9. Великий электротехник

27 декабря 1899 г., открывая своей речью I всероссийский электротехнический съезд, его председатель Н. П. Петров справедливо сказал с заслугах великого русского электротехника Павла Николаевича Яблочкова:

"...Свеча Яблочкова дала электротехнике такой же сильный толчок на пути разнообразнейших практических применений электричества, какой паровая машина Уатта дала применению пара в промышленности".

На том же съезде К. Д. Перский, произнеся речь о жизни и деятельности П Н. Яблочкова и ссылаясь именно на его труды, говорил:

"Последняя четверть истекающего века ознаменовалась необычайным развитием применения электричества к потребностям техники. Русские люди с самого начала заняли на этом поприще видное, если не первое место. Изобретения одного из них так важны, что плодами их и до сих пор продолжает пользоваться человечество. Этот великий изобретатель - Павел Николаевич Яблочков".

Короток был жизненный путь Яблочкова. Он родился 2 сентября 1847 г. в Сердобоком уезде, Саратовской губернии. Здесь же после многих скитаний он умер 31 марта 1894 г.

Военный инженер по образованию, П. Н. Яблочков не долго пробыл в армии, загем в 1870-1874 гг. работал начальником телеграфа на Московско-Курской железной дороге. В 1874 г. он убедился в том, что всякого рода служба мешает его творчеству, и вышел в отставку, занявшись исключительно изобретательством.

Еще будучи двенадцатилетним гимназистом, он создал оригинальный инструмент для измерения земли, широко использованный сердобскимн крестьянами.

Во время службы на телеграфе Московско-Курской железной дороги он осуществил первую в мире установку электрического освещения на поезде железной дороги.

Рис. 135. Павел Николаевич Яблочков (1847-1894)

Он установил на паровозе прожектор с электрической дугой для освещения железнодорожного полотна при следовании царского поезда в Крым. Ток поступал от гальванической батареи, помещенной также на паровозе. Для поддержания постоянного расстояния между угольными электродами, что было необходимо для непрерывного действия электрической дуги, был применен так называемый "автомагический регулятор" Фуко.

Установка действовала отлично, потому что сам Яблочков взял на себя роль "автоматического регулятора". Прибор системы Фуко был столь несовершенным, что не обеспечивал должного регулирования, и Яблочкову пришлось все время стоять на передней площадке паровоза, от руки регулируя "автоматический регулятор".

Этот опыт, так же как и другие работы с дуговыми лампами, весьма несовершенными в то время, побудил П. Н. Яблочкова заняться созданием надежного источника электрического освещения.

Проработав недолго в Москве, где после ухода в отставку он создал небольшую мастерскую для изготовления приборов, Яблочков убедился, что его начинания не встречают должной поддержки в России. В октябре 1875 г. он приехал в Париж. Здесь он довел до конца свое изобретение, получившее наибольшую известность.

23 марта (н. с.) 1876 г. русский изобретатель П. Н. Яблочков получил во Франции привилегию № 112024 на электрическую лампу невиданного образца.

Рис. 136. Электрическая свача, изобретенная П. Н. Яблочковым. - Рис. 1 из французской привилегии № 112024 от 23 марта 1876 года

Привилегия Яблочкова ознаменовала начало новой эпохи в истории электротехники. Настал час прихода в жизнь первой электрической лампы, получившей всеобщее распространение. Настал час новых замечательных дел, совершенных благодаря созданию новой лампы.

П. Н. Яблочков нашел гениально простое решение. Все его предшественники создавали специальные механизмы для регулировки расстояния между концами углей в месте образования электрической дуги. Регулирующие механизмы были громоздкими, ненадежными и, вдобавок, очень дорогими. Русский изобретатель отбросил прочь все механизмы и просто расположил параллельно друг другу два угольных стержня, разделенных изолирующей прокладкой. По мере сгорания углей "свеча Яблочкова" становилась короче, но расстояние между углями сохранялось неизменным.

П. Н. Яблочков в тексте своей привилегии написал:

"Изобретение состоит в уничтожении всякого механизма, применяемого в обычных электрических лампах. Вместо того, чтобы автоматически сближать посредством механизма угольные стержни по мере их сгорания, я просто ставлю угли рядом, как это показано на рис. 1, отделяя один от другого изолирующим материалом, способным сгорать одновременно с углями, напр., каолином. Приготовленные таким образом угли могут помещаться в особого рода подсвечник. Достаточно затем пропустить через них ток от батареи или какого-нибудь другого источника тока, чтобы между концами углей образовалась вольтова дуга.

В случае применения тока одного направления, гак как един уголь сгорит быстрее другого, надо применять угли различного поперечного сечения, дабы сохранить постоянство длины обоих углей. Вместо двух угольных стержней, помещенных по обе стороны каолиновой пластинки, я могу применять каолиновую трубку, внутрь которой вставлен угольный стержень и которая окружена угольной трубкой.

Для зажигания лампы я соединяю их свободные концы маленькой угольной полоской, которая при пропускании тока сначала накаливается, затем сгорает и, вместе с тем, зажигает вольтову дугу.

Вместо обычных углей я могу применять аггломераты, что особенно удобно для указанной выше конструкции с трубками.

На приложенных рисунках (рис. 1) представлены случаи, когда оба угля расположены параллельно, но я оставляю за собой право в известных случаях давать наклон одного относительно другого".

Вслед за первой привилегией Яблочков взял много дополнительных к ней, показывающих, как, не покладая рук, он трудился, совершенствуя свое изобретение. Он изобрел: использование изолирующей прослойки для окрашивания электрической дуги в разные цвета; использование углей разных калибров для обеспечения различной силы света; особые приемы для увеличения силы света не за счет увеличения силы тока; особое устройство угольных стержней и многое другое. Творческая мысль изобретателя буквально кипела. Непрерывно совершенствуя свое изобретение, он создал надежные, отличные по тому времени электрические лампы силою света от 76 до 5760 свечей.

В апреле месяце того же 1876 г. свеча Яблочкова горела в Лондоне на выставке в Южном Кенсингтоне.

Изобретение Яблочкова сразу привлекло внимание всех передовых стран. "Русскому свету" стали посвящать статьи и многочисленные сообщения в журналах и газетах. Научные общества обсуждали новое дело,, заинтересовались им и промышленники. В 1877 г. во Франции создали для эксплоатации русского изобретения специальное общество, преобразованное в 1878 г. в крупную фирму "Общество электрического освещения, предложенного Яблочковым" (Societe de la ium'ere etestriqie proеede Jablotchkoff). Началось триумфальное шествие "русского света" по всему миру.

До 1877 г. во всем мире насчитывалось только 80 регулярно работающих электрических ламп. В 1878 г. свеча Яблочкова увеличила это число до 500. Особенно способствовала успеху Всемирная выставка в Париже в 1878 г., все посетители которой, пораженные русским изобретением, быстро превращались в рьяных пропагандистов его.

В 1877 г. П. Н. Яблочков получил во Франции привилегию на оригинальную электрическую лампу накаливания. В качестве тела накаливания он применил тугоплавкое вещество (каолин). Так была создана предшественница лампы Нернста.

С 1876 г. свеча Яблочкова получила применение в Париже для освещения магазина, помещавшегося в Лувре. Затем были здесь освещены свечами Яблочкова: ипподром, театр Шатле, площадь и улица Оперы, а в дальнейшем еще некоторые магазины, театры, улицы. Вслед за Парижем "русский свет" был применен в Лондоне, где осветили одну из набережных, вест-индские доки. Британский музей. "Русский свет" залил площади Мадрида и Неаполя, вспыхнул на берегах Греции. В одном из писем П. Н. Яблочкова сказано об его свечах:

"...из Парижа электрическое освещение распространилось по всему миру, дойдя до дворцов шаха персидского и короля Камбоджи".

Вслед за признанием Яблочкова за рубежом пришло признание его в России, куда первые известия об успехах соотечественника привез ф. Ф. Петрушевский, видевший свечу Яблочкова на выставке в Лондоне.

В лекции "Об электрическом освещении", прочитанной П. Н. Яблочковым 4 апреля 1879 г. в Русском техническом обществе, он сказал: "...в Петербурге первое освещение было установлено в Большом театре. Иопытывается в настоящее время на Дворцовом мосту, в Гостином дворе и предполагается построить на площади перед Александрийским театром".

Одними из первых мест, освещенных новым источником света в России, были переборочная мастерская капсюльного отдела Охтенского завода, Литейный мост. К 1880 г. в России установили в различных местах около пятисот электрических фонарей. Они появились на заводах Балтийском, Путиловском, Ижорском, Берда и иных. В том же году свечи Яблочкова демонстрировались на первой электрической выставке в Петербурге.

За короткий срок весь мир убедился в том, что П. Н. Яблочков, создан первый источник электрического освещения, получивший массовое распространение, на деле доказал, что электрическое освещение применимо везде.

Кроме того, исходя из работ над электрической свечой, Яблочков разрешил много задач первостепенной важности для всего последующего развития электротехники.

Начав с использования распространенного в то время постоянного тока, Яблочков вскоре решил применить переменный ток, при котором происходит равномерное сгорание обоих углей. Для снабжения свечей Яблочкова переменным током знаменитый электротехник Грамм построил динамомашину переменного тока. Это была первая практически применимая динамомашина переменного гока. Кроме того, сам Яблочков конструировал оригинальные динамомашины переменного тока.

Замечательный русский электротехник стал одним из основоположников применения переменных токов.

Это положение подтверждается его работой по созданию способов дробления электрического тока. До его работ было невозможно включение нескольких дуговых ламп в цепь одного генератора электрической энергии В ноябре 1876 г. Яблочкову была выдана французская привилегия на способ дробления электрического света при помощи трансформаторов. Стремясь сделать каждую свечу или группу их независимой от других, он решил эту задачу, создав и применив первые в мире трансформаторы.

Не ограничиваясь этим достижением, он изобрел особый способ дробления света при помощи конденсаторов. Авторское право на это изобретение было закреплено за П. Н. Яблочковым французской привилегией, выданной 11 октября 1877 г.

Обеспечив дробление света или вообще электрической энергии, Яблочков уже тем самым решил важную задачу. Не менее важно то, что он ввел в практику индукционный прибор, содержавший все основные элементы трансформатора, сыгравшего при дальнейшем развитии революционизирующую роль в технике. Творец первого в мире трансформатора, он опередил таких новаторов, как Усагин, Полешко, Ципернозский, Форбс, Голард и Джиобс, Дари и Блати, Свинбурн и других, занимавшихся впоследствии развитием трансформатора.

Камень за камнем закладывал П. Н. Яблочков в основание, на котором выросла современная электротехника.

Тяжел и труден был путь новатора, вынужденного покинуть родину но всегда мечтавшего о возвращении. После нескольких поездок с Россию он решил покончить с зарубежной жизнью и возвратился на родину во второй половине 1878 г. Все передовые деятели русской науки и техники должным образом встретили и поддерживали своего соотечественника. Однако из-за отсутствия удовлетворительных условий Яблочкову пришлось в 1880 г. снова покинуть Россию, где он все же успел провести большую и успешную научную и общественную работу, связанную с электротехникой. По возвращении во Францию он принял участие в Первой всемирной электротехнической выставке 1881 г., на которой его экспонаты были объявлены стоящими вне конкурса. По поручению французского правительства он принял на себя обязанности представителя Франции на Международном электротехническом конгрессе.

На этой выставке он видел новые электрические лампы накаливания, созданные А. Н. Лодыгиным и зарубежными продолжателями его начинания. Яблочков со свойственной ему прозорливостью отлично понял, что электрическая свеча уже выполнила свое дело и бороться за нее нет оснований. Его внимание к тому же было занято более важным вопросом, чем электрическое освещение. Весь свой талант он направил теперь к одной цели - к созданию новых генераторов электрической энергии.

Создание таких генератороз занимало Яблочкова на всем протяжении его деятельности. В декабре 1876 г. он взял привилегию на изобретенную им оригинальную магнитоэлектрическую машину переменного тока. В июле 1877 г. он получил привилегию на новую магнитодинамоэлектрическую машину, построенную по принципу так называемых униполярных машин. В феврале 1879 г. он подал патентную заявку на изобретенную им своеобразную электростатическую машину для получения переменного и постоянного тока. В 1882 г. он сделал заявки на свои изобретения: клиптическую, или "наклоненную", динамомашину и тихоходный электрический двигатель.

Немало было сделано П. Н. Яблочковым и других изобретений по производству электрической энергии. Наиболее важными из них следует признать те, которые связаны с идеей создания мощных химических источников электроэнергии.

В наши дни, так же как и тогда, когда работал Яблочков, гальванические элементы применяются для получения слабых токов. Он же поставил перед собой задачу создания таких элементов большой мощности.

Никакие трудности не смогли сломить волю изобретателя, бедствовавшего из-за недостатка средств и вынужденного превращать любую из своих квартир в лабораторию. Распространение его электрических свечей от Лондона до Ирана и Камбоджи оказалось недостаточным для того, чтобы создать ему мало-мальски сносную материальную базу для творчества. Он все же продолжал упорно работать, стремясь создать дешевый и компактный, мощный и надежный гальванический элемент.

Рис. 137. Гальванические элементы горения, изобретенные П. Н. Яблочковым для получения электрических токов больших мощностей за счет непосредственного превращения тепловой энергии угля в электричество. - Привилегии на элементы горения взяты П. Н. Яблочковым в 1876-1891 годах

Труд в этом направлении П. Н. Яблочков начал еще в годы наиболее напряженной работы по созданию электрической свечи. Еще в 1876 г. он получил привилегию на особый "электродвижущий элемент". Электрический ток в нем должен был получаться за счет "реакции расплавленных нитратов вообще и нитрата натрия в частности, - на уголь". Выделяющиеся при этом газы, "аналогичные пороховым", изобретатель предполагал использовать также для энергетических целей.

В 1880 г. он получил привилегию на новый гальванический элемент горения, в котором энергия, скрытая в угле, должна была непосредственно превращаться в электричество. В 1881 г. он взял еще одну привилегию на подобное устройство, кислород для работы в котором должен был заимствоваться не из воздуха, а из воды. Вслед за тем пришел черед для привилегий, взятых в 1882 г. на гальванические элементы со щелочными металлами. В 1884 г. П. Н. Яблочков взял привилегию на "автоаккумулятор". Это был гальванический элемент с тремя электродами, в котором поляризация (как известно, обычно понижающая электродвижущую силу) должка была сама служить для создания новой электродвижущей силы.

Яблочков разработал много типов новых элементов. В 1885-1887 гг. он получил привилегии на некоторые новые варианты этих элементов, в 1887 г. - на новый источник электроэнергии: элемент с механической деполяризацией. В 1888 г. он запатентовал элемент горения с деревянным пористым сосудом.

Работы П. Н. Яблочкова по созданию элементов своей необычайной смелостью вызывают изумление знатоков даже теперь. В 1926 г., в специальном номере журнала "Электричество", посвященном полувековому юбилею свечи Яблочкова, П. А. Флоренский справедливо писал о "поразительной современности замыслов" замечательного русского электротехника:

"Он проникнут мыслью о существенном значении кислорода в деятельности элемента, и сознательное использование атмосферы стоит пред ним, как важнейшая задача элементного дела. Он понимает, кроме того, как важно использовать в качестве катода распространенное дешевое вещество - уголь, светильный газ и т. д. или могущее стать дешевым - натрий Мысль, только рождающаяся в наше время, - об активном значении анода, - вполне ясна ему. Возникающее в наше время использование передатчиков кислорода, способных раскисляться и вновь окисляться, глубоко продумано им. Напитка им угольных анодов окисляющимися веществами каталитической природы составляет предмет новейших исследований. Указание его на возможность лужения цинковых электродов непосредственно примыкает к зарождающимся исследованиям микроструктуры цинка, обусловленной геми или другими присадками и определяющей собою саморазрядку элемента. Трехэлектродный элемент Яблочкова бросает свет на процесс деполяризации, до сих пор столь темный. Горизонтальный катод - опять использован Яблочковым. Указываемая ныне в качестве наиболее рациональной монтировка элементов в батареи по вертикали, сложением их стопкою, была разработана им же. Стабилизация жидкости помощью опилок и других водопоглощающих тел, - тоже его указание. Использование диафрагмы из деревянного листа уже вошло в производство аккумуляторов и с успехом могло бы быть введено в элементном деле. Горение, как источник сильного тока и, вместе с тем, электролиза, - в разных видах начинает проникать в современную промышленность.

Таким образом, многие из замыслов Яблочкова возродились или возрождаются, и на них в наше время составилась не одна известность. Однако наиболее широкие из них до сих пор еще не усвоены техникой. Здесь мы имеем в виду непосредственное применение химической энергии в электротехнической промышленности сильного тока, осущестеляемое системою наиболее распространенных тел, как-то: воздух, вода, уголь или иное топливо и т. д., и соединение токопроизводства с использованием побочных продуктов - газов, отлагающихся металлов и т. д. В свое время эти технико-экономические замыслы не могли быть усвоены промышленностью: однако логика вещей все-таки говорит за них. Усвоение их промышленностью было бы началом нового века электротехники".

До Яблочкова уделом электротехники были: телеграф, гальванопластика, отдельные попытки применения источников электрического освещения. Он положил начало массовому применению электрического освещения, распространив свои электроосветительные приборы на огромном пространстве - от берегов Невы до Индо-Китая. Он первым применил в практике переменный ток и открыл широкий простор для распространения переменных токов. Он творец первых трансформаторов.

Плодами творчества П. Н. Яблочкова мы пользуемся и теперь. Будущему принадлежат мощные гальванические элементы, над созданием которых работал великий русский электротехник.