История выдающихся открытий и изобретений

Своим открытием В.В. Петров намного опередил свое время (как это часто бывало в истории науки и техники). Как писал один из биографов, «свет дуги вспыхнул преждевременно», для ее практического применения нужны были более мощные источники электрической энергии, ее не к чему было приспособить. Отпугивало открытое пламя (и отсюда – пожарная опасность), огромная сила света и необходимость регулирования дугового промежутка по мере сгорания углей.
Одним из первых небольшую дуговую лампу с ручным регулированием углей применил в 1844 г. для подсветки предметного стекла в микроскопе известный французский физик Ж. Б. Фуко. Можно себе представить восторг (а возможно, испуг) зрителей зала в Парижском оперном театре в 1847 г., когда в опере Мейербера «Пророк» восход солнца имитировался с помощью дуговой лампы. Практическое применение дуговых ламп стало возможно только после создания механических или электромагнитных регуляторов для регулирования расстояния между сгорающими электродами. Эти регуляторы были первыми электроавтоматическими устройствами в 50- 70 гг. XIX в., и стоимость лампы определялась конструкцией регулятора.
 Рис. 8.1. Дуговая лампа с электромагнитным регулятором: 
 1 – электроды; 2 – электромагнит; 3 – сердечник электромагнита 
Одной из первых по времени (1846 г.) конструкцией лампы с электромагнитным регулятором была лампа французского изобретателя Аршро (рис. 8.1). Как видно из рисунка, при сгорании электродов расстояние между ними увеличивалось, ток в цепи уменьшался, и груз вытягивал вверх из катушки нижний электрод. Эту лампу пытались применить для освещения площади перед зданием Адмиралтейства в Петербурге, но она работала ненадежно, и опыты были прекращены. Более удачной была конструкция преподавателя физики Павловского кадетского корпуса талантливого изобретателя А.И. Шпаков- ского (1853). В лампе Шпаковского действовали два регулятора – электромагнитный, поднимавший нижний электрод вверх, и механический, обеспечивавший опускание верхнего электрода. Поэтому, в отличие от лампы Аршро, лампа горела достаточно надежно и ее световой центр не изменялся. Убедительный демонстрацией преимуществ лампы Шпаковского было ее успешное использование известным создателем автоматических устройств генералом К.И. Константиновым во время ответственнейшей церемонии – коронационных торжеств в Москве в 1856 г. по случаю восхождения на престол императора Александра И. На крыше Екатерининского дворца в Лефортово были установлены десять «электрических солнц» Шпаковского (так их называли очевидцы ламп), и огромная площадь темной ночью была ярко освещена. Об этом невиданном зрелище с восторгом писали российские и зарубежные газеты. Наиболее совершенный, но достаточно дорогой, регулятор был создан одним из пионеров электротехники В.Н. Чико- левым (1869-1879 гг.), применившим для этих целей электрический двигатель («электромашинный» регулятор Чиколева).
Поистине революционным событием в создании надежных дуговых ламп была лампа без регулятора – «электрическая свеча» П.Н. Яблочкова.
Павел Николаевич Яблочков родился 2 сентября 1847 г. в имении обедневших мелкопоместных дворян Сердобского уезда Саратовской губернии. Еще обучаясь в Саратовской гимназии, Яблочков начал проявлять склонность к изобретательству, ставшим позднее делом всей его жизни. В 1863 г. он был зачислен в известное в Петербурге Николаевское военноинженерное училище. Через три года, получив звание подпоручика Саперного батальона инженерной команды Киевской крепости, Яблочков начал инженерную деятельность, но, не получив ожидаемого удовлетворения, в 1867 г. увольняется в отставку и поступает в Техническое гальваническое заведение, чтобы получить электротехническое образование – его все больше начинают интересовать успехи электротехники. С 1872 г. П.Н. Яблочков назначается помощником начальника телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. В Москве он знакомится с известными электротехниками, участвует в работе Постоянной комиссии отдела прикладной физики Политехнического музея. Он, проявив незаурядное мастерство, изготавливает черно-пишущий телеграфный аппарат для открывающейся в Москве Политехнической выставки.
Судьбе было угодно заинтересовать Яблочкова проблемой создания надежных дуговых ламп. Осенью 1874 г. по Московско-Курской железной дороге должен был проезжать на отдых в Крым император Александр И. Администрация дороги задумала в целях безопасности движения осветить поезду императора железнодорожный путь в ночное время. Яблочкову, как инженеру, проявлявшему интерес к электрическому освещению, было предложено осуществить это ответственнейшее мероприятие, тем более, что у полиции имелись сведения о готовившемся покушении на царя. На специальной площадке паровоза Яблочков стоял в дубленом полушубке, держа в руках регулятор дуговой лампы Фуко, и с помощью пружин поддерживал надежную дугу, освещавшую железнодорожный путь. Большая батарея гальванических элементов размещалась в соседнем багажном вагоне. Как говорят, Яблочков «продрог до костей», стоя на холодном ветру, непрерывно подкручивал регулятор и следил за исправностью электропроводки. Эксперимент закончился удачно. Это был первый в мире опыт установки прожектора на паровозе; подобный случай был описан во французской печати только спустя восемь лет (в 1882 г.).
Надо думать, что Яблочков еще раз убедился в неэффективности регуляторов дуговых ламп, и вскоре ему удалось найти поистине гениальное решение: создать знаменитую «электрическую свечу» – дуговую лампу без регулятора.
Это изобретение было сделано в 1876 г. при необычных обстоятельствах. Служба на железной дороге все больше тяготила Яблочкова, особенно после того, как он стал ощущать потребность в самостоятельных экспериментах в области электротехники.
Вместе со своим другом, талантливым изобретателем Н.Г. Глуховым, он создает мастерскую по ремонту электротехнических приборов и устройств – электрических машин, регуляторов дуговых ламп, аккумуляторов, аппаратов, используемых при электролизе в гальванопластике, электротерапии. Подобной мастерской в Москве не было, и Яблочков надеялся, что выполняя заказы различных клиентов, он одновременно сможет заниматься любимым делом – изобретательством и реализацией многих идей, возникших у него при эксплуатации разнообразных электротехнических устройств. Он также надеялся улучшить свое весьма скромное финансовое положение.
По отзыву одного из современников, мастерская Яблочкова была центром «смелых и остроумных электротехнических предприятий, блиставших новизной и опередивших на 20 лет течение времени». Нередко, увлекшись экспериментами при выполнении заказов, Яблочков и Глухов вовремя не выполняя взятые заказы, оказывались в долгу у кредиторов, и им могла угрожать «долговая тюрьма».
Однажды при проведении опыта по электролизу поваренной соли два угольных электрода, расположенных параллельно, при «излишнем сближении» (как позднее вспоминал Яблочков) коснулись друг друга, и внезапно вспыхнула яркая дуга! Яблочков и Глухов, завороженные необычайно красивым зрелищем, наблюдали как дуга горела внутри жидкости, «предоставив углям гореть до конца, а стеклянному сосуду треснуть». Возможно, обычный мастер по ремонту приборов ограничился бы удивительным наблюдением, но Яблочков, постоянно думавший о совершенствовании регуляторов в дуговых лампах, увидев между концами параллельно расположенных угольных электродов яркую дугу, воскликнул: «Смотри, ведь и регулятора никакого не нужно!» Так произошло замечательное открытие. Все изобретатели регуляторов располагали угли друг против друга (вертикально или горизонтально); и при горении дуги расстояние между электродами увеличивалось, и дуга гасла. А Яблочков расположил электроды дуговой лампы вертикально и параллельно друг другу (рис. 8.2), и по мере сгорания электродов расстояние между ними не изменялось, угли таяли подобно свече, и не случайно лампа Яблочкова получила название «электрическая свеча». Как говорят, «Все гениальное – просто!» Напомним, что Яблочкову было всего 28 лет!