Король изобретательства Томас Альва Эдисон

Д. Л. Шарле

В 1997 г. исполнилось 150 лет со дня рождения одного из величайших изобретателей всех времен и народов – Томаса Альвы Эдисона. Уникальность Эдисона не только в его многогранной и плодотворной деятельности во имя прогресса науки и техники (в одних лишь США им получено 1100 патентов и более 3000 в других странах – такого количества никогда не получал ни один человек), не только в способности генерировать идеи и доводить их до практической реализации, но и в редком сочетании таланта изобретателя с талантом масштабно и перспективно мыслящего организатора. Он индустриализировал изобретательскую деятельность, создавая комплексы научно-исследовательских центров и производственных предприятий по массовому выпуску разработанных в его лабораториях изделий. Именно он, в частности, заложил основы электротехнической промышленности США и во многом способствовал развитию этой отрасли в Европе. Глубокая правда заключена в оценке значения трудов Эдисона, которую дал в 1917 г. выдающийся американский ученый-электротехник Чарльз Штейнметц: "Эдисон более, чем кто-либо другой, содействовал процветанию искусства и науки инженера-электрика".

Предки, семья

Предки Эдисона были голландскими мельниками. В 1730 г. часть клана эмигрировала; Эдисоны влились в число ранних поселенцев Нового Света. Член семьи – Томас Эдисон принимал активное участие в борьбе за независимость Северной Америки, прадед изобретателя Джон, наоборот, был верноподданным метрополии. В результате он побывал в плену и вынужден был переселиться в Канаду. Отец изобретателя Сэмюэль Эдисон торговал зерном и кровельным гонтом. В 1837 г. он примкнул к восставшим против диктатуры английского генерал-губернатора, после подавления восстания бежал и обосновался в Штатах, в городке Майлане близ озера Эри (штат Огайо). Мать изобретателя Ненси Эллиот Эдисон была высокообразованной женщиной, школьной учительницей. Вскоре, благодаря содействию популярного на Великий Озерах капитана Альвы Бредли, ей с семьей удалось также перебраться в Майлан, где 11 февраля 1847 г. и родился Томас Альва Эдисон-младший из семи детей семьи Эдисонов. Свое двойное имя он получил в честь дяди Томаса, приехавшего в гости в Майлан в день рождения младенца, и в знак признательности капитану Бредли.

Первые опыты предпринимательства

В 1854 г. семья Эдисонов переехала в Порт-Гурон, у озера Мичиган. Маленький Альва не получил систематического школьного образования, посещал школу лишь несколько месяцев. Бесконечные вопросы любознательного мальчугана, порой выходившие за рамки школьной программы, раздражали учителей, и они предпочли считать его тупым учеником. Как часто взрослые не замечают одаренности, "искры божьей" в своих подопечных и даже в собственных детях!

Обучением сына занялась мать. Он полюбил чтение, неплохо рисовал, был наблюдателен, увлекся химическими опытами и устроил в подвале дома лабораторию.

С 12 лет стал самостоятельно зарабатывать продажей газет, журналов, сладостей и фруктов в поезде, курсировавшем между Порт-Гуроном и Детройтом, на расстоянии 200 км. Поездка в оба конца занимала 14-15 ч.

Вскоре Томас раздобыл старый печатный станок и стал издавать первую в мире поездную газету, печатавшуюся во время движения состава. Этот еженедельный листок размером всего 30х40 см он смело назвал "Большой железнодорожный вестник". Информацию для него получал от знакомых телеграфистов на промежуточных станциях, помещал сведения о различных технических новинках, почерпнутые из журналов и книг. Он был одновременно автором, редактором, наборщиком, издателем и продавцом своего "Вестника".

В багажном вагоне, где размещалась его "типография", он продолжал химические опыты, пока однажды из-за воспламенения фосфора не возник пожар. Тогда взбешенный кондуктор вышвырнул его из вагона вместе со всем хозяйством – лабораторией и типографией.

Несчастный случай привел к повреждению барабанных перепонок, и у Томаса начала развиваться глухота.

Первые изобретения

В 15 лет он обучился модному в то время телеграфному делу и в течение пяти лет проработал в разных городах "бродячим телеграфистом", достигнув виртуозного мастерства в передаче и приеме азбуки Морзе. Заработанные деньги он в основном тратил на книги, реактивы, посуду для химических опытов.

В этот же период началось его увлечение электротехникой.

Неофициальный изобретательский дебют Эдисона состоялся, когда ему исполнилось 16 лет. Будучи телеграфистом ночной смены на одной железнодорожной станции, он должен был дежурить с 7 ч вечера до 7 ч утра и при этом ежечасно посылать сигнал в диспетчерскую в знак того, что дежурный телеграфист бодрствует. Эдисон же, посвящавший большую часть дня своим опытам, чувствовал ночью настоятельную потребность выспаться. С этой целью он нашел остроумное решение, используя обыкновенные часы. Удлинил ось колесика, вращающего часовую стрелку, и насадил на нее легкую шестеренку с одним зубом, который при вращении каждый час замыкал контакты передающего телеграфного аппарата. Таким образом посылался требуемый сигнал. Наградой юному умельцу был... строгий выговор.

В 1868 г. Эдисон переехал в Бостон и, успешно пройдя испытания, был принят телеграфистом в крупнейшую компанию Western Union, однако вскоре сменил Бостон на Нью-Йорк. Здесь и началась его творческая деятельность.

Первая патентная заявка на аппарат для автоматического подсчета голосов при баллотировке была подана Эдисоном 11 октября 1868 г. Патент, полученный 1 июня 1869 г., реализован не был из-за косности конгрессменов. Зато второе изобретение, сделанное в 1869 г., -печатающий телеграфный прибор для автоматической записи и быстрой передачи биржевых курсов на расстояние ("биржевой тиккер") – принесло Эдисону солидный гонорар – 40 тыс. долларов. Эти деньги позволили ему сначала организовать (совместно с компаньонами) консультационное бюро по электричеству и телеграфии в Нью-Йорке, а затем закупить необходимое оборудование и открыть собственную мастерскую в Ньюарке (штат Нью-Джерси). Заказов было много; вскоре коллектив мастерской, возглавляемый 23-летним Эдисоном, составил 150 человек.

В 1871 г. Эдисон женился на работнице своей мастерской Мэри Стиллвелл. Это был счастливый брак. Родились трое детей: дочь Мэри Эстелла и два сына -Томас Альва младший и Уильям Лесли. Увлечение Эдисона телеграфией проявилось и в виде курьеза: старших детей в домашнем кругу называли не по именам, а прозвищами: дочь – Dot (точка), а сына – Dash (тире).

Квадруплекс

В 1871-1874 гг. Эдисон увлеченно работал над усовершенствованием телеграфной передачи: ее автоматизацией с целью ускорения процесса, повышением стабильности и эффективности работы. Чтобы избавить телеграфную систему от нестабильно работающих реле, в 1874 г. он изобрел электромотограф – прибор для ретрансляции телеграфных сигналов, передаваемых азбукой Морзе. Попутно он создал множительный аппарат – мимеограф (современное название "ротатор").

Но главным его достижением в области телеграфии был полученный в том же 1874 г. патент на "двойной дуплекс", или "квадруплекс", т. е. передачу по однопроводной линии одновременно двух пар депеш во встречных направлениях.

Вообще-то схему квадруплексного телеграфирования предложил российский математик З. Я. Слонимский в 1858 г., но реализована она не была. И только Эдисон осуществил идею многократного телеграфирования в практически пригодной аппаратуре на основе мостовой схемы.

Справедливости ради стоит отметить, что Эдисон прославился не только (а быть может, и не столько) оригинальными изобретениями, но и целеустремленным усовершенствованием изобретений, сделанных другими, доведением их до практического внедрения на пользу человечества[1]. И это тоже огромная заслуга Эдисона.

Эдисон писал: "Очень легко делать удивительные открытия, но трудно усовершенствовать их в такой степени, чтобы они получили практическую ценность. Вот этим я и занимаюсь". Можно соглашаться или не соглашаться с первой частью этого утверждения, но оно характеризует направленность творческой деятельности Эдисона, понимание им актуальных задач содействия прогрессу человеческого знания.

Чародей из Менло-Парка

В 1876 г. в местечке Менло-Парк, что в 38 км от Нью-Йорка, Эдисон основал первоклассную лабораторию, оснащенную самым совершенным оборудованием и обширной научно-технической библиотекой. То был первый в мире центр изобретательской деятельности и необходимых для нее промышленных исследований. "И это стало, – как отмечал известный советский историк в области электротехники заслуженный деятель науки и техники профессор Л. Д. Белькинд, – одним из самых замечательных изобретений Эдисона". На "менло-парковский" период приходится, пожалуй, пик творческой и организаторской его деятельности.

В 1877-1878 гг. Эдисон много внимания уделял совершенствованию телефона Белла. По его предложению для усиления электрических сигналов и увеличения дальности передачи в микрофонную цепь была включена индукционная катушка, повышающая напряжение тока. Он запатентовал десятки вариантов угольного (вместо электромагнитного "белловского") микрофона: с угольной пластиной, заключенной между двумя металлическими, в резиновой обойме; с угольным блоком, с кусками древесного угля; с диском, спресованным из ткани, поры которой заполнены пылевидным графитом, с порошкообразным графитом, плавающим над слоем ртути, и т. п. Была проделана колоссальная экспериментальная работа. Без усовершенствований, внесенных разными изобретателями, в том числе Эдисоном, в первоначальную конструкцию аппарата Белла телефон не получил бы столь быстрого и широкого распространения.

Любимое детище – фонограф

В августе 1877 г. в процессе работы над телефоном Эдисон изобрел фонограф; это предтеча граммофона, патефона и вообще звукозаписи. Фонограф представлял собой цилиндр, покрытый оловянной фольгой. С ним соприкасалась игла, прикрепленная к диафрагме приемной части телефона. Устройство было снабжено рупором. Цилиндр вращался от руки и, если при этом в рупор произносились слова, игла, колеблясь вместе с мембраной вверх и вниз, оставляла на фольге канавку в виде впадин и выступов. Такая звукозапись обладала свойством обратимости – звук можно было воспроизвести.

24 декабря 1877 г. на фонограф была подана патентная заявка, и 19 февраля 1878 г. Эдисон получил на него патент. Вскоре канавки на цилиндре были сделаны винтообразными. В начале 1878 г. состоялись публичные демонстрации и выставки фонографов в США и в Европе, привлекшие к прибору внимание широкой общественности.

Первый фонограф Эдисона (1877 г.)

На Всемирной Парижской выставке 1889 г. около выставленных фонографов происходило, как писали газеты того времени, "вавилонское столпотворение". Ежедневно сто экспонировавшихся фонографов прослушивало 30 тыс. посетителей, терпеливо стоявших в очередях. Фонографические записи слушали президенты и коронованные особы. Остроумно высказался Бисмарк: "Фонограф – опасная вещь для дипломатов, но он станет чрезвычайно хорошим, если дипломаты начнут говорить правду".

В знак уважения к Льву Николаевичу Толстому Эдисон в 1908 г. прислал в Ясную Поляну свой усовершенствованный фонограф для записи голоса великого писателя.

Фонограф был любимым детищем Эдисона. На протяжении почти 40 лет он неоднократно возвращался к нему, внося все новые усовершенствования, на которые получил 80 патентов. В частности, оловянную фольгу на цилиндре заменил слоем воска, применил плавающую иглу, цилиндр приводился во вращение электродвигателем.

В 1887 г. известный американский изобретатель – эмигрант из Германии Эмиль Берлинер радикально усовершенствовал фонограф Эдисона, отказавшись от цилиндра и заменив его штампованными пластинками. Он подал патентную заявку на "граммофон с плоскими пластинками".

Представляет интерес то, как в перспективе представлял Эдисон применения фонографа: диктовка писем без стенографии; изучение ораторского искусства; воспроизведение музыки; запись воспоминаний, голосов родных и т. п.; правильная передача фонетики иностранных языков; повторение объяснений учителя; говорящие часы; в сочетании с телефоном – для записи передачи при отсутствии вызванного абонента (прообраз современного автоответчика).

169 патентов на электролампу

Основной принцип действия лампы накаливания наметился еще до работ Эдисона. Попытки накаливать платиновую проволоку, угольный или графитовый стерженек в запаянной колбе, даже с разрежением воздуха, предпринимались физиками в разных странах на протяжении почти трех четвертей XIX в. Первую действующую угольную лампу накаливания изобрел, как известно, русский военный инженер Александр Лодыгин в 1872 г. В сентябре 1873 г. на Одесской улице в Петербурге зажглись первые в мире электрические фонари Лодыгина, сменившие прежние керосиновые лампы.

Разновидности ламп накаливания Эдисона

В 1876 г. другой русский выдающийся электротехник Павел Яблочков изобрел дуговую лампу с угольными электродами, так называемую "электрическую свечу". Освещение посредством свечей Яблочкова применялось во Франции и в других странах. Однако ни одна из изобретенных до Эдисона ламп не была доведена до фабричного производства и массового применения.

Лампу накаливания рациональной конструкции, вполне пригодную для широкого практического использования, и вместе с ней весь комплекс системы электрического освещения человечество получило от Эдисона.

Отдельные опыты над лампами накаливания он начал в 1877 г., а в 1878 г. в основном переключился на это направление и 12 апреля 1879 г. получил свой первый патент на вакуумную лампу накаливания с платиновой спиралью.

В подходе к созданию электролампы наглядно проявились широкая эрудиция Эдисона, его точное умение оценивать назревшие потребности общества и видеть реальную перспективу применения нового. Глобальную задачу он понимал так: создать такую лампу, чтобы электрическое освещение стало массовым, дешевым, легко регулируемым, простым в обслуживании, надежным. Для начала он поставил целью сконструировать лампу, нить которой выдерживала бы накал в течение 1000 ч при температуре 2000°С.

Вскоре изобретатель перешел к изготовлению тела накала из растительных обугленных волокон. С целью поиска подходящих материалов были снаряжены экспедиции в Бразилию, Китай, Японию, на Кубу. Посланцы Эдисона забирались в тропические леса Эквадора, Перу, Ямайки, Цейлона. Было перепробовано шесть тысяч различных растений, проделаны десятки тысяч опытов – поистине титанический труд. Сорок тысяч страниц – двести записных книжек исписал изобретатель, фиксируя результаты опытов. И он и его сотрудники работали ночами и по воскресеньям. "Гений – это на один процент вдохновение, а на девяносто девять – потение!" – любил повторять Эдисон.

Наиболее устойчивыми оказались волокна одной из разновидностей японского бамбука. Из них и начали изготовлять подковообразные нити.

Множество опытов убедили Эдисона в том, что чем больше остается в лампе невыкачанного воздуха, тем меньше срок ее службы. Он усовершенствовал откачивающий насос и добился глубокого вакуумирования стеклянных колб – остаточное давление составляло одну миллионную долю атмосферы. Такого разрежения никто еще до него не достигал. В результате 21 октября 1879 г. первая изготовленная по новой технологии лампа горела непрерывно 45 ч.

4 ноября 1879 г. Эдисон подал заявку на вакуумную лампу накаливания с угольной нитью. Одновременно он решил непростой вопрос соединения угольной нити с токоподводящими медными электродами.

К концу 1879 г. лампа накаливания практически была создана. Лаборатория, контора, квартира Эдисона и еще несколько домов, а также наружная территория Менло-Парка освещались электричеством – горели 700 лампочек Эдисона. А в первый день нового 1880 г. состоялась публичная демонстрация системы освещения для 3000 посетителей. На эту лампу накаливания Эдисон после первого патента от 27 января 1880 г. получил еще 168 патентов во всех странах мира.

1 октября 1880 г. в Менло-Парке начала работать первая в мире фабрика по производству электроламп, а в 1881 г. – электроламповый завод Эдисона в г. Гаррисоне.

Эдисон, как никто другой, понимал, что только в процессе массового производства могут быть выявлены и устранены конструктивные и технологические недостатки нового изделия. Как отличный менеджер Эдисон чувствовал в себе силы завоевать рынок, обеспечить быстрое и широкое внедрение электроламп, увеличить их конкурентоспособность. При себестоимости одной лампы в 110 центов он установил ее продажную цену в 40 центов. Четыре года он неуклонно добивался снижения себестоимости ламп и при одновременном росте их выпуска неизменно терпел убытки. Но за один пятый год, когда он довел себестоимость до 22 центов, а выпуск ламп до 1 млн. штук, он с лихвой покрыл все затраты[2].

Эдисонова индустрия изобретений

В истории электроосвещения только два человека – наш соотечественник изобретатель "электрической свечи" Павел Яблочков и Томас Эдисон не ограничились разработкой одного узлового устройства, а задались целью создать всю систему. Эдисон так сформулировал комплекс проблем:

1) разработать метод распределения энергии, удовлетворительный с научной точки зрения и практически пригодный, экономичный, обеспечивающий независимость действия ламп и простоту их присоединения к электропроводке;

2) создать способ измерения и подсчета энергии, доставляемой каждому потребителю;

3) сконструировать проводники для подвески на столбах или прокладки под землей, чтобы удобно было делать отводы к каждому зданию, а также кабельные колодцы, ответвительные коробки, присоединительные контакты;

4) обеспечить во всех точках распределительной системы практически неизменное напряжение, для чего создать метод регулирования напряжения на электростанциях;

5) спроектировать экономичные парогенераторы, а также аппараты для их пуска и останова, способы регулирования их нагрузок в зависимости от графика спроса потребителей, а также общую компоновку паровой и электрической частей электростанций;

6) изобрести предохранительные устройства, выключатели, патроны, цоколи; разработать методы внутренней проводки к осветительным приборам.

Остается сказать, что весь этот грандиозный по масштабам комплекс проблем Эдисон успешно решил. Он спроектировал и изготовил шесть типов двухполюсных генераторов постоянного тока весом от 300 кг до 30 т, применил шихтовку якоря, оригинальные схему обмоток и конструкцию коллектора. Для проектируемой им электростанции он создал в 1881 г. мощный парогенератор "Джамбо" – самый крупный из всех к тому времени известных. На спроектированной и построенной им в 1882 г. первой в мире тепловой электростанции общественного пользования в Нью-Йорке на Перлстрит было шесть таких генераторов с искусственным охлаждением мощностью по 90 кВт, обеспечивающих одновременное действие 10 000 ламп.

Т. А. Эдисон в лаборатории

Электролитические счетчики расхода электроэнергии, предохранители с плавкими вставками, поворотные выключатели, разработанные Эдисоном, были первыми в электротехнической практике. Он же разработал трехпроводную систему канализации тока, позволившую питать электролампы напряжением 110 В, а силовую нагрузку – 220 В.

Металлические винтовые цоколи и патроны долгое время так и назывались – "цоколи Эдисона" и "патроны Эдисона".

К 1883 г. в США и Канаде было организовано 17 электротехнических фирм; треть из них, а именно шесть были компаниями Эдисона. Основанная им в 1878 г. Edison Electric Light Company к концу 1883 г. изготовляла почти три четверти всех ламп накаливания американского производства. Так зарождалась американская электротехническая промышленность.

К 1886 г. в США Эдисону принадлежала 41 электростанция; они снабжали энергией 100 000 ламп. Реализацию своей системы электрического освещения Эдисон повел широким фронтом в США, Европе, Латинской Америке.

Создание практически пригодной лампы накаливания, как и разработка всей системы электрического освещения, были выдающимся достижением Эдисона. В 1929 г., в ознаменование 50-летия лампы Эдисона, в США была выбита юбилейная медаль и выпущены почтовые марки с его портретом и изображением лампы.

Эдисон весьма успешно участвовал в электротехнических выставках. На первой Всемирной выставке 1881 г. в Париже ему была присуждена высшая награда.

Годы 1879-1882 – период особенно активной деятельности Эдисона. Только в 1882 г. он со своими помощниками получил 141 патент США – по патенту каждые два с половиной дня. Вот она – индустрия изобретений.

Побочное открытие

Совершенствуя свою лампу, Эдисон пытался устранить такой ее дефект, как внутреннее почернение колбы, вызывающее потерю до 50% светового потока. Он предположил, что внутри лампы происходит электрический разряд и что осадок на ее внутренней поверхности -следствие рассеяния заряженных частиц угольной пыли, отрывающихся от раскаленной нити. Далее он предположил, что при введении внутрь колбы дополнительного положительно заряженного электрода такие заряженные частицы будут им притягиваться. Эксперименты он начал в 1880 г., поместив над нитью накала проволоку, пропущенную сквозь стекло колбы и присоединенную к положительному полюсу источника постоянного тока. В 1882 г. он заменил добавочный проволочный электрод пластиной из различных проводящих материалов. В 1883 г. он впервые в мире обнаружил прохождение тока через вакуум к добавочному электроду, т. е. открыл явление термоэлектронной эмиссии, названное в ту пору "эффектом Эдисона". Открыл тогда, когда представлений об электроне в науке еще не было. В 1884 г. в Американском институте инженеров-электриков был сделан и тотчас же опубликован доклад об эффекте Эдисона. Это была первая в мировой литературе статья по электронике вообще.

Диод Флемминга и триод Ли де Фореста – прямые следствия открытия Эдисона.

Сам Эдисон дальнейших исследований в этом направлении не вел, но попытался практически использовать свой прибор в качестве высокочувствительного индикатора изменения напряжения в цепи. В ноябре 1883 г. он подал заявку и получил патент на "Электрический индикатор" для регулирования скорости вращения генератора. Прибор распространения не получил, но все же принцип его со временем был использован для регулирования генераторного напряжения в устройствах самолетного радиооборудования. Пример снова характеризует постоянную нацеленность Эдисона на практическое применение каждого нового открытия.

Триумф

В 1887 г. Эдисон организовал в Уэст Ориндже (штат Нью-Джерси) крупный научно-исследовательский центр с едва ли не самой большой лабораторией в мире. А Всемирная Парижская выставка 1889 г. в память столетия французской революции явилась подлинным триумфом изобретателя, принесла ему международное признание. Его павильон занимал треть всей площади, предоставленной Соединенным Штатам.

Ни один американский гражданин после Франклина не пользовался в Европе таким вниманием и почетом, как Эдисон.

Город Париж выбил медаль в его честь, Президент Французской Республики Карно наградил его орденом Почетного Легиона, а итальянский король – орденом Короны, что возвело Эдисона и его жену в графский титул. На Эйфелевой башне был дан торжественный обед в честь Эдисона, на который были приглашены все знаменитости Франции. Председательствовал на нем сам Эйфель, а знаменитый композитор Шарль Гуно сочинил и исполнил кантату, посвященную этому событию. В честь Эдисона был дан спектакль в Парижской опере. Он и члены его семьи были приглашены в ложу президента Франции.

Газета "Фигаро" чествовала его как бывшего газетчика. Званый обед в Лондоне организовал мэр города. В старинном немецком университетском городе Гейдельберге в честь Эдисона был устроен банкет, на котором присутствовало 1200 человек.

До братьев Люмьер

В середине 1880-х гг. Эдисона увлекла мысль применить методы моментальной фотографии для непрерывной съемки и получения последовательной серии большого числа изображений, которые при просмотре через аппарат, использующий явление инерционности зрительного восприятия, могут создать впечатление движения.

8 октября 1888 г. он представил в Патентное бюро США предварительную заявку на аппарат, "который будет для глаза тем, чем для уха является фонограф", и назвал его "кинетоскопом". В 1889 г. Эдисон впервые применил вместо стеклянных фотопластинок целлулоидную фотопленку. Кинетоскоп, как и другие уже имевшиеся приборы для наблюдения движущихся изображений, относился к так называемым стробоскопическим приборам и был предназначен для одного зрителя. Принципиально новым был его ленточный тип, что открыло дорогу ленточным киноаппаратам. В 1891 г. Эдисон запатентовал свои изобретения в области кино. Не изобретя ничего нового, он удачно скомбинировал, дополнил и усовершенствовал существующие механизмы, получив практически новый технический эффект.

В 1893 г. Эдисон построил первый павильон для киносъемок – "Черную Марию". В ней в 1993-1994 гг. производились киносъемки танцовщиц, акробатов, дрессированных животных, состязаний боксеров. В США организуется Kinetoscope Company.

В разных местах Нью-Йорка были устроены "салоны кинетоскопа". Просмотр кинофильмов способствовал популяризации кинетоскопа. Эдисон не предусматривал проецирования на киноэкран, он был сторонником индивидуальных аппаратов с монетными автоматами.

В 1895 г. братья Люмьер во Франции осуществили съемки и проекцию кинокартин. Это и было рождением кинематографа. Приняв новшество, Эдисон в течение десяти лет был самым крупным в США производителем кинокартин и киноаппаратуры.

Работы Эдисона с кинетоскопом были очень важным этапом на пути создания кинематографии.

А еще электрификация железных дорог

В 1880-1882 гг. Эдисон занимался электрификацией транспорта. В мае 1880 г. он соорудил в Менло-Парке экспериментальный электрифицированный участок железной дороги длиной 0,5 км. Ток от генератора Эдисона (100 В, 75 А), установленного в мастерской, поступал по подземным проводам к двум рельсам – прямому и обратному. Локомотивом служила четырехосная тележка с установленным на ней двигателем Эдисона. Ток с положительного рельса поступал к колесам и от них через коллекторные щетки к электродвигателю, а от него через другие щетки и колеса направлялся к обратному рельсу. Эдисон получил в 1880 г. несколько патентов на отдельные устройства этой системы, в частности на электрическое торможение.

Затем экспериментальная дорога была удлинена до 1,5 км, а в 1882 г. построена новая, более совершенная, длиной 4 км. Локомотив имел кабину для машиниста, предохранительную решетку впереди и осветительный прожектор. Электровоз мог вести шесть-восемь груженых платформ. Тогда же Эдисон предложил осуществлять питание электродвигателя через троллейный провод.

Хотя Эдисон не был изобретателем в этой области, он был одним из первых, кто перешел от идей и намерений к реальному осуществлению устройств электрической тяги, понял ее преимущества и указал основное направление развития.

Аккумуляторы для 1000 целей

Много лет Эдисон посвятил усовершенствованию аккумуляторов применительно к электрификации средств передвижения, в частности, к созданию электромобилей, для которых применявшиеся в то время свинцово-серно-кислые аккумуляторы – тяжелые и коррозирующие – были малопригодны. Эдисон развернул масштабные работы по химии, привлек 20 специалистов-химиков, ассигновал на эти работы большие средства. Наконец, был создан железо-никелевый аккумулятор с электролитом – раствором едкого калия.

Итак, на рубеже XIX и XX вв. тип аккумулятора был найден. Выражаясь современным языком, были пройдены стадии НИР и ОКР. Но требовалось довести его технико-экономические параметры до уровня, превосходящего показатели свинцовых аккумуляторов. Эдисон, как всегда с размахом, решил и эту задачу. В Уэст-Ориндже была построена небольшая фабрика для рафинирования железа и никеля и при ней лаборатория для изучения свойств этих металлов. Были проведены испытания аккумуляторов на электромобиле, после чего начался их промышленный выпуск. Была организована компания Edison Storage Battery Company с заводом щелочных аккумуляторов, где работало 450 человек. Аккумуляторы Эдисона обладали энергией на фунт массы в 3 раза большей, чем свинцовые (14 Вт-ч против в среднем 5 Вт-ч), а массой на 1 л. с. – в 3 раза меньшей (соответственно 53,3 и 155,5 фунтов).

В 1903 г. был сконструирован и испытан аккумуляторный вагон, в 1904 г. аккумуляторами Эдисона были оснащены 30 катеров для прогулок по озеру. В 1905 г. было произведено 10 тыс. опытов с целью повышения надежности аккумуляторов. В 1905-1908 гг. Эдисон получил много патентов, относящихся к усовершенствованию аккумуляторов и в 1909 г. окончательно отработал конструкцию. В 1910 г. организует крупный

завод. В 1911-1914 гг. в эксплуатацию вошло большое число аккумуляторных тележек[3].

Большим потребителем щелочных, относительно легких аккумуляторов стала горная промышленность. Эдисон сконструировал также небольшой светильник с низковольтной электрической лампой, укрепляемый на каске шахтера. Питающий лампу аккумулятор подвешивался на поясе. Рудничные электролампы позволили отказаться от пламенных ламп с сетками Дэви, чем способствовали уменьшению несчастных случаев. В 1911 г. Эдисон создал новую серию щелочных аккумуляторов в трех модификациях и демонстрировал аккумуляторный автобус.

Во время первой мировой войны щелочные аккумуляторы нашли применение в радиоустановках, на небольших судах, подводных лодках.

Как из рога изобилия...

А еще Эдисон изобрел:

• Электрическое перо – прибор для перфорации бумаги и превращения ее в трафарет для изготовления отпечатков.
• Угольный реостат, легко и быстро регулируемый посредством сжатия.
• Тазиметр для измерения незначительных колебаний температуры и влажности.
• Аэрофон и мегафон для усиления звуков.
• Пиромагнитный генератор для преобразования тепловой энергии в электрическую, минуя парообразование и получение промежуточной механической энергии.
• Флуороскоп для осуществления рентгеновских снимков.

Эдисон разработал и довел до индустриального масштаба способ обогащения бедных железных руд путем магнитной сепарации. Действуя в своем обычном стиле, он закупил участок земли с заброшенным железным рудником, построил горняцкий поселок, закупил горнодобывающее оборудование. Сконструировал дробилки, оригинальные магнитные сепараторы, брикетировочные прессы, печи для спекания. Ввел смешение концентрата с кусковым связующим веществом и брикетирование под большим давлением. Спроектировал не имевшую аналогов систему разветвленных транспортирующих установок, впервые применив конвейерные резиновые ленты.

Организовал производство дешевого цемента. Создал Edison Portland Cement Company, снова закупил участок земли; в 1907 г. построил на нем полностью механизированный цементный завод, для которого спроектировал гигантские вращающиеся печи, автоматические весы-дозаторы, механизмы для автоматической упаковки порошкообразного цемента в бочки или мешки.

Предложил изготовлять небольшие шестикомнатные "литые дома" путем заливки цементного раствора в специальные формы. Сконструировал формы, допускающие многократное использование и легкую разборку и сборку. Подобрал рецептуру цементного раствора повышенной текучести, быстрого схватывания и затвердевания. В 1908 г. получил патент. Это была пионерская работа в области строительства.

Организовал производство ряда химических веществ: фенола, бензола, карболовой кислоты, анилинового масла для красителей и других, проявив тем самым свои выдающиеся способности химика-технолога.

Создатель корпораций

Начав с организации мелких, узко специализированных фирм для стимулирования внедрения своих изобретений, Эдисон в 1880-х гг., своевременно оценив ситуацию, перешел к созданию крупных компаний – таких, например, как машиностроительная, электромонтажная и др. В 1889 г. Эдисон объединил все свои электротехнические предприятия в крупную корпорацию Edison General Electric Company. Инициативе Эдисона следовали и другие производители продукции. В 1892 г. две крупнейшие корпорации – Эдисона и Томсона – Хаустона (оба, особенно Илайю Томсон, – известные ученые, профессора) объединились в General Electric Company – концерн с мировой известностью. GEC выпускала 50-60 % всех электроламп в США.

Таким образом, деятельность Эдисона в области ламп накаливания и системы электрического освещения оказалась в центре всего развития электротехнической промышленности, причем не только в США, но и в Европе. Во Франции, в Германии, Италии в числе первых электротехнических фирм были совместные предприятия с участием Эдисона. В 1900 г. был создан мощный научно-исследовательский центр GEC в Скенектади (штат Нью-Йорк).

Словно из эпохи возрождения

Отдавая дань этому великому человеку, следует подчеркнуть основные черты натуры Эдисона; исключительное трудолюбие – он отдыхал за работой и томился бездельем, не отключался даже в дни летнего времяпрепровождения на природе; физическая выносливость – мог работать по 20 ч в сутки, ненадолго засыпая в лаборатории; настойчивость и упорство в достижении цели, не считаясь с моральными, физическими, материальными затратами; личная скромность и абсолютная честность в коммерческих делах.

Его феноменальная изобретательская интуиция позволяла безошибочно следовать прогрессивным направлениям техники. Пожалуй, лишь единственный раз его интуиция не сработала, когда, проявляя упорный консерватизм, он отстаивал применение постоянного тока и категорически отвергал ток переменный. Впрочем, по-человечески его можно понять: большую часть своей творческой жизни он посвятил успешному внедрению в практику устройств именно постоянного тока.

Это необыкновенная широта кругозора; способность охватить всю проблему в целом, базируясь на данных науки, эксперимента; плюс организаторский талант – умение наиболее рациональным образом использовать знания и склонности своих сотрудников – все эти качества обусловили эффективность его деятельности. Наконец, ему были присущи скрупулезность и практичность в регистрации проводимых опытов и фиксации их результатов. В музее Эдисона в Уэст-Ориндж хранятся 3400 его записных книжек.

Всей своей деятельностью Эдисон демонстрировал, что научные исследования должны приносить практические результаты. Любую работу он начинал с изучения всей суммы знаний, имеющихся в данной области, а порой и в смежных областях. Он повторял опыты предшественников, стараясь извлечь из них возможно больше пользы, затем развертывал собственные опыты, как правило, в большом объеме, не считаясь с затратами. Если опыты не давали эффекта, он менял направление и методику исследований, добиваясь поставленной цели. Эдисон инициировал кооперирование исследовательских работ с промышленными.

Он умел одновременно работать над несколькими проблемами, уделяя основное внимание наиболее значимым. В его лабораториях прошли школу ставшие впоследствии известными учеными А. Кеннели, Дж. Флеминг, Н. Тесла, Р. Фессенден, немецкий электротехник 3. Шуккерт.

Эдисон был фанатиком труда. Но не его рабом. Он любил свое творчество, но одновременно любил музыку, особенно Бетховена, сам отлично играл на скрипке. Ежедневно умудрялся просматривать по семь-восемь газет. Поглощал значительное количество научных и общелитературных журналов. Из писателей больше других ценил Шекспира и Гюго. Его личную библиотеку составляли около 60 тыс. книг и журналов, которые он собирал в течение всей жизни, – книги не только на английском, но и на французском, итальянском, немецком языках; на этих языках он не говорил, но читал техническую литературу.

По воспоминаниям современников, у него были очень выразительные руки. Руки великого романтика, мечтателя и исследователя.

Рейтинг

В ознаменование наступления XX века американский электротехнический журнал предложил членам Американского института инженеров-электриков определить порядковый рейтинг 25 наиболее выдающихся электротехников. Данные 277 анкет выявили такую первую пятерку: Фарадей, Кельвин, Эдисон, Белл, Морзе (лишь на 9-м месте оказался Максвелл, на 13-м – Герц).

Данные 25 анкет ученых – членов этого же научного общества дали следующий результат: Фарадей, Кельвин, Максвелл, Эдисон и на равных Генри, Герц, И. Томсон (Белл и Морзе оказались соответственно на 8-м и 9-м местах).

По 25 ответам деятелей промышленности места распределились так: Фарадей, Максвелл, Кельвин, Генри, на 5 и 6-м местах – Белл и Эдисон.

По совокупности оценок всех трех групп анкетированных наибольшее число голосов получили Фарадей, Кельвин, Максвелл и Эдисон.

К сожалению, опрос был недостаточно объективным, так как в список не включили русских электротехников: Петрова, Якоби, Ленца, Яблочкова, Доливо-Добровольского и других.

Важно не то, какое место занимает Эдисон в подобном списке. Главное, он добился впечатляющих достижений и подарил человечеству много такого, что способствовало прогрессу общества. Человечество воздало ему, выражаясь по-модному, адекватно. В 1892 г. Британское общество искусств наградило его медалью Альберта "за выдающиеся заслуги, оказанные прогрессу электрического освещения, телеграфу и телефону". Американский институт инженеров-электриков учредил в 1909 г. Золотую медаль имени Эдисона, которая присуждалась за заслуги в области электротехники. Академия наук СССР в 1923 г. избрала его своим Почетным членом. В 1928 г. он был награжден именной медалью Конгресса США.

Король изобретателей, чародей из Менло-Парка прожил долгую счастливую жизнь. Умер он в возрасте 84 лет 18 октября 1931 г.

Два дня и две ночи проходил народ мимо гроба, установленного в библиотеке лаборатории, чтобы проститься с Эдисоном. Люди стояли часами. 21 октября, ровно в пятьдесят вторую годовщину появления на свет первой угольной лампочки Эдисона, великого изобретателя похоронили.

В Менло-Парке в его честь на большом постаменте из железобетона воздвигнута каменная глыба, в которую вделана бронзовая доска. В верхней части помещен медальон с изображением Эдисона, а в нижней выгравирована надпись:

Примечания

1. Автор статьи, проработав десяток лет экспертом Комитета по изобретениям и Министерства электротехнической промышленности, хорошо знает, что "ахиллесовой пятой" многих, если не большинства, изобретателей в СССР было именно "внедрение", точнее его отсутствие.

2. Если бы руководители многих российских предприятий были сегодня столь смелы, дальновидны и предприимчивы!

3. Позволим себе еще одно отступление от темы. За 40 лет работы в промышленности автор статьи наблюдал, как заводские лаборатории с инициативными руководителями при разработке новых изделий не раз одерживали верх над лабораториями НИИ, возглавляемыми докторами и кандидатами наук. Одерживали потому, что вместо камерных экспериментов на лабораторной установке или опытном образце машины проводили широкомасштабные статистические исследования непосредственно в производственных условиях.

Литература

1. Брайан Дж. Эдисон. Жизнь и работа. Прибой, 1927.
2. Лапиров-Скобло М. Я. Эдисон. ЖГО, 1935.
3. Вейтков Ф. Летопись электричества. Госэнергоиздат, 1946.
4. Белькинд Л. Д. Томас Альва Эдисон. Наука, 1964.
5. Уилсон М. Американские ученые и изобретатели. Знание, 1965.
6. Шнейберг Я. А. Чародей из Менло-Парка // Электричество. – 1992. – №№ 5, 6.
7. Чистяков Н. И. Пропущенный юбилей // Электросвязь. – 1991. – № 7.

Статья опубликована в журнале "Электросвязь" №5, 1997 г., стр. 25.
Перепечатывается с разрешения редакции.