Валерий Чумаков - Вернер фон Сименс. Личные воспоминания. Как изобретения создают бизнес
Вернувшись вчера из поездки, я нашел Ваше письмо от 17-го числа.
Сперва я представлю Вам некоторые сведения из доклада, который получил сегодня от инженера Вейшелмана, вернувшегося из Боны.
Нет никаких сомнений в том, что провод № 1 поврежден и повреждение это произошло недалеко от берегов Африки и связано с нарушением изоляции, из-за чего незащищенная проволока вошла в соприкосновение с водой. Не исключено, что дефект находится в месте соединения прибрежного конца с тонким кабелем. Более точно ничего сказать нельзя, поскольку контакт с водой не позволяет точно измерить сопротивление провода. Однако место повреждения находится никак не дальше 4 немецких миль от берега, а вероятно – гораздо ближе.
Величина нагрузки и сопротивление электрической цепи в соответствии с прилагаемой схемой (рис. 1) могут помочь определить ошибку, если вы захотите снова протянуть провод от Боны. M и N – две катушки индуктивности, η – реостат. Его сопротивление выбирается таким, чтобы ток, проходящий через катушки M и N, имел одинаковую силу, а стрелка при этом была на нуле. В этом случае повреждение будет находиться точно посередине, и таким путем можно будет точно вычислить расстояние от берега.
Для хорошо изолированных проводов это будет работать с абсолютной точностью, для плохо изолированных, как у Боны, более или менее приблизительно, но тоже сработает. Господинн Вейшелман оставил специально для Вас такой аппарат на марсельской таможне. По телеграфу отправлено письмо от Вейшелмана к Ньюаллу, в котором он включен в стоимость заказа.
Что касается кабельной теории, то тут мое мнение таково.
Если АВ (рис. 2) представляет собой гибкий кусок кабеля, сделанный из невесомой проволоки вплоть до ВС и направлен к небу, то кабель упадет на землю, не имея возможности отклониться от прямой линии в любой части, и в каждой точке он будет падать с одинаковой скоростью. мn и op имеют одинаковую длину. Каждая точка падает с одинаковой скоростью, и новые положения p и n должны быть также на одной прямой. Активная сила, проходя по участку BC, во время падения есть K = Q sin α, если Q – вес погруженного в воду кабеля, или вес участка кабеля BD, висящего строго вертикально от АВ; BD = AB sin α=BD.
Если сила К меньше, чем это необходимо для установления равновесия, то кабель соскользнет обратно, по направлению к А, а предел скорости будет достигнут, когда сила трения о воду дойдет до необходимой величины. Если, наоборот, К больше, чем необходимо, кабель будет ускоряться по направлению к В и может быть потерян, поскольку разница длины АВ и AD при поднятии скажется опять, ибо прямой кабель, лежавший на земле, не имеет запаса. Угол α совершенно независим от силы К. Он просто указывает соотношение скорости погружения кабеля и скорости движения судна. В случае если конец кабеля B вместо того, чтобы прикрепляться к невесомому участку провода BC, идет к блоку, а блок вместе с кораблем движется от В к Е, в то время как кабель падает на расстояние mn, и, наконец, если кабель тянется обратно с силой К, то ничего не изменится, поскольку все будет уравновешено. Если тормоза, сдерживающие кабель, достигают равновесного состояния, то K = Q sin α, кабель не имеет осевой скорости; он падает вертикально, и его потеря соответствует углу уклона. Если К велика, кабель будет заложен практически без потерь, если К мала, то потери могут быть очень велики. Чем быстрее будет двигаться судно, тем длиннее будет АВ, больше трение воды и тем меньше будут потери. Однако, если сила К будет больше, чем требуется для установления баланса, перерасход может быть в связи с потерей образованной кабелем линейной цепи. Если перепады происходят быстро, скорость, которую получает кабель после применения тормозов, будет действовать в направлении АВ, что приведет к увеличению нагрузки на него. Принимая во внимание большую массу тормозимого кабеля, легко понять, что его осевая скорость может привести к разрыву. Единственный возможный путь – точно соотносить скорость судна и скорость погружения кабеля. Кроме того, следует принимать во внимание силу океанских течений, особенно разнонаправленных. Если оно (течение) равномерно распространяется до дна, это также может привести к дополнительному расходу кабеля. Для баланса силы К кабель должен оседать по диагонали параллелепипеда, а не падать в диагонали параллелограмма, длина же его должна быть пропорциональна длине параллелограмма, стороны которого образованы движением судна, глубиной воды и скоростью потока по отношению к движению судна. Очень сильное воздействие на плотность укладки кабеля может оказать изменение течения, так как кабель будет оказывать сопротивление давлению воды. Наконец, подъемы и спады наравне с боковыми перемещениями судна формируют силы, угрожающие разрывом кабеля, если его раскрутка не идет очень легко или не применяются эффективные компенсаторные действия, посредством которых кабель может путем использования тормоза удлиняться или укорачиваться и это не вызывает ускорения массы. Механизм, который я предлагаю для определения и регулирования силы натяжения, приложенной к кабелю, легко рассчитывается.
Я попросил Лоффлера рассчитать в соответствии с этой формулой таблицу, которой у меня еще нет, так как Л. по-прежнему находится в Кельне. «е» было, как Вы говорите, 25 футов, то есть 8,42 метра. Вес Q, по словам людей Ньюалла, его измерявших, составлял 160 килограмм. Возможно, Вы подставляли в приближенную формулу значение в фунтах[123], что дает примерно половину от того, что сохранилось в моей памяти. Аппарат был изготовлен из дерева вечером перед началом укладки. Казалось, что господин Лидделл был против него, я же не хотел навязывать ему свое предложение. В первой половине ночи мы шли по местам, где глубина варьировалась в пределах 2 футов. Надежность измерения оставляла желать лучшего, так как о нужных измерительных приборах не было и речи.
То, что уже вскоре после начала прокладки мы потеряли много кабеля впустую, было ясно. Поэтому я сразу предложил усилить тормозную систему, но меня не поддержали. Однако пришло время, когда кабель пошел прямо, и отклонение даже в 4–5 (чего?) могло его разорвать. Тормозная система была слишком слаба, меня это пугало, и когда господин Ньюалл предоставил мне свободу действий, я добавил к ее нагрузке никак не меньше 5 центнеров, после чего она начала работать нормально. Без усиления тормоза мы, безусловно, потеряли бы кабель навсегда, поэтому такое решение было хоть и рискованным, но необходимым. Нет никаких сомнений, что только благодаря увеличению на следующий день натяжения кабеля нам удалось достичь в дальнейшем минимизации его потери, хотя, конечно, он продолжал немного петлять. Это было связано с тем, что мы не знали, с какой скоростью идет корабль. Ньюалл и Лидделл думали, что делаем не больше 5 узлов, хотя на самом деле скорость была 7 1/2 узлов. Поскольку кабель уходил со скоростью более 7 узлов, я решил, что мы теряем его слишком быстро для того, чтобы достичь мелководья, тем не менее я продолжал отпускать кабель. Так мы достигли момента, когда нагрузка составила 6 тонн, а амплитуда колебаний продолжала расти.
Поэтому отсутствие постоянной информации о ходе судна может повлечь потерю кабеля. Наибольшую опасность при прокладке представляет обрыв отдельных проводов. То, что этого у нас не произошло, можно воспринимать как настоящее чудо. Я бы не советовал впредь начинать глубоководную прокладку без того, чтобы первоначально не проверить провода по всей длине на максимальный запас прочности, который должен соответствовать тому, что ожидается от прокладки.
Я сообщил Ньюаллу, как это можно сделать простейшим способом. Только после того, как все слабые места будут должным образом укреплены, можно с легким сердцем приступать к укладке. Кроме того, динамометры должны быть сделаны из твердого железа с максимально точной шкалой, чтобы даже при максимальной нагрузке можно было измерять ее с точностью до 1 фунта. Желательно использовать именно хорошо сделанный динамометр с сильной пружиной, дабы иметь возможность наиболее точно отслеживать любые колебания силы. Кроме того, было бы весьма целесообразно посадить тормозные колеса на два стационарных и один неподвижный шкив, а еще лучше – вместо последнего – на мощную спиральную пружину. Это позволит сделать безопасными движения корабля вверх-вниз.
28-е
Так как Лоффлер еще не вернулся, я не могу дать Вам конкретных данных для расчета сил. Вы совершенно правы, что недостаточно предполагать, какая должна быть сила на аналогичных глубинах. Я полагаю, что пока мы можем осторожно относиться к прокладке на глубине до половины от той, при которой кабель рвется под собственным весом, и не волноваться, когда глубина не превышает трети от критической. До пятой части глубины, если погода будет благоприятной, потери кабеля не должны превысить 5–10 %, при трети – 10–15 %. При больших глубинах потери будут уже значительными. Решение Ньюалла о возможности замедления погружения кабеля с помощью заслонок представляется неверным в принципе. Он должен укладываться так быстро, как это возможно при данных течениях. На небольших глубинах действие тормозов должно быть минимальным. На глубинах от 1/2 до 1/3 от минимальной критической кабель должен зажиматься вертикальными дисками настолько сильно, насколько это возможно. Я думаю, лучше всего, если эти диски будут сделаны из листового железа. Несколько крупных дисков будут работать эффективнее, чем множество мелких. Такую систему сделать не сложно. Далее, надо идти с максимальной скоростью, дабы получить острый угол укладки. Для измерения скорости я предложил бы использовать электрический аппарат, который должен располагаться недалеко от рычага управления тормозом, чтобы в любой момент можно было ее изменить. На корабле должно быть налажено хорошее освещение, чтобы любое нарушение, которое может повлечь разрыв кабеля, было хорошо видно. То, что обрыв двух защитных проводов не повлек за собой разрыва всего кабеля, можно считать за счастье! В целом, я думаю, у Вас есть все основания быть довольным результатом. Мне не кажется сложным найти конец кабеля. Я также считаю, что ремонт четвертого провода, если это для Вас так важно, вполне возможен. При этом у Вас есть опыт и понимание того, как это можно сделать наиболее дешево. Если Вы решите воспользоваться моими предложениями, то последующие прокладки не вызовут у Вас уже больших затруднений и, скорее всего, окупят понесенные потери. Но до этого Вы должны испытать новые тормоза на разрыв кабеля при максимальном натяжении. Господин Ньюалл сказал мне еще до прибытия на Эльбу, что его тормоз может порвать кабель, однако, хотя мы на следующий день увеличили рычаг тормоза в полтора раза и в два раза увеличили нагрузку, защитившись от возможного разрыва железными полосами, мы были от этого весьма далеки. Эксперименты мои, к сожалению, давали не лучшие результаты, чем в Англии. Однако я ясно вижу, что прохождение сигнала в автоматических сетях лучше, чем в полуавтоматических, и что длинные строки сигналов можно проводить и при помощи одного провода. Будущее принадлежит именно таким автоматическим сетям и тем, кто их запатентует. Сейчас я уже довольно хорошо представляю себе процесс прокладки подводных телеграфных линий с несколькими подводными ретрансляционными станциями, с помощью которых можно будет, например, наладить моментальную связь между Англией и Индией. Ваше оборудование для Мальты – Корфу было отправлено сегодня. Я совершенно уверен, что Вы будете им довольны. По моему опыту, для такой работы можно было взять индуктор несколько меньше и, как следствие, дешевле, но лучше немного перестраховаться, чем потом грустить над ошибками. Более красивых и надежных аппаратов еще не выходило из стен нашей мастерской. Наибольшую трудность представляли контакты. Платина быстро сгорает с сильными стартовыми токами, поэтому мы были вынуждены использовать везде сплав платины и золота, который тоже имеет свои недостатки. Возможно, на Мальте Вам будет достаточно использовать лишь половину индукторов (одну катушку). Это может дать значительную экономию, поскольку покрытый шелком провод, из которого она навита, весьма дорог.
