Текст книги "Никола Тесла: ложь и правда о великом изобретателе"
Автор книги: Петр Образцов
сообщить о нарушении
Текущая страница: 2 (всего у книги 15 страниц)
Для понимания невероятной «тесламании», которая началась после Колумбовой выставки, необходимо сказать, что в это же время на ней проходил Международный электротехнический конгресс, на котором Никола Тесла выступил перед почти тысячей инженеров-электриков в павильоне «Сельское хозяйство» – только там могло собраться такое большое количество слушателей. Присутствовали знаменитости – например, Галилео Феррарис (о нем немного позже) и сам Генрих фон Гельмгольц, посторонних не пускали, хотя спекулянты предлагали билеты по десять долларов. Давно понявший подлинные интересы публики, Тесла не стал мучить гостей зубодробительными формулами и схемами, тем более что половину присутствующих представляли жены электротехников, мало понимающие в роторах-статорах. Он предпочел демонстрацию своих опытов и преуспел в этом, показав и «теслово яйцо», и пропускание через себя молний, и многое другое. Больше всего присутствующих поразили металлические шарики и диски, размещенные вдали от источника вращающегося магнитного поля. При включении которого все они начинали вращаться, хотя явно не были связаны с источником никакими проводами. Не интересуясь женским полом, Тесла тем не менее догадывался о приоритетах дочерей Евы, и под восторженные охи и ахи показывал вращение металлических дисков с укрепленными на них драгоценными рубинами и изумрудами, причем диски и камушки могли находиться в любой точке павильона. Короче, после своей лекции Тесла стал знаменит, а особенной популярностью стал пользоваться у дам, и сейчас-то не умеющих ввернуть лампочку в патрон, а тогда и подавно.
Кроме тесловских пиар-представлений, на конгрессе работали несколько важных комиссий, которые приняли в качестве обязательных для всех стран международные электрические и магнитные единицы – «ампер» для силы тока, «ом» для сопротивления и некоторые другие. Через много лет появится и единица «тесла»…
Эта выставка стала важнейшим событием в истории применения электричества. Огромный успех Теслы и Вестингауза заставил и Эдисона, скрипя зубами, начать разрабатывать и производить электрооборудование переменного тока. Но уже трехфазного – Эдисон верно оценил изобретения Доливо-Добровольского, подтвержденные теоретическими работами крупного электротехника Штейнмеца, которого он взял, на работу в качестве главного специалиста.
Вторым начинанием, «добившим» постоянный ток, было сооружение Ниагарской гидроэлектростанции и расположенного рядом энергоемкого промышленного комплекса. Переменный ток победил – а кстати, почему?
Дело в том, что электрический ток, как мы уже говорили ранее, получают в одном месте, а потребляют совсем в другом. Ток надо передавать по проводам, желательно с наименьшими потерями, часто на очень большие расстояния. Согласно закону Джоуля – Ленца, потери на выделение тепла при передаче электротока пропорциональны квадрату силы тока. Выделение тепла – это потери. Поэтому выгодно передавать ток при очень малых значениях силы тока и большом напряжении. Повысить напряжение переменного тока очень легко – трансформаторами, а в случае постоянного тока это проблема, требующая для своего решения установки сразу нескольких сложных устройств. Сейчас переменный ток передают на ЛЭП при напряжении 500 и 750 тысяч вольт («ЛЭП-500» – непроста-а-ая линия", как пелось в песне Пахмутовой и Добронравова… Как раз "ЛЭП-500" не такая уж и сложная). При использовании на месте, или с целью запасти электрическую энергию, выгоднее использовать постоянный ток. Так делают, например, запасая ток в аккумуляторах автомобилей, а для фонариков покупают те же аккумуляторы или обычные батарейки.
Что касается опасности переменного и постоянного тока, то переменный ток отечественной частоты 50 герц и вправду опаснее, во всяком случае, при бытовом уровне напряжения 220 вольт. При больших значениях напряжения опаснее постоянный, но нам до этого дела нет, это пусть электрики остерегаются. Нам не надо только пальцы в розетку тыкать. В соответствующей главе мы еще расскажем, как Тесла пропускал через себя токи огромного напряжения, но и огромной частоты – а теперь известно, что при очень больших частотах ток течет только по коже (скин-эффект), не достигая жизненно важных органов. Так что эффектная демонстрация Теслы на Колумбовой выставке с пропусканием через себя аж 100 000 вольт содержала в себе элемент мистификации. И сам он, и сочувствующие журналисты не раз говорили и писали, что он пропустит через себя ток такого неимоверного напряжения без всякой опасности для жизни, тогда как в тюрьме Синг-Синг ток не превышал 2000 вольт. Но за исключением наиболее продвинутых электротехников на лекции Теслы никто не знал, что сравнивать высокочастотный ток с низкочастотным просто некорректно. Об этом следует помнить, когда читаешь книги про "волшебство" изобретателя и рассматриваешь эффектные фотографии со снопами молний, вылетающих из пальцев Теслы. И особенно – когда слышишь о невероятных, фантастических и чрезвычайно опасных для Земли и человечества изобретениях Теслы, явным подтверждением реальности которых являются эти молнии. Еще раз хочется сказать, что в молниях нет ничего удивительного, а опасные изобретения существовали только в воображении Теслы и в текстах интервью с ним. Т. е. в действительности ничего такого не было.
В пресловутой "битве электрических токов" победил Никола Тесла. Это известно сейчас каждому школьнику, который хоть что-то слышал о переменном токе и знает, что именно такой ток приводит в движение домашний холодильник и раскаляет спираль электрической лампочки. Но постоянно встречающиеся в прессе, кочующие из одного издания в другое, утверждения, что Тесла и Эдисон ненавидели друг друга, абсолютно противоречат действительному положению дел. Оба великих изобретателя встретились снова, после ухода Теслы от Эдисона, на Национальной выставке электротехники в мае 1895 года, через два месяца после пожара лаборатории Теслы на 5-й авеню, выставка была организована в Филадельфии, и впервые переменный ток был передан по методу Теслы на расстояние 800 километров с Ниагарской электростанции, правда, с небольшим напряжением и по телефонным проводам – страховая компания, к которой на этот раз Тесла обратился и заключил контракт, после пожара побаивалась экспериментов изобретателя и настояла на фактически демонстрационной передаче переменного тока. Однако все равно это был рекорд, который затмил предыдущий рекорд – передачу тока с водопада на реке Неккар во Франкфурте. Знаете, что сказал по этому поводу "враг" Эдисон? "Эта передача Теслой электроэнергии на большое расстояние является крупнейшим достижением электрической науки за последние несколько лет". Вот так-то. Кроме того, Эдисон – я уверен, что совершенно искренне, – выразил Тесле сочувствие по поводу потери лаборатории. А Тесла поблагодарил его за возможность в течение нескольких недель, пока он искал помещение для новой мастерской, пользоваться одной из лабораторий Эдисона в Нью-Йорке. Да-да, было и такое!
Глава 3Конкуренты и главное открытие
В статье «Тесла» третьего издания Большой советской энциклопедии написано: «В 1888 г. Т. (независимо от Г. Феррари и несколько ранее его) дал строго научное описание явления вращающегося магнитного поля». Что это еще за Г. Феррари, откуда взялась эта птица? И вообще, были ли у Теслы конкуренты, оспаривавшие его приоритет в открытии тех явлений, которые теперь принято связывать только с Теслой?
Как мы уже отмечали, еще в 1824 году Доминик Араго демонстрировал "магнетизм вращения" – немагнитный медный диск увлекался вращающимся магнитом и сам начинал вращаться. Между прочим, сам магнит вращался просто рукой экспериментатора. И вот именно в размышлениях о сути этого явления родилась великая идея Теслы о вращающемся магнитном поле, которую мы не называем гениальной только потому, что, оказывается, эта идея приходила в голову и другим ученым, прежде всего – Галилео Феррарису. Сама идея заключалась в том, что нужно каким-то образом заменить медный диск витками обмотки электродвигателя, а вращающийся магнит – вращающимся магнитным полем. Тесла придумал подавать на обмотки магнитных полюсов два переменных тока, отличающихся друг от друга лишь сдвигом по фазе. Чередование этих токов вызовет попеременное образование северного и южного магнитных полюсов, что, собственно, и означает вращение магнитного поля. Это поле должно заставить затем вращаться ротор двигателя. Оставалось лишь построить источник двухфазного тока (двухфазный генератор) и двухфазный электродвигатель, что Тесла вскоре и сделал, выбрав а качестве величины сдвига фаз 90 градусов. В то время он не догадался до сдвига в 120 градусов и не придумал трехфазных генераторов и электродвигателей.
Вот как сам Тесла описывает свое великое изобретение (2) в патенте № 381 968: "Предлагается двигатель, в котором имеются две или больше независимых цепей, по которым через правильные интервалы проходят, как описано ниже, переменные токи так, чтобы вызвать постепенное перемещение магнетизма или "силовых линий", заставляющее двигатель работать". Через две недели после получения основных патентов на систему многофазных токов Тесла выступил с лекцией на собрании Американского института инженеров-электриков, где и рассказал о вращающемся магнитном поле и революционной системе передачи переменного тока, преимуществах асинхронных двигателей и многофазных трансформаторов. После этой лекции он и стал Великим Теслой, а известный электротехник Беренд даже сравнил его лекцию со знаменитым трудом Майкла Фарадея "Экспериментальные исследования по электричеству".
Обнаруженное Араго явление было абсолютно непонятно ни его автору, ни его коллегам во Французской академии. Лишь через семь лет эксперимент был объяснен Майклом Фарадеем, открывшим электромагнитную индукцию. Именно проявлением ее, как частным случаем, и являлся "магнетизм вращения", как называл его сам Араго. Лишь через много лет, в 1879 году английский физик Уолтер Бейли видоизменил опыт таким образом, что сам оказался на полшага от открытия вращающегося магнитного поля. Он расставил четыре электромагнита вокруг медного диска, насаженного почти без трения на медную же ось, и последовательно, по часовой стрелке, подавал на них напряжение – постоянный ток от гальванических элементов. В сущности, он реализовал прерывистое перемещающееся магнитное поле, и диск исправно вращался. Однако Бейли опубликовал результаты эксперимента в малозаметном издании, видным ученым не демонстрировал, и про этот опыт забыли.
Биограф Николы Теслы, проведший много часов в архивах Грант Цверава, сумел отыскать в "Еженедельных докладах" от 1883 года Парижской академии наук статью тогдашнего лидера французских электротехников Марселя Депре под названием "Об электрическом синхронизме двух относительных движений и о его применении для построения новой электрической буссоли". Буссоль – это такой инструмент для определения угла между магнитным меридианом и направлением на какой-либо объект. Буссоль представляет собой вращающуюся магнитную стрелку и две стойки с прорезями друг напротив друга, укрепленные на диаметрально противоположных сторонах диска, на котором эта стрелка и вращается. На диск нанесены деления (величины углов). Глядишь через зрительно совмещенные стрелки на предмет (например, на экран телевизора с орущим молодым Малаховым или гнусящим с мерзким акцентом пожилым Малаховым) и видишь, на какой градус отклонилась стрелка. Потом спускаешь курок и стреляешь в этих негодяев… нет, это я загнул, никакого курка на буссоли нет, а в данном случае жаль…
Депре доказал возможность создания поворачивающегося магнитного поля путем наложения двух магнитных потоков одинаковой частоты, но сдвинутых по фазе на 90 градусов. Эта схема предназначалась автором для навигационных целей, реализована не была, но применяется сейчас в сельсинных устройствах – специальных электрических машинах. Например, в некоем агрегате вал поворачивается на определенный угол, а нам надо, чтобы вал другого агрегата, стоящий в дальнем углу цеха, повернулся на тот же угол. Можно связать валы железной палкой, но это неудобно, и валы остаются механически несвязанными. Сельсины связывают их "электрическим" путем.
Любопытно, что сам Марсель Депре в следующем, 1884 году заявил на всю Европу, что переменный ток не имеет будущего, хотя сам был так близок к открытию вращающегося магнитного поля. Самое же важное событие в деле уточнения приоритета Николы Теслы произошло весной 1888 года. К несчастью Теслы, на два месяца раньше публикации основных патентов нашего великого изобретателя. В марте того года профессор Промышленного музея Галилео Феррарис выступил перед общим собранием Туринской академии наук с докладом о бесколлекторном (т. е. без выпрямителя) электродвигателе переменного тока, построенном на принципе вращающегося магнитного поля. Феррарис нашел условия, при которых в однофазной цепи возникали два переменных тока, сдвинутых по фазе. Он построил несколько лабораторных моторчиков с искусственной второй фазой, которые развивали ничтожную мощность в три ватта при скорости вращения до 900 оборотов в минуту. В том же году в мае Тесла показывал в сотни раз более мощные двигатели. Любопытно, что эти устройства он придумал для моделирования и демонстрации изначально вовсе не электрических явлений, а эффекта поляризации света.
Феррарис сам не понял сути сделанного им изобретения, посчитав его не более чем игрушкой, не пригодной для какого-нибудь промышленного использования. Кроме того, он неправильно рассчитал предельный КПД своих двигателей, оценив его всего-то в 50 %. Видимо, именно вследствие скептического взгляда на свои моторчики он не взял на них патент и вообще начал подчеркивать свою роль в создании тесловских двигателей лишь через несколько лет. Хотя доклад был сразу же напечатан в миланском "Электрическом журнале", 150 копий доклада разослано теоретикам и практикам электротехники, а в ноябре 1888-го доклад был перепечатан американским "Миром электричества". Касаясь приоритета Теслы, скажем сразу, что если патенты серба были опубликованы действительно на пару месяцев после лекции Феррариса, то заявки-то на патент были поданы еще в октябре 1887 года, Как и сейчас, датой изобретения или открытия является дата получения и регистрации заявки в патентном бюро или получения статьи в научном журнале. Однажды Феррарис заявил, что работы по изучению вращающегося магнитного поля были начаты им еще в 1885 году, но никаких печатных свидетельств об этом нет. Кроме того, Тесла демонстрировал действующую модель своего двигателя еще во время работы в Страсбурге в 1884 году. Да и сам двигатель Феррариса с "расщепленной" фазой был лишь частным случаем многофазных двигателей Теслы.
На авторство открытия вращающегося магнитного поля или по крайней мере на приоритет в изобретении индукционного двигателя претендовали и другие ученые. Так, американец Чарльз Брэдли в 1889 году запатентовал двухфазный асинхронный двигатель (частота вращения которого уменьшается с ростом нагрузки), потом и "Систему распределения электроэнергии" с трехфазной схемой и синхронным генератором. Однако ни в одном из своих патентов, не получивших практического воплощения, Брэдли не упоминает о вращающемся магнитном поле. На авторство многофазной системы и распределение электроэнергии, в основном для применения на транспорте, претендовал и немец Фридрих Хазельвандер, но и он не догадался о необходимости вращения магнитного поля и асинхронного двигателя не изобрел. Правда, он в 1890 году провел трехфазный ток на расстояние около одного километра между своей фабрикой мебели и лесопилкой. Это была первая в мире линия передачи трехфазного тока, но не полноценная и не заслуживающая патента. Гораздо опаснее для приоритета Теслы оказались работы М. О. Доливо-Добровольского, о котором позже.
Михаил Осипович прочел текст туринской лекции Феррариса в английском переводе и, как Он неоднократно подчеркивал, немедленно увлекся проблемой многофазных токов. Еще во время чтения статьи он представил себе принцип действия электродвигателя, основанного на использовании вращающегося магнитного поля. Немедленно, просто в уме он перепроверил расчеты Феррариса и убедился в их ошибочности. И самое главное – он тогда же понял преимущества трехфазного тока перед двухфазным. У Теслы появился опасный соперник.
К 1890 году Доливо-Добровольский уже создал трехфазные электродвигатели и генераторы, разработал чертежи трехфазных трансформаторов. Разработал он и систему связанной трехфазной передачи тока всего по трем проводам вместо шести в несвязанной системе Теслы – это привело к резкому снижению расхода недешевой меди. Вскоре русскоязычному изобретателю удалось продемонстрировать свои изобретения на Всемирной электротехнической выставке, совмещенной со Всемирным конгрессом электриков во Франкфурте-на-Майне в 1891 году.
За год до этого организаторы выставки обратились к фирме AEG с предложением организовать передачу энергии от водопада на реке Неккар до павильонов выставки. Главный инженер этой фирмы Доливо-Добровольский немедленно начал проектировать трехфазный асинхронный двигатель, трехфазные трансформаторы и аппаратуру для линии электропередачи и распределения электроэнергии на выставке. Огромный успех всей системы на выставке, особенно достижение КПД 75 % при напряжении 15 тысяч вольт и 79 % при напряжении 28 тысяч вольт, привел к повсеместному распространению трехфазного тока. И хотя Доливо-Добровольский не раз говорил, что приоритет относительно многофазных машин принадлежит Тесле, его фирма попыталась оспорить патенты последнего, не желая перекупать патенты у Вестингауза.
Ничего не вышло. Приглашенные патентным ведомством эксперты, безусловные авторитеты в электротехнике, Антони и Беренд доказали, что уже в первых патентах Теслы содержится указание на систему многофазных токов, а трехфазный – лишь один из них. В пользу Теслы высказался и знаменитый электротехник, главный консультант "Дженерал электрик" Чарльз Штейнмец. В ответ на предложение признать приоритет Феррариса этот эмигрант из Германии – как и Доливо-Добровольский, он эмигрировал из-за своих социалистических взглядов, – заявил, что Феррарис построил всего лишь маленькую игрушку, а потом публично заявил, что в системе русского изобретателя нет ничего нового по сравнению с результатами Теслы. Известно, что очень многие электротехники были удивлены оценкой Штейнмеца, но со временем, разобравшись в его блестящих, но сложных расчетах, они полностью признали правоту этого маленького человека – Штейнмец имел рост около 125 сантиметров, был почти карликом.
Кстати, про Феррариса фирма AEG вспомнила после неудачи с признанием приоритета Доливо-Добровольского на трехфазное электричество. По-прежнему не желая платить Вестингауэу за тесловские патенты, крючкотворы из юридического отдела фирмы попытались оспорить приоритет Теслы вообще в открытии многофазных переменных токов. Сразу были названы имена предшественников – все того же Феррариса, а также Хазельвандера, Брэдли и уж совсем некстати приплетенных сюда Йонаса Венстрёма и Оливера Шалленбергера. Но опять ничего не вышло. Фирма вела процессы против Вестингауэа в течение 20 лет (!), всего состоялось несколько сотен заседаний по 25 искам, но все они были Вестингаузом выиграны. Хотя величайшей заслугой Доливо-Добровольского следует признать оптимальность связанной трехфазной системы и создание трехфазного асинхронного двигателя.
Для специалистов по психологии людей с физическими недостатками будет интересно следующее обстоятельство. Спустя некоторое время после признания Штейнмецем приоритета Теслы к нему обратилась его родная компания "Дженерал электрик" с предложением усовершенствовать изобретения Теслы таким образом, чтобы затмить великого изобретателя. Штейнмец принял вызов и начал работать над системами передачи и получения переменного тока, что было очень странно, поскольку он лучше других разобрался в вопросе и отлично знал, что в любом случае все основные изобретения сделаны Теслой и вовремя запатентованы. Может быть, он надеялся найти какое-то другое электричество? Как в каком-то анекдоте просят найти другой глобус Земли.
Разумеется, ничего не получилось и в этом предприятии. Даже акт промышленного шпионажа и похищения чертежей Теслы с завода Вестингауза подкупленным дворником не помог "Дженерал электрик", однако Штейнмец все-таки поступился принципами. В своем труде "Теория и расчеты явления переменного тока", вышедшем в 1В97 году, через три года после публикации сочинений Теслы, карлик вообще не упомянул о великом ученом. Более того, он даже не упоминал в списке литературы монографию "Изобретения, исследования и статьи Николы Теслы", которая в те времена стала настольной книгой электротехников всего мира. Через пять лет, в 1902 году, Штейнмец написал книгу "Теоретические основы электротехники", ставшую учебником во множестве университетов и политехнических институтов. Увы, и здесь он ловко уклонился от признания приоритета Теслы, что в данном случае нанесло труднопоправимый вред истории электротехники. Несколько поколений студентов только через значительный промежуток времени после окончания своих высших учебных заведений с изумлением узнали о существовании Николы Теслы и его огромной роли в развитии их науки. Правда, потом, в качестве некоей компенсации, именно этими бывшими студентами авторитет Теслы был поднят на невиданную высоту, а его совершенно фантастические (если не сказать бредовые) идеи последних лет жизни были объявлены гениальными. Именно это обстоятельство во многом предопределило появление мнения о Тесле как об авторе несуществующего геофизического оружия, лучей смерти и прочей чепухи.
Помимо трехфазного двигателя Доливо-Добровольского и моторчиков других якобы предшественников Теслы, у него был и другой, совершенно неожиданный и нелепый конкурент. Некий бывший цирковой гимнаст и фокусник Джон Кили объявил о создании "гидропневматического пульсационного вакуумного двигателя". Приобретенное в цирке мастерство эффектного представления своего "изобретения" позволило Кили стать самым известным из тогдашних мошенников – не в качестве мошенника, а в качестве создателя вечного двигателя. Пресловутая мадам Блаватская объявила, что Кили открыл вриль Бульвер-Литтона (о вриле мы еще расскажем), который сам Кили называет отрицательным притяжением. В 1874 году Кили основал компанию с капиталом 100 тысяч долларов (большие тогда это были деньги!) и вплоть до 1889 года дурачил публику демонстрациями своего мотора. Как и современные жулики от "энергоинформационных свойств воды", Джон Кили использовал около и лженаучную терминологию, завораживающую, как и сегодня, безграмотных обывателей – "биполярные волны эфира", "тройственные потоки силового потока у полюсов", "отражающее воздействие гравитации" и тому подобную чушь. Вот как описывается в "Технологическом журнале" представление Кили: "Мистер Кили начал будить силу, ударяя по большому камертону смычком, а затем дотрагиваясь им до генератора. После двух или трех попыток, которые окончились неудачей, поскольку не удалось затронуть струну массы, он повернул маленький клапан в верхней части генератора. Когда раздалось легкое шипение, его приветствовали громкими криками. Выражение "Кили – ты подобен всемогущему Богу!" было в порядке вещей" (1).
В 1888 году шарлатана все же посадили в тюрьму, но через пару дней освободили под залог. Со временем его даже оправдали, поскольку он продемонстрировал суду принципы действия своего мотоpa с добавленной медной трубкой в форме обруча. Не надо удивляться тупости судей, ведь даже наш заговаривающий воду Чумак продержался на публике лет десять, а не так давно снова был продемонстрирован по телевизору как известный целитель. Кили же не был разоблачен до самой смерти, лишь после которой в подвале его дома были найдены большая железная емкость и трубы, идущие от нее через потолок в "лабораторию". Знаменитая "эфирная сила" Кили оказалась энергией сжатого воздуха, которая высвобождалась после незаметного нажатия скрытой педали.
К сожалению, преждевременные и не всегда выполнимые обещания Николы Теслы поставили его в один ряд с проходимцами вроде Кили. Еще хуже стало дело, когда было опубликовано письмо некоей дуры, мечтавшей, чтобы Тесла прочитал книгу Бульвер-Литтона и сделал бы после этого немало великих открытий. Многие решили, что электричество Теслы – это все та же "сила вриля". И хотя Тесла не перечитывал Бульвер-Литтона уже много лет, "осадок остался" – по старому анекдоту.
То было время по-настоящему великих открытий и изобретений, и неудивительно, что десятки мошенников пытались впарить доверчивым бизнесменам свои таблетки, превращающие воду в бензин, как некий Булмер, источник энергии из гидрораспределителя воды, как еще более некий Хонино, или агрегат, превращающий обычную бумагу в двадцатидолларовые банкноты Люстига. К сожалению, но и по его собственной вине, многие стали причислять к этим шарлатанам и Теслу.
Но вращающееся магнитное поле открыл и придумал все-таки он, и это открытие – возможно, главное в истории электротехники второй половины XIX века.
