Из чего сделаны свечи яблочкова. Лампа Яблочкова: первое российское изобретение, покорившее мир
производства
производства
начало 20 века
ок. 20 копеек (Россия, кон. XIX века)
Свеча Яблочкова - один из вариантов электрической угольной дуговой лампы, изобретённый в 1876 году Павлом Николаевичем Яблочковым .
История изобретения
История создания
Первые опыты с электрическим освещением Павел Николаевич Яблочков начал проводить ещё в своей московской мастерской в 1872-1873 годах. Учёный работал тогда с регуляторами разных систем, а затем с вышедшей в то время угольной лампой А. Н. Лодыгина. Яблочков брал тонкие угольки и помещал их между двумя проводниками. Для того чтобы уголь не сгорал, он обматывал его волокнами асбеста (так называемого, горного льна). Идея была в том, чтобы уголь, накаливаясь не сгорал, а накаливал только окружающий его асбест. Хотя эти опыты были неудачными, они подсказали Яблочкову идею применения в электрическом освещении глины и других подобных материалов .
В октябре 1875 года во время одного из опытов по электролизу поваренной соли Павел Николаевич обнаружил возможность возникновения в электролитической ванне электрической дуги между концами параллельно расположенных угольных электродов, разделённых небольшим промежутком. Именно тогда, по воспоминаниям Н. Г. Глухова , у него возникла идея более совершенного устройства дуговой лампы без регулятора межэлектродного расстояния - будущей «свечи Яблочкова» .
В том же месяце Яблочков вынужденно уехал за границу - в Париж, где устроился на работу на электро-механический завод Луи Франсуа Клемана Бреге́ .
К началу весны 1876 года Яблочков завершил разработку конструкции электрической свечи и 23 марта того же года получил на неё французский патент за № 112024 , содержащий краткое описание свечи в её первоначальных формах и изображение этих форм.
Мировое признание
Успех электрической свечи определился сразу же; его значение состояло в том, что электрическое освещение всем представилось не как предмет роскоши, а как средство, которое может стать доступным для всех. В конце апреля 1876 года французский профессор Альфред Ниоде (фр. Alfred Niaudet ) сделал первое публичное сообщение о свече во Французском физическом обществе. Вся мировая печать, особенно техническая, была полна сведениями о новом источнике света .
В конце лета 1876 года Яблочков вернулся из Лондона в Париж , где его познакомили с инженером и предпринимателем Луи Денейрузом (фр. Louis Denayrouze ) . По совету Антуана Бреге , Яблочков заключил с ним договор на практическую реализацию и коммерческое продвижение своих изобретений . На основании этого контракта Денейруз организовал Синдикат изучения электрического света (система Яблочкова) (Syndicat d"études de la lumière électrique /système Jablochkoff/ ) . Синдикат начал свою деятельность в конце 1876 года с основным капиталом в 7 млн франков . Его цеха расположились во вновь выстроенном здании на авеню де Вилье (avenue de Villiers ), 61 .
В апреле 1878 года Синдикат был преобразован в «Генеральную электрическую компанию. Процессы Яблочкова» (Société générale d"électricité. Procédés Jablochkoff ) .
П. Н. Яблочков осуществлял в компании научно-техническое руководство, наблюдение за производством свечей и аппаратуры и за эксплуатацией установок; Л. Денейруз и другие представители компании - организационную и финансово-коммерческую стороны дела. Компания сразу же закрепила за собой монопольное право на эксплуатацию электрической свечи и других изобретений П. Н. Яблочкова во всех странах мира . Хотя Павел Николаевич предлагал сначала русскую привилегию на свою свечу даром русскому военному министерству, но его предложение даже не удостоили ответом . В первые годы своего существования экспортный оборот компании составил более 5 млн франков, из них 1,25 млн чистой прибыли от продажи патента Яблочкова . Помимо производства свечей, компания вела также работы по установке первичных двигателей и динамомашин для осветительных установок со свечами Яблочкова и полное их оборудование .
В это же время П. Н. Яблочков окончательно убедился в преимуществах, которые может дать переменный ток для эксплуатации электрических свечей . Он начал последовательно решать проблему обеспечения осветительных установок генераторами переменного тока. Первым шагом в этом направлении было построение мастерскими бельгийского изобретателя Зиноба Теофила Грамма особого коммутатора, который присоединялся к машине постоянного тока; однако это было лишь частичным разрешением задачи. В 1877 году Грамм выпустил первые машины переменного тока для питания свечей Яблочкова. При помощи этих машин удобно было питать четыре обособленных цепи, в каждую из которых можно было включать несколько свечей. Машины были рассчитаны на электрические свечи в 100 карселей , то есть силой света 961 кандела . Это было первое в мире практическое применение переменного тока .
Работа Яблочкова по переводу электрических свечей на питание переменным током дало большой толчок и другим его применениям, что даёт основание считать П. Н. Яблочкова основоположником применения переменных токов .
В 1878 году Генеральная электрическая компания выступила в качестве экспонента на Всемирной выставке, которая проводилась в Париже с 1 мая по 10 ноября. Павильон с экспонатами П. Н. Яблочкова был совершенно самостоятельным на выставке; он располагался в парке, окружавшем главное выставочное здание - Дворец Марсова поля. Кроме того, вся территория выставки была освещена свечами Яблочкова. .
Коммерческое продвижение
Ни одно из изобретений в области электротехники не получало столь быстрого и широкого распространения, как свечи Яблочкова . Крупные магазины использовали её как средство рекламы, а крупные гостиницы - как вывеску. Она являлась отличительной особенностью всех общественных праздников в крупных городах Европы . В течение трёх лет (с 1878 по 1881 год) Генеральная компания установила около четырёх тысяч свечей в крупных мастерских, на железнодорожных станциях, в общественных залах и на площадях, складах, в театрах и в нескольких дворцах .
Во Франции
Первая установка освещения свечами Яблочкова была устроена в феврале 1877 года в зале Маренго универмага Лувр (Hall Marengo. Grands Magasins du Louvre ) в Париже . Она состояла из 4 фонарей , питаемых двумя машинами Alliance . После двухмесячного опыта было выставлено 16 фонарей. После 11-ти месячного - 86 фонарей . В результате проведённого опыта были выявлены как положительные, так и отрицательные результаты. Отмечалось повышение освещённости, неизменяемость цветов товаров при электрическом освещении, кроме того, экономия, по сравнению с газовым освещением, составила около 22 % . В то же время наблюдалось мерцание свечей, объясняемое неоднородностью углей и колебаниями числа оборотов двигателя, и дребезжание колпаков («пение» свечи). В фонарях приходилось часто менять свечи после их выгорания, а для того, что бы помещение не оставалось при этом в темноте, оказалось нужным устроить особое приспособление для смены ламп . В 1880 году универмаг Лувр освещался уже 96 фонарями со свечами Яблочкова, кроме того фонари были установлены в столовой и во дворе гостиницы Лувр. Таким образом, общее количество фонарей здесь дошло до 134 .
Вслед за универмагом Лувр свечи Яблочкова были установлены и в других крупных универсальных магазинах Парижа - Прентам (Au Printemps ), Бон Марше (Le Bon Marché ) .
Площадь перед зданием Парижской оперы, освещённая свечами Яблочкова (около фасада видны фонари-канделябры с тремя шарами)
15 февраля 1878 года Синдикат изучения электрического света получил разрешение на установку 8 фонарей со свечами Яблочкова на площади Оперы (place de l’Opéra ). 11 марта того же года Синдикат предложил на период проведения в Париже Всемирной выставки помимо площади Оперы осветить также одну из центральных магистралей Парижа - проспект Оперы (avenue de l’Opera ) и площадь Французского Театра (place du Théâtre-França ; ныне Площадь Андре-Мальро). Кроме того, 11 апреля, Синдикат, преобразованный в Генеральную электрическую компанию, обязался установить подсветку фасадов Законодательного корпуса, церкви Святой Марии Магдалины и Триумфальной арки .
Решением от 11 мая 1878 года муниципальный совет разрешил Генеральной компании провести испытание электрического освещения в течение 6 месяцев .
Открытие освещения состоялось 30 мая 1878 года . Его приурочили к 100-летию со дня смерти Вольтера. Общие расходы на установку освещения площади Оперы Генеральная компания оценила в 46 тысяч франков, смета расходов на освещение проспекта Оперы и площади Французского Театра составила 100 тысяч франков .
Изначально установка на проспекте Оперы и прилегающих площадях включала в себя 40 фонарей, из которых 8 располагались на площади Оперы, а 32 - на проспекте и площади Французского Театра. Через несколько недель число фонарей было увеличено до 62, из них 8 пар фонарей располагались на площади Оперы, 32 фонаря (по 16 с каждой стороны ) на проспекте Оперы и 14 - на площади Французского Театра .
Поначалу для свечей Яблочкова использовались обычные городские фонари. Через несколько дней их заменили матовыми шарами, что улучшило распределение света . Шары были установлены на высоких металлических столбах , которые до высоты 1,5 м от земли имели дубовый деревянный цоколь . В каждом из фонарей находился подсвечник для шести свечей, переключение которых производилось с помощью ручного коммутатора .
Установка была разделена на четыре группы, каждая из которых имела отдельный источник питания. Одна динамо-машина системы Грамма мощностью в 20 л/с была установлены в подвале Оперного театра; две одинаковой мощности располагались в доме № 28 по проспекту Оперы, каждая из них питала 16 фонарей, расположенных на проспекте; четвёртая динамо-машина располагалась на улице Аржантёй (rue d’Argenteuil ), она питала установку на площади Французского Театра . Наибольшее расстояние от фонаря до динамо-машины доходило до 1000 метров. В то время это была самая дальняя передача электрической энергии на расстояние . За каждой группой фонарей был закреплён механик и электрик-контролер для переключения коммутаторов, который осуществлялся в среднем с интервалом в полтора часа .
Кроме того перед зданием Оперного театра по обоим краям были установлены два художественных столба-канделябра, увенчанные тремя шарами для свечей Яблочкова, которые освещали фасад театра. В каждом шаре находилось по одной свече. Эти свечи питались током от двух машин Альянс .
Почасовая оплата с одного фонаря составляла 1,25 франка. Для освещения фасадов и памятников использовались фонари со специальными отражателями, поэтому почасовая оплата с них составляла 1,75 франка .
25 октября 1878 года Генеральная компания согласилась продлить испытание электрического освещения перед Палатой депутатов и на проспекте Оперы ещё на месяц. 30 ноября того же года муниципальный совет принял решение о продлении освещения до 15 января 1879 года, при условии, что его стоимость не превысит цену на газ. В письме от 2 декабря компания заявила о своем согласии на эти условия . К проведению первого Международного конгресса электриков в 1881 году 60 матовых шаров со свечами Яблочкова установили в оперном зале, разместив их по всему куполу. Эти свечи питались током от машин, расположенных в одном из подвалов театра .
Объекты в Париже, освещённые свечами Яблочкова |
 Проспект Оперы |
 |
| Универмаг Прентам | Парижский ипподром | Мавританский салон отеля Continental |
Крупнейшей из всех была установка освещения на парижском крытом ипподроме. Его беговая дорожка освещалась 20 дуговыми лампами с отражателями, а места для зрителей - 60 электрическими свечами Яблочкова, расположенными в два ряда вдоль зрительских мест и на четырёх колоннах. Для питания свечей Яблочкова были установлены три динамо-машины переменного тока системы Грамма, для питания дуговых ламп - 20 машин постоянного тока этой же системы. Кроме того, для питания дуговой лампы, освещавшей машинное отделение, была установлена ещё одна динамо-машина. Стоимость всей установки составила около 200 тысяч франков; суммарная сила света всех источников - 12000 карселей, то есть 115320 кандел .
Больше всего свечей Яблочкова было установлено в новом универмаге Прентам. В 1882 году здесь установили 160 свечей, заключённых в овальные фонари и подвешенных на подвесках. Через два года их число было доведено до 258 .
Выполняя заказ на освещение театра Шатле (Théâtre du Châtelet ), Павел Николаевич сконструировал несложное устройство, которое помогало регулировать напряжение в электросети, давая возможность усиливать или ослаблять свет в зрительном зале .
Свечами Яблочкова в Париже были также освещены Елисейский дворец, Национальная библиотека, площадь Бастилии, парк Монсо, часть Центральной аллеи , Консерватория искусств и ремёсел, 48 фонарей осветили Гран отель де Пари ; во Дворце промышленности в 1879 году насчитывалось 250 фонарей, в 1880 году - более 300 . Одной из самых красивых считалась установка освещения в мавританском салоне отеля Континенталь (Continental ) в Париже .
Вскоре свечи Яблочкова начали устанавливать и в других городах Франции : Анзене, Анже, Куэроне, Бове, Лорьяне, Тулузе, Сен-Назере, Биаррице , Гавре, Марселе, Тулоне. В Лионе ими освещались театр Белькур и цеха завода Бюира , в Лилле - мастерские компании Fives-Lille , где было установлено около 60 фонарей, в Помпе (департамент Мёрт и Мозель) - кузницы Дюпона и Фоулда, в Реймсе - прядильная фабрика Исаака Холдена, в Сен-Шамоне - Компания доменных печей, кузниц и сталелитейных заводов Военно-морского флота .
Одной из крупнейших в ранним периоде развития электрического освещения стала установка освещения в гавани и примыкающей к ней части набережной в городе Гавр. Она проектировалась в 1880 году, а начала функционировать в 1881 году. Особенностью Гаврской гавани было то, что заход судов в неё был возможен только во время приливов; если приливы приходились на ночное время, то судно оставалось на внешнем рейде в ожидании прилива в светлую часть суток. Было решено устроить здесь мощное электрическое освещение, которое включалось бы с начала прилива и выключалось спустя час после его окончания . Вначале в виде опыта здесь было установлено 12 фонарей . Фонарь имел по два двухламповых подсвечника, причём в каждом подсвечнике могла в любой момент гореть только одна свеча. В общий провод включалось электромагнитное сигнальное акустическое устройство, приходившее в действие при погасании свечи. Силовая установка состояла из двух паровых машин, приводивших в действие четыре динамо-машины Грамма переменного тока (одна была резервной) . Позже число фонарей было доведено до 32. Гаврский порт освещался свечами Яблочкова до 1890 года .
Электрические свечи появились в свободной продаже и начали расходиться в громадном количестве . К 1879 году, например, одна только Генеральная электрическая компания ежедневно выпускала около 8 тысяч свечей . Розничная стоимость снизилась с 1 франка до 60 сантимов за одну свечу . Расходы по эксплуатации свечи с 1877 по 1881 год снизились почти в 7 раз. Так, в 1877 году эксплуатация одной свечи обходилась в 66 сантимов в час, в 1878 году - 40 сантимов в час, в 1879 году она снизилась до 25 сантимов, в 1880 году - до 20, в июне 1881 года - до 15, к октябрю того же года - не более 10 сантимов в час .
В Британской империи
Лондон, набережная Виктории, освещённая свечами Яблочкова (1878 год)
17 июня 1877 года свечи Яблочкова установили на Вест-Индских доках в Лондоне. Несколько позже свечи были установлены в отеле Метрополь, усадьбе Хэтфилд-хаус , Британском музее . Ими были освещены Вестгейтские морские песчаные пляжи и станции Кольцевой линии Лондонского метрополитена Чаринг-Кросс (ныне Набережная) и Виктория . Наиболее заметной освещённой площадкой в Лондоне стала часть набережной Темзы с мостом Ватерлоо (набережная Виктории), где шестьдесят фонарей со свечами Яблочкова использовались с 1878 по 1884 год .
Помимо Лондона электрический свет появился в Глазго, Ливерпуле, Бирмингеме .
Для руководства работами по устройству и эксплуатации электрического освещения в Великобритании была создана («Компания электрической энергии и света по способу Яблочкова») с капиталом в 300 тысяч фунтов стерлингов. Компания откупила себе право на устройство освещения свечами Яблочкова по всей Британской империи, включая колониальные владения . Компания помещалась в доме № 1 по улице Грэйт Уинчестер (англ. Great Wincester street ) в Лондоне и имела фабрику для производства свечей, машин и аппаратуры .
Успех освещения по системе Яблочкова вызвал панику среди акционеров английских газовых компаний. Ими была развёрнута кампания по дискредитации электрического способа освещения. По их настоянию парламент Великобритании учредил в 1879 году специальную комиссию с целью рассмотрения вопроса о допустимости широкого использования электрического освещения в Британской империи. Однако после длительных дебатов и выслушивания свидетельских показаний члены комиссии так и не пришли к единому мнению по данному вопросу .
Не менее 250 фонарей со свечой Яблочкова Генеральная компания поставила в Британскую Индию . Они были установлены в Дели, Калькутте, Мадрасе и ряде других городов . Шесть свечей имелось в резиденции принца Ага-хана в Бомбее (Мумбаи) .
В Германии
Почти одновременно с Англией свечи Яблочкова (пять фонарей, по четыре свечи в каждом) установили в помещении торговой конторы Юлиуса Михаэлиса (нем. Julius Michaelis ) в Берлине. Через несколько дней после этого свечами Яблочкова осветили магазин Шпиндлера на улице Вальштрассе; а затем палату депутатов в Берлине и зал берлинского главпочтамта. Оказать техническую помощь в установке свечей ездил сам П. Н. Яблочков. Кроме Берлина свечи Яблочкова появились в Ганновере и Гамбурге , а также в имперской земле Эльзас-Лотарингии (ныне часть Франции) .
Прочие страны
В Европе в течение четырёх лет электрическое освещение появилось в Бельгии, Португалии, Швеции , Дании, Швейцарии . В Италии им осветили Колизей, Национальную улицу и площадь Колонны в Риме и площадь перед кафедральным собором в Неаполе; в Австрии - парк Фольскгартен в Вене, в Греции - Фалернскую бухту , в Испании - площадь Пуэрта-дель-Соль в Мадриде , в Нидерландах 50 фонарей осветили железнодорожный вокзал Антверпене .
На Американском континенте электрические свечи Яблочкова впервые были установлены в 1878 году в Калифорнийском театре (California Theatre ; ныне не существует) в Сан-Франциско . 26 декабря того же года свечи Яблочкова осветили магазины Джона Уонамейкера (англ. John Wanamaker ) в Филадельфии; затем улицы и площади Рио-де-Жанейро (Бразилия) и городов Мексики . В конце 1878 года 20 свечей Яблочкова были заказаны в Париже для освещения вокзала железнодорожной станции Бонавентура и кафедрального собора Нотр-Дам де Монреаль в канадском Монреале . Генеральная компания имела объекты в Аргентине, на Кубе, Реюньоне и в других местах .
В Азии четыре свечи Яблочкова были установлены во дворце персидского шаха в Тегеране . В дальнейшем, в течение 8 месяцев он заказал 20 фонарей . Свечи Яблочкова имелись во дворце короля Камбоджи . Король Бирмы Тибо установил шестьдесят светильников в своем дворце в Мандалае .
Свеча Яблочкова в России
Прошение Товарищества электрического освещения и изготовления электрических машин и аппаратов в России П. Н. Яблочкова в Санкт-Петербургскую городскую думу о разрешении опыта электрического освещения Екатерининской площади (27 марта 1879)
Екатерининская площадь в Санкт-Петербурге, освещённая электрическими свечами Яблочкова
Литейный мост в Санкт-Петербурге, освещённый электрическими свечами Яблочкова
Русские научные круги узнали об электрической свече Яблочкова от присутствовавших на Лондонской выставке физических приборов представителей из России. 5 (17) октября 1876 года на 39-м заседании физического отделения Русского физико-химического общества при Санкт-Петербургском университете сообщение о свече Яблочкова сделал профессор Ф. Ф. Петрушевский. 30 декабря 1876 (11 января 1877) года профессор А. С. Владимирский продемонстрировал в Москве действие электрических свечей, привезённых им из Лондона .
Во время Всемирной выставки 1878 года были размещены заказы на оборудование и материалы для устройства первых осветительных установок по системе Яблочкова в России: казарм в Кронштадте, улицы перед домом главного командира Кронштадтского порта и пароходного завода. Перспективами применения электричества в морском деле заинтересовалось морское ведомство Российской империи .
Первая проба электрического освещения по системе Яблочкова была проведена в России 11 (23) октября 1878 года . В этот день были освещены казармы Кронштадтского учебного экипажа . 23 ноября (5 декабря) того же года было опробовано освещение одной свечой Яблочкова в фонаре площади у дома, занимаемого командиром Кронштадтского морского порта. В конце ноября испытание свечей Яблочкова проводилось на Кронштадтском пароходном заводе. Здесь были применены электрические свечи в шарах с коническими отражателями из белой жести . Всего на пароходном заводе было установлено 112 фонарей . При опытах в Кронштадтской морской библиотеке и в Морском собрании, длившихся 48 дней, была израсходована 941 свеча .
21 ноября (3 декабря) 1878 года опыт электрического освещения был проведён морскими офицерами-электриками в Михайловском манеже. Здесь в течение недели зажигали 10 фонарей по 4 свечи в каждом, установленных на столбах .
4 (16) декабря 1878 года свечи Яблочкова (8 шаров) впервые осветили Большой театр в Санкт-Петербурге .
В конце 1878 года Павел Николаевич Яблочков вернулся в Санкт-Петербург . В апреле 1979 года он организовал «Товарищество на вере электрического освещения и изготовления электрических машин и аппаратов - П. Н. Яблочков-изобретатель и К°» , которое сразу же приступила к сооружению ряда установок электрического освещения .
22 марта (3 апреля) свечами Яблочкова было выполнено освещение Дворцового моста через Неву. Ими освещалась только половина моста (8 фонарей), для второй использовались дифференциальные лампы Чиколева .
27 марта (8 апреля) 1879 года товарищество, «желая показать городу возможность выгоды и преимущества электрического освещения центральных площадей перед газовым» , подало прошение в Санкт-Петербургскую городскую думу. Товарищество просило разрешить устройство опыта электрического освещения Екатерининской площади (ныне площадь Островского) «восемью фонарями со свечами Яблочкова» на 2-3 недели за свой счёт . Вследствие различных проволочек со стороны полиции и управления театрами, монтаж электрического оборудования начался только 13 апреля. На другой день, в 9 часов вечера, Екатерининская площадь была освещена. Первые три дня освещение продолжалось до 12 часов ночи, а с 17 апреля по 2 мая - всю ночь, одновременно с городским газовым освещением, которое было окончательно погашено на площади с 22 апреля .
После удовлетворительных результатов первых опытов электрического освещения в Петербурге, городская дума решила осветить этим способом новый Литейный мост. По смете оказалось, что, хотя, устройство освещения обойдется на 8 тысяч дороже газа, ежегодный расход на электричество будет меньше на 700 рублей. В мае 1879 года дума постановила сдать освещение моста товариществу «Яблочков и К°» на десять лет, обязав поставить 12 дуговых фонарей . Опыты по освещению Литейного моста были наиболее продолжительными: они длились непрерывно 227 дней. За это время произошло лишь 19 случаев потухания фонарей на 3-6 минут, вызванных соскакиванием приводных ремней с валов динамо-машин .
С наибольшим интересом осветительные установки по системе Яблочкова были встречены в учреждениях военно-морского флота . С весны 1879 года морское ведомство приступило к опытам электрического освещения по системе Яблочкова на кораблях Балтийского флота «Пётр Великий» и «Вице-адмирал Попов». Освещение на корабле «Пётр Великий» состояло из 9 фонарей, соединённых в три независимые цепи: 1) два отличительных и марсовый фонарь; 2) один фонарь адмиральской каюты и два в кают-компании; 3) два фонаря над машинными люками и один для носового башенного освещения. Подобные корабельные осветительные установки были первыми в своём роде, до этого времени можно было встретить освещение на кораблях, осуществлённое с помощью одной дуговой лампы .
Эти опыты способствовали расширению применения системы Яблочкова для освещения судов. К 1882 году на судах Балтийского флота действовали 178 свечей Яблочкова. На Чёрном море боевое освещение было установлено на 6 судах и 4 шлюпках, а палубное - при помощи 62 свечей Яблочкова. На императорской яхте «Ливадия» в 1880 году было установлено 48 фонарей , при этом установки для освещения улиц, площадей, вокзалов и садов имели каждая не более 10-15 фонарей .
В октябре 1879 года 6 свечей Яблочкова были установлены в переборочной мастерской Охтинского капсюльного завода . Освещение Гостиного двора в Санкт-Петербурге началось с 8 фонарей, к 1880 году их числилось уже более 100 . Электрический свет появился также на Балтийском судостроительном, Путиловском, Обуховском, Ижорском и других крупных заводах, театрах, Экспедиции заготовления государственных бумаг, в Летнем саду . Были освещены некоторые рестораны и особняки .
Установка для освещения свечами Яблочкова жилого дома (1886)
Большинство работ по установке электрических свечей, разработке технических планов и проектов проводилось под руководством Павла Николаевича. К середине 1880 года в России было установлено около 500 фонарей со свечами Яблочкова , из них больше половины - на военных судах и на заводах военного и военно-морского ведомств . Свечи Яблочкова, изготовляемые петербургским заводом товарищества, зажглись в Москве и Подмосковье, Киеве (в мастерских Киево-Брестской железной дороги), Нижнем Новгороде, Гельсингфорсе (Хельсинки), Одессе, Харькове, Николаеве, Брянске, Архангельске, Полтаве, Красноводске (Туркменбаши) , Краснодаре и других городах России . Одна свеча стоила около 20 копеек .
В Саратове опыты с уличным освещением начались в феврале 1880 года. Свечами Яблочкова был освещён подъезд цирка братьев Никитиных. Из частных особняков первыми были оборудованы электричеством дом мукомола Шмидта на Никольской улице (ныне ул. Радищева) и дом графа Уварова на углу Крапивной (ул. Т. Шевченко) и Вольской улиц .
25 ноября 1881 года 16 фонарей со свечами Яблочкова впервые осветили район Большого Гатчинского дворца. На следующий день 26 ноября здесь состоялось принесение присяги великими князьями Павлом Александровичем, Дмитрием Константиновичем и Михаилом Михайловичем при торжественном объявлении совершеннолетия Их Высочеств .
Электрическое освещение в России не получило такого широкого распространения, как за границей. Причин для этого было много: русско-турецкая война , отвлекавшая много средств и внимания, техническая отсталость России, инертность, а подчас и предвзятость городских властей .
Прекращение работ над свечой
Появление в 1880 году электрической лампы накаливания Т. Эдисона, сопровождаемое громкой рекламой, начало неблагоприятно отзываться на дальнейших успехах электродуговых ламп . Во время проведения в 1881 году в Париже Международной электротехнической выставки свеча Яблочкова всё ещё продолжала оставаться наиболее распространённым и наиболее удовлетворительным электрическим источником света. Она широко применялась для освещения павильонов, дворца Трокадеро и территории выставки. Изобретения Яблочкова, представленные на выставке, получили высшую оценку и были признаны постановлением Международного жюри вне конкурса .
Однако на этой выставке впервые широко были представлены экспонаты Т. Эдисона, в том числе и лампа накаливания, преимущества которой были убедительно показаны . Она могла гореть 800-1000 часов без замены, её можно было много раз зажигать, гасить и снова зажигать. К тому же она была и экономичнее свечи .
Освещение проспекта Оперы в Париже свечами Яблочкова было прекращено в 1882 году, Дворцового моста в Санкт-Петербурге - сразу же по истечении срока десятилетнего контракта, заключённого в 1879 году между Петербургским городским управлением и товариществом «Яблочков-изобретатель и К°» .
В 1883 году британская компания Jablochkoff Electric Light and Power Company проиграла контракт на освещение вестри округа Стрэнд (Strand Vestry ) компании Суон-Эдисон (Swan-Edison Company ). К октябрю того же года она обанкротилась. Фонари со свечами Яблочкова были убраны с набережной Темзы, и к началу 1885 года она вновь была освещена газом . Тем не менее, освещение свечами в Англии продолжалось до 1887 года, а станций лондонского метрополитена и некоторые другие места освещались вплоть до 1890 года .
Всё это оказало сильное влияние на дальнейшую работу Павла Николаевича. С 1881 года он решительно прекратил свои работы над свечой и электрическим освещением и сосредоточился на создании устройств для более дешёвого и простого генерирования электрической энергии .
Конструктивные особенности
Устройство свечи Яблочкова
Подсвечники для свечи Яблочкова с пружинным зажимом
Составные части свечи Яблочкова
Лампа для свечи Яблочкова (Париж)
Конструкция свечи, рассчитанная на массовое распространение, была разработана П. Н. Яблочковым на основе опыта по освещению универмага Лувр .
Свеча Яблочкова состоит из следующих частей:
Для питания свечей использовалось напряжение 50-60 В . Сила света свечей составляла 40-60 карселей (384-577 кандел) , они горели от 1,5 до 2 часов. Их световая отдача колебалась от 4,5 до 8 лм/Вт . Вес свечи - около 100 грамм .
Свеча устанавливалась в специальный подсвечник, состоящий из двух изолированных металлических (медь, латунь) зажимов, один из которых был фиксированный, а второй закреплён на пружинном шарнире. Зажимы имели полуцилиндрические канавки, в которые вставлялись латунные штифты свечи. Оба зажима монтировались на подставке из шифера или какого-либо другого материала и соединялись возвратным проводом .
Свечи закрывались глазурированными матовыми шарами из молочного стекла . Диаметр шара обычно равен 400 мм, вверху его имеется отверстие. Высота фонаря доходила до 700 мм, в его цоколе имелись дверцы для вентиляции .
В качестве источника тока для свечей Яблочков первоначально использовал динамо-машину Алльянса (Alliance ; например, для освещения универмага Лувр) , с 1877 года чаще всего использовались машины Грамма, начиная с 1879 года стали применять машины Сименса .
Особенности изготовления свечи
Электроды для свечей изготавливались из толчёного и тщательно просеянного кокса и каменноугольных смол с добавлением алебастра. При помощи простого пресса из этой вязкой однородной и пластичной массы выдавливались тонкие круглые палочки, около 50 см длиной, которые потом разрезались пополам . Это делалось для того, чтобы оба электрода свечи имели один и тот же состав . Затем электроды прокаливались без доступа воздуха, после чего становились твёрдыми .
Большое значение в изготовлении свечей имел характер изоляционного материала (коломбины), который помещался между электродами, а также качество его сцепления с углями. Если коломбина ломалась во время горения, или от неё откалывался кусочек, или она быстрее расходовалась, чем угли, то дуга опускалась в образовавшуюся полость, её температура понижалась, и свет приобретал нежелательные красноватые оттенки .
Разработка конструкции свечи
Варианты расположения углей в свече, запатентованные П. Н. Яблочковым в 1876 году
Общая схема электрического освещения Яблочкова: фонарь на 4 свечи с коммутатором, питаемый от динамо-машины Грамма
Первая модель свечи Яблочкова, которая демонстрировалась на выставке в Лондоне, состояла из двух параллельно расположенных углей. Для того, чтобы дуга горела только на конце углей, один их них был окружён лёгкоплавкой фарфоровой трубкой или трубкой из белого стекла. При обгорании углей эта трубка постепенно расплавлялась. Внешне фарфоровая оболочка угля напоминала стеариновую свечу, вследствие чего, этому источнику света и было дано название электрической свечи .
Для своих свечей Яблочков использовал угли, разработанные в 1868 году специально для электрического света французским инженером Фердинандом Карре . В связи с тем, что угли при питании их постоянным током сгорали неодинаково, положительный уголь делался в два раза толще отрицательного . Это очень хорошо компенсировало его большую скорость горения, однако создало новое неудобство. Более тонкий отрицательный уголь, обладая большим сопротивлением, краснел на большую часть своей длины и быстро сгорал . Кроме того, более толстый положительный электрод давал довольно заметную тень. Дальнейшие исследования показали, что равномерное сгорание углей одинакового сечения возможно только при использовании переменного тока для питания свечи .
Для зажигания дуги первоначально использовалась угольная палочка с изолирующей рукояткой , которую прикладывали к концам углей во время пропускания через них тока. Однако этот способ оказался очень неудобным .
Постоянно внося усовершенствования в конструкцию лампы, Павел Николаевич Яблочков помимо основного французского патента № 112024 получил к нему ещё шесть дополнений .
Вскоре он отказался от фарфоровой трубки , заменив её изоляционной пластинкой полуовальной формы из каолина (фарфоровой глины). Длина угольных блоков была доведена до 120 мм, сечение обоих электродов стало одинаковым - 4 мм в диаметре. На верхнем крае углей устанавливался замыкатель в виде обугленной пластинки, прикреплённой посредством бумажной полоски. При подключении свечи к источнику переменного тока, предохранительная перемычка на конце сгорала, поджигая дугу. Свеча горела ¾ часа; по истечении этого времени приходилось вставлять в фонарь новую свечу. Сила света свечей составляла 20-25 карселей, то есть 192-240 кандела. Эти свечи использовались для освещения универмага Лувр .
Остановившись сначала на каолине, в качестве изоляционной прослойки, Павел Николаевич продолжал изыскивать другие подходящие для этого материалы. Кроме того он проводил эксперименты по окрашиванию пламени дуги в разные цвета. Каолиновая пластинка давала голубоватый свет, от извести и кварца он становился чуть желтоватым . Свечи, предназначенные для уличного, театрального и комнатного освещения, изготавливались чаще всего из алебастра, дающего розоватый цвет. Интенсивность окраски могла изменяться. При добавлении солей бария розовый свет ещё больше смягчался, приближаясь к естественному ; при добавлении солей стронция - становился интенсивнее . Первое дополнение к патенту № 112024, датированное 16 сентября 1876 года, закрепило за Яблочковым приоритет в замене каолина другими силикатообразными веществами с присадками солей металлов для окраски пламени .
Во втором дополнении от 2 октября 1876 года Яблочков предусмотрел применение в качестве изолирующей прослойки таких смесей, которые под влиянием нагрева могут превращаться в некоторое небольшое количество полужидкой текучей массы и образовывать дугу в том месте между электродами, где эта капля будет касаться электродов; дуга при этом может перемещаться при движении полужидкой капли. Такие вещества способны увеличивать длину дуги при том же напряжении тока, что было использовано Яблочковым для изготовления свечей на разные силы света . Однако в широкую практику такая изоляция между электродами не вошла .
Одновременно Яблочков запатентовал изготовление свечей нескольких калибров по силе света. В результате длительной работы ему удалось добиться однородности качества углей и выпускать их в довольно большом ассортименте силой света от 8 до 600 карселей, то есть от 77 до 5766 кандел .
Третье дополнение к основному патенту, взятое 23 октября 1876 года, предусматривало изготовление изоляционной массы не из твёрдых кусков, а из порошка. При этом угли окружались оболочкой (гильзой), наружная часть которой делалась из асбестового картона. Угли вокруг оболочки были окружены порошком, оболочки углей друг от друга также отделялись порошком . Порошок, который Яблочков считал наиболее подходящим, состоял из одной части извести, четырёх частей песка и двух частей талька. Гильза запечатывалась кремнекислым калием . Под действием дуги гильза с наполнителем загоралась ярким пламенем. Однако отсутствие фотометрических данных не позволяет судить о преимуществах пламенной электрической свечи .
Один из вариантов конструкции свечи предусматривал использование вместо двух угольных палочек каолиновой трубки с угольным цилиндром внутри, окружённой угольной трубкой . По четвёртому дополнению от 21 ноября 1876 года угли заменялись трубками , изготовленными из проводящих материалов. Трубки наполнялись смесью, аналогичной применяемой для изоляции, в состав которой входил также порошковый уголь . Эти варианты электрической свечи не вошли в широкую практику .
К 1879 году Яблочкову удалось внести в конструкцию свечи существенные изменения. Изоляционная прослойка вместо каолина изготавливалась теперь из смеси равных частей гипса (сернокислой извести) с сернокислым барием. Эта масса испарялась при температуре вольтовой дуги, увеличивая яркость производимого света . К тому же эта масса весьма легко отливалась в формы . За день два рабочих могли изготовить до 15 тысяч изоляционных пластин . Для обеспечения нового зажигания, после потухания свечи, к массе добавляли до 10 % цинкового порошка . На новый состав изоляционной прослойки 11 марта 1879 года Яблочков получил шестое, последнее, дополнение к патенту № 112024 . Длину угольных блоков довели до 275 мм, из которых 225 мм было полезной. В целом, благодаря улучшению материала, из которого делались свечи, срок их службы был удвоен и доведён до полутора часов .
В 1879 году главный инженер петербургского завода Н. П. Булыгин предложил покрывать угольные стержни медью. Для этого их после отделки погружали на 10-15 минут в ванну с раствором медного купороса. Стержни при этом металлизировались, то есть покрывались тонким слоем меди и приобретали красноватый оттенок. Медь служила замедлителем при горении свечи. Такая свеча горела на 20 минут дольше, чем не прошедшая гальванопластику .
 |
 |
||
| Уголь для свечей Яблочкова. Продукция завода «Электроугли» А. И. Бюксенмейстера (г. Кинешма) | Свеча Яблочкова (угольный блок с каолином) | Подсвечник П. Н. Яблочкова на 4 свечи | Подсвечник П. Н. Яблочкова на 8 свечей и коммутатор для него |
Для увеличения времени освещения была разработана конструкция фонаря на 4 свечи (использовались на проспекте Оперы ), в котором помещалось крестообразно четыре держателя на общей подставке; при этом четыре внутренних контакта составляли одно целое, имея общую клемму для подвода тока, а четыре наружных контакта были обособлены и имели раздельные клеммы. Центральная клемма присоединялась к одному полюсу машины, а каждая из наружных клемм - к контактам рычажного переключателя. Четыре таких светильника последовательно соединялись в одну цепь машины Грамма . Коммутатор был спрятан в основании фонарного столба и защищён от вмешательства посторонних лиц . Позднее появились подсвечники на 6, 8 и 12 свечей .
Сперва переключение от одной свечи к другой производилось с помощью ручного коммутатора, установленного в цоколе
На протяжении длительного периода времени многие западноевропейские представители различных областей наук распространяли заведомо ложные сведения о нашей стране и нашем народе. По их словам выходило так, что среди русских не может быть хоть сколько-нибудь стоящих мастеров или ученых. Одно время даже ходил такой клеветнический вымысел: «Из русских ни ученых, ни художников не может быть».
Данная ложь прочно вошла в сознание многих наших соотечественников, не говоря уже о тех, кто живет на Западе. Такое положение поддерживается сознательно, заставляя многих поверить в то, что лучшие технические новинки и достижения науки - это, всецело заслуга западных ученых и мастеров.
Как писал еще в 1711 году один из серьезных и беспристрастных западных исследователей того времени историк Гейнецкий: «Русский народ на протяжении веков имел то несчастье, что кто угодно свободно мог распускать о нем по всему свету абсурднейшие нелепости, не опасаясь встретить возражений».
Но стоит внимательнее присмотреться к тому, что было создано, открыто или исследовано, как обнаруживается, что русские ученые и изобретатели во многом оказывались первыми, открывая путь для дальнейших исследований.
Следует остановиться на создании самого важного из всех известных способов освещения, свой великий вклад в который внесли русские новаторы техники.
У истоков исследования возможности электрического освещения первое место принадлежит В.В. Петрову, который еще в 1802 г установил, что при помощи электрической дуги «темный покой довольно ясно освещен быть может».
Вклад наших деятелей в истории электрического освещения столь велик, что в семидесятые годы XIX в. появились за рубежом особые названия.
«La lumiere russe» - «Русский свет», «La lumiere du Nord» - «Северный свет», - так назвали французы электрическое освещение, когда были созданы первые его источники, получившие практическое применение. Такое название справедливо: первыми за рубежом, кто стал использовать пригодные приборы для электрического освещения, стали французы. Эти приборы они получили из русских рук. Ими стали «электрические свечи» Павла Николаевича Яблочкова (1847-1894 гг.).
«Русский свет» был создан, учитывая все предшествующие искания разных народов.
23 марта 1876 года в Париже П.Н. Яблочков получил патент № 112024 на изобретенную им «электрическую свечу» . Эту «свечу» можно считать прообразом современной дуговой лампы. Проводником электричества в «свече» служили две угольные пластинки, которые разделялись изолирующей вставкой.
В отличие от своих предшественников, использовавших специальные механизмы для регулировки расстояния между концами углей в месте образования электрической дуги, Яблочков убрал все эти механизмы и расположил параллельно друг другу два угольных стержня, разделив их каолиновой изолирующей вставкой. Сгорая, «свеча» становилась короче, но расстояние между углями оставалось постоянным. «Свеча» давала яркий свет довольно продолжительное время.
Такая «электрическая свеча» была дешева, и ее изготовление не составляло трудностей. Продемонстрированная в Париже на Всемирной выставке в 1878 году, система освещения Яблочкова имела исключительный успех. Ее стали применять в Лондоне, потом в Берлине, затем свет «свечи» достиг и Петербурга.
"Русский свет" Павла Яблочкова
До 1877 года по всему миру насчитывалось только 80 регулярно работающих электрических ламп. В 1878 г. после успеха на Всемирной выставке «свеча» Яблочкова увеличила их количество до 500.
Одними из первых мест в России, освещенных «свечей Яблочкова», стали: переборочная мастерская капсюльного отдела Охтенского завода, Литейный мост. К 1880 году по России было установлено около 500 электрических фонарей.
За столь короткий срок Яблочков на деле доказал возможность массового применения систем электрического освещения.
Помимо этого, работая над «свечой», П.Н. Яблочков разрешил множество задач первостепенной важности для последующего развития электротехники.
Начиная с использования в своих свечах постоянного тока, Яблочков вскоре решил использовать переменный ток, который дает равномерное сгорание обоих углей. Для питания свечей переменным током электротехник Грамм построил динамо-машину переменного тока. Она стала первой практически применимой динамо-машиной переменного тока.
Замечательный русский электротехник стал одним из первых, кто начал применять переменный ток.
Совершив за свой очень короткий срок существования (менее пяти лет) настоящую революцию в деле массового использования электрических систем освещения, «свеча Яблочкова» затем быстро сошла со сцены, уступив место новой электрической лампе накаливания, созданной А.Н. Лодыгиным.
И хотя «свечи Яблочкова» уступили свое место лампам накаливания, но плодами творчества Яблочкова мы пользуемся и теперь. До него уделом электротехники были: телеграф, гальванопластика, отдельные попытки применения электрического освещения. Он создал массовое применение электрического освещения, первым применил на практике переменный ток, потрудился над созданием и первых трансформаторов. Следует помнить, что первым электрическим светом, озарившим Париж, был «Русский свет» П.Н. Яблочкова.
На рисунке показана «свеча Яблочкова», а также электрический фонарь, как он впервые был осуществлён Яблочковым. При работе на переменном токе оба угля сгорают с одной и той же скоростью, изолирующая масса между ними испаряется и, таким образом, сохраняются постоянное расстояние между концами углей и постоянная длина электрической дуги, независимо от колебаний питающего дугу напряжения.
На рис. 1 и 2 показано предложенное Яблочковым приспособление для помещения в фонаре четырёх свечей, зажигаемых одна за другой при помощи коммутатора по мере сгорания каждой из них. Результатом опытов Яблочкова явилась не только разработка свечи. Он обнаружил, что сопротивление многих тугоплавких тел электрическому току, как то: каолина, магнезии и т. д., уменьшается при нагревании, вопреки широко распространённому тогда мнению, будто сопротивление всех твёрдых тел увеличивается с повышением температуры, как это имеет место в металлах.
Сила электрического тока, проходящего через каолиновую пластинку и разогревающего её, растёт, и раскалённая пластинка начинает ярко светиться. Обнаружив это явление, Яблочков использовал его для изготовления лампы накаливания, не требовавшей удаления воздуха. Телом накала в этой лампе служила каолиновая пластинка, вырезанная в форме той или иной фигуры или буквы.
Рисунок 1. Свеча и электрический фонарь Яблочкова
Рисунок 2 - подсвечник "держатель" к свечам Яблочкова
Павел Яблочков родился в 1847 годув родовом имении в Сердобском уезде Саратовской губернии. Семья была не очень богатой, но смогла дать своим детям хорошее воспитание и образование.
Сведений о детских и отроческих годах в биографии Яблочкова сохранилось немного, но известно, что он отличался пытливым умом, хорошими способностями, любил строить и конструировать.
После домашнего образования Павел в 1862 году поступил в Саратовскую гимназию, где считался способным учеником. Долго его учеба в гимназии не продлилась, так как он уехал в Петербург. Здесь он поступил в подготовительный пансион, которым руководил военный инженер и композитор Цезарь Антонович Кюи. Подготовительный пансион помог Павлу Николаевичу поступить в Военно-инженерное училище в 1863 году.
К сожалению, военная школа не полностью удовлетворила будущего инженера, с его разнообразными техническими интересами. В 1866 году, получив звание подпоручика, он был направлен в 5-й саперный батальон инженерной команды Киевской крепости. Новая должность и работа не давали никаких возможностей для развития творческих сил, и в конце 1867 года Яблочков ушел в отставку.
Большой интерес у инженера Яблочкова вызывало применение электричества на практике. Но в России в то время особых возможностей пополнить знания в этом направлении не было. Единственным местом в России, где изучали электротехнику, были Офицерские гальванические классы. За год Павел Яблочков, опять же в офицерской форме, освоил курс школы. Здесь он обучился военно-минному делу, подрывной технике, устройству и применению гальванических элементов, военной телеграфии.
Яблочков прекрасно понимал перспективы развития электричества в военном деле и в обычной жизни. К сожалению, консерватизм военной среды сковывал его возможности и интересы. По окончании обязательной годовой службы он вновь увольняется, и начинается его гражданская работа в качестве электротехника.
Наиболее активно электричество применялось на телеграфе, и Петр Николаевич сразу устроился начальником телеграфной службы Московско-Курской железной дороги. Именно здесь ему пришлось столкнуться с разными вопросами практической электротехники, которые его очень волновали.
Интерес к электротехнике проявился и у других инженеров. Московский политехнический музей стал местом, где собирались энтузиасты этого дела. В музее Павел Николаевич смог заняться практическими опытами. Здесь он встретился с выдающимся русским электротехником В. Н. Чиколевым, от которого узнал об опытах А. Н. Лодыгина по конструированию ламп накаливания. Это направление работы настолько захватило Павла Николаевича, что он забросил свою работу на железной дороге.
Яблочков создал в Москве мастерскую физических приборов. Первым его изобретением был электромагнит оригинальной конструкции. Однако материального благополучия мастерская дать не могла. Дела шли плохо.
Павел Николаевич выручил заказ на устройство электрического освещения железнодорожного полотна с паровоза - для безопасности следования царской семьи в Крым. Работа была завершена успешно и, по сути, стала первым в мире проектом по электрическому освещению на железных дорогах.
Тем не менее отсутствие средств вынудило Яблочкова приостановить работы по применению дуговых ламп, и он решил поехать в Америку на Филадельфийскую выставку, где собирался представить публике свой электромагнит. Средств хватило добраться только до Парижа. Здесь изобретатель встретился с известным механиком-конструктором академиком Бреге. Яблочков начал работать в его мастерской, которая занималась конструированием телеграфных аппаратов и электрических машин. Параллельно он продолжал опыты, связанные с проектом по дуговой лампе.
Его дуговая лампа, вышедшая в свет под названием «электрическая свеча», или «свеча Яблочкова», полностью изменила подходы в технике электрического освещения. Появилась возможность широкого применения электрического тока, в частности для практических нужд.
23 марта 1876 года изобретение инженера было официально зарегистрировано во Франции и в дальнейшем в других странах. Свеча Яблочкова была проста в изготовлении и представляла собой дуговую лампу без регулятора. В том же году на выставке физических приборов в Лондоне свеча Яблочкова стала «гвоздем программы». Весь мир считал, что это изобретение русского ученого открывает новую эру в развитии электротехники.
В 1877 году Яблочков приехал в Россию и предложил российскому военному министерству принять в эксплуатацию его изобретение. Никакого интереса со стороны военных чиновников он не встретил и был вынужден продать изобретение французам.
Время показало, что электрическое освещение победило газовое. В то же время Яблочков продолжил работать над усовершенствованием электрического освещения. Появлялись новые проекты, в частности лампочка «каолиновая», свечение которой проходило от огнеупорных тел.
В 1878 году Яблочков вновь вернулся на родину. На этот раз интерес к его работам проявили разные круги общества. Были найдены и источники финансирования. Павлу Николаевичу пришлось заново создавать мастерские, заниматься коммерческой деятельностью. Первая установка осветила Литейный мост, и в короткое время подобные установки появились в Петербурге повсюду.
Много трудов положил он и на создание первого российского электротехнического журнала «Электричество». Русское техническое общество наградило его своей медалью. Тем не менее внешних знаков внимания было недостаточно. Денег на опыты и проекты по-прежнему не хватало, Яблочков вновь уехал в Париж. Там он закончил и продал свой проект динамо-машины и стал готовиться к первой всемирной электротехнической выставке в Париже в 1881 году. На этой выставке изобретения Яблочкова получили высшую награду, их признали вне конкурса.
В последующие годы Павел Николаевич получил ряд патентов на электрические машины: магнито-электрическую, магнито-динамо-электрическую, на электродвигатель и другие. В его работах в области гальванических элементов и аккумуляторов отразилась вся глубина и прогрессивность замыслов инженера.
Все, что сделал Яблочков, - это революционный путь для современной техники.
В 1893 году он в очередной раз вернулся в Россию. По приезде сильно заболел. Приехав на родину, в Саратов, он поселился в гостинице, так как имение его пришло в упадок. Материальных улучшений не предвиделось. 31 марта 1894 года Павел Николаевич скончался.
Павел Яблочков и его изобретение
Ровно 140 лет назад, 23 марта 1876 года, великий русский изобретатель Павел Николаевич Яблочков запатентовал свою знаменитую электрическую лампочку. Несмотря на то, что век ее оказался недолог, лампочка Яблочкова стала прорывом для российской науки и первым изобретением русского ученого, получившим широкую известность за границей.
Давайте вспомним, какой вклад внес Яблочков в развитие электрической светотехники и что сделало его на короткий срок одним из самых популярных ученых Европы.
Первые дуговые лампы
В первой половине XIX века в сфере искусственного освещения на смену господствовавшим на протяжении веков свечам пришли газовые лампы. Их тусклый свет стал освещать фабрики и магазины, театры и гостиницы, и, конечно же, улицы ночных городов. Однако, при относительном удобстве в эксплуатации, газовые лампы имели слишком маленькую светоотдачу, да и специально изготавливаемый для них светильный газ стоил отнюдь недешево.
С открытием электричества и изобретением первых источников тока стало ясно, что будущее светотехники лежит именно в этой области. Развитие электрического освещения изначально пошло по двум направлениям: конструирование дуговых ламп и ламп накаливания. Принцип работы первых основывался на эффекте электрической дуги , хорошо всем знакомом по электросварке. С детства родители запрещали нам смотреть на ее ослепляющий огонь, и не зря — электрическая дуга способна порождать чрезвычайно яркий источник света.
Дуговые лампы начали широко использоваться примерно с середины XIX века, когда французский физик Жан Бернар Фуко предложил использовать в них электроды не из древесного, а из ретортного угля, что существенно повышало продолжительность их горения.
Но такие дуговые лампы требовали внимания — по мере сгорания электродов, необходимо было сохранять постоянное расстояние между ними, чтобы электрическая дуга не гасла. Для этого использовались очень хитрые механизмы, в частности — регулятор Фуко, придуманный тем же самым французским изобретателем. Регулятор был весьма сложно устроен: механизм включал три пружины и требовал постоянного к себе внимания. Все это делало дуговые лампы чрезвычайно неудобными в использовании. Решить эту проблему взялся русский изобретатель Павел Яблочков.
Яблочков берется за дело
Проявлявший с детства тягу к изобретательству уроженец Саратова Яблочков в 1874 году устроился работать начальником службы телеграфа на железную дорогуМосква-Курск. К этому времени Павел окончательно решил сконцентрировать свое творческое внимание на усовершенствовании существовавших тогда дуговых ламп.
Начальство железной дороги, знавшее о его увлечении, предложило начинающему изобретателю интересное дело. Из Москвы в Крым должен был проследовать правительственный поезд и для обеспечения его безопасности было придумано организовать для машиниста ночное освещение пути.
Один из примеров регулирующих механизмов в дуговых лампах того времени
Яблочков с радостью согласился, взял с собой дуговую лампу с регулятором Фуко и, прикрепив ее к передней части локомотива, всю дорогу до Крыма каждую ночью дежурил возле прожектора. Примерно раз в полтора часа ему приходилось менять электроды, а также постоянно следить за регулятором. Несмотря на то, что опыт по освещению в целом удался, было понятно, что широкого применения такой способ получить не может. Яблочков решил попытаться усовершенствовать регулятор Фуко, чтобы упростить эксплуатацию лампы.
Гениальное решение
В 1875 году Яблочков, проводя в лаборатории опыт по электролизу поваренной соли, случайно вызвал между двумя параллельно расположенными угольными электродами появление электрической дуги. В этот момент Яблочкову пришла в голову идея, как улучшить конструкцию дуговой лампы таким образом, чтобы регулятор вовсе перестал бы быть нужным.
Лампочка Яблочкова(или, как ее было принято называть в то время « свеча Яблочкова») была устроена, как и все гениальное, довольно просто. Угольные электроды в ней располагались вертикально и параллельно друг к другу. Концы электродов были соединены тонкой металлической нитью, которая поджигала дугу, а между электродами находилась полоска изолирующего материала. По мере сгорания углей, сгорал и изоляционный материал.
Вот так выглядела свеча Яблочкова. Красная полоса - это и есть изоляционный материал
В первый моделях лампы после отключения электричества поджечь ту же самую свечу не представлялось возможным, так как не было контакта между двумя уже подожженными электродами. Позже Яблочков начал подмешивать в изоляционные полоски порошки различных металлов, которые, при затухании дуги, образовывали на торце специальную полоску. Это позволяло использовать недогоревшие угли повторно.
Догоревшие же электроды моментально заменялись новыми. Это приходилось делать примерно раз в два часа — именно на столько их хватало. Поэтому лампочку Яблочкова логичней было называть именно свечой — менять ее приходилось даже чаще, чем изделие из воска. Зато она была в сотни раз ярче.
Всемирное признание
Завершил создание своего изобретения Яблочков в 1876 году уже в Париже. Из Москвы ему пришлось уехать по финансовым обстоятельствам — будучи талантливым изобретателем, Яблочков был бездарным предпринимателем, что, как правило, выливалось в банкротство и долги всех его предприятий.
В Париже, одном из мировых центров науки и прогресса, Яблочков со своим изобретением быстро достигает успеха. Устроившись в мастерскую академика Луи Бреге, 23 марта 1876 года Яблочков получает патент, после чего его дела под чужим руководством начинают идти в гору.
В том же году изобретение Яблочкова производит фурор на выставке физических приборов в Лондоне. Им тут же начинают интересоваться все крупные европейские потребители и в течениикаких-тодвух лет свеча Яблочкова появляется на улицах Лондона, Парижа, Берлина, Вены, Рима и великого множества других городов Европы. Электрические свечи заменяют устаревшее освещение в театрах, магазинах, богатых домах. Ими умудрились подсветить даже огромный парижский ипподром и развалины Колизея.
Так свеча Яблочкова освещала ночной Париж
Свечи расходились в громадных по тем временам объемах — завод Бреге выпускал по 8 тысяч штук ежедневно. Спросу также поспособствовали и последующие улучшения самого Яблочкова. Так, с помощью примесей, добавляемых в изолятор из каолина , Яблочков добился более мягкого и приятного спектра излучаемого света.
А так - Лондон
В России свечи Яблочкова впервые появились в 1878 году в Петербурге. В этом же году изобретатель временно возвращается на родину. Здесь его бурно встречают почестями и поздравлениями. Целью возвращения стало создание коммерческого предприятия, которое помогло бы ускорить электрификацию и способствовать распространению в России электрических ламп.
Однако, уже упомянутые скудные предпринимательские таланты изобретателя вкупе с традиционной для российского чиновничества инертностью и предвзятостью помешали грандиозным планам. Несмотря на большие денежные вливания, такого, как в Европе распространения свечи Яблочкова в России не получили.
Закат свечи Яблочкова
На самом деле, закат дуговых ламп начался еще до изобретения Яблочковым своей свечи. Многие этого не знают, но первый в мире патент на лампу накаливания также получил русский ученый — Александр Николаевич Лодыгин . И сделано это было еще в 1874 году.
Яблочков, конечно же, про изобретения Лодыгина прекрасно знал. Более того, косвенно он и сам принял участие в разработке первых ламп накаливания. В 1875-76годах, при работе над изоляционной перегородкой для своей свечи, Яблочков открыл возможность использования коалина в качестве нити в подобных лампах. Но изобретатель посчитал, что у ламп накаливания нет будущего и до конца своих дней над их конструкцией целенаправленно так и не работал. История показала, что в этом Яблочков грубо ошибся.
Во второй половине1870-хгодов американский изобретатель Томас Эдиссон патентует свою лампу накаливания с угольной нитью, срок службы которой составлял 40 часов. Несмотря на многие недостатки, она начинает быстро вытеснять дуговые лампы. А уже в 1890-хгодах лампочка принимает знакомый нам вид — все тот же Александр Лодыгин сначала предлагает использовать для изготовления нити тугоплавкие металлы, в том числе — вольфрам, и закручивать их в спираль, а затем первым же откачивает из колбы воздух, чтобы увеличить срок службы нити. Первая в мире коммерческая лампа накаливания с закрученной вольфрамовой спиралью производилась именно по патенту Лодыгина.
Одна из ламп Лодыгина
Эту революцию электрического освещения Яблочков уже практически не застал, скоропостижно скончавшись в 1894 году, в возрасте 47 лет. Ранняя смерть стала следствием отравления ядовитым хлором, с которым изобретатель много работал в экспериментах. За свою недолгую жизнь Яблочков успел создать еще несколько полезных изобретений — первые в мире генератор и трансформатор переменного тока, а также деревянные сепараторы для химических аккумуляторов, используемые и поныне.
И хотя свеча Яблочкова в своем первоначальном виде канула в небытие, как и все дуговые лампы того времени, в новом качестве она продолжает существовать и сегодня — в виде газоразрядных ламп, последнее время повсеместно внедряемых вместо ламп накаливания. Хорошо знакомые всем неоновые, ксеноновые или ртутные лампы(которые также называют « лампами дневного света ») работают, основываясь на том же принципе, что и легендарная свеча Яблочкова.