Михаил Шателен - Русские электротехники
Эта привилегия Яблочкова интересна в том отношении, что она устанавливает за Павлом Николаевичем приоритет в применении окислов металлов для изменения окраски света дуги, не только посредством включения окиси в состав изолирующей прокладки между углями, но и в состав самих углей, т. е. в том применении окислов, которое много лет спустя стало предметом привилегий для целого ряда ламп «интенсивного света», ламп для туманов и вообще ламп с «пропитанными углями».
К вопросу о примесях разного рода к основному материалу, служащему для изолирования одного электрода от другого, Яблочков возвращается и во второй, третьей, четвертой и шестой дополнительных французских привилегиях (2 октября 1876 г., 23 октября 1876 г., 21 ноября 1876 г. и 11 марта 1879 г.). В этих привилегиях он дает некоторые новые конструкции свечи и пытается решить вопросы об автоматическом зажигании потухшей свечи, а также важнейший вопрос — вопрос о дроблении электрического света. Под термином «дробление света» понимали тогда питание от одного общего источника тока ряда источников света разной силы.
Во второй дополнительной французской привилегии (от 2 октября 1876 г.) Яблочков указывает на то, что если в качестве изолирующего слоя вместо сильно огнеупорных масс применять смеси, которые, расплавляясь, образуют между угольными стержнями жидкую каплю сиропообразной конституции, то вольтова дуга между углями образуется, главным образом, в местах, где капля соприкасается с углями. Если перемещается капля, то перемещается и дуга. При применении таких изолирующих смесей, по наблюдениям Яблочкова, длина вольтовой дуги может достигать нескольких сантиметров при таких напряжениях, при которых в обычном воздухе дуга могла бы быть лишь в несколько миллиметров. Следствием этой легкости прохождения тока, создаваемой наличием между углями жидкой капельки, является не что иное, как дробление электрического света на источники света, дающие свет, равный весьма малому числу газовых рожков. «Именно этот экспериментальный факт, вытекающий из практики применения моей системы, я и выставляю как главный предмет настоящей дополнительной привилегии. При помещении в цепь нескольких подсвечников с электрическими свечами моей системы и изменяя толщину углей и толщину изолирующей прослойки, получают следующие результаты: ток от одной машины, дающий свет в сто рожков, достаточен для создания вольтовой дуги уже не между парой углей одной свечи, но между углями нескольких свечей. Таким образом, проблема питания нескольких источников света, сравнительно небольшой интенсивности, от одного источника электрической силы (батареи или магнитоэлектрической машины) решается простым расположением и составом моей свечи».
Здесь Яблочков в первый раз говорит о проблеме, которая исключительно сильно интересовала всех электротехников его эпохи, получившей название проблемы дробления света. Эта проблема состояла из двух частей: 1-я — создание источников различной, в том числе, сравнительно малой, силы света и 2-я — нахождение способа питания ряда источников света от одного общего источника тока, так чтобы каждый источник света мог действовать независимо от других.
Способ питания газовых ламп разных сил света от общего газового завода через посредство магистральных труб был тем способом, аналогичного которому искали изобретатели для электрических ламп. Аналогию между предлагаемыми ими способами питания электрических ламп и способами питания газовых ламп выдвигали все изобретатели-электрики того времени, включая Эдисона, как доказательство достоинств своих систем.
Какое значение придавалось проблеме деления света, видно по тому ряду предложений, которые делались для решения этой проблемы. Из них некоторые были очень оригинальны. Например, В. Н. Чиколев предложил и осуществил в Петербурге на Охтенском пороховом заводе систему дробления света, получавшегося от мощной дуговой лампы посредством зеркал, отражавших этот свет в различных направлениях для освещения различных помещений и рабочих мест. Яблочков тоже придавал проблеме дробления света большое значение и возвращался к ней несколько раз, изобретая методы питания ряда ламп от общего источника и предлагая изготовлять свечи на разные силы света.
Слова Яблочкова: «Следствием легкости прохождения тока между двумя углями (разделенными слоем каолина и т. п.) является не что иное, как дробление электрического света на части, дающие свет, равный весьма небольшому числу газовых рожков» и далее: «Ток от одной машины достаточен для создания вольтовых дуг уже не между двумя углями одной свечи, но между углями нескольких свечей» показывают ясно, какой смысл придавал Яблочков термину «дробление света».
В своей дополнительной привилегии Яблочков говорит и об автоматическом зажигании своих свечей.
«Если в изолирующий материал я введу вещества, которые, сгорая, превращаются из непроводящих в проводящие, то можно добиться автоматического зажигания свечи. Например, я примешиваю в изоляцию органическое вещество, которое, сгорая, дает уголь в порошкообразном виде. Этот уголь образует порошкообразный след на расплавленной капельке между углями. Если ток по какой-нибудь причине будет прерван и затем вновь пропущен, то этот поверхностный слой воспламеняется, вызывает горение угольных палочек и лампа зажигается автоматически».
В этой же дополнительной привилегии Яблочков предлагает применять для обеспечения надежности горения ряда свечей, соединенных последовательно, присоединение к зажимам каждого «вторичного элемента». Это была мысль, к которой Яблочков вернулся впоследствии и которая, независимо от Яблочкова, разрабатывалась проф. Авенариусом.
Наблюдая при эксплоатации своей свечи ряд недостатков, а также, вероятно, стремясь защитить свои привилегии от обхода, Яблочков взял еще несколько дополнительных привилегий на изменение конструкции своей свечи, в которых применял асбестовые оболочки, порошкообразные вещества, различные примеси в состав изолирующей массы и т. п.
В дальнейшем Яблочков предлагал применять пустотелые угли, вводя в них металлические полоски. Согласно его сообщению в заседании Русского технического общества в 1880 г. это усовершенствование одновременно значительно ослабляет звук, производимый горящей свечей. Пустотелые угли с металлической проволокой, помещенной вдоль оси углей, в центральном канале, были предложены как новое изобретение гораздо позже в Германии.
Много и упорно работал Яблочков над усовершенствованием своей свечи. К этому побуждало его, между прочим, и то обстоятельство, что появление свечи вызвало целый ряд изобретений, имевших целью усовершенствовать свечу Яблочкова и сделать ее еще более удобной в применении. Некоторые из этих изобретений получили даже некоторое распространение, как, например, предложенная французским физиком Жаменом «свеча Жамена». Другие остались без всякого применения. Появление этих изобретений продолжалось довольно долго. Например, уже в 1882 г. в России была выдана привилегия Меритансу на «электрическую горелку», отличающуюся от свечи Яблочкова тем, что в «горелке» применяется не два угля, помещенных параллельно, а целый пучок также параллельно поставленных угольных стержней, число которых в пучке может быть 4, 5, 6 и больше. Привилегия на свечу без механизма была выдана русскому изобретателю Тихомирову, в конструкции которого один уголь обвивался спиралью вокруг центрального стержня. Еще позже в 1888 г. была выдана русская привилегия капитану Игнатьеву на электрическую свечу, представлявшую «новое видоизменение на свечу Яблочкова, на которую выдана была привилегия в апреле 1878 г». Эта «видоизмененная свеча» очень мало отличается от свечи Яблочкова, перед которой, по словам изобретателя, имела то преимущество, что она горит при постоянном токе и может быть обращена дугой вверх и вниз. Из описания свечи Игнатьева видно, что свеча его по конструкции весьма напоминает некоторые конструкции Яблочкова, не нашедшие применения. Не нашла применения и свеча Игнатьева.
Сам Яблочков, как было сказано, уделил очень много внимания вопросу о составе изолирующего слоя между углями свечи. Изучение разного рода тугоплавких изолирующих материалов привело его, между прочим, к изобретению совершенно нового типа лампы, принадлежащей к типу ламп накаливания, т. е. ламп, в которых источником света служат уже не вольтова дуга и ее электроды, а накаливаемое током особое тугоплавкое тело. Повидимому, мысль использовать тугоплавкие неметаллические тела, в холодном состоянии не проводящие, для устройства электрических ламп появлялась и раньше. Например, имеются сведения, что уже в 1845 г. некий Борщевский в Петербурге изобрел лампу накаливания, в которой калильным телом служил плавиковый шпат. Вот как описывает свою лампу изобретатель в заявлении о выдаче привилегии (Свидетельство Департамента Мануфактуры от 19 июля 1845 г. № 3428):
