Якоби, показавшие возможность использовать для практических целей превращение электрической энергии в механическую, установили также необходимость устранения многих недостатков. Оценивая эти недостатки, в отчеге комиссии справедливо указали:

"Стоит только вспомнить, в каком состоянии находились паровые машины в начале нынешнего столетия и какие огромные жертвы нужно было принести для их усовершенствования".

Основные из замеченных недостатков и работы, направленные на устранение их, указаны в отчете комиссии, подписанном принимавшими участие в опытах Якоби, Крузенштерном, Фусом, Остроградским, Купфером, Ленцом, Соболевским, Бурачеком, Зеленым.

Опыты с электродвижением судов и вообще с электрическими двигателями продолжались. Основным недостатком, препятствовавшим развитию нового дела, был дорогой и громоздкий источник электрической энергии - гальваническая батарея. На исходе 1841 г. приняли решение считать первый круг опытов законченным: "...не лишая себя впрочем надежды возобновить их, ежели будут сделаны открытия, могущие послужить к усовершенствованию приложения электромагнетизма к дзижению судов".

Опыты не были продолжены. В 1843 г. все делопроизводство комиссии сдали в архив Академии наук. Инструменты и прочие принадлежности передали в физический кабинет Академии, а первый в истории электроход сдали в Адмиралтейство для хранения впредь до востребования.

Работы "Комиссии, учрежденной для приложения электромагнитной силы к движению машин по способу профессора Якоби", не привели и не могли привести в то время к введению на транспорте электроходов. Это дело было столь сложным, что только теперь, более чем через столетие, задача электродвижения судов близится к полному разрешению. Тем не менее в 1837-1841 гг. совершено в России великое дело: не только создан первый электроход, но и в связи с испытанием его проведены работы, имевшие большое влияние на дальнейшее развитие науки и техники.

Двигатель Якоби, впервые на практике примененный для электрохода, оказал большое влияние на творчество новаторов разных стран. Еще в 1835 г. датчане Стратинг и Беккер, создавшие модель электромагнитной повозки, точно указали, что они попытались всего лишь применить для новой цели двигатель Якоби. Его же машина послужила образцом при создании машин Ф. Локки и многих других. По пути, открытому впервые работами Якоби по созданию электрического двигателя, пошли в дальнейшем строители английских электромагнитных локомотивов: Урия Кларк - 1840 г.; Дэвидсон - 1842 г. и другие. Первые попытки применения электропахоты французов Кретьека и Феликса - 1879 г., а также многие другие работы - от первых опытов применения электродвигателя для привода заводских машин до попыток создать электродвигатели для воздушных кораблей, - по сути дела только дальнейшее развитие идей Якоби о "приложении электромагнитной силы к движению машин".

От опытов русской "Комиссии, учрежденной для приложения электромагнитной силы к движению машин", тянутся нити ко всем последующим делам в данной области, получившей изумительное развитие в итоге труда множества русских, английских, французских, американских деятелей и представителей еще немалого числа стран. Подобные же связующие нити можно проследить и для многих иных дел, зачинателем которых был Якоби, обогативший науку и технику своими новинками при создании многочисленных оригинальных телеграфов и при создании средств для электрическою взрывания мин.

Б. С. Якоби выполнил так много разнообразных новых дел, что до сего времени не нашелся исследователь, который охватил бы с должной полнотой его творчество. В то же время существует обширная литература, тосвященная отдельным сторонам деятельности Якоби. Пожалуй, особенно много сказано о создании им первого способа широкого промышленного применения электричества.

В 1836 г. Б. С. Якоби сделал Россию родиной гальванопластики.

Открыв возможность получать гальванические копии, Якоби произвел много опытов. В 1837 г. он передал секретарю Петербургской Академии наук гальваническую копию с гравированной дощечки от визитной карточки, как вещественное доказательство сделанного им открытия. В 1839 г. образцы гальванопластических изделий были пересланы в Париж, а в 1840 г. он получил за свое изобретение демидовскую премию Петербургской Академии наук и большую золотую медаль из Парижа, присужденную французской Академией наук.

5 сентября 1839 г., с целью документально закрепить за Россией изобретение, Якоби передал президенту Академии наук С. С. Уварову письмо с приложением гальванопластической копии.

"Нижеподписавшийся, - писал Б. С. Якоби, - прилагает здесь составленный им медный барельеф, вызолоченный для лучшего сохранения. Способ составления оного открыт им в 1836 г. и впоследствии весьма усовершенствован.

Оный способ состоит в употреблении гальванического действия по определенным и свойственным оному правилам, по которым медь, без содействия огня, растворенная в кислотах, превращается снова в крепкую и прочную массу самого лучшего качества (доброты). Сей раствор из меди, оседая на другом каком-либо металле или металлических составах, принимает все виды, изображенные на сих последних, с резкою и удивительною точностью и, при рачительном соблюдении всех правил, к составлению массы относящихся, оный может быть удобно отделен от оригинала, так что получается точная, но превратная копия оиого. Из сей образовавшейся гальванической копии можно составить множество других медных копий по вышеупомянутому способу приготовления...

Сей новый способ приготовления копий всех родов, при содействии гальванического произведения, может быть распространен и применен ко всякого рода художествам и ремеслам. Но так как легко может случиться, что источник сего изобретения впоследствии может уничтожиться, то нижеподписавшийся желал бы, дабы сие гальваническое произведение сохранено было как историческое доказательство, - что сие открытие последовало в 1836 году, а в 1839 году достигло высшей степени совершенства какое только может быть при практическом употреблении.

Сие изобретение принадлежит России и не может быть оспоримо никаким другим изобретением вне оной".

Заслугу Якоби составляет не только то, что он изобрел гальванопластику. Он сделал свое изобретение достоянием самых широких масс, обнародовав подробные печатные описания на русском, французском и немецком языках.

В 1840 г. вышло из печати руководство Якоби "Гальванопластика" где он снова подтвердил приоритет России в этом важном изобретении: "Гальванопластика принадлежит исключительно России; здесь она получила свое начало и образование".

Выпуская свое руководство, Якоби решил еще одну трудную задачу: просто, ясно и точно он описал в самой общедоступной форме свое открытие и изложил результаты своих многочисленных опытов, выполненных на строго научной основе.

Гальванопластика, созданная в России, очень быстро получила самое широкое применение за рубежами нашей страны.

Это ценное изобретение - техника получения металлических рельефных копий с помощью электролиза и вообще техника электролитического покрытия металлом различных поверхностей - еще в сороковых годах XIX в. было использовано для промышленных нужд в разных концах земного шара.

Изобретение гальванопластики имело огромное практическое значение. Она с ее видоизменениями продолжает сохранять это значение во множестве отраслей промышленности, особенно в полиграфии, и везде, где требуется покрытие металлических поверхностей тонким слоем металла. Помимо исключительного значения для непосредственных практических потребностей, изобретение гальванопластики имело еще более глубокое, принципиальное значение.

Гальванопластика - первое электрохимическое и вместе с тем и первое электрометаллургическое производство. Больше того, гальванопластика - вообще первое промышленное использование электричества. Вот почему, памятуя слова ее творца - "сие изобретение принадлежит России", мы имеем право сказать: нашей стране принадлежит первенство в создании и распространении использования электричества для промышленных нужд.

Итак, Россия - пионер промышленного использования электричества, Россия - зачинатель промышленной электрохимии и электрометаллургии, Россия - родина первого электрического двигателя, пригодного для практических целей, Россия - родина первого в истории человечества электрохода.