СОЗДАНИЕ А. С. ПОПОВЫМ "ПРИБОРА ДЛЯ ОБНАРУЖЕНИЯ И РЕГИСТРИРОВАНИЯ ЭЛЕКТРИЧЕСКИХ КОЛЕБАНИЙ"

После первых сообщений в печати об открытии Герцем электромагнитных волн одним из многих ученых, заинтересовавшихся новым явлением, был преподаватель физики Минного офицерского класса в Кронштадте А.С. Попов. Он стал воспроизводить опыты Герца сперва в читаемом им курсе физики, а затем с целью применения волн Герца для беспроводной сигнализации на расстоянии. По-видимому, эта мысль сформировалась у него в начале 90-х годов. Н.Н. Георгиевский, ряд лет проработавший ассистентом А.С. Попова, впоследствии вспоминал, что "еще до 1891 г. А.С. Попов в тесном кругу близких ему лиц высказывал мысль о возможности использовать лучи Герца для передачи сигналов на расстояние" [101, с. 183]. Идея о практическом применении электромагнитных волн вполне естественно и логично приняла у А. С. Попова форму четко сформулированной технической задачи - разработать средство беспроводной связи.

Александр Степанович Попов (1859-1906)

Александр Степанович Попов (1859-1906)

 В период обучения А.С. Попова в Петербургском университете преподавание физики, поставленное профессором Ф.Ф. Петрушевским на уровень передовой науки того времени, вели молодые педагоги, ставшие впоследствии видными учеными, - И.И. Боргман и О.Д. Хвольсон. Они были сторонниками новых представлений об электромагнетизме, пропагандировали учение Фарадея-Максвелла. Эти научные взгляды были глубоко восприняты А.С. Поповым: к окончанию университета он подготовил кандидатскую диссертацию "О принципах магнито- и динамоэлектрических машин постоянного тока".

В 1883 г. Попов занял должность преподавателя физики Минного офицерского класса, располагавшего в отличие от университета лучшим физическим кабинетом, хорошо оснащенным приборами, обладавшего обширной библиотекой, которая постоянно пополнялась новинками литературы в России, где наряду с теоретическими исследованиями проводились работы по внедрению достижений электротехники в морскую практику.

Хорошая научная подготовка, глубокая эрудиция в новейшей физике и благоприятные условия для экспериментальной работы позволили А. С. Попову в 1894-1895 гг. подойти к выдающемуся изобретению - радиосвязи.

Чтобы понять логику прихода А.С. Попова к мысли о применении электромагнитных волн для беспроводной связи и правильно оценить исторические события того времени, следует иметь в виду три обстоятельства. Во-первых, А.С. Попов как сотрудник военно-морского технического учебного заведения прекрасно понимал, что именно флот в первую очередь испытывает нужду в беспроводном средстве связи, что существующие методы визуальной сигнализации не всегда эффективны, а посредством электрической индукции не удалось обеспечить нужных расстояний. Во-вторых, творчески изучив работы Герца и его последователей, он убедился, что именно открытие Герца дает принципиальные возможности для решения задачи беспроводной связи. Весьма характерно, что А.С. Попов, как и Герц, хорошо осознал, что для возникновения электромагнитных волн и их распространения в пространстве необходимы электромагнитные колебания достаточно высоких частот. Герц для этого воспользовался искровым возбуждением колебательных контуров ультравысоких частот разработанного им типа - "электрическими вибраторами". В-третьих, из многочисленных опытов с электромагнитными волнами А.С. Попов хорошо представлял (и это определяло исходные позиции его дальнейших работ), что основные принципиальные элементы, с помощью которых можно производить беспроводную сигнализацию на электромагнитных волнах, уже существуют: созданы Герцем и его последователями. Но предстояла трудная задача усовершенствовать их и приспособить для конкретных практических целей - для связи. Поэтому Попов занялся планомерными и настойчивыми поисками технических решений для создания беспроводного средства морской связи.

Надо сказать, что обстановка в Минном офицерском классе способствовала этим поискам. Благоприятствовали этому творческая инициатива, глубокое проникновение в сущность научных явлений и вместе с тем стремление применить новые открытия на практике, характерные для русской электротехнической науки конца XIX в., прославившейся многими известными именами ученых и изобретателей. Высокому уровню научного знания соответствовал и уровень электротехнического образования в русских учебных заведениях. Минный офицерский класс в Кронштадте был в этом отношении в числе передовых. Это учебное заведение, призванное готовить для флота специалистов минного дела и руководящий офицерский технический состав, играло в русской науке более важную роль, чем требовали нужды флота. В его стенах, кроме учебного процесса, велись также серьезные научные исследования и разрабатывались новые образцы техники. Минный класс давал флоту и промышленности России квалифицированных электриков, хорошо подготовленных механиков [54].

Анализируя те средства, которыми уже располагала наука, А.С. Попов убедился, что в качестве источника электромагнитных волн для передачи сигналов на расстояние вполне пригоден генератор, использованный Герцем, "вибратор Герца" или его модификации, например предложенные А. Риги, О. Лоджем и др. Вибратор Герца был прост, а работал достаточно надежно и устойчиво. В процессе физических опытов А.С. Попов убедился, что его можно использовать для сигнализации, если с помощью любого включателя (например, телеграфного ключа) первичную обмотку индукционной катушки присоединять к источнику питания в соответствии с кодом передаваемого сигнала.

Столь же очевидным для Попова было и то, что главные условия в экспериментальной работе должны быть направлены на создание надежного и устойчиво работающего индикатора электромагнитных волн. Лабораторные приборы, индикаторы электромагнитных волн, примененные Э. Бранли и О. Лоджем, были, конечно, значительно удобнее, чем резонатор Г. Герца. Тем не менее они в их тогдашнем виде еще не могли быть использованы для выполнения целей связи. Встряхивание трубочки "радиокондуктора" Бранли для приведения его в чувствительное состояние производилось вручную в произвольные моменты времени. В когерере О. Лоджа встряхивание происходило по "жестокой программе" механическим устройством. В обоих случаях прием сигнала в промежутки времени между предшествующим срабатыванием и последующим встряхиванием был невозможен. Кроме того, и это, пожалуй, главное, - радиокондуктор Бранли и когерер Лоджа были весьма несовершенны, имели низкую чувствительность и нестабильность параметров и срабатывали ненадежно, далеко не от каждого электромагнитного сигнала.

А.С. Попову пришла идея связать моменты встряхивания когерера с приходом посылок электромагнитных волн. Это была мысль автоматизировать работу когерера, чтобы приходящая электромагнитная волна приводила бы к восстановлению его чувствительности. Так родился принцип автоматического "декогерирования".

 

 

 

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

Начиная работать над решением проблемы создания беспроводной связи (весна 1895 г.), А.С. Попов поставил перед собой две задачи, которые определили два этапа его экспериментов.

Первая задача состояла в создании достаточно чувствительного и безотказного в работе индикатора, способного действовать на больших расстояниях от вибратора. Путь решения этой задачи был чисто экспериментальным. Попов обследовал множество веществ, как металлов, из которых делал опилки, так и неметаллических материалов (графит). Он изучил влияние формы частиц, их количества, окисленности опилок на способность изменять проводимость под воздействием электромагнитных волн. Попов стремился отыскать такую конструкцию когерера, при которой он был бы чувствителен и вместе с тем работал устойчиво. В начале 1895 г. ему, наконец, удалось сконструировать достаточно чувствительный и надежный когерер, представлявший собой стеклянную трубку с платиновыми электродами и мелкими железными опилками. Из многих обследованных порошков, опилок и свинцовой дроби он предпочел мелкие железные опилки, показавшие в эксперименте наибольшую чувствительность и стабильность действия когерера.

О второй своей задаче А.С. Попов говорит следующее: "Добившись удовлетворительного постоянства чувствительности при употреблении трубки с платиновыми листочками и железным порошком, я поставил себе еще другую задачу: добиться такой комбинации, чтобы связь между опилками, вызванная электрическим колебанием, разрушалась немедленно, автоматически" [96]. Осуществление автоматизма восстановления чувствительности когерера, как уже отмечалось, было одним из важных моментов работы А.С. Попова.

В начале 1895 г. Попов сконструировал переносный прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний. Он был хорошим экспериментатором и сконструировал именно переносный прибор, а не стационарный, так как переносный прибор с автономным питанием от батарей можно было не только легко использовать в лекционной работе, но и проводить с ним опыты по связи, перемещать его из одного места в другое (когда опыты продолжались вне помещений, это было особенно удобно).

Схема прибора показана на рис. 17. Стеклянная трубка с опилками (когерер) горизонтально подвешена на легкой часовой пружине. Над трубкой помещен электрический звонок так, что его молоточек при движении вниз ударял по трубке, защищенной от разрушения при ударе резиновым кольцом. Последовательно с когерером включены батарея и чувствительное реле, которое срабатывало, когда на когерер воздействовала электромагнитная волна и его сопротивление уменьшалось. Замыканием контактов реле в цепь той же батареи включался электрический звонок. Якорь звонка притягивался вверх, и молоточек ударял по чашечке звонка. При этом цепь звонка размыкалась и молоточек при движении вниз ударял по трубке, встряхивал опилки и возвращал когереру чувствительность и высокое сопротивление, а реле размыкало контакты. После этого прибор был готов к приему новой посылки электромагнитной волны. Каждое срабатывание прибора вызывало самовосстановление его работоспособности.

Чтобы устранить влияние на чувствительный когерер любых искровых разрядов и тем самым повысить надежность и устойчивость работы прибора, Попов использовал индуктивность свернутых в спираль соединительных проводов, идущих к когереру. Как видим, прибор Попова существенно отличался от лабораторных индикаторов Бранли и Лоджа, которые не предназначались для технических нужд. Прибор Попова был первым средством индикации электромагнитных волн, практически пригодным для целей связи. Четко понимая роль достигнутого автоматизма действия прибора, А.С. Попов писал: "...такая комбинация, конечно, удобнее, потому что будет отвечать на электрические колебания, повторяющиеся одно за другим" [54, с. 64].

a)

 б)

Рис. 17. "Прибор для обнаружения и регистрирования электрических колебаний" Попова (1895 г.)
а - схема; б - внешний вид прибора

Оценивая введение А.С. Поповым метода декогерирования, О. Лодж впоследствии заметит: "Я действительно использовал для восстановления чувствительности когерера автоматический молоток или иной встряхиватель, приводимые в действие часовым или каким-либо иным механизмом. Однако попов первый заставил сам сигнал вызывать обратное воздействие, и я считаю, что этим нововведением мы обязаны Попову" [54, с. 262].

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

Первые опыты весной 1895 г. в помещении физического кабинета Минного офицерского класса показали, что индикатор электромагнитных волн действует четко, сигнализируя звонком на любые комбинации посылок электромагнитных волн. "На одиночное колебание (имеется в виду одиночная посылка электромагнитных волн - В. Р.) прибор отвечает коротким звонком; непрерывно действующие разряды спирали (т. е. индукционной катушки. - В. Р.) отзываются довольно частыми, через приблизительно равные промежутки следующими звонками", - пишет Попов об этом в своем отчете об опытах [54, с. 65].

Таким образом, А.С. Попов к весне 1895 г. уже имел прибор, позволяющий ему осуществить сигнализацию без проводов на расстояниях, значительно превышающих размеры учебных помещений. Продолжая работу, он вместе со своим ассистентом П.Н. Рыбкиным перенес эксперименты в сад Минного класса. В качестве излучателя (передатчика) электромагнитных волн Попов использовал модифицированный вибратор Герца, а также вибратор Риги, работающий от большой катушки Румкорфа с ртутным прерывателем Фуко. Еще в 1890-1893 гг. во время лабораторных опытов с герцовскими волнами Попов употреблял излучатель, представляющий собой вертикальный симметричный герцевский вибратор, с закрепленными на концах квадратными металлическими листами со стороной 40 см. Теперь этот генератор электромагнитных волн он использовал в опытах по связи. Мощности такого вибратора было вполне достаточно для новых опытов. В приемнике А.С. Попов присоединил к когереру вертикальную проволоку. Это позволяло увеличить чувствительность прибора и тем самым давало возможность обнаружить электромагнитные волны на значительно больших расстояниях - "до 30 сажен" (около 60 м).

Чтобы осуществить автоматическое декогерирование, основанное на принципе обратной связи, Попов применил чувствительное реле, с помощью которого включался электрический звонок. Принцип включения посредством реле любого источника вторичной энергии, любого прибора, будь то звонок, телеграфный аппарат или иное устройство, оказался очень важным и получил в дальнейшем широкое применение во многих радиотехнических приборах. А.С. Попов так отмечал эту "особенность: "Мой прибор отвечает звонком на электрические волны, и с ним можно производить все опыты... т. е. произвести выстрел, взрыв и т. п. - все, что может сделать энергия электрического тока, потому что в этом приборе электрическая волна действует на телеграфное реле, а при помощи реле можно ввести в цепь какую угодно постороннюю энергию" [54, с. 80].

А.С. Попов реально оценивал возможности прибора служить для беспроводной связи благодаря воплощенному в нем принципу декогерирования. В 1897 г. он отмечает: "Для того, чтобы было возможно телеграфировать, нужно сделать дальнейший шаг, который и был сделан в моем приборе в 1895 г." [54, с. 121].

Опыты в саду Минного класса весной 1895 г. показали, что прибор А.С. Попова реагировал не только на электромагнитные колебания от вибратора Герца, но и на грозовые разряды, происходившие на значительном расстоянии. Для исследования этого явления Попов летом 1895 г. строит другой, специальный прибор, в котором сигналы от гроз записывались на бумажной ленте так называемого "барабана Ришара", приводимого в действие часовым механизмом. Этот прибор в отличие от первого впоследствии был назван "разрядоотметчик", или "грозоотметчик" (рис. 18).

Рис. 18.  Грозоотметчик Попова (1895 г.)

 Рис. 18. Грозоотметчик Попова (1895 г.)

Грозоотметчик А.С. Попова, как и прибор для обнаружения и регистрации электрических колебаний, находится в экспозиции Центрального музея связи им. А.С. Попова в Ленинграде.

 Наблюдения над электрической активностью атмосферы показали, что грозоотметчик может предупреждать о грозах, т. е. сигнализировать об их начале, когда гроза происходит далеко и только еще приближается к месту наблюдения. Кроме того (и это было важным знанием в решении задачи беспроводной электромагнитной связи), стало ясно, что атмосферное электричество не составляет серьезной помехи для беспроводной связи.

Закончив первый этап работ, А.С. Попов решает выступить с сообщением о своих опытах перед аудиторией ученых. Его доклад состоялся на заседании физического отделения Русского физико-химического общества, которое происходило в помещении физической аудитории Петербургского университета 25 апреля (7 мая) 1895 г. А.С. Попов подробно рассказал о результатах своих опытов и продемонстрировал действие "прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний" от герцевского вибратора, включенного во вторичную обмотку катушки Румкорфа; в первичной цепи катушки имелся выключатель.

Первое печатное сообщение о докладе и работах А.С. Попова было помещено в морской газете "Кронштадский вестник" 30 апреля (12 мая) 1895 г. В заметке говорилось: "Уважаемый преподаватель А.С. Попов, делая опыты с порошками, комбинировал особый переносный прибор, отвечающий на электрические колебания обыкновенным электрическим звонком и чувствительный к герцевским волнам на открытом воздухе на расстоянии до 30 сажен

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

Об этих опытах А.С. Поповым в прошлый вторник было доложено в физическом отделении Русского физико-химического общества, где было встречено с большим интересом и сочувствием.

Поводом ко всем этим опытам служит теоретическая возможность сигнализации на расстоянии без проводников, наподобие оптического телеграфа, но при помощи "электрических лучей" [54, с. 51-52]. Словами "теоретическая возможность"выражена мысль о том, что такая возможность уже была предсказана наукой.

В декабре 1895 г. Попов подготовил подробную статью о своих работах, которая была опубликована в январской книжке "Журнала физико-химического общества". В этой статье он подробно изложил ход своих исследований, в том числе наблюдения над влиянием атмосферного электричества на его прибор. Он описал устройство генератора электромагнитных волн и "прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний".

Подчеркивая высокую чувствительность построенного прибора, Попов отмечает, что он "может служить для различных лекционных опытов с электрическими колебаниями и, будучи закрыт металлическим футляром, с удобством может быть приспособлен к опытам с электрическими лучами". И далее говорит еще об одном, метеорологическом применении прибора, если его присоединить к проводнику громоотвода, "когда этот проводник подвергается действию электромагнитных пертурбаций, происходящих в атмосфере". Полагая, что дальнейшее развитие работ по использованию прибора для беспроводной связи на большие расстояния будет связано с совершенствованием также и передающего устройства, т.е. с увеличением его мощности, А.С. Попов заканчивает статью следующими словами: "В заключение могу выразить надежду, что мой прибор при дальнейшем усовершенствовании его может быть применен к передаче сигналов на расстояние при помощи быстрых электрических колебаний, как только будет найден источник таких колебаний, обладающий достаточной энергией" [54, с. 70].

Таким образом, весной 1895 г. А.С. Попов разработал технические средства, пригодные для осуществления задачи беспроводной сигнализации с помощью электромагнитных волн на расстоянии, сделал сообщение об этом в научном обществе, во время которого продемонстрировал с помощью действующих приборов принципы нового вида связи.

Другое направление в его работах составили исследования электрической активности атмосферы. В этой области им были получены исчерпывающие результаты, показывающие, что его прибор улавливает атмосферные разряды далеких гроз задолго до их приближения, и что атмосферное электричество не представляет существенной помехи "опытам с электрическими лучами", т.е. передаче сообщений. Подводя итог своим двухлетним метеорологическим исследованиям, А.С. Попов пишет в 1897 г.: "Грозовые тучи и даже облака, давая электрические разряды, служат источниками электромагнитных волн, которые могут вызвать действие приемного прибора помимо станции отправления, и при частых разрядах во время грозы телеграфирование невозможно. Помимо же грозовых разрядов, электрические колебания хотя и возникают иногда, но сравнительно редко, как показывают двухлетние наблюдения на метеорологической обсерватории Лесного института, производимые над прибором, подобным приёмнику, а потому не могут мешать сигнализации" [54, с. 141].

УСОВЕРШЕНСТВОВАНИЕ ПРИБОРА И ПЕРВАЯ ПРАКТИЧЕСКАЯ РАДИОСВЯЗЬ

Зимой 1895 - весной 1896 г. А.С. Попов занимался усовершенствованием своих приборов. Он подвесил когерер на плоской часовой пружине, использовал более высокую антенну. Применял он и излучатель с рефлектором в форме параболического цилиндра с вибратором Риги.

Работу своих аппаратов Попов демонстрировал на двух лекциях: 19 (31) января и 12 (24) марта 1896 г. Особенно важным было первое выступление на заседании Кронштадского отделения Русского технического общества. На этом заседании присутствовали главным образом моряки и руководящие лица Морского ведомства, которым Попов показал действие своих приборов. Он отметил важное назначение созданных им приборов как нового средства беспроводной связи, которое может и должно быть использовано на флоте. А.С. Попов во время этого доклада показывал именно сигнализацию, а не просто "опыты Герца". Электромагнитные волны получались от герцевского вибратора, установленного в одном из залов помещения Кронштадтского отделения Русского технического общества, а "прибор, носимый по аудитории и удаленный в заключение в крайние комнаты здания, все время отвечал на заранее определенные звонковые сигналы" [42, с. 211].

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

Второй доклад (в марте 1896 г.) был сделан на заседании физического отделения Русского физико-химического общества, т.е. в тех же стенах, где состоялось основное сообщение А.С. Попова весной 1895 г. Попов демонстрировал опыты Герца, которые лежали в основе изобретенного им средства связи. Он использовал вибратор системы Риги с небольшими цилиндрами в масле. Приемник был таким же, как при первой демонстрации, за исключением того, что вместо приемного провода применялся короткий штырек (соответственно малой длине волны, излучаемой вибратором Риги), помещенный в фокусе параболического цилиндра. Об устройстве этого приемника можно составить представление из письма Попова к Дюкрете, в котором он приводит рисунок приемника [102].
Значительный для истории радиотехники интерес представляет доклад профессора В.В. Скобельцына в Электротехническом институте 2 (14) апреля 1896 г. о работах А.С. Попова. Скобельцын продемонстрировал аппаратуру Попова для сигнализации на расстоянии. В журнальном отчете об этом событии сообщается: ".. .докладчик произвел опыты с вибратором Герца, который был поставлен в соседнем флигеле, на противоположной стороне двора. Несмотря на значительное расстояние и каменные стены, расположенные на пути распространения электрических лучей, при всяком сигнале, по которому проводился в действие вибратор, звонок прибора громко звучал" [111].
Сообщения о докладах А.С. Попова появились в пяти русских печатных изданиях, и специалисты высоко оценили достижения ученого.
К весне 1897 г. А.С. Попов подготовил программу испытания своих приборов на кораблях учебно-минного отряда Балтийского флота. Программа включала задачи увеличения дальности связи за счет повышения мощности источника волн и чувствительности приемника, определение влияния на связь метеорологических условий, а также очень важный пункт - испытание действия приборов связи в реальной судовой обстановке, т.е. определение влияния такелажа, мачт и металлических частей корабля на связь. Опыты проводились П.Н. Рыбкиным и специальной комиссией морских офицеров. Общее руководство осуществлял А.С. Попов (который хотя и находился в это время в Нижнем Новгороде, но внимательно следил за опытами и поддерживал связь с экспериментаторами).
Результаты опытов показали, что увеличение расстояния достигается "увеличением энергии волны, величина же этой энергии определяется размерами вибратора и действующей разностью потенциалов, в свою очередь обусловливаемой мощностью индукционной спирали и длиной разрядной искры в вибраторе" [54, с. 140]. Кроме того, было доказано, что дальность сигнализации зависит от высоты передающей антенны.
Проблема, связанная с изучением работы приемных аппаратов в условиях реального корабля, включала изучение влияния оснастки корабля на прием электромагнитных сигналов антенной. Исследовались разные типы приемных антенн. Прием сигналов производился на различных расстояниях и при разных ракурсах корабля. Связь осуществлялась между транспортным судном "Европа" и крейсером "Африка", на котором размещался приемник с антенной высотой 20 м. Дальность связи достигала 5 км.
А.С. Попов получил экспериментальные данные о том, что оснастка судна сильно влияет на работу системы связи, антенные провода надо располагать таким образом, чтобы это влияние было наименьшим. Попов упоминает о весьма важном наблюдении, сделанном в 1897 г.: "Наблюдалось также влияние промежуточного судна. Так, во время опытов между "Европой" и "Африкой" попадал крейсер "Лейтенант Ильин", и если это случалось при больших расстояниях, то взаимодействие приборов прекращалось, пока суда не сходили с одной прямой линии" [54, с. 142]. Попов объясняет это явление двумя видами взаимодействия судна с электромагнитными волнами - интерференцией и отражением.
На основе этих наблюдений А.С. Попов высказал идею о возможности применения источника электромагнитных волн на морских "маяках в добавление к световым или звуковым сигналам, чтобы обнаруживать такие маяки с помощью приемников электромагнитных волн в условиях плохой видимости в тумане, ночью и в бурную погоду. При этом он предполагал определять направление на такой маяк: "пользуясь свойствами мачт, снастей и т.д., задерживать электромагнитную волну, так сказать затенять ее" [54, с. 143].
Испытания 1897 г. показали, что поставленная задача решена успешно: флот получал новое средство беспроводной связи, которому суждено было открыть эпоху в развитии электросвязи.
Опыты летом 1898 г. в Минном отряде проводились с применением нового типа антенн, которые представляли разветвленную двухъярусную сеть проводников. Станции располагались на берегу и на кораблях. Передающая станция на берегу имела одноярусную антенну. Корабельные антенны были двухъярусными.
А.С. Попов пришел к важному выводу, что при использовании большой разветвленной антенны можно обходиться вообще без вибраторов, возбуждая высоковольтным разрядом индукционной катушки колебания в антенне, т.е. присоединяя разрядник непосредственно к антенне. В отчете об опытах А.С. Попов заключал: "В настоящее время вопрос о телеграфировании между судами эскадры может считаться решенным... В недалеком будущем, вероятно, все большие океанские суда будут иметь приборы для телеграфирования без проводников, чем значительно будут уменьшены шансы столкновения судов во время тумана, и тогда будет уместно снабжать такими же приборами и маяки вдобавок к их световым источникам" [54, с. 191].

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

РАБОТЫ Г. МАРКОНИ

Летом 1896 г. в зарубежной печати появились сообщения об опытах с электромагнитными волнами, которые проводил итальянец Гульельмо Маркони. Маркони получил домашнее образование и в юношеские годы прослушал курс лекций об электромагнитных волнах у известного итальянского физика Аугусто Риги.

Проведя ряд опытов с электромагнитными волнами, Маркони решил применить их для создания системы беспроводной связи. В 1896 г. он приехал в Англию, где ему удалось заинтересовать своей идеей английское Почтовое ведомство и Адмиралтейство. Директор британских телеграфов, физик и электротехник В. Прис принял деятельное участие в опытах Маркони и помог ему провести работы по осуществлению опытов беспроводной связи.

Гульельмо Маркони (1874-1937)

Гульельмо Маркони (1874-1937)

 В сентябре 1896 г. в газетах сообщалось о беспроводной передаче сигналов, проведенной Маркони в районе Солсбери Плейн на расстоянии около 7 км. Весной 1897 г. Маркони достиг в Бристольском канале дальности около 16 км. Эти опыты привлекли внимание представителей деловых кругов Великобритании, и в 1897 г. Маркони организовал крупное акционерное общество "Маркони и Ко", много сделавшее для развития беспроводной связи. В июне 1896 г. Маркони подал в Британское патентное ведомство заявку на "усовершенствования в передаче электрических импульсов и сигналов на расстояние и в аппаратуре для этого", а в июле 1897 г. получил патент [280]. После этого в докладе, сделанном В. Присом в Королевском институте были описаны приборы Маркони и стал ясен их принцип действия (рис. 19) [54, с. 84-97; 312]. За исключением второстепенных деталей, аппаратура Маркони по схеме и принципу действия была полностью аналогична приборам для беспроводной связи, которые разработал А.С. Попов за 14 месяцев до этого. Использовал он и автоматическое восстановление чувствительности когерера. В качестве передатчика Маркони пользовался вибратором А. Риги с излучателем (в форме шаров в масле), работавшим на волнах длиной около 120 см.

Рис. 19. Схема приемного устройства Маркони (1896 г.)

 Рис. 19. Схема приемного устройства Маркони (1896 г.)

Надо подчеркнуть, что сходство первых приемных аппаратов А.С. Попова (1895 г.) и Г. Маркони (1896 г.) было еще и в том, что индикация сигналов производилась на слух по звукам электромагнитного ударника, встряхивающего когерер (у Попова - молоточка электрического звонка, у Маркони - специального электромагнитного ударника). Включение встряхивателя и у Попова, и у Маркони производилось чувствительным телеграфным реле, которое было включено последовательно с батареей в цепь когерера. Некоторые незначительные отличия были у них в конструкции когерера. Когерер Попова представлял собой стеклянную трубку с полуцилиндрическими платиновыми электродами, между которыми был небольшой зазор. В трубке находились мелкие железные опилки. У Маркони когерер был также в виде стеклянной трубки с плотно введенными в нее с двух сторон цилиндрическими серебряными электродами. Обращенные друг к другу торцевые поверхности этих электродов были плоско скошены, образуя зазор, минимальное значение которого было около 0,5 мм, зазор был заполнен смесью из серебряных и никелевых опилок. Для получения более стабильных параметров когерера воздух из трубки был откачен.

А.С. Попов сначала не придавал особого значения виду индикации передаваемых сообщений. Его заботило лишь, чтобы такая сигнализация была надежной и производилась на достаточные расстояния (традиции и практика морского дела способствовали именно такому подходу). Поэтому Попова вполне удовлетворяла звуковая сигнализация с помощью электрозвонка. Маркони же старался приспособить свою аппаратуру для нужд почтово-телеграфного ведомства и пришел к необходимости применения стандартных телеграфных аппаратов с записью сигналов на ленту. Запись сигналов на бумажную ленту А.С. Попов применил в своем грозоотметчике в 1895 г. В приемнике для сигнализации он использовал запись на ленту несколько позже, хотя в первых же опытах убедился, что с помощью реле можно приводить в действие любые приборы - от телеграфного аппарата до электроминного взрывателя.

 

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

ТЕЛЕФОННЫЙ ПРИЕМНИК А.С. ПОПОВА

Лето 1899 г. было ознаменовано открытием в методе приема электромагнитных волн, сделанным сотрудниками Попова - П.Н. Рыбкиным и Д.С. Троицким.

Проверяя исправность монтажа приемника форта "Милютин" в Кронштадтской крепости при передаче из форта "Константин", Троицкий и Рыбкин пользовались телефонными трубками. Когерер не срабатывал. Когда они подключили трубки непосредственно к когереру, то ясно услышали сигналы передатчика форта "Константин".

Исследовав явление в лабораторных условиях, экспериментаторы выяснили, что на слабые сигналы когерер не реагирует; т.е. реле и звонок не срабатывают. В то же время в этих условиях присоединенные к когереру телефонные трубки позволяют слышать передаваемые сигналы непосредственно без встряхивания когерера. Это означало, что при новом способе приема можно было либо уменьшить мощность передатчика, либо значительно увеличить дальность связи. 11 июня эти предложения подтвердились: поместив приемник в селении Лебяжье на южном берегу Финского залива, на расстоянии 28 км от форта "Константин", экспериментаторы ясно слышали сигналы "Константина". Они поняли, что открыли важное для практики новое явление.

Дальнейшее изучение Поповым обнаруженного эффекта (детекторное действие когерера с металлическим окисленным порошком при очень малых токах) показало, что дальность связи можно было уверенно довести до 40 км.

В 1901 г. А.С. Попов получил русскую привилегию (№ 6066, группа XI с приоритетом 14 (26) июля 1899 г.) на принципиально новый тип "телефонного приемника депеш, посылаемых с помощью какого-либо источника электромагнитных волн по системе Морзе". Подобные же патенты А.С. Попову выдали во Франции и Англии. В дальнейшем приемники этого типа изготовлялись в течение некоторого времени французской фирмой "Дюкрете" (рис. 20) и Кронштадтской мастерской беспроволочного телеграфа.

а.

  б.

Рис. 20. Телефонный приемник Попова (1901 г.)

а - рисунок из патента к привилегии, б - внешний вид приемника, изготовленного фирмой "Дюкрете"

"ЗАВОЕВАНИЕ ПРОСТРАНСТВА" РАДИОСВЯЗЬЮ

Весьма серьезным испытанием нового средства связи было его использование во время работ по спасению броненосца "Генерал-адмирал Апраксин", который из-за навигационной ошибки сел на камни в Финском заливе у острова Гогланд осенью 1899 г. Телеграфная линия, которая была оборудована А.С. Поповым, его помощниками П.Н. Рыбкиным, И.И. Залевским, А.А. Реммертом и другими моряками-электриками (под общим руководством Реммерта) между островами Гогланд и Кутсало на расстоянии около 45 км, работала четко и безупречно, что во многом способствовало успешному завершению спасательных работ [29, с. 93-111].

С конца XIX в. технически развитые страны стали вести интенсивные работы в области радиосвязи. В Германии с 1897 г. такие работы проводил А. Слаби в содружестве с инженером Г. Арко. Им удалось организовать при участии известных в Германии фирм AEG ("Всеобщая электротехническая компания") и "Сименс и Гальске") новую радиотехническую компанию "Телефункен" (с 1903 г.). "Телефункен", как и фирма "Маркони", консолидировала силы видных ученых и инженеров своей страны и способствовала интенсивному развитию техники радиосвязи. Велись также аналогичные работы во Франции (А. Блондель, Г. Ферье, К. Тиссо и др.). Многое для развития приборной базы беспроводной связи там сделала фирма "Дюкрете", имевшая тесный контакт с А.С. Поповым. В 1898 г. Дюкрете осуществил первую во Франции радиосвязь на аппаратуре Попова - Дюкрете между Эйфелевой башней и Пантеоном в Париже. В России в начале XX в. организуется производство радиоаппаратуры в Кронштадтской мастерской (1900 г.), а затем в Радиотелеграфном депо Морского ведомства в Петербурге (.1911 г.), преобразованном в 1915 г. в Радиотелеграфный завод.

К 1901 г. относится важная веха в истории радиосвязи. Инженерами компании "Маркони" была осуществлена радиосвязь через Атлантический океан на расстояние около 3500 км. Это событие связано со многими инженерными поисками и техническими находками, огромным энтузиазмом и упорным трудом большого коллектива инженеров и техников.

В Англии в Корнуолле (местечке Полдью) в декабре 1901 г. была сооружена антенная система, состоящая из 50 вертикальных медных проводов, укрепленных вверху на горизонтальном поддерживающем проводе, растянутом между двумя мачтами высотой по 48 м. Провода антенны веером сходились внизу и соединялись с передатчиком. Сама по себе задача создания такого сложного инженерного сооружения была достаточно трудной (построенная за два месяца перед этим, коническая многопроводная антенна была разрушена штормом).

 

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

В Америке в Ньюфаундленде находилось приемное устройство когерерного типа, работавшее без встряхивания (т. е. в режиме детектирования). Когерер включался непосредственно в антенну или во вторичную обмотку повышающего трансформатора (так называемого "джиггера", принцип действия которого будет рассмотрен ниже). Приемная антенна поднималась воздушным змеем. Печать того времени отмечала, что первая трансатлантическая передача проводилась аппаратами, резонансные свойства у которых были выражены весьма слабо. 21 декабря 1901 г. в Ньюфаундленде был зафиксирован четкий прием переданной несколько раз азбукой Морзе буквы 5. Этот телеграфный знак был выбран потому, что составлялся простейшим набором посылок электромагнитных волн в виде трех точек. Измеренная (весьма приближенно) длина волны в этой передаче была более 360 м. Мощность (подводимая) передатчика составляла около 25 кВт. Вскоре антенные системы в Полдью и Ньюфаундленде были модернизированы, увеличены в размерах и передача стала более уверенной. Опыт показывал, что таким методом (искровой передатчик и когерерный детекторный приемник) увеличить дальность передачи и получить уверенное прохождение сигнала легче путем увеличения размеров антенной системы, чем мощности передатчика.

Связь посредством электромагнитных волн стала входить в жизнь на всех континентах. И если в период своего рождения радиосвязь пробивала дорогу, конкурируя с хорошо развитыми и технически совершенными проводными телеграфными и телефонными системами, то очень скоро она обрела право на широкое применение и всеобщее признание.

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

Вначале для обозначения нового средства связи использовались термины "беспроводная связь", "сигнализация без проводов". В 1903 г. на Международной конференции по беспроводному телеграфированию был рекомендован термин "радиотелеграфия". В это же время стал применяться термин "радио" как обобщенное понятие, связанное с техникой беспроводной связи. Постепенно он вошел в употребление и в настоящее время применяется повсеместно [104].

Возникает вопрос: почему А.С. Попов, обосновывая свой приоритет, указывал (в отличие от Маркони) на разработку им только радиоприемника, или, как он называл, "прибора для обнаружения и регистрирования электрических колебаний", и не ставил себе в заслугу создание других звеньев радиосвязи? Будучи эрудированным ученым, он знал, что большинство таких элементов радиосвязи уже существовало к 1895 г. Это были различные модификации вибратора Герца, возбуждаемого индуктивной катушкой с прерывателем тока в первичной цепи, а также включатель для осуществления передачи кодированных по длительности сигналов; вибратор Герца сам по себе являлся простейшей передающей антенной. Творческий синтез этих элементов и применение принципа автоматического встряхивания когерера от принятого сигнала позволили А.С. Попову создать новое по своему качеству устройство - радиоприемник.

А.С. Попов не взял патента на свое изобретение и (в отличие от Маркони) не придавал значения коммерческой стороне дела, что было характерно для русской науки того времени. По меткому определению И. В. Бренева, А. С. Попов, не запатентовав свое изобретение и широко опубликовав результаты своих работ в научной печати, сделал тем самым его достоянием всего человечества, лишив права на приоритет других претендентов [29, с. 120]. Между тем Г. Маркони, на 31 год переживший А.С. Попова, стал основателем фирмы, которая вначале была монопольным производителем радиоаппаратуры. Труд многих талантливых специалистов - сотрудников фирмы дал миру ряд крупных нововведений и технических достижений в радиотехнике, способствовал ее быстрому прогрессу. Маркони был свидетелем и участником многих триумфов радиотехники - появления радиотелефонии, радиовещания, телевидения, радионавигации и др. В 1909 г. ему была присуждена Нобелевская премия. Популярность Маркони быстро росла, имя его стало известно всему миру. И как-то постепенно стало забываться, стираясь из памяти молодых поколений, имя действительного изобретателя радио - А.С. Попова.

Русская научно-техническая общественность еще до Октябрьской революции многое сделала, чтобы отстоять заслуги А.С. Попова и не предавать забвению его имя. Известные ученые В.К. Лебединский, В.Ф. Миткевич, А.А. Петровский выступали с докладами и статьями, в которых востанавливали исторический ход событий, определяли ведущее место А.С. Попова в истории изобретения радио. Физическое отделение Русского физико-химического общества организовало после его смерти специальную комиссию (под председательством профессора О.Д. Хвольсона), поставив перед ней задачу - документально разобраться в событиях и показать роль Попова как изобретателя радио. Результаты работы комиссии, подтвердившей приоритет А.С. Попова, были опубликованы в 1909 г. [55, с. 248-263]. Решение комиссии завершалось приложением свидетельств известных ученых, непосредственно способствовавших зарождению радио, - О. Лоджа и Э. Бранли. Они полностью подтвердили приоритет А.С. Попова, а не Г. Маркони.

Вопрос о приоритетах того или иного открытия или изобретения не является по своему значению одним из первостепенных в истории науки и техники. Гораздо более важно воссоздать общий ход исторических событий, развития научной и технической мысли, провести анализ особенностей как эволюционного процесса, так и быстрых качественных изменений, носящих характер революционных переходов. Очень важно проследить, как зарождались и возникали первые ростки нового направления науки и техники. В изобретении радио также важно понять, что определило рождение нового средства связи, почему оно могло возникнуть в России, хотя она была экономически далеко не самой развитой страной в мире.

Возникновение радиосвязи не было случайным. Не случайно возникла она и в России. Как нам кажется, можно назвать по крайней мере четыре причины этого. Первая - определилась глубокими историческими корнями, выдающимися достижениями, которые имелись в русской науке об электрических явлениях со времен М.В. Ломоносова и Г.В. Рихмана, а также работами плеяды выдающихся электриков русской электротехнической школы, внесших огромный вклад в мировую электротехнику. Вторая причина состоит в том, что в России хорошо было поставлено электротехническое образование, специалисты-электрики получали высокую квалификацию на уровне передовой науки того времени. Третья причина определялась тем, что развитие капитализма в Росси в конце XIX в. требовало создания сильного русского военно-морского флота. Флот быстро развивался, вследствие чего возникла острая потребность в надежном средстве беспроводной связи. Четвертая (но далеко не второстепенная) причина - А.С. Попов был человеком творческим, глубоко мыслящим, имевшим экспериментаторский талант. Он живо откликался на все новое и прогрессивное и к тому же точно знал требования флота к необходимым средствам связи.

john
Не в сети
Постоянный участник
Регистрация: 24.01.2012
Ответов:

РАННИЕ СРЕДСТВА ЭЛЕКТРИЧЕСКОЙ СВЯЗИ

ПЕРВЫЕ ОПЫТЫ ПО ЭЛЕКТРОСТАТИЧЕСКОМУ ТЕЛЕГРАФИРОВАНИЮ

Одной из важных сторон развития науки и техники конца XVIII - начала XIX в. было углубление взаимосвязей между теоретическими представлениями об электрических и магнитных явлениях и их техническими применениями. Действительно, с конца XVIII в. ряд явлений из области электричества и магнетизма начал использоваться в технических устройствах, нашедших применение на практике. Многие из них впоследствии прочно вошли в жизнь общества. Среди таких социально необходимых технических средств оказались электрические машины - электродвигатели и генераторы электрического тока, трансформаторы и преобразователи. Далее следует указать на применение электрохимических действий тока при разложении воды, получении металлов, гальванопластике. Были использованы тепловые действия тока сначала в военном деле для создания "гальванических" мин с электровзрывателями, а позже на этой основе стали работать приборы для освещения.

Весьма характерно, что естественнонаучные знания в области электричества одно из первых применений получили для целей связи. Одной из побудительных причин этого послужило то обстоятельство, что существовавшие оптические телеграфы конца XVIII-начала XIX в. были весьма несовершенны, а необходимость в надежных средствах связи диктовалась быстрым развитием мореплавания, освоением новых земель, расширением торговых отношений между государствами. Поэтому ученые и изобретатели обратились к новым научным достижениям, чтобы попытаться найти им применение прежде всего для передачи информации.

Войти Зарегистрироваться
Новости
11.12.2017
94-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://... далее>>>
4.12.2017
93-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":  http://www.... далее>>>
26.11.2017
92-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://www.... далее>>>
8.11.2017
91-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://... далее>>>
16.10.2017
90-й выпуск рассылки "Радиолюбитель":   http://... далее>>>
Последние комментарии
Copyright © RadioNic, 2009-2017
RSS Feed
Follow radionic_ru on Twitter