692 патента профессора Томсона — 5

Автор: admin   
января 27,
2013

Продолжение  692 патента профессора Томсона — 4

Основной принцип был ясен Томсону с самого начала. Сердце счетчика — маленький моторчик. Мощность его хотя и ничтожна, но пропорциональна нагрузке. Вал мотора через систему шестеренок вращает диски с цифрами. Томсон остроумно разработал электрическую схему мотора. Его вращающиеся части составляют цепь, зависящую от силы потребляемого тока, а обмотки статора образуют цепь, зависящую от напряжения.

Поэтому в целом скорость вращения пропорциональна мощности (вт), а общее число оборотов—электроэнергии (квт-ч). Несмотря на кажущуюся простоту, решение далось Томсону нелегко. Труднее всего было придумать устройство, которое не давало бы моторчику пойти вразнос. Для этого Томсон надел на вал мотора алюминиевый диск, вращающийся в зазорах нескольких постоянных магнитов. Чем быстрее вращается диск, тем сильнее тормозят его индуцированные магнитами вихревые токи.

 

В 1889 году Эдисон, молчавший несколько лет и позволявший конкурентам нарушать свои патентные права, подал в суд на все компании, которые использовали лампу накаливания. Выиграв дело, он вывел «Эдисон дженерал электрик компани» на первое место. И все-таки ему не удалось собрать под своей крышей большую часть изобретателей-электро-техников. Быстро оценив ситуацию, Коффин начал скупать фирмы Браша, Спрэга, Эйкемейера и др., и вскоре возникло крупное противоэдисоновское объединение. Обеспокоенный Эдисон решился на отчаянный шаг, намереваясь купить «Томсон — Хоустон электрик компани». И когда это не удалось, он махнул рукой и дал согласие на слияние этих двух фирм. Так в 1892 году возникла фирма-гигант «Дженерал электрик компани». После ее учреждения оба великих изобретателя перестали играть решающую роль в делах объединенной фирмы, оба предпочли посвятить себя изобретениям и исследовательской работе.

«Передайте им, что я сделаю это зеркало»

В технике всегда существует отрасль, которая привлекает к себе лучшие конструкторские и научные силы своего времени. Идя вслед за изобретателями-пионера-ми, изобретатели-ученые и изобретатели-конструкторы ответственны за наиболее быстрое промышленное развитие данной отрасли. В конце XIX века такой отраслью была электротехника. На смену пионерам-самоучкам сюда приходят образованные инженеры и ученые. По любопытному совпадению многие из них в 1880—1900-х годах увлекались тремя отраслями: электричеством, тепловыми двигателями и оптикой. И Элиху Томсон не был исключением.

К моменту образования «Дженерал электрик компани» Томсон уже сделал свои самые крупные электротехнические изобретения. Теперь он смог заняться и другими, интересующими его темами, в частности тепловыми двигателями и оптикой. В 1893 году из-за депрессии в американской промышленности деятельность электросварочного отделения фирмы почти остановилась. И Томсон решил поискать какие-то новые идеи. В грустных беседах с Лемпом — руководителем нового отдела — родились три изобретения: керосиновый двигатель внутреннего сгорания, компрессионный домашний холодильник и электропечь. Дальнейший ход событий оставил за бортом керосиновый двигатель, подготовил будущий успех домашних холодильников и доказал необычайную ценность электропечей. А тем временем Томсон и Лемп, убедившись в бесперспективности популярных в то время электромобилей, разработали пароавтомобиль с прямоточной паровой машиной и уникальным сварным котлом. Сварка была столь добротной, что давление нагнетенного в котел воздуха удерживалось неизменным в течение целых десяти лет!

Но все эти занятия вовсе не отодвинули электротехнику на второй план. Этот период изобретательской деятельности Томсона ознаменовался изобретением динамо-машины на 5 тыс. герц и трансформатора без железного сердечника, способного создавать высокочастотный разряд. Это устройство, которое впоследствии Тесла ухитрился приписать себе и сделать источником своей популярности, привело Томсона к важным научным открытиям: неспособность токов высокой частоты огибать острые углы, перескакивание тока через витки в малых катушках, скин-эффект, чувствительность к резонансу.

Не осталась без внимания и классическая электротехника. Как-то раз глава патентного отдела фирмы предложил Томсону подумать о возможном применении электропривода в морском транспорте, чтобы в будущем в руках фирмы были важные патенты. Несколько часов понадобилось профессору, чтобы набросать схемы, которые были тут же запатентованы и спустя несколько лет обеспечили фирме первенство. Приближение испаноамериканской войны породило еще несколько электротехнических изобретений — электроторпеду, питаемую через кабель, и метод сверления отверстий под заклепки в закаленной и цементированной броне. Наконец, еще одно важное изобретение, родившееся в лаборатории Томсона (изобретатель предпочел его не патентовать),— метод выплавления замков сейфа при помощи электрической дуги.

Но самой главной страстью Томсона в тот период была оптика. Еще 12-летним мальчишкой он решил сделать себе фотоаппарат. Волей-неволей ему пришлось освоить шлифовку линз, и это тонкое благородное искусство навсегда покорило Томсона. Он ухитрялся изготовлять линзы из осколков стеклянных дверных ручек и из донышек бутылок. Но лишь гораздо позднее, в 1874 году ему довелось встретиться со старым немецким мастером. Герр Герхард взялся обучить его всем тонкостям шлифовки, и спустя несколько лет микроскопы и телескопы Томсона высоко ценились среди самых строгих знатоков Америки. Потом электротехника надолго отвлекла Томсона от любимой им оптики, и лишь в 1900 году он смог взяться за осуществление своей мечты — постройку телескопа.

Целый год он шлифовал линзы, монтировал трубу и опору, отлаживал работу приводного механизма. И когда все было готово, в распоряжении Томсона оказался уникальный инструмент, близкий к пределу совершенства. Теперь он мог, наконец, приступить к систематическим наблюдениям Луны, планет и звезд. Не будучи профессиональным астрономом, Томсон был любителем, способным понимать самые новые идеи и открытия в астрономии. К его астрономическим познаниям с уважением относились крупнейшие специалисты. Перед его искусством в изготовлении оптических приборов они преклонялись.

Томсон очень скоро убедился, что будущее за телескопами-рефлекторами. Зеркала можно было делать гораздо крупнее и точнее, чем линзы, но, нагреваясь и охлаждаясь в течение дня, зеркало из обычного стекла дает очень сильные искажения. В поисках лучшего материала для зеркал Томсон наткнулся на кварц. Он построил электрическую печь, научился сплавлять кварцевый песок в диски диаметром несколько сантиметров.

В 1903 году знаменитый астроном Хэйл, занимавшийся исследованиями солнца, предложил Томсону изготовить кварцевые зеркала для его нового телескопа на Маунт Вильсон. Элиху изготовил зеркала, но, увы, они оказались непригодными: расплавленный кварц столь вязок, что микроскопические пузырьки воздуха не выходили из толщи расплава. Зеркала пришлось изготовить из стекла, а раззадоренный Томсон оказался втянутым в 25-летние исследования кварца. Спустя несколько лет он научился изготавливать небольшие кварцевые диски высокого качества и во время этой работы он так близко познакомился со знаменитейшими астрономами и пользовался среди них таким авторитетом, что именно его они в 1928 году просили изготовить кварцевые диски диаметром5 метровдля Паломарского телескопа. «Передайте им, что я сделаю это зеркало»,— сказал Томсон своему помощнику.

Но проблема оказалась гораздо сложнее, чем он думал. 600 тыс. долларов, отпущенных на зеркало, хватило лишь на то, чтобы изготовить диск диаметром1,5 м, после чего Хэйл был вынужден снова вернуться к стеклу.

Сколь ни занят был Томсон своими исследованиями, он всегда находил время для порой весьма неожиданных изобретений. Так, отдыхая от серьезных исследований, он занялся усовершенствованием самодельного органа и получил несколько патентов на узлы и детали этого инструмента. В 1919 году, узнав, что в Техасе открыты большие запасы гелия, он вспомнил свои давнишние опыты с закисью азота и предложил гелиево-кислородные смеси для работы в кессонах. Наконец, от его внимания не ускользнуло наблюдение, позволившее ему сделать еще одно удивительное изобретение. Однажды летом его помощник обнаружил возле печи для плавки кварца груды дохлых москитов. Томсон сразу решил, что их мог привлечь только звук печи, питаемой током в 60 гц. По-видимому, все эти москиты должны быть самцами, принявшими звук печи за зов самок. Убедившись в правильности своего предположения, Томсон тут же разработал метод борьбы с москитами с помощью электричества.

«Как необыкновенно, что умер Том Эдисон!»

В 1932 году родные и близкие Томсона, обеспокоенные его отсутствием в мастерской, в кабинете, в саду, после долгих поисков обнаружили его в подвале. Перемазанный маслом 80-летний профессор перебирал клапан компрессора, насвистывал и, казалось, был всецело поглощен этой работой. Но, обернувшись к вошедшим, он неожиданно произнес: «Я думал о Томе Эдисоне, и о том, как необыкновенно, что он умер».

Эта смерть поразила Томсона. В его памяти снова и снова вставала могучая фигура великого изобретателя. Он вспоминал его растерянного, сконфуженного, готового провалиться сквозь землю. Таким Элиху видел его на банкете в честь лорда Кельвина, где многие ораторы, превознося заслуги англичанина, невольно начинали превозносить и заслуги Эдисона. А тот, почти оглохший, полагая, что в речах хвалят только лорда Кельвина, первым начинал аплодировать каждому оратору. Боже мой! Что произошло с Эдисоном, когда жена прокричала ему в ухо: «Том, не надо так хлопать! Ведь говорят

о       тебе». Он съежился, низко склонился над столом. Но Кельвин и все присутствовавшие встали и аплодировали Эдисону до тех пор, пока он не поднялся и не раскланялся.

Томсон вспоминал Эдисона — молодого, энергичного, окрыленного успехом своей лампы накаливания. Это было во время их первой встречи, настороженной, сдержанной, но исполненной уважения и понимания. Их методы работы, их изобретения, их заслуги часто сравнивались и подсчитывались пристрастными приверженцами. Но по всеобщему мнению, Бартон, назвавший некогда Томсона вторым Эдисоном, показал себя неплохим прорицателем. Ибо Элиху вошел в историю техники, как изобретатель, занимавший второе место в мире по количеству патентов. Первый из своих 692 патентов он получил в 1876 году, последний — в 1935. В среднем он брал 1      патент в месяц. В течение четырех самых продуктивных лет он получал по патенту в неделю. И среди них были патенты на такие важные изобретения, как трехобмоточное динамо, контактная электросварка, распределительные системы переменного тока, электросчетчик, магнитный прерыватель, индукционный мотор и др.

Не удивительно, что в жизни Томсона не было недостатка в наградах, почетных степенях, знаках признания. Гарвардский университет присвоил ему звание доктора наук, он был членом комитетов Эдисоновской и Румфордовской медалей. Ему первому была присуждена учрежденная в 1910 году Эдисоновская медаль за заслуги в электротехнике. Английское Королевское общество присудило ему — первому из американцев — свою высшую награду — медаль Кельвина, а Общество германских инженеров — медаль Грасгофа. В годы первой мировой войны американское правительство немедленно ввело Томсона в Национальный совет по исследованиям, где он украсил список своих работ акустическим устройством для поиска подлодок, системой управления огнем корабельной артиллерии, методом производства дешевых нитратов и применением сварки в судостроении. Наконец, опрос, проведенный журналом «Электри-кал уорлд» среди деятелей науки, показал, что по значимости вклада в электротехнику ученые ставили Томсона на 5—7 место, рядом с Генри и Герцем. Лишь заслуги Фарадея, Кельвина, Эдисона и Максвелла оценивались тогда выше, чем заслуги Томсона.

И тем не менее на всем творческом пути изобретателя № 2 непрерывно преследовали страшные неудачи. Одно за другим он упускал важнейшие изобретения, которые спустя некоторое время приносили славу другим изобретателям.

В 1870 году 17-летний Элиху обсуждал с одним из своих школьных друзей идею говорящего телеграфа. Схема действия аппарата представлялась им настолько ясной, что они даже решились построить его в металле. Но... приближались каникулы, друзей ждала увлекательная геологическая экспедиция. Потом друг Томсона поступил в медицинскую школу, сам Элиху был по горло загружен работой в Центральной школе, и спустя 6 лет Александр Белл запатентовал конструкцию, близкую к конструкции филадельфийских школьников, а Томсон оказался среди людей, которые чуть-чуть не изобрели телефон.

Спустя 9 лет, в задоре конкурентной борьбы, Томсон все свое внимание направил на создание динамо постоянного тока. И хотя его трехобмоточное динамо простым переключением превращалось в машину то постоянного, то переменного тока, он пошел на поводу у патентного эксперта, и в своей заявке не упомянул об устройстве для получения переменного тока. В результате эту идею довел знаменитый электротехник Доливо-Добровольский, а Томсон остался в ряду тех, кто чуть-чуть не изобрел систему трехфазного тока.

Еще через 14 лет великий изобретатель не сумел увидеть колоссальные перспективы в идее применения гибких прозрачных пленок в фотографии, и год спустя мог только удивляться, какой огромный успех эта незатейливая на первый взгляд идея принесла Джорджу Истмену — основателю фирмы Истмен-Кодак. Но, быть может, самый крупный промах, до сих пор повергающий в изумление историков техники, был допущен Томсоном в связи с его знаменитой полемикой с Эдисоном по поводу «эфирной силы».

В 1875 году, экспериментируя с большим электромагнитом, Эдисон обнаружил таинственные маленькие искорки, проскакивающие между металлическими предметами в комнате. Следуя своему правилу не оставлять без внимания ни одного таинственного явления, изобретатель провел серию экспериментов и с удивлением обнаружил, что эти искры не влияют на электроскоп с золотыми листочками. Решив, что эти искры не электрического происхождения, Эдисон тут же опубликовал статью о некоей открытой им «эфирной силе».

Томсон, прочитав статью, сразу вспомнил о том, что такие же искорки он получил еще в 1871 году при работе с большой катушкой Румкорфа. Он тут же уговорил своего соавтора Хоустона поставить серию экспериментов, доказывающих неправоту Эдисона. Включив катушку, Элиху стал расхаживать по комнате держа в руках коробку с установленными на ней графитовыми стержнями. И в любой точке комнаты между остриями вспыхивали крошечные искорки. Томсон перешел в другую комнату — искорки сохранились. Можно было обойтись и вовсе без ящика — искры проскакивали на острие карандаша с любых металлических предметов. Элиху переходил из комнаты в комнату, и всюду перед его глазами мелькали голубоватые искорки. Он поднялся на второй, на третий, на пятый этаж. Профессор Шнайдер, работавший в своей обсерватории, был единственным свидетелем томсоновского триумфа. Перед его глазами оказалось поразительное подтверждение максвелловской теории, гласящей, что электромагнитные волны должны распространяться через пространство.

Здесь, в обсерватории искорки наглядно доказывали, что электромагнитные волны от находящегося в подвале разрядника пронизывают30 метровкамня, дерева и стали. Особенно длинная и яркая искра проскочила между карандашом и роскошной бронзовой ручкой на двери, ведущей в библиотеку. Два профессора взглянули друг на друга: «Никакого сомнения! Электрическая энергия передается через пространство!»

Томсон не остановился на этом. Он смонтировал установку с резонаторами и получил эффекты, свидетельствующие о волновой природе испускаемых разрядником лучей. После этого Хоустон сел за статью, где как обычно приписал себе все заслуги, а о Томсоне упомянул лишь мельком. Тем не менее Томсон был удовлетворен: он сумел убедительно доказать ошибку Эдисона. Возможно, он был бы удовлетворен гораздо меньше, если бы мог подозревать, что он упустил великое изобретение — радио...

Быть может, этот эпизод, лучше чем что-либо другое, объясняет причины странных промахов Элиху Томсона. Изобретатель № 2 был больше ученым, чем изобретателем. Поставив перед собой цель докопаться до истины, доказать неправоту Эдисона и правоту Максвелла, он не мог думать ни о чем другом. Если бы кто-нибудь прямо указал ему, что построенный им прибор — бесценное средство связи, он, вероятно, не обратил бы на это внимания. Видимо, именно удовлетворенность Томсона-ученого позволяла ему легко переживать досады Томсона-изобретателя. Без всякой горечи он говорил, что был недостаточно дальновиден и прозорлив, чтобы сразу оценить всю важность оказавшегося в его руках средства связи.

Сравнивая двух великих изобретателей, нетрудно убедиться, что Томсон — прямая противоположность Эдисону. Эдисон ненавидел школу и был не понят своими учителями. Томсон был отличником и потом преподавал сам. «Если Эдисону понадобилось бы найти иголку в стоге сена, он не стал бы терять время на то, чтобы определить наиболее вероятное место ее нахождения,— говорил о нем Тесла,— но немедленно, с лихорадочным прилежанием пчелы, начал бы осматривать соломинку за соломинкой, пока не нашёл бы предмет своих поисков...» Томсон действовал совсем не так: «Изучите все варианты и бросьте силы на наилучший». Вот почему Эдисон временами одерживал верх, но в конце концов прав оказывался Томсон.

Наша страна щедро одарена талантливыми учеными, инженерами, изобретателями. Организованные в первоклассные конструкторские и научно-исследовательские коллективы, они способны разрешать такие грандиозные комплексные проблемы, как реактивная авиация, космическая техника, атомная энергетика, радиоэлектроника.

Tags: , ,

Эта статья была опубликована: Воскресенье, января 27, 2013 в 9:58 в категории Техника. Вы можете читать любые ответы через RSS 2.0 feed. You can leave a response, or trackback from your own site.

Ваш комментарий

Имя (*)
email (*)
вебсайт
Комментарий
Перед отправкой формы:
Human test by Not Captcha