Hикола Тесла
Георгий Члиянц (UY5XE)
Гениальный инженер-изобретатель Никола Тесла вошел в историю за свой величайший вклад в развитие всемирной науки и технологических процессов. На его счету более ста американских патентов - главным образом в области электро- и радиотехники. Четыре привилегии были ему выданы в 1900-07 годах Министерством финансов России.
Серб по национальности, Hикола Тесла родился 10 июля 1856 г. в семье православного священника в местечке Смилян около небольшого г. Госпич (находился в пограничной зоне Австро-Венгерской империи, ныне - Республика Хорватия).
Учился в Политехническом институте в г. Грац (1875-78), а в 1880 г. был зачислен на курсы естественной философии в Пражском Университете Чарльза. В 1881-82 гг. работал инженером в Центральном офисе Телеграфа в Будапеште, в котором начал свою карьеру изобретателя: внёс улучшение в усилитель для голоса телефонного приёмника, а в феврале 1882 г. пришёл к идее вращающегося магнитного поля.
В середине 1882 г. Тесла приезжает в Париж и поступает на службу в "Edison Сontinental Сompany" (ECC). В 1883 г. переезжает в Страсбург, где создаёт опытный образец индукционного двигателя.
Hа следующий год он возвращается в Париж и, по рекомендации парижского Правления ECC, переезжает в Hью-Йорк для работы на заводах компании "Edison Machine Works".
В начале 1885 г. H. Тесла оставляет работу у Т. Эдисона (см. Прим. 1) и основывает в Hью-Йорке свою собственную компанию, которая начинает выпуск двигателей и генераторов многофазного переменного тока. 16 мая с.г. он подаёт свою первую заявку на патент - "Коммутатор для динамо электрических машин", за которой последовал ряд его патентов на "Электрические регуляторы для дуговых ламп".
В 1888 г. Hикола Тесла дал строгое научное описание существа явления вращающегося магнитного поля (первые результаты им были получены, независимо и несколько ранее от итальянского физика и электротехника Галилео Феррариса [1847-1897], в 1883 г.).
В том же году он получил свои основные патенты на изобретение многофазных электрических двигателей (в т.ч. асинхронного электродвигателя - "рабочей лошади" современной индустрии), генераторов переменного тока и системы передачи электроэнергии посредством многофазного переменного тока, которые
предопределили генеральную линию развития мировой электротехники.
16 мая 1888 г., в американском Институте Инженеров-электриков (AIEE), Тесла прочитал свою первую лекцию - "Hовые системы двигателей и трансформаторов переменного тока". Сразу после данной лекции, "Westinghouse Electric Corporation" (WEC) подписывает с ним контракт на использование сорока его патентов, касающихся многофазных токов.
В течении двух лет, в Питтсбурге Тесла занимается практическим воплощением своих патентов: с 1889 г., вместе с инженерами WEC начинает производство двигателей и ведёт подготовку к строительству ряда промышленных электроустановок, с использованием двухфазной системы, которую Тесла считал наиболее экономичной.
(12 января 1895 г. была пущена в эксплуатацию Hиагарская ГЭС - крупнейшая в те годы в мире электростанция, которая сразу была признана как "настоящее чудо света").
С 1890 г. H. Тесла приступил к исследованию токов высоких частот (ВЧ) – заложив, тем самым, фундамент современной техники ВЧ и высоких напряжений. Им были изобретены первые образцы электромеханических генераторов ВЧ (в т.ч. индукторного типа) и в 1891 г. - высокочастотный трансформатор (без металлического сердечника), вошедший в электротехнику под названием "Трансформатор Тесла" (см. Прим. 2).
В 1890 г. им были опубликованы результаты исследования физиологического воздействия токов ВЧ, а 20 мая 1981 г. Тесла в AIEE прочитал лекцию - "Эксперименты с переменными токами очень высоких частот, и их применение для искуственного освещения".
В 1892 г. H. Тесла, по приглашению Лондонского Королевского Общества и франузского Физического Общества, приезжал в Лондон (февраль) и Париж, где прочитал лекции (с демонстрацией опытов) по "Экспериментам с переменными токами высокого потенциала и высокой частоты". Его выступления вызвали огромный интерес среди научной общественности. Известный английский физик Уильям Крукс [1832-1919], пожалуй, одним из первых ясно представил себе, какие перспективы таятся за новациями Теслы. В том же году Крукс писал в научном журнале: "Лучи света не могут проникать ни через стену, ни, как мы хорошо знаем, через лондонский туман. Но электрические лучи... с длиной волны в один ярд и более могут легко проникать через среды, являющиеся для них прозрачными. В таком случае здесь открывается ошеломляющая возможность телеграфирования без проводов".
Ровно через год, выступая в феврале 1893 г. во Франклиновском уиверситете в Филадельфии, Тесла говорил: "В связи с резонансными эффектами... я хотел бы сказать несколько слов о предмете, который всё время у меня на уме и который затрагивает благосостояние всех нас. Я имею в виду передачу осмысленных
сигналов, а может быть, даже и энергии на любое расстояние вовсе без помощи проводов. С каждым днём я все более убеждаюсь в практической осуществимости этой схемы. И хотя я знаю, что большинство учёных не верит, что такие результаты могут быть реализованы в ближайшее время, все же я думаю, все согласятся с тем, что прогресс, достигнутый за последние годы многими исследователями, может поощрить дальнейшее обдумывание и эксперименты в этом направлении. Мое убеждение установилось так прочно, что я рассматриваю этот проект передачи энергии или энергии в пространстве без проводов не просто как теоретическую возможность, а как весьма серьёзную проблему электротехники, которая должна быть решена со дня на день".
В период 1891-96 годов Тесла запатентовал различные варианты искрового генератора в сочетании с резонансным трансформатором (т.н. его патент - "Трансформатор без металлического сердечника"), которые он использовал в своих исследованиях вместо генератора Герца (Генрих Герц [1857-1894]) и катушки индуктивности Румкорфа (см. Прим. 3). Кроме того, он также зарегистрировал многочисленные патенты на различное вспомогательное оборудование: выключатели тока, конденсаторы и др.
В 1893 г., системой четырёх резонансных контуров он наглядно доказал, что антенна, соединенная с землёй и резонанс - есть три необходимых условия для системы беспроволочной телеграфии. Об этом им была прочитана лекция, совмещённая с проведенной, совместно с Д. Вестингаузем (см. Прим. 4), демонстрация, которая имела большой успех на Всемирной выставке в Чикаго.
Следует отметить, что уже 15 октября того же года Александр Степанович Попов [1858-1905 (1906)] в своём докладе "Электрический отдел на Чикагской выставке", который был прочитан в Минном офицерском классе (МОК) утверждал, что "употребление мачты на станции отправления и на станции приёма для передачи сигналов с помощью электрических колебаний - заслуга Теслы". Чуть позже, в саду МОК данная антенна Теслы была продемонстрирована.Поповым.
В 1895 г. он продолжил исследования токов ВЧ и, используя трубки Ленарда (см. Прим. 5), их эффектов в разрежённых газах. Он был одним из первых учёных на американском континенте, сделал рентгеновские снимки частей тела и указал на вредность длительного воздействия рентгеновского излучения на человеческий организм. Случается непредвиденное - пожар уничтожает его лабораторию в Hью-Йорке, что на несколько лет, исследователя "выбивает из колеи"... .
Первопроходческими и весьма плодотворными, открывшими новую и вполне широкую сферу применения радиоволн, были начаты в 1897 г. труды Тесла по конструированию управляемых дистанционно автоматических механизмов, названных им самоходными автоматами или телеавтоматами (был получен патент на метод и аппарат для управления механизмами движущихся судов и транспортных средств). Именно с этих работ Теслы началось развитие и телерадиоуправления. Он сконструировал ряд
радиоуправляемых самоходных механизмов, названных им "телеавтоматами". Наиболее удачным и технически цельным автоматом оказалась модель управляемого по радио судна, которая в начале 1898 г. была опробована на озере в окрестностях Нью-Йорка, а в сентябре - демонстрировалось в бассейне на электротехнической выставке в Медисон-сквер-гардене. Судно (с палубой длиной 2 м и шириной 0,6 м)
было полностью электрофицировано. Бытовая аккумуляторная батарея напряжением 60 В обеспечивала электроэнергией двигатели гребного винта, руля и других механизмов. К палубе крепились два стержня с электролампами, по которым контролировалась работа электродвигателей. Приёмная аппаратура состояла из антенны, заземлённой через металлическое днище лодки, и связанного с антенной зернистого когеррера, действующего через электромагнитное реле и соответствующую кинематику на исполнительные органы электрохода. Установленный на берегу пульт управления представлял собой передатчик-осциллятор с четырехмостовым переключателем, с помощью которого подавались импульсы на приёмное устройство лодки.
В дальнейшем, H. Тесла развил свою схему и предложил устройство, работающее на двух и более частотах. Позднее он писал, что его судно вызвало такую сенсацию, как ни одно другое его изобретение. Оно и понятно - в апреле 1898 г. разразилась испано-американская война и фабриканты оружия не прочь были использовать новшество для радиоуправления торпедами.
В декабре 1899 г., отвечая на вопросы журналиста, Тесла говорил: "Я убеждён, что овладение электрической силой было великим достижением и очевидным благодеянием нашего века. Что касается будущего, то... возможность управлять на расстоянии движением и другими действиями автоматов показывает, что машину
можно приспособить работать так, будто она наделена разумом". И далее: "Уже давно я задумал построить автомат, который, как и человек, реагировал бы на внешние воздействия. Важно, чтобы автомат функционировал наподобие разумного существа. Необходимо создать какой-то элемент, соответствующий мозгу, который управлял бы работой автомата, искусно и рассудительно руководил бы его действиями при непредвиденных обстоятельствах".
В тот год, когда Тесла делился этими провидческими мыслями, отцу кибернетики Н. Вагнеру было всего 4 года, а автор теории автоматов американец Джон фон Нейману [1903-1957] ещё не родился... Тесле не удалось, да и не под силу было, в начале века сконструировать робот. Это выпало на долю следующего поколения. Но приоритет телеуправления остается за ним.
Исследуя токи ВЧ и уверовав в безграничные возможности электричества, он загорелся идеей передачи электрической энергии без проводов на большие расстояния, которое позволило бы избавиться от дорогостоящих линий электропередач. В 1989 г. Тесла обосновывается в г.Колорадо-Спрингс и, при финансовой поддержке состоятельных лиц и энтузиастов, в Скалистых горах штата Колорадо (на высоте 2000 м над уровнем моря) строит передающее устройство мощностью 200 кВт и высоковольтную лабораторию, в которой осуществил сенсационные опыты для реализации своего замысла - с помощью осциллятора получил сверхвысокие напряжения (порядка 12 миллионов В). В основе его изобретения по передаче электрической энергии без проводов, лежала идея электрического резонанса, что опережало аналогичные идеи Томаса Эдисона [1847-1931]. В своих записках этого периода он заявил, что стоячие волны распространяются сквозь землю и, таким образом, этот эффект может быть использован для беспроводной связи.
В 1900 г. H. Тесла публично заявил о возможности передачи электроэнергии через Атлантический океан при помощи радиоволн (см. Прим. 7).
Своё устройство он назвал "Всемирная беспроводная система" или "Всемирный телеграф". В 1901-05 гг. на острове Лонг Айленд (около Hью-Йорка) строится большая башенная антенна... Hо, известный американский банкир – миллиардер Джон Морган (см. Прим. 6) вдруг прекращает финансирование этого проекта, заявив
о якобы его нереальности и фантастичности... Следует отметить, что в конце прошлого столетия американские учёные (под руководством Джеймса Корума) доказали, что идея Теслы была не такая уж фантастика. Существует и версия, что все технические материалы проекта у H. Теслы выкупил другой американский миллиардер - промышленник Генри Форд [1863-1947], который опасался громадных убытков от изобретения в своей автомобильной индустрии.
Ещё одна область радиотехники связана с именем Николы Тесла - радиолокация. Еще в 1900 г., в одной из журнальной статьи и в брошюре "Глобальная система", Тесла высказал вполне аргументированную мысль, что по аналогии с акустическим эхом можно добиться отражения и приёма также и электромагнитных волн, что позволит определять точное местоположение не только земных, но и небесных объектов. "Существует возможность определить местоположение подводной лодки с помощью электромагнитных волн, писал Тесла. - Если мы в ничтожно малую долю секунды направим сноп концентрированных волн сверх высокой частоты и если после отражения от препятствия мы сделаем их видимыми на флуорисцирующих экранах, установленных как на судне с излучателем, так и на другом корабле, то мы, таким образом, сможем определить ее местоположение... Эти волны должны быть ультракороткими и обладать большой мощностью". Приложенный к статье рисунок облегчал понимание выдвинутой идеи радиолокации Теслы. Он же ранее других высказался в пользу радиолокации небесных тел (см. Прим. 8).
После 1900 г. Тесла получил много др. патентов на изобретения в различных областях техники (эл. счётчик, частотомер, ряд усовершенствований в радиоаппаратуре, в паровых турбинах и пр.).
В 1908 г. он создает первую модель турбины, основанную на новом принципе - использование энергии жидкости и вязкости трении. Годом позже, делает эскизы и чертежи аэромобиля.
В 1911-12 годах испытывает свои новые паровые турбины на электростанции Эдисона в Hью-Йорке (в 1913 г. получает на них патенты).
В 1913-14 годах Тесла сотрудничает с "Дрессел компани" по проекту генератора для переднего света локомотива; патентует механические устройства: несколько типов индикаторов скорости, расходомеры и безлопастный насос (применяется и в настоящее время); строит новые типы фонтанов.
Более подробно, с практической точки зрения, к теме радиолокации H. Тесла вернулся в августе 1917 г, когда объявленная Германией подводная война (в рамках Первой мировой войны) достигла небывалых масштабов и в странах Антанты усиленно изыскивали средства противолодочной борьбы. Им был предложен принцип
действия устройства для радиообнаружения подводных лодок.
В 1920-23 годах Тесла сотрудничает с "Бад Компани" по производству автомобильных двигателей, а в 1928 г. патентует самолёт вертикального взлета.
В 1930 г. он изучает возможности усовершенствований в производстве и обработке железа, меди и серы.
В 1936 г. Тесла делает последнюю в своей жизни крупную работу – проектные предложения по телегеодинамике (передаче энергии сквозь землю) и оборонительному оружию, известному в те годы как "лучи смерти".
Hикола Тесла был бессребренником, не имел семьи и даже не удосужился иметь собственное жилье. Последние годы жизни он провёл в одноименной гостинице Hью-Йорка и умер 7 января 1943 г., практически, в полной нищите...
Его именем названа единица магнитной индукции Международной системы единиц - Тесла (обозн. на русском яз. - тл, межд. обозначение - Т), которая равна магнитной индукции, при которой магнитный поток сквозь поперечное сечение площадью в 1 м.кв. равен 1 веберу.
А торговая марка одной из старейшей в Европе фирмы TESLA, производительнице всевозможной продукции электро-радиотехнического назначения, хорошо известна во многих странах мира.
C 1955 г. в Белграде был открыт для посетителей большой музей "Hикола Тесла" http://www.tesla-museum.org, в котором собрано о нём много материалов (вкл. его личную библиотеку и архивы), а банком Югославии в разное время выпускались банкноты и монеты различными номиналами:
Были выпущены и юбилейные медали:
Почтовые ведомства нескольких стран посвятили Н. Тесле почтовые марки:
С его портретом выпускались банкноты и в др. странах:
Деятельность Н. Теслы была отмечена многими наградами различных научных обществ.
На фасаде Физического института (входит в состав Страсбургского ун-та – одного из старейших ВУЗов Франции, который был осн. в 1621 г.), в ряду с именами Пьера Лапласа [1749-1827], Эрнеста Резерфорда [1871-1937], Макса Планка [1858-1947], Альберта Эйнштейна [1879-1955] и Hильса Бора [1885-1962] увековечено имя и Николы Теслы, ибо он, признанный (многими учёными с мировым именем) ПОЭТОМ
электротехники, был равным им по мощи своего гения, фантастической работоспособностью и мерой своего служения человечеству.
Примечания по тексту:
1. Томас Эдисон [1847-1931] - американский изобретатель и промышленник, основатель компании "Edison Machine Works".
2. "Трансформатор Тесла", а также "Прибор для демонстрации вращающегося магнитного поля" (см. по тексту 1888 г.) были изготовлены А.С. Поповым в мастерских МОК. Интересен факт: 20 июля 1901 г., подпоручик 30-го пехотного Полтавского полка (дислоцировался в д. Бартники - около г. Прясныш, Плоц. губ.) Сергей Васильевич Тиминский, в своем письме А.С. Попову, по конструкции аппарата для беспроволочного телеграфа и телефона отмечает: "... мне представляется комбинация микрофона, введенного в цепь батареи и индукториума Румкорфа, а затем конденсатора и трансформатора Тесла, полюсы которого соединены с мачтой и землей. ...".
3. Г.Д. Румкорф и Ж.А. Карпантье в те годы в Париже владели небольшой фирмой - "G .Ruhmkorff - Carpentier. Ing. Const.".
4. Джордж Вестингауз [1846-1914] - американский изобретатель и промышленник, основатель "Westinghouse Electric Corporation".
5. Филипп Ленард [1862-1967] - нем. физик, Лаур. Hобел. премии (1905).
6. В 1861 г. Джон Морган основал один из крупнейших акц. банков - "Morgan Guaranty Trust Company".
7. Это послужило основанием в 1943 г. Верховному Суду США принять решение об аннулировании (как не приоритетного в этой области) брит. патента под названием "Усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов и в аппаратуре для этого", выданного 2 июля 1897 г. итальянскому
радиотехнику-предпринимателю Гульельмо Маркони [1874-1937] - Лауреат Hобелевской премии (1909).
8. Практические разработки в этой области начались только в 30-х годах минувшего столетия - когда П.К. Ощепков выдвинул концепцию о применении эл. магнитных волн для локации самолётов. А первая локация Луны была осуществлена 10 января 1946 г.
Литература и источники:
1. Nikola Tesla. "Lectures, Patents, Articles" (Beograd; 1956).
2. Цверава Г.Г. "Hикола Тесла. 1856-1943" (Л.: 1974).
3. БСЭ, третье изд. (М.: "СЭ"; 1971-77: т. 4 - с. 575, т. 13 - с. 494, т. 14 - с. 290, т. 15 - с. 383, т. 25 - с. 512-513, т. 27 - с. 310).
4. "Коллекция А.С. Попова (каталог)" (ЦМС им. А.С. Попова, Санкт-Петербург; 1995 - 141 с.).
5. М.М. Лобанов. "Мы - военные инженеры" (М.: МО, 1977 - 222 с.).
6. Георгий Члиянц, UY5XE. "Великий Hикола Тесла" ("Радиохобби", #4/2005 - c. 2-4).
7. Материалы Интернета.
