Основоположник вітчизняної високочастотної техніки

Ян Шнейберг

У природі ще багато чого не взято для техніки. Хтось з великих хіміків говорив: «Техника використовує лише родзинки з пирога природи». Ось я і хочу отковирять ще одну таку родзинку.

В.П. Вологдін

У перші два десятиліття після винаходу радіо в 1895 для цілей радіозв'язку застосовувалися іскрові і дугові генератори електромагнітних хвиль. Іскрові передавачі мали малий ККД, порівняно невеликий радіус дії, були схильні до впливів перешкод. Незважаючи на це, іскрові радіостанції використовувалися на цивільних і морських суднах, в сухопутних військах. У військово-морському флоті радіозв'язок була єдиним засобом бездротового зв'язку.

Пошуки вченими та інженерами більш надійних засобів зв'язку привели до створення дугових генераторів незгасаючих електромагнітних коливань. До початку 20-х років XIX століття дугові радіостанції широко використовувалися в різних країнах. Дугові генератори (потужністю від одиниць до тисячі кіловат) були першими технічно придатними засобами отримання незгасаючих коливань, але при цьому не могли задовольняти зростаючі потреби в бездротового зв'язку: працювали нестабільно, були примхливі в налагодженні та обслуговуванні. Наукові дослідження та численні експерименти показали, що більш перспективним засобом отримання незгасаючих електромагнітних коливань можуть бути електричні генератори високої частоти.

Ще до винаходу радіозв'язку успішні спроби створення електричних машин високої частоти з великим числом полюсів і підвищеною швидкістю ротора були зроблені видатним сербським електротехніком Н. Тесла (1856 -- 1943). Одне з перших пристроїв високої частоти для радіотехнічних підприємств - Машина американського інженера Р. Фессендена (1866 - 1932). Зокрема, в 1906 на радіостанції була встановлена його машина потужністю близько 1 кВт при частоті 75 кГц. У США та Німеччині використовувалися машини високої частоти потужністю до декількох сотень кВт і частотою від 6 до 25 кГц.

Піонером вітчизняного високочастотного машинобудування був талановитий інженер В.П. Вологдін, який створив ряд оригінальних конструкцій, першим з яких було побудовано в 1912 році для флотських радіостанцій.

Нелегкі роки навчання

Валентин Петрович народився в сім'ї колишнього кріпака уральських промисловців Строганових 22 березня 1881. Його батько П.А. Вологдін зумів закінчити Землеробську школу в Москві і працював гірничим доглядачем на одному з віддалених рудників - Кувінском металургійному заводі. Будучи «майстром на всі руки», він створював різноманітні пристрої для полегшення праці робітників, був і столяром, і слюсарем. Свою любов до праці і до читання книг намагався передати дітям.

Після переїзду сім'ї до Пермі Валентин слідом за старшими братами поступив в 1892 році в Пермське реальне училище. З юності він захоплювався розповідями вчителя фізики про новітні відкриття в галузі науки і техніки. Особливе враження справило на нчудамі техніки »того часу - фонографом і кінематографом. За порадою батька Валентин багато читає.

У 1900 році він успішно витримав іспити до Петербурзького технологічний інститут. Постійно стежив за фізичними та електротехнічними відкриттями і разом з тим жваво відгукувався на найважливіші суспільні події, брав участь у демонстраціях революційно налаштованих студентів. Під час однієї з демонстрацій його заарештували - два місяці довелося просидіти у в'язниці. Влаштуватися після арешту в інститут не дозволили, він повинен був відбувати військову повинність.

Завдяки клопотанням одного з професорів Технологічного інституту він був зарахований в інженерні війська солдатом-креслярем і нерідко викреслював схеми складних артилерійських укріплень. Одночасно вивчав фізику і механіку, мріяв закінчити інститут. Через рік йому дозволили скласти іспити за третій курс. Але щоб заробляти на життя, він змушений був працювати на механічному заводі.

Вологдина все більше захоплюють електромагнітні явища. Своїми руками він влаштовує невелику домашню лабораторію, проводить експерименти з передачі і прийому електромагнітних хвиль. Після одного з доповідей винахідника радіо А.С. Попова він назавжди «поріднився» з радіотехнікою.

Після закінчення Технологічного інституту в 1907 році здатному інженера-технолога запропонували залишитися для підготовки до отримання професорського звання. Він відвідує публічні лекції великих учених, що розширює і поглиблює його знання в новій галузі - високочастотних електричних коливань. При цьому Вологдін, за його словами, не хотів бути «вченим-папугою», преподносящім молоді чужі відкриття та висновки. Валентин Петрович підкреслював, що хоче бути «чорноробом від науки ... і ввійти в науку не з переднього, а з чорного ходу ». Для створення таких знань потрібно було піти на електротехнічний завод і брати активну участь у виробничому процесі.

З 1909 року Вологдін завідує випробувальної станцією на першому російському електромашинні заводі Глєбова, який випускав різноманітні електричні машини та апарати. Він - єдиний на підприємстві російська дипломований інженер - Із завидною енергією усуває недоліки в розрахунках і виготовленні електротехнічних пристроїв. Поступово Валентин Петрович набуває досвіду конструктора-електромашіностроітеля, стає відомим фахівцем в області радіотехніки. Незабаром він отримує запрошення у Кронштадтській офіцерські класи для розробки вітчизняних генераторів підвищеної частоти для корабельних радіоустановок, де все гостріше відчувалася потреба у більш надійних засобах зв'язку. На початку минулого століття радіотехнічне обладнання в Росію постачала німецька фірма «Телефункен», але конструкція машин високої частоти була далеко не досконалою, а вартість - досить високою.

Перше винахід молодого інженера

Критично вивчивши зарубіжні конструкції, В.П. Вологдін в 1912 році розробив власний варіаннний радіогенератор »потужністю 2 кВт при частоті 60 кГц незабаром став застосовуватися на флотських радіостанціях (виготовлялися на заводі Глібова). Через рік, у 1913-му, Вологдін створює більш потужну машину (6 кВт при частоті

20 кГц), яка використовувалася для радіотелефонного зв'язку Гребні між портом і Головним адміралтейством в Петербурзі на відстані до 5 км.

Творчі задуми інженера не призупинило навіть трагічне подія: під час пожежі згорів дотла завод Глєбова, у вогні загинуло більше десятка готових машин. В.П. Вологдін стає начальником технічного бюро на заводі «Дюфлон і Костянтинович» під Петербургом. Підприємство випускало потужні генератори, які були дешевші від зарубіжних і надійніше в експлуатації. Дізнавшись про успіхи інженера Вологдина, представники іноземних фірм запрошують його на роботу, але він відкидає всі пропозиції і мріє створити власну наукову лабораторію.

Під час імперіалістичної війни завод, де Валентин Петрович вже працював технічним директором, випускав не тільки високочастотні машини для радіостанцій, а й генератори для літаків, різну апаратуру для військових установок. У 1915 році Вологдін розробив оригінальний генератор для літака-гіганта «Ілля Муромець».

«Вчений-спеціаліст» Нижегородської радіолабораторії

Важливий етап у творчих дослідженнях В.П. Вологдина пов'язаний з Нижегородської радіолабораторією. У 1918 році Валентин Петрович отримав конверт, розкрив його і не повірив своїм очам: у Росії, де палала громадянська війна, стояли фабрики і заводи, не вистачало хліба, за розпорядженням Уряду в Нижньому Новгороді створювалася наукова радіотехнічна лабораторія, куди його запрошували як «вченого-фахівця». Незабаром Вологдін був уже в дорозі. Разом з пасажирами поїзда, зупиняється посеред лісу, відправлявся з сокирою для заготівлі «їжі» паровоза.

Потреба у створенні Наукового радіотехнічного центру, заснованого влітку 1918 року спеціальним декретом, підписаним В.І. Леніним, була надзвичайно гострою. Після світової війни 1914 року Росія залишилася без прямого зв'язку зі своїми союзниками - Англією та Францією. Терміново були побудовані дві передавальні іскрові радіостанції в Царському Селі і на

Ходинському полі в Москві, в Твері обладнана приймальня радіостанція. Необхідно було швидко створити науково-дослідний і виробничий центр для масового (на той час) виробництва електронних підсилювальних ламп, раніше що надходили з-за кордону. Технічним керівником радіолабораторії призначили вихованця Петроградської офіцерською радіотехнічної школи М.А. Бонч-Бруєвича (1888-1940), творця першого у світі генераторної електронної лампи з мідним анодом, охолоджують водою. Він був блискучим ученим і педагогом, професором кафедри радіотехніки Ленінградського електротехнічного інституту зв'язку, членом-кореспондентом АН СРСР. З 1928 по 1940 рік ним було отримано понад 60 патентів в галузі радіотехнл ще в Твері в 1915 році, але організувати її виробництво було надзвичайно важко через відсутність необхідних матеріалів та обладнання.

В.П. Вологдина для лабораторії відвели окреме приміщення. Пізніше в 1920-1921 роках для випробування потужних генераторів високої частоти була споруджена силова електростанція. Валентин Петрович почав розробляти конструкцію машини високої частоти значно більшої потужності в порівнянні з тією, яку він створив в 1913 році (6 кВт при частоті 20 кГц). Він прагнув забезпечити високу надійність машини і створити потужний електричний двигун для обертання вала генератора. Потужність проектованої машини повинна була скласти 50 кВт при частоті 20 кГц. Окремі частини машини виготовлялися на декількох нижегородських машинобудівних заводах. Особливу трудність представляла прокатка дуже тонких сталевих листів для ослаблення вихрових струмів. Такий стали в Росії не виготовляли, і Вологдина довелося використовувати старі зв'язки на двох уральських заводах, де вдалося отримати прокат листів потрібної товщини.

Всупереч думку багатьох фахівців Вологдін довів доцільність використання електродвигуна з зубчастої передачею. Необхідно було забезпечити найвищу точність у виготовленні деталей: масивний ротор машини обертався зі швидкістю 200 м в секунду (на периферії ротора), а зазор між нерухомим статором і що обертається ротором становив усього 0,5 мм.

Струм високої частоти від генератора поступав в трансформатор, а потім у коливальний контур і антену. Для установки антени використовувалися спеціально розроблені варіометр. У 1922 році машина потужністю 50 кВт була побудована і встановлена на Жовтневій (колишньої Ходинському) радіостанції в Москві для радіозв'язку з

Європою та США (рис. 1).

У тому ж році Нижегородська радіолабораторія була нагороджена орденом Трудового Червоного Прапора, а

В.І. Ленін у листі Наркомові пошти і телеграфів вказував, що він підтримує занесення «професорів Бонч-Бруєвича і Вологдина на Червону дошку ».

Незабаром Вологдін почав проектувати машину ще більшої потужності - 150 кВт. Вона була виготовлена в 1925 році, коли Валентин Петрович вже працював у Ленінграді. Машина помітно перевершувала іноземні аналоги, була більш простий і дешевою. Обидві машини 50 і 150 кВт були встановлені на Жовтневій радіостанції. У 1922 році в статті «Радіозв'язок в Німеччині і Української РСР», опублікованій в газеті «Известия ВЦВК », відзначалися гідності конструкцій машин Вологдина, визнані німецькими фахівцями.

Не зупиняючись на досягнутому, В.П. Вологдін в 1921 році почав проектувати машини на 250 і 500 кВт, але їх виготовлення здійснити з ряду причин не вдалося.

Слід зазначити, що Бонч-Бруєвич не був прихильником використання високочастотних генераторів для цілей радіозв'язку, він підкреслював безперечна перевага електронних генераторних ламп, тим більше, що їх виробництво вимагало менших коштів і витрат матеріалів. В.П. Вологдін визнавав перспективи пріал, що для далекої радіозв'язку потужні високочастотні генератори поки необхідні. Він прозорливо передбачав широке застосування в майбутньому струмів високої частоти в різних галузях промисловості.

Створений Вологдина найпотужніший електромашинні передавач на 150 кВт був останнім, використаним для цілей радіозв'язку. Почалося найширше застосування електронних ламп, які відкрили нову епоху в розвитку бездротового радіозв'язку.

Вітчизняний ртутний випрямляч - дітище Вологдина

Валентин Петрович був одним із піонерів створення вітчизняних ртутних випрямлячів, призначених для харчування анодів електронних ламп радіотелефонний передавачів. Проблема полягала в тому, що для цього був потрібен джерело напруги до 10 кВ. Машини постійного струму такої напруги виготовляти було складно через труднощів з ізоляцією. Використання трансформаторів для підвищення напруги змінного струму з подальшим включенням кенотронов1 було надзвичайно складним і неекономічним.

Перед В.П. Вологдина стояло нелегке технічна задача. Ряд зарубіжних фірм відмовилися від застосування ртутних випрямлячів через можливі коливань випрямленного струму, згасання дуги та ін Однак потрібно було шукати вихід для здійснення харчування потужних електронних ламп. Після численних експериментів і розрахунків Вологдін вирішив створити перший в Росії трифазний ртутний випрямляч високого напряженія2, більш компактний при досить високому ККД (до 99%), до того ж напругу всередині випрямному колби падало трохи.

У 1922 році завершилися випробування ртутних випрямлячів - Оригінальних приладів потужністю до 10 кВт при напрузі випрямленного струму більше 3500 В (рис. 2). Вони були надійні в роботі і стали широко застосовуватися в установках на потужних радіотелефонів та радіотелеграфних станціях, які випускала Нижегородська лабораторія (зокрема, для Свердловської радіостанції, а в 1923-1924 роках - для радіостанції імені Комінтерну).

Як писав П.А. ? ератори високої частоти для установки на радіостанціях, подання про бездротового зв'язку навіть у освічених людей були дуже примітивні. Про цікаве епізоді, що характеризує уявну складність і незвичність найпростіших іскрових радіопередавачів, розповідає один з найстаріших вітчизняних радіофахівців П.А. Остряков у своїх спогадах про М.А. Бонч-Бруєвича (1) - видатного вченого в галузі радіозв'язку. Після закінчення інженерного училища Бонч-Бруєвич в 1912 р. вступив до офіцерської електротехнічну школу (перетворену згодом у Військову академію зв'язку в Петербурзі) і в 1914-му разом з іншими слухачами брав участь у польових маневрах з практики радіозв'язку під Царським Селом.

Шум іскрового радіопередавача привернув увагу коменданта Царськосельського палацу сановного генерала Воєйкова, що здійснював верхову прогулянку. Придворний генерал, під'їхавши до радіостанції, запитав: «Що це таке?» Йому відповіли, що це польова корпусні радіостанція потужністю в два кіловати.

- Кіло, вата, - задумливо повторив генерал.

- Так точно, Ваше превосходительство, - жваво відповів Бонч-Бруєвич, - Кіло вати!

Поглянувши на щоглу, генерал поцікавився:

- А це що? Анатема?

Ледве стримуючи сміх, слухачі здивувалися тому, як генерал примудрився переплутати відому драму письменника Леоніда Андреєва з антеною. Бонч-Бруєвич знову бадьоро підтвердив:

- Так, Ваше превосходительство, вона сама - Анатема.

- А цей ... радий, .. він що ж нагорі?

- Так точно, - бадьоро відрапортував Бонч-Бруєвич, - нагорі анатеми в маленькій коробочці!

- Дякую вам, панове. Все це дуже цікаво, - промовив генерал і поїхав.

Список літератури

Для підготовки даної роботи були використані матеріали з сайту http://www.connect.ru/