Михаил Шателен - Русские электротехники
К вопросу о сжигании угля для паровых двигателей, вращающих динамомашины, Чиколев возвращается в своих трудах несколько раз, доказывая, что выгоднее использовать уголь для получения цинка с тем, чтобы использовать его в гальванических батареях и от них получать уже электрическую энергию, чем сжигать его под котлами.
Вопрос о непосредственном получении электрической энергии, не прибегая к каким-либо механическим двигателям и динамомашинам, очень интересовал Чиколева. Повидимому, этот вопрос казался очень актуальным в то время. Как известно, сверстник Чиколева Павел Николаевич Яблочков в последние годы своей жизни отдался целиком изысканиям в этом направлении, изобретая новые типы элементов с сильно окисляющимися металлами и дешевыми окислителями, в частности, кислородом воздуха.
К сожалению, ни тот, ни другой из наших изобретателей и ни один из работавших над этим вопросом после них, вплоть до настоящего времени, поставленную перед собой задачу не решил, и электромагнитный генератор является до сих пор наиболее надежным и единственным достаточно мощным для практических целей источником электрического тока.
Перечисляя в своих лекциях по истории электрического освещения наиболее существенные задачи, которые, по его мнению, подлежат разрешению в первую очередь, Владимир Николаевич еще раз подробно останавливается на сравнительных достоинствах постоянного и переменного токов, отдавая решительное предпочтение постоянному, и говорит: «Прежде всего, в настоящее время нужно заменить машины с переменным током машинами с постоянным током». Это убеждение Чиколева тем более удивительно, что он хорошо знал, что столь необходимое «деление света» решалось в то время наилучшим образом только при помощи применения для свечей Яблочкова трансформаторов, для чего необходим переменный ток.
Такое же упорство Чиколев проявил в вопросе о применении маломощных источников света, доказывая, что во всех случаях выгоднее получать свет от мощного источника и дробить его каким-либо хотя бы неэлектрическим способом. Один из таких способов дробления, названный им оптическим, Чиколев предложил сам и устроил осветительную установку по этому способу на Охтенском пороховом заводе в Петербурге.
Над вопросом об оптическом дроблении света, который Чиколев противопоставляет «делению электрического света при помощи деления тока», он начал работать еще в 1874 г. «Мысль оптического деления света, — пишет Чиколев, — явилась у меня не потому, чтобы не было надежды на близкое осуществление дробления электрического света другим путем, но, главное, потому, что я считал этот способ канализации наиболее экономичным в принципе, что и подтвердилось далее опытами. Словом канализация нередко обозначают определенную систему проводников электрического тока, я же подразумеваю здесь канализацию по трубам только одного света. Весь вопрос состоит в том, что выгоднее: сосредоточивать электрический свет и ток в одной точке и терять свет при практических приемах дробления света оптическими приспособлениями, или заставлять циркулировать электрический ток через несколько отдельных ламп или электрических источников и терять в общем количестве света от уменьшения температуры и потерей от охлаждения во многих источниках». Удалось Чиколеву произвести желательный опыт лишь в 1887 г., когда по его проекту было осуществлено освещение здания призматических прессов Охтенского порохового завода. Источником света служила дуговая лампа, питавшаяся от магнитоэлектрической машины Аллианс, дававшая 3000 свечей. Лампа была помещена на особой вышке, откуда вели в освещаемое помещение три круглые жестяные трубы, по которым посылались через три линзы три пучка почти параллельных лучей. Внутри освещаемого помещения на трубе в надлежащем месте устанавливались перпендикулярные патрубки, оканчивавшиеся полусферами из молочного стекла. Перед патрубками в трубе под углом в 45° к оси устанавливались зеркала, отражавшие свет в патрубке. Для того, чтобы можно было распределять пучок света между несколькими помещеньями, в центре первого зеркала амальгама снималась на некотором пространстве, так что часть лучей проходила через стекло и попадала на второе зеркало, в котором делалось тоже приспособление для пропуска пучка лучей на третье зеркало.
Схема оптической канализации приведена на фиг. 27. На ней же внизу дана схема также оптического дробления света для театрального освещения.
По данным Чиколева освещение получалось вполне удовлетворительное и во много раз более дешевое, чем можно было бы получить, например, устанавливая свечи Яблочкова. По его же данным использовалось около 30 % света, получаемого от лампы.
«Пользуясь канализацией, я разделил один электрический источник в 3000 свечей, — пишет Чиколев, — на 60 малых источников, из которых каждый был равен силе около 15 свечей, т. е. при такой громадной степени дробления утилизировалось более 30 % света, несмотря на многие несовершенства устройства. Признаюсь, что успех превзошел мои ожидания».
По данным, приводимым Чиколевым, можно ориентировочно подсчитать, что на каждую свечу шестидесяти «малых источников» расходовалось около 2 вт.
Конечно, для случая освещения порохового завода, требовавшего абсолютной взрывобезопасности осветительной установки, систему оптической канализации по тогдашнему состоянию осветительной техники можно признать рациональной, но Чиколев, исходя из своего убеждения, что экономически могут работать только мощные дуговые лампы, в которых в минимуме объема расходуется на произведение света максимум энергии, придавал своей системе оптической канализации слишком универсальное значение. Впрочем это и неудивительно при тогдашнем состоянии техники распределения электрического тока и при существовавших в то время лампах. Подобную идею высказывал раньше и В. Томсон (Кельвин), и она была даже предметом спора о приоритете между Чиколевым и американскими изобретателями Моллером и Себрианом, относительно которых Чиколев пишет: «Весьма возможно, что им было известно о моих опытах в России (есть некоторые к тому поводы), но почтенные американцы так пересолили в своем описании, что мне вполне ясно, что они никогда не делали опытов канализации».
Тем не менее, по поводу известия, что для эксплоатации изобретения Моллера и Себриана в Америке в 1879 г. образовалось особое общество, Чиколев пишет: «Не сомневаюсь, что канализация, приложимая к сильным источникам электрического света, займет видное место в практике электрического освещения».
Лекции и статьи Чиколева, конечно, внесли большую ясность в вопрос об электрическом освещении, однако во многих случаях требовались и более конкретные данные о качестве и стоимости электрического освещения у нас в наших условиях. Чиколевым и его сотрудниками было выполнено в этом направлении несколько работ. Первая была связана с проектом освещения Литейного моста в Петербурге, того самого моста, при постройке которого были впервые применены лампы Лодыгина для подводного освещения.
Для освещения моста могли быть применены только два рода освещения — либо газовое, либо электрическое свечами Яблочкова. Строительной комиссией было поручено Чиколеву представить данные о возможности применения электрического освещения на новом мосту.
Первоначально предположено было установить на Литейном мосту 30 газовых фонарей и 6 четырехфонарных канделябров. В каждом фонаре предполагалось установить по 4 рожка. Следовательно, для освещения моста предполагалось установить всего 216 газовых рожков. Электрическое освещение предполагалось произвести с помощью 12 фонарей Яблочкова.
Так как в Комиссии по постройке моста было высказано мнение, что «большее число (32) газовых фонарей, хотя с малой силой света, осветят мост равномернее, чем 12 электрических фонарей», то для выяснения этого вопроса Чиколевым был сделан ряд расчетов и построены соответствующие кривые освещенности для газового и электрического освещения моста. Освещенность, или, как ее называли тогда, «сила освещения», выражалась в «свечах», причем в этом случае под словом «свеча» подразумевалась освещенность, производимая «одной нормальной спермацетовой свечей на одном метре расстояния». В результате оказалось, что при газовом освещении неравномерность (т. е. отношение максимума к минимуму) равняется 44,5, а при электрическом свете 16, причем минимум газового доходит до 0,04 «свечи», а электрического лишь до 0,2 «свечи». Расчетная стоимость полного газового освещения оказалась 5697 руб. в год, а электрического 5000 руб. в год.
Устроенное Чиколевым электрическое освещение моста функционировало с сентября 1879 г. по май 1880 г., — всего в течение 227 дней. За все это время было только 19 случаев потухания, по большей части на сроки в 3–6 мин., вызывавшиеся соскакиванием приводных ремней на машинах. Два случая погасания на 1 час вызывались авариями в паровой машине.
