О Вернере фон Сименсе

13 декабря 1816 года родился Эрнст Вернер фон Сименс, правда, никаким «фоном» сын многодетного фермера в тот момент не был… Он стал четвёртым из четырнадцати сыновей и дочерей Христиана-Фердинанда Сименса  и, после успешного окончания школы, отец отправит отпрыска попытать счастья в военное училище. (Как говорят, Вернер дойдёт до Берлина чуть ли не пешком. Однако, в отличие от Ломоносова, поначалу не преуспеет… по каким-то причинам, его не примут!..) Однако отправят попытать счастья в артиллерийское училище Магдебурга. Здесь всё пройдёт благополучно, а спустя несколько лет младший лейтенант Сименс вернётся в Берлин для дальнейшего прохождения службы…

Впрочем, за это время произойдёт немало событий. В частности, Вернер потеряет родителей и получит свой первый патент  за метод гальванического покрытия. …Источники с удовольствием рассказывают, как молодой офицер ставил опыты в тюрьме, куда ненадолго загремел за участие в дуэли, но не особо распространяются, что гальванопластику несколькими годами раньше уже открыл Борис Якоби. Он даже успел  получить за неё Демидовскую премию в огромные по тем временам двадцать пять тысяч рублей!.. (Вообще-то, Бориса Семёновича звали  Moritz Hermann von Jacobi – однако, прослужив почти сорок лет в Российской империи и став потомственным дворянином, он напишет: «Я горжусь этой деятельностью потому, что она, оказавшись плодотворной в общем интересе всего человечества, вместе с тем принесла непосредственную и существенную пользу России». Но мы отвлеклись…)

Итак, патент Вернер получит  и даже затеет какое-то предприятие с братьями. (Как-никак, он остался в семье за кормильца… Есть мнение, что необходимость смолоду заботиться о многочисленной родне существенно отразится на всей последующей деятельности изобретателя. Проекты Сименса отличает поразительная практичность – причём большинство из них претворялись в жизнь мгновенно!.. И начинали приносить прибыль…)

Следующим станет телеграфный аппарат синхронного действия. (Назовём его, не вдаваясь в технические детали, электрическим телеграфом – зато заметим: пути двух немецких изобретателей опять пересекутся!.. Более того, по словам Якоби, Сименс подсмотрел его набросок… (Будучи в Берлине, доверчивый Борис Семёнович поделится идеей с кем-то из знакомых – и забудет эскиз на столе… И вот: «В момент моего ухода вошёл господин Сименс, который тогда носил ещё форму прусского артиллерийского офицера и который, насколько мне известно, не занимался телеграфами…»)

Что там было на самом деле неясно; во всяком случае, обвинений в плагиате не последовало… да и мало ли мы знаем таких «спорных случаев»… Однако примерно к этому времени относится письмо Сименса: «Я теперь почти решился избрать постоянное поприще в телеграфии, независимо от того, будет ли она совмещаться с военной службой.… Телеграфия станет самостоятельной важной отраслью техники, и я чувствую себя призванным сыграть в ней роль организатора». Сказано – сделано… вскоре появляется фирма «Telegraphen-Bauanstalt Siemens & Halske». (Об Иоганне Георге Гальске известно немного, но его роль была значительна – даже судя по тому, что имя инженера исчезнет из названия компании только в 1966-м).

Поначалу дела пойдут хорошо – S&H проложит первую в Европе телеграфную линию между Берлином и Франкфуртом-на-Майне, но затем у Вернера не сложатся отношения с новым начальником этой службы… и он обратит свой взор на Россию…

Сименс решил попробовать заменить действовавший в ту пору оптический телеграф электрическим.

Наиболее известным тогда был телеграф Павла Львовича Шиллинга (1832 г.), улучшенный в 1837 г. английским физиком Чарльзом Уитстоном (Charles Wheatstone). В 1847 г. Сименс создал свой вариант (рис. 3) с двумя проводами между идентичными передающим и приемным аппаратами . При включении аппаратов их стрелки (1) начинали синхронно перемещаться по буквенному циферблату (2) с помощью специального электромагнита с прерывателем, подобным электрическому звонку. При нажатии на кнопку (3) цепь электромагнита разрывалась и стрелки обоих аппаратов останавливались на требуемой букве. Гальванометр (4) служил для контроля. Этот аппарат был модернизирован в 1856 г. путем замены гальванического элемента встроенным генератором [5]. Позднее стали использоваться телеграфные аппараты Морзе, усовершенствованные Сименсом.

Другими его важнейшими изобретениями в телеграфии были: технология и оборудование для защиты проводов гуттаперчей, а также свинцовой и стальной оболочками (бронированный кабель), фарфоровый изолятор для воздушных линий, способы контроля кабелей, методы прокладки морских кабелей и нахождения неисправностей линий, а также автоматическая дальняя передача с использованием перфоленты и поляризованного реле в качестве ретранслятора. В первой воздушной телеграфной линии Морзе (1844 г.) в качестве изоляторов были, как известно, горлышки от бутылок. Однако для дальних линий, особенно в суровых условиях России, Сименс разработал специальную конструкцию (рис. 4), имевшую укрепленный на столбе металлический кожух (1) с фарфоровым изолятором (2) и крюком (3), на который подвешивался провод (4). Важной частью изолятора была юбка снизу, которая внутри оставалась сухой в любую погоду, что и обеспечивало малый ток утечки.

Опыты Сименса привлекли внимание начальника прусского телеграфа, в результате чего он был назначен в комиссию Генштаба по устроению электрического телеграфа. Это способствовало получению мастерской Siemens&Halske государственного подряда на первую в Европе телеграфную линию Берлин — Франкфурт длиной 546 км. Впечатляющий успех этого предприятия привел к созданию общегерманской телеграфной сети, а Сименсу было предложено занять пост ее начальника. Однако он от этого предложения отказался и в том же году оставил военную службу для выполнения массовых заказов на телеграфные линии.

Для наземных линий, укладываемых в железнодорожную насыпь, Сименс предлагал использовать бронированный кабель, опасаясь повреждений грызунами и железнодорожными ремонтниками. Однако ввиду экономии правительство ограничилось гуттаперчевой изоляцией, что привело к массовым отказам линий, в которых была обвинена компания Siemens&Halske. C 1851 г. она надолго потеряла госзаказы и вынуждена была осваивать другую разработанную Сименсом продукцию: медицинские приборы, счетчики воды и приборы железнодорожной сигнализации. Стремясь избежать краха, Сименс в 1852 г. направляется в Санкт-Петербург, где и добивается крупных заказов на строительство телеграфных линий в России, включая линию на Севастополь (1855 г.) в связи с Крымской войной.

Особую славу компании принесла самая протяженная прямая линия Лондон — Калькутта в 11 тыс. км (1870 г.). Благодаря автоматической передаче была достигнута невиданная скорость прохождения телеграммы — всего за час вместо обычной недели через местные линии, где ручная ретрансляция была причиной полного искажения текста. Затем с помощью первого судна-кабелеукладчика «Фарадей» было проложено шесть линий через Атлантический океан. При этом все свои разработки Сименс делал на основе собственных исследований, вылившихся, в частности, в кабельную теорию, опубликованную в 1857 г.

Стремление найти замену дорогим и неудобным в работе гальваническим элементам, непременной принадлежности телеграфа, вывело Сименса после 1856 г. в совершенно новую сферу деятельности сильных токов (электроэнергетику). Начал он с улучшения генераторов, где заменил применяемые ранее якоря Якоби и Девенпорта в виде радиально или аксиально расположенных катушек на так называемый двойной Т-образный якорь. В нем обмотка впервые укладывалась в продольные пазы ротора. В 1873 г. механик, а впоследствии и главный инженер компании Siemens&Halske, Фридрих Хефнер-Альтенек (Friedrich Hefner-Alteneck), предложил использовать в генераторах барабанный якорь, который до сих пор остается непременным атрибутом любой электрической машины с обмоткой на роторе [1, 5, 6].

В год 50-летнего юбилея Сименса его важнейшим изобретением стала динамомашина. Несмотря на то, что первые мысли о ее самовозбуждении были высказаны еще Хиортом (Hjorth) и Йедликом ( Jedlik), именно Сименсу принадлежит заслуга промышленной конструкции и массового производства генераторов без постоянных магнитов. Его идея была весьма проста (рис. 5). Обмотка возбуждения В включается последовательно с обмоткой якоря Я в цепь нагрузки Н. Таким образом, магнитный поток возбуждения создается самим током нагрузки.

Сименсом также был разработан коллекторный двигатель переменного тока, подобный двигателю постоянного тока с последовательным возбуждением. Его схема аналогична представленной на рис. 5, если заменить нагрузку Н источником (сетью) переменного тока. В этом случае при изменении полярности питающего напряжения знаки магнитного потока возбуждения и тока якоря меняются одновременно, что сохраняет постоянство вращающего момента. Такие двигатели до сих пор применяются в пылесосах, полотерах, фенах и другом бытовом электрооборудовании .

Получив дешевый и надежный электромеханический источник энергии, Сименс быстро осознал возможность его применения в разных сферах человеческой деятельности. Начал он с применения дуговых ламп для уличного освещения в Берлине. Однако в 1881 г., после посещения электротехнической выставки в Париже и личного знакомства с Эдисоном (Thomas Alva Edison) и его системой освещения, он стал горячим сторонником ламп накаливания. Он первым в Европе начал производство таких ламп и поддержал создание в Германии филиала компании Эдисона, превратившейся позднее в компанию AEG  В период до 1882 г. Сименс, по просьбе министерства горного дела, создал первые в мире электродуговую печь, электрическую железную дорогу, шахтный вентилятор и электроподъемник, предшественника пассажирских лифтов. В 1879 г. на Берлинской выставке был показан публике первый электропоезд . Его питание подавалось по третьему рельсу, что исключало применение высокого напряжения, необходимого для тягового двигателя большой мощности.

Поэтому трамвай, например, стал популярным только после того, как американский изобретатель Фрэнк Спрэйг (Frank Sprague), бывший сотрудник Эдисона, разработал в 1887 г. токоприемник для подвесного контактного провода. В России первый трамвай был пущен в 1892 г. в Киеве компанией Siemens&Halske .

Госзаказ на телеграфизацию будет получен в кратчайшие сроки. Неясно, то ли так хорошо было предложение Сименса – то ли сказалось, что его конкурентами были англичане (как помните, скоро начнётся Крымская война) – то ли дело было в банальной взятке, сунутой министру Клейнмихелю, тоже немцу (кстати, за взятки его вскоре действительно погонят…) Так или иначе – в Питере развернётся представительство S&H; а во главе его встанет брат Вернера, будущий российский дворянин, Карл Фёдорович Сименс… (Заметим – другой известный брат, Вильгельм, переедет в Англию и станет Вильямом – а под конец жизни ещё и рыцарем!..)

Невзирая на географические предпочтения, эта троица неплохо ладила  и успешно продвигала семейный бизнес. В последующие годы S&H отметится прокладкой телеграфных линий по всему миру (и даже построит специализированное судно «Фарадей» – на его счету восемьдесят тысяч километров уложенных подводных кабелей) – а ещё Вернер совершит революцию, изобретя динамо-машину!.. То есть  генератор постоянного тока; именно S&H явит миру первые образцы электрической железной дороги, трамвая, троллейбуса, электролифта… да и много чего другого – собственно, сам термин «электротехника» придумает именно Вернер. (Кстати, единица сопротивления, известная нам как «ом», достаточно долго называлась «сименс»; сейчас имя изобретателя носит единица электропроводимости).

P.S. …А вот Archaeopteryx Simensii никто переименовывать не станет.   Гигантскую окаменелость ископаемой птицы найдёт в Германии некий любитель – и вознамерится продать за границу. Прознав об этом, Сименс немедленно выкупит раритет за немалые деньги – и передаст Берлинскому музею естественных наук… здесь он хранится и сегодня. Впрочем, это – совсем другая история…

Благодарим

https://shatff.livejournal.com/1503196.html

и https://controlengrussia.com/retrospektiva/werner_von_siemens/