Помоги проекту - поделись книгой:
В 1825 году экспериментатор в области электричества Уильям Стёрджен (1783-1850) изобрел электромагнит. Его новаторская идея состояла в том, чтобы взять кусок железа в форме подковы и обмотать его проволокой. Когда через обмотку пропускался ток, индуцируемое железом магнитное поле могло поднять вес в 20 раз больше, чем вес самого устройства. Если ток прекращался, магнитные свойства исчезали. Стёрджен регулировал мощность своего электромагнита путем изменения силы тока. Таким образом, это стало первым опытом по применению электрической энергии, способной выполнять контролируемую работу. Изобретение электромагнита в дальнейшем не только открыло дорогу телеграфу, но и дало возможность построить электродвигатель и множество других устройств, на которых основывались технологии последующих лет.
Около 1825 года американский ученый и изобретатель Джозеф Генри усовершенствовал электромагнит Стёрджена, использовав железную проволоку с изоляцией, что позволило наматывать ее гораздо плотнее и увеличивало количество витков без риска вызвать короткое замыкание. Так он увеличил силу магнитного поля и тем самым мощность электромагнита. Кроме того, важным элементом стало реле, которое Генри изобрел несколько позднее (см. рисунок 3). Комбинация этих двух компонентов позволила ему создать первую работающую систему электрической телеграфии.
Реле — это электромеханическое устройство, используемое как размыкатель электрического контура. С помощью электромагнита оно приводит в действие контакты, которые позволяют замыкать и размыкать электрические цепи. Генри применил реле в своем телеграфе для преобразования входного сигнала низкой мощности в новый сигнал. Таким образом стало возможным отправлять на большие расстояния сообщения, составленные из цепочки электрических импульсов. Это произошло в начале 1830-х годов.
Электромагнитное реле Джозефа Генри в двух разных положениях.
Как случалось во многих областях техники во время промышленной революции, многочисленные изобретатели из разных стран работали параллельно друг с другом над развитием эффективных систем электрической телеграфии. В годы, последовавшие за изобретением Генри, появилось множество других похожих изобретений, которые не работали. В этот период новаторской лихорадки первый, кто публиковал свои научные изыскания, тем самым устанавливал свое авторство, и в то же время тот, кто первым получал патент на изобретение, владел всеми правами, дававшими экономические выгоды. Джозеф Генри, который в 1831 году изобрел телеграф, не хотел патентовать его, считая, что любое знание должно свободно распространяться по миру. И только Самуэль Финли Морзе (1791-1872), взяв для этого кредит, изготовил первую надежно работающую модель телеграфа в 1844 году. Он воспользовался помощью Генри, предоставленной ему без колебаний, — помощью, которую Морзе нехотя вынужден был принять.
Морзе не являлся ни ученым, ни изобретателем: он был художником — пейзажистом и портретистом — с определенным интересом к науке, и постепенно его захватила страсть к электричеству. Когда он учился в Йельском университете, то заметил, что при размыкании электрического контура, по которому течет ток, возникают искры в прерывателе, и задумался о том, как этот эффект можно использовать для коммуникации.
В своем путешествии по Европе с 1829 по 1832 год Морзе познакомился с последними достижениями в области электрической телеграфии, а на обратном пути из Лондона в Нью-Йорк придумал собственную систему. Он слышал о работе, которую англичанин Фарадей опубликовал об индукции, и в своем долгом плавании на пароходе через Атлантику нашел способ применения нового элемента — электромагнита. Морзе не знал, что Джозеф Генри уже использовал его в своей модели телеграфа. В январе следующего года он устроил первую публичную демонстрацию своего прибора. В возрасте 41 года Морзе оставил живопись и полностью посвятил себя экспериментам, чтобы сконструировать телеграф, который можно было бы использовать с коммерческой выгодой, и привлечь к своим работам внимание публики и правительства. Для достижения этой цели требовалась помощь специалиста.
Таким экспертом стал Альфред Л. Вейл (1807-1859), приглашенный Морзе в качестве компаньона, — они оба вложили в дело свои собственные средства. Вейл помог Морзе оформить его идеи, и вместе они сконструировали телеграфную систему, которая вскоре была принята во всем мире из-за своей простоты и легкости в управлении. Даже изобретение, до сих пор носящее имя Морзе, то есть азбука из точек и тире, на самом деле является плодом сотрудничества двух компаньонов. В эти годы изобретатель часто общался с Генри и внимательно следил за результатами его работ в данной области. Морзе долго не удавалось заручиться поддержкой для проводки телеграфных линий в США, но в конце концов он добился того, что Конгресс одобрил проект закона, по которому на постройку телеграфной линии длиной 60 км выделялись 30 тысяч долларов.
Наконец, 24 мая 1844 года Морзе послал из Верховного суда США (Вашингтон) в Балтимор (Мэриленд), где в этот момент находился Альфред Вейл, свое первое знаменитое сообщение, цитату из Библии: What hath God wrought («Что сделал Бог»). Правительство одобрило принятие телеграфа Морзе.
Схема ключа телеграфа Морзе. А: связь с одним из проводов линии, подсоединенным к рычагу. В: контакт, замыкающий контур на приемном аппарате. С: контакт, направляющий электрический ток в линию. О: пружина, удерживающая ключ в незамкнутом состоянии.
Данная система имела ряд преимуществ по сравнению с альтернативами, появившимися примерно в это же время. Хотя некоторые конкурирующие модели превосходили телеграф Морзе по скорости передачи или не нуждались в последовательной передаче, у них имелись другие проблемы: например, они генерировали много ошибок или же были сложны в использовании. После разработки кодировки (с ее небольшими улучшениями в дальнейшем) система Морзе оказалась самой простой и эффективной.
Телеграфный аппарат Морзе в общем состоял из двух элементов: ключа и приемника. Ключ (см. рисунок 4) представлял собой металлический рычаг с точкой опоры, связанной с одним из проводов линии, качающийся между двумя контактами. Один из них был связан с другим проводом линии через батарею, а другой соединен с приемником собственной станции. Пружина удерживала рукоятку рычага в верхнем положении, замыкая контур приемника. Когда оператор приводил в действие рычаг, приемник оказывался выключенным из цепи другим контактом. Таким образом на другую станцию направлялся электрический импульс, регистрируемый ее приемником. На ключ надо было давить в вертикальном направлении, нажимая на рукоятку. Скорость операторов могла достигать 20-25 слов в минуту, они работали без перерыва максимум полчаса, после чего делалась пауза: такую деятельность часто сопровождали боли в плече и предплечье, которые, бывало, становились постоянными, особенно это касалось проблем с сухожилиями.
Приемник телеграфа Морзе работал следующим образом. Когда на ключ (М) передающей станции давили, замыкался электрический контур, который связывал передающую станцию с принимающей — обе были заземлены (Т). Ток проходил из батареи (В) передающей станции по линии передачи (L) до электромагнита (Е) принимающей станции. Электромагнит притягивал металлическую деталь, на конце которой находилась игла (Р), так что она придавливала бумажную ленту (С) к ролику, смоченному чернилами (RI). Бумажная лента протягивалась специальными валиками (RA) таким образом, что в зависимости от длительности импульса на ленте оставалась точка или тире.
Приемник представлял собой еще один рычаг (см. рисунок 5). Возле него был электромагнит, а на его конце располагалась игла, которая в пассивном состоянии находилась на очень маленьком расстоянии от бумажной ленты, намотанной на барабан, приводившийся в движение часовым механизмом. Когда электромагнит (соединенный с линией при разомкнутом положении ключа) получал электрический импульс, он притягивал рычаг, что изменяло положение иглы. Она опускалась на бумажную полосу и придавливала ее к смоченному чернилами ролику. На полоске оставался след, длина которого зависела от длительности импульса: так получались точки, тире и пробелы между ними.
Телеграфная связь стала большим бизнесом. Она заменила курьеров, посыльных, почтовые клиперы и вообще все средства связи, которые предполагали физическое перемещение сообщения. Так как создание крупных телеграфных сетей требовало титанических вложений, то в конце концов дело оказалась в руках огромных корпораций, и прежде всего главного гиганта в этой области — компании «Вестерн Юнион Телеграф», которая возвращала свои инвестиции, получая деньги от пользователей телеграфа. После долгой истории исследований, проб и ошибок информацию, наконец, можно было передавать по проводам на большие расстояния практически мгновенно.
Конец Гражданской войны принес с собой экономический бум в северных штатах страны, и в крупных городах благосостояние людей стало заметно расти. Бостон превратился в экономический и культурный центр, а также в город, где жили многие американские изобретатели. С помощью своего друга Эдисон устроился на работу в местное отделение огромной корпорации «Вестерн Юнион», которая еще во время войны закончила прокладку первой трансконтинентальной телеграфной линии. В Бостоне Эдисон, в поисках разных деталей и инструментов, посещал городские мастерские, где завел знакомства с некоторыми изобретателями и начал делиться с ними своими идеями предпринимательских проектов. Так он получил поддержку бизнесменов и помощь технических специалистов, позволившую ему разработать свое первое оригинальное и коммерчески перспективное изобретение: автоматический счетчик голосов. Первый свой патент Эдисон получил 1 июня 1869 года.
В эпоху, когда голосования проводились подсчетом поднятых рук, что оставляло место для многочисленных ошибок, его изобретение позволяло быстро регистрировать выбор каждого члена в законодательной палате с помощью двух кнопок: ДА и НЕТ. Депутаты нажимали на кнопку, а количество голосов считалось автоматически в течение нескольких секунд, причем составлялся список проголосовавших так или иначе.
РИС. 6
Изобретение отличалось крайней простотой (см. рисунок 6). Кнопки, расположенные перед каждым депутатским местом, посылали сигнал в центральную регистрирующую машину, деталями которой были штампы с фамилиями всех депутатов. Машина распределяла штампы на две колонки по формату обычной страницы: ДА и НЕТ.
Оператор помещал лист химически обработанной бумаги на эту страницу и прокатывал роликом. Благодаря химическим реагентам имена отпечатывались на бумаге. Как можно видеть на рисунке 6, А обозначает две колонки с именами членов палаты на металлических штампах, одна озаглавлена словом ДА, другая — НЕТ. Обе содержат имена всех голосующих, то есть по два штампа с каждым именем, один напротив другого. В — это металлический цилиндр, он перемещается по двум направляющим из каучука или твердой резины (С), a D — источник энергии. Устройство работает так: панель с именами и валик включены в цепь с помощью проводов, которые можно видеть на рисунке. Когда голосующие нажимают на свои кнопки, штампы с их именами замыкают одну из цепей (колонку ДА или колонку НЕТ). При движении валика по направляющим из изолирующего материала на обработанной химическими реактивами бумаге отпечатываются только имена со штампов, находящихся под напряжением.
Эдисон представил свое изобретение на рассмотрение комиссии Конгресса США, которая его отвергла. По-видимому, во время демонстрации устройство работало не слишком надежно, и кроме того, председатель комиссии утверждал, что лучше подсчитывать голоса медленно, с помощью поднятия рук, отмечая по очереди каждого из голосующих — «чтобы иметь возможность убедить наших коллег изменить мнение, если они ошиблись». Несмотря на эту начальную неудачу, данная конструкция стала предшественником современных систем подсчета голосов.
Член Конгресса США — о счетчике голосов Эдисона
Последующие попытки Эдисона в Бостоне занять место в мире изобретателей также не имели успеха. Страдая от постоянной нехватки денег, он уже подумывал о том, чтобы попробовать себя на каком-нибудь другом поприще. В июне он сел на корабль до Нью-Йорка, куда и прибыл на рассвете следующего дня. В кармане у него было пусто — последние свои доллары, взятые взаймы, Эдисон потратил на билет в один конец.
В то время когда телеграф завоевывал США, посвященные в таинства азбуки Морзе составляли своего рода братство. Прибыв в Нью-Йорк, Эдисон связался с инженером-телеграфистом Франклином Л. Поупом (1840-1895), которого знал по работе в «Вестерн Юнион» в Бостоне. Поуп объездил всю страну в качестве художника и журналиста знаменитого журнала Scientific American. Впоследствии он стал одним из самых известных инженеров-электриков в стране, а также председателем Института инженеров-электриков (английская аббревиатура AIEE), важнейшего нормативного органа в области электрической энергии в США.
Поуп принял Эдисона в своем доме в Элизабет (штат Нью- Джерси) и стал его учителем. В тот период он работал на компанию «Голд Индикатор», которая распространяла оперативную информацию о ценах на золото с помощью указателей котировок — автоматических телеграфов, постоянно посылавших котировки, что позволяло следить за изменениями на рынке. Во время войны за отделение южных штатов золото было очень востребованным товаром, а в послевоенный период инфляции и нестабильности услуги указателей котировок стали продаваться сотням биржевых агентов, у которых от них зависел успех коммерческих операций. Поуп привел своего юного друга в «Голд Индикатор», чтобы тот попытался получить там работу.
Президент «Голд Индикатор» Самуэль С. Лоу принял Эдисона на должность технического инспектора в июне 1869 года с окладом, который тогда казался целым состоянием и который молодой человек по большей части вложил в реализацию своих изобретений и проектов. Три месяца спустя, 24 сентября 1869 года, разразилась «черная пятница». Финансисты-спекулянты Джей Гулд (1836-1892) и Джеймс Фиск (1834-1872) попытались приобрести огромное количество золота, чтобы манипулировать его ценой и захватить рынок. В течение недели цены на этот металл скакали в невероятном диапазоне, что сказалось и на стоимости зерна, и в пятницу, когда по приказу президента Улисса С. Гранта вмешалось правительство, цены рухнули. Через некоторое время после этих лихорадочных дней, за которыми последовала череда судебных процессов, Самуэль Лоу решил оставить фирму и продал свои патенты компании «Вестерн Юнион», составившей новое акционерное общество под названием «Голд энд Сток Телеграф Компани».
Новый президент интересовался инновационными и оригинальными идеями и предложил хорошую должность Эдисону, который уже продемонстрировал свою техническую компетентность и изобретательность, внеся несколько усовершенствований в аппараты фирмы. Эдисон знал, что он может и больше. Он был убежден: старый указатель, только показывающий котировки, является весьма несовершенным инструментом, и можно изобрести устройство, превосходящее его по характеристикам, то есть машину, печатающую котировки, которые отображаются на бумажной ленте, — как те, что уже были в ходу, только лучше. Тем не менее у него не было желания дарить такой улучшенный аппарат крупной корпорации вроде «Вестерн Юнион». Если уж им надо, пусть платят. Эдисон отказался от должности и присоединился к Франклину Поупу. В конце концов молодой человек стал независимым изобретателем, приобретшим свои знания в сердце самого большого мегаполиса США, в Нью-Йорке. Фирма «Поуп, Эдисон и Компания» родилась вместе с желанием смело броситься в гущу битвы за новейшие технологии, такие как печатающая машина для котировок или телеграфные системы в целом. А молодой Эдисон, казалось, уже был готов поймать свой успех за хвост.
ГЛАВА 2
Война телеграфов
Эдисон быстро добился успеха благодаря своей увлеченности работой и предпринимательской жилке. Это помогло ему воплотить в жизнь свою идею индустриализации научных исследований, идею мастерской-лаборатории, нацеленной на коммерческое применение результатов. Впервые он опробовал свою концепцию в Ньюарке, где добился значительного прогресса в телеграфии, втянувшись в так называемую «войну телеграфов».
Во время деятельности компании «Поуп, Эдисон и Компания» Эдисон с обычной своей увлеченностью трудился в магазине, переделанном под мастерскую-лабораторию. Он проводил за работой все дни: с шести утра до часа ночи.
За первый год своей жизни фирма получила полдюжины патентов, среди которых — на аппарат, печатающий биржевые сводки, а также на сеть аппаратов, передающих информацию о курсе золота и фунта стерлингов, сконструированных специально для импортеров и биржевых агентов.
Оба компаньона проявили недюжинные стратегические способности, когда отказались от продажи своего изобретения более крупным фирмам, а занялись прямой его реализацией. Они поставляли соответствующую аппаратуру на правах аренды, что для клиентов было более удобно, нежели ее покупка. Эта бизнес-модель оказалась весьма плодотворной. Через шесть месяцев к ним обратилась компания «Голд энд Сток Телеграф», желавшая принять участие в их бизнесе, но «Поуп, Эдисон и Компания» объединились с филиалом «Вестерн Юнион». Однако здесь пути компаньонов разошлись, потому что молодой изобретатель счел, что его обошли при разделе прибылей, и решил стать независимым предпринимателем. Возможно, на его решение повлиял тот факт, что от «Beстерн Юнион» ему давно поступали предложения выполнять работы для них за определенную комиссию.
В 1871 году Эдисон по поручению нового президента «Голд энд Сток» Маршалла Леффертса (1821-1876) разработал универсальный печатающий аппарат (см. рисунок 1). Это была улучшенная версия телеграфной печатной машины, передающей биржевые сводки, с использованием более простого механизма по сравнению с предшественниками, но в то же время отличающаяся более высокой эффективностью. Кроме того, машина была менее подвержена поломкам. Главным ее преимуществом было то, что в ней удалось решить проблему синхронизации в сети, которая в целом мешала всем системам телеграфа печатать котировки. Благодаря своим характеристикам этот аппарат стал идеальным средством для фирм, далеких от Нью-Йорка: теперь при его использовании у них отпала необходимость обращаться к техникам.
Устройство могло получать и отправлять сообщения. Для последней функции у него имелась своего рода полукруглая клавиатура, буквы на которой соответствовали буквам на печатающем колесе (см. рисунок 2). Как и в счетчике голосов, печать документа выполнялась на химически обработанной бумаге и происходила в горизонтальной плоскости. Эдисон усовершенствовал конструкцию рулона бумаги, чтобы сделать его более легким и облегчить его вращение, и использовал более тонкую бумагу, что, в свою очередь, позволило механизму работать быстрее и с меньшими затратами энергии. Как и со всеми своими изобретениями, Эдисон впоследствии многократно модифицировал начальную конструкцию аппарата, получив ряд патентов на последовательные улучшения.
Главным стержнем данного изобретения был синхронизирующий винт (см. рисунок 3), который составлял часть колеса с буквами. Часто в сети печатающих котировки устройств отдельные машины не поспевали за передающим устройством, так что некоторые буквы терялись. В сообщениях, которые появлялись на узких полосках бумаги, такие потери букв могли оказаться фатальными. Чтобы разрешить эту проблему, было испробовано много механических систем, но единственным эффективным решением оказался синхронизирующий винт Эдисона.
Этот маленький элемент помещался на оси машины (а) и представлял собой часть самого колеса с буквами (b). Когда печатающий аппарат запаздывал, свободный конец рычага отходил от винта (с) и встречался с ограничителем (d), который блокировал вращение оси и возвращал на первоначальное место колесо с буквами вплоть до следующей активации печатающего рычага. Тогда аппарат вновь приводился в действие, но уже автоматически синхронизировался со всей сетью.
РИС. 1
РИС. 2
РИС.З
Здание, вмещавшее мастерскую Эдисона в Ньюарке, в архитектурном отношении интереса не представляло, но оно располагалось на одной из центральных улиц, Вард-Стрит, и прекрасно подходило для размещения там 300 человек, занятых производством.
Успех эдисонова винта заключался в том, что он не был сконструирован как отдельная деталь машины, а был полностью интегрирован в механизм самого печатного аппарата. Автор понимал суть своего изобретения именно так: «интегральная система моментальной связи». Синхронизирующие винты контролировали каждую из осей печатающих аппаратов.
Эдисон взялся за это дело, не обсудив ни величину своего гонорара, ни то, кому будут принадлежать права на патенты. В конце работы генерал Леффертс спросил его, сколько он хочет. Молодой изобретатель не знал, что ему отвечать, и, не желая брать на себя решение, спросил, сколько ему готовы предложить. Ответом прозвучало 40 тысяч долларов — невероятное по тем временам состояние для Эдисона, — однако с условием: любое изобретение или улучшение, связанное с печатным аппаратом, станет собственностью «Голд энд Стокс». Через месяц полученный капитал закончился (он весь был истрачен на оборудование), но с этого момента звезда Эдисона начала свое стремительное восхождение.
От «Вестерн Юнион» изобретатель получил заказ на 1200 аппаратов общей суммой в полмиллиона долларов. В это время он располагал мастерской с 18 сотрудниками. Для выполнения заказа требовалось увеличить число работников хотя бы в три раза, поэтому компания «Вестерн Юнион» предложила ему в коммерческие партнеры Уильяма Унгера. Эдисон был осведомлен о сомнительной репутации гигантского треста: все знали, что телеграфные магнаты не церемонятся в выборе методов конкуренции, так же как и крупные железнодорожные компании. И все же, хотя принять в компаньоны Унгера означало поступиться своей нынешней самостоятельностью, потому что он стал бы защищать интересы «Вестерн Юнион», нельзя было отрицать, что это поспособствует активизации исследований, а значит, любое изобретение и малейшее улучшение, сделанное Эдисоном, гораздо быстрее попадет на рынок. Таким образом, изобретатель принял предложение основать товарищество, хотя в некоторых его биографиях утверждается, что у него просто не было выбора. В любом случае патенты Эдисона привели к тому, что «Вестерн Юнион Телеграф Компани» заняла лидирующее положение на рынке.
Эдвард Калахан, изобретатель первого аппарата, печатающего котировки
Новое акционерное общество «Эдисон и Унгер* сняло офис на третьем этаже здания на Вард-Стрит в Ньюарке, штат Нью- Джерси. Там Эдисон организовал свою первую серьезную мастерскую, воплотив идею мастерской-лаборатории, которую он уже давно вынашивал. Так начался активный период его жизни в качестве изобретателя и производителя электрической техники, когда Эдисон мог свободно развивать свой талант и подбирать сотрудников по собственному усмотрению. Всего год назад Томас приехал в Нью-Йорк никому не известным, без гроша в кармане и без перспектив на получение работы, и вот он уже успешный предприниматель.
Весной 1871 года дела Эдисона в Ньюарке шли прекрасно. Он не появлялся дома три года и отправил родителям письмо, в котором рассказывал о своих удачах, предлагал деньги и сообщал, что хочет вскоре их навестить. Уже собираясь в дорогу, Эдисон получил телеграмму о смерти матери. После похорон он вернулся в Ньюарк и погрузился в работу, стараясь ни о чем больше не думать. Потеря матери надолго вывела его из равновесия.
РИС. 4
Компания «Аутоматик Телеграф» была основана в Нью- Йорке с целью использовать патенты на автоматический телеграф британца Джорджа Литтла.
Поделиться книгой: