провісник
вітчизняної електроавтоматики
Ян Шнейберг
Назва генерал-лейтенанта Костянтина Івановича Константинова
як зачинателя вітчизняної ракетної артилерії та піротехніки було відомо лише
військовим фахівцям. Однак його видатні винаходи в області електроавтоматики
і електроенергетики на довгий час залишалися в забутті. І лише в 1951 р. після
виходу в світ монографії А.В. Храмів про Константинові, в якій вперше були опубліковані
архівні й літературні джерела, перед читачем постав образ талановитого електротехніка,
інженера і винахідника середини XIX століття.
Після тривалого забуття
Широку популярність, у тому числі в Європі, отримала створена
Константіновим в 1844 р. унікальна електробаллістіческая установка, що дозволяла
вимірювати мізерно малі проміжки часу з небаченою, майже фантастичною точністю
до 0,00006 сек.
Для читачів Connect'а особливий інтерес представляють оригінальні
електроавтоматіческіе пристрої та прилади, що містили різноманітні реле, а також
електромагнітний телеграф, виготовлені під керівництвом Константинова або їм особисто
для управління, зв'язку і контролю роботи елементів електробаллістіческой установки.
В останні роки життя Константинов із захопленням зайнявся
проблемами повітроплавання, практичним застосуванням повітряних куль і аеростатів.
Зокрема, він стверджував, що для аеростатів необхідні «легенькі рушії» і
системи управління ними. Але вирішення цих питань «... не представляється можливим
за нинішнього стану науки і механічних пристроїв ». Винахідницької фантазії
Константинова можна тільки дивуватися. Він провів ряд успішних експериментів з метою
передачі сигналів та інформації з допомогою величезних повітряних зміїв.
Після опублікування монографії А.В. Храмов пройшло більше
півстоліття, і книга стала бібліографічною рідкістю. Тому майже два покоління
вітчизняних фахівців в області електроавтоматики та електроприладобудування
нічого не знають про діяльність К.І. Константинова, якого по праву можна назвати
першопрохідцем у створенні унікальних електроавтоматіческіх пристроїв для управління
зв'язком.
Як писав А.В. Храмов, «Константинов увійшов в історію науки
і техніки як винахідник методів і приладів вимірювання дуже малих проміжків
часу, як найбільший діяч ракетної техніки, як винахідник і конструктор
автоматизованих машин ... як піонер в галузі автоматики, зокрема електроавтоматики ».
Небачений успіх молодого винахідника
Костянтин Іванович Константинов народився в 1819 р. * в сім'ї
купця 2-ї гільдії. У 1834 р. вступив до Петербурзьке Михайлівське артилерійське
училище - одне з найкращих військових навчальних закладів Росії. Серед викладачів
училища були відомі вчені в галузі механіки, математики, фізики та хімії, які зуміли
прищепити здатному хлопцю любов до точних наук. У 1837 р. «за відміну в науках»
Константинов був вироблений в старшого офіцерського класу - зарахований в чині прапорщика
в гвардійську артилерійську батарею. Через рік він вже викладач дивізійної
фейерверкской школи, а з 1840-го - помічник завідувача навчальної лабораторної командою
Петербурга.
Мабуть, неабиякі здібності молодого офіцера не
залишилися непоміченими, тому що в 1840 р. він був направлений в тривалу зарубіжну
відрядження (до 1844 р.) «для збирання корисних відомостей до артилерії відносяться»,
де уважно вивчав зарубіжний досвід на багатьох європейських заводах, арсеналах
і полігонах.
Ще в училищі Константинов задумав створити точний прилад
для вимірювання швидкості польоту артилерійського снаряда, і весь вільний час приділяв
розробки відповідної автоматичної установки. Для цього йому потрібно було створити
прилад, здатний з великою точністю вимірювати дуже малі проміжки часу.
У 1842 р., будучи в Лондоні, Константинов винаходить оригінальну
конструкцію електромагнітного Хроноскоп, який, подібно мікроскоп, що дозволяє
спостерігати дрібні частки, «зробив би доступним аналіз рухів, що відбувалися
в стотисячні частки секунди ». Виготовлення цього приладу Константинов замовив власникові
майстерні точних приладів, відомому англійському фізику Чарльзу Уїтстона. Останній
не тільки зажадав за цю роботу пристойну суму, але і не посоромився пізніше
привласнити собі винахід Хроноскоп. Константинов був обурений вчинком Уїтстона,
він ніколи не був ні підприємцем, ні ділком і з прикрістю писав: «... через недосвідченість
я й не підозрював про необхідної обережності у зносинах з учено-промисловцями;
це стало відомо мені згодом і не без гіркого досвіду ». Костянтин Іванович
спеціально був змушений виїхати до Англії і Франції, щоб з допомогою вчених, знайомих
з його роботами, а також відповідних документів та актів довести свій пріоритет
у винаході електромагнітного Хроноскоп. Більше того, коли академіку Б.С. Якобі
стало відомо, що створення перших електромагнітних пристроїв для вимірювання невеликих
проміжків часу приписується двом європейським вченим, він представив до Паризької
академію наук листа, в якому повідомляв, що їхні прилади «... не можуть з яким-небудь
успіхом змагатися з майстерно виконаним електробаллістіческім приладом нашого
вченого артилерійського офіцера Константинова ».
Але відстоюванням свого пріоритету у винаході приладу
Константинов зайнявся через кілька років. А тоді, у 1842 р., він, отримавши прилад
у виконанні Уїтстона і випробувавши його, визнав абсолютно не придатним до вживання.
Після приїзду в Париж Константинов закінчує розробку нового хронометрично
пристрої, виготовлення якого взяла на себе майстерня точних приладів Бреге.
У 1844 р. пристрій було готове, але під час перевезення в Петербург багато його частини
були пошкоджені. Незважаючи на надзвичайно несприятливі обставини, що супроводжували
створення приладу, Константинов наприкінці 1844 пропонує ще більш досконалу
електробаллістіческуюрая була успішно випробувана на Волковому поле в Петербурзі. Ця
установка дозволяла визначати незначні проміжки часу, необхідні гарматного
ядра для проходження через електрично з'єднані металеві щити, і автоматично
реєструвати ці сигнали на міліметровому сітці, нанесеної на поверхню рівномірно
циліндра, що обертається. Загальний вигляд установки показано на рис. 1 (автоматичні прилади
та устаткування знаходилися в «будиночку» праворуч). Детальний опис встановлення ми свідомо
опускаємо, зазначимо лише, що вона дозволяла реєструвати швидкість польоту снаряда
з небаченою точністю - до 0,00006 сек, що для того часу було «неперевершеним
рекордом ».
Електромагнітний телеграф «для швидких словесних зносин»
У 1848 р. Константинов розробив і виготовив електромагнітний
телеграф для «... швидких і безперервних словесних стосунків »між основними елементами
його електробаллістіческой установки - знаряддям і електробаллістіческім приладом,
визначав швидкість польоту снаряда (вони перебували на значній відстані
один від одного). На думку Константинова, електромагнітний телеграф міг отримати
«... Більш загальне застосування, ніж призначене мною спочатку». Телеграф складався
з «двох абсолютно однакових апаратів, з яких кожен служив для відправлення
і одержання депеш ». Циферблат апарату мав 12 знаків і «вказівний стрілку»
(рис. 2). Схема електромагнітного телеграфу зображена на рис. 3.
При натисканні пальцем на клавішу одного з приладів (1) металевий
стрижень (2) опускається в чашевидних головку залізного гвинти (3), наповнену
ртуттю. Електричне коло замикається, і в приймальному приладі нижній кінець важеля
(5), підвішеного на осі (6) і віджимається пружиною (7), притягується до сердечникові
електромагніту (4). При цьому верхній кінець важеля (5), діючи на одне з зубчастих
коліс «спеціального профілю» (9), поверне його, а разом з ним і стрілку покажчика
(8) на 1/24 частину кола. При звільненні клавіші електричний ланцюг розімкне,
поворотна пружина (7) поверне важіль (5) у вихідне положення. У цей момент верхній
кінець важеля впливає на другому зубчасте колесо (9), і стрілка покажчика повернеться
ще на 1/24 частину кола. Відтак «один імпульс» - натиснення і звільнення
клавіші (1), що повертається у вихідне положення пружиною (11), що впливає на
один з приладів, викликає у другому приладі поворот стрілки покажчика на 1/12 частину
кола; при цьому стрілка покажчика (рис. 2) переходить від одного знака до іншого.
За допомогою спеціального коду депеша швидко розшифровується.
Оригінальність телеграфу полягала ще й у тому, що прилад,
з якого ведеться передача, повторює на своєму циферблаті відліки циферблата приймаючої
приладу, що забезпечувало надійний контроль за передачею інформації. Для цього клавіші
(1) забезпечені важелями (10) (у лівій частині схеми), які при натисканні та відпуску
клавіші діють на важіль (5) передавального приладу, що викликає за допомогою зубчатно
такі ж рухи стрілки покажчика, які одночасно викликає електромагніт приймаючої
приладу ».
Електромеханічний перемикач ланцюгів
Продовжуючи вдосконалювати свою електробаллістіческую установку,
Константинов в 1845 р. створює нове оригінальне автоматичний пристрій-електромеханічний
перемикач ланцюгів, названий ним «допоміжним приладом». Цей прилад з'явився
прототипом одного з найважливіших елементів сучасних автоматичних та телемеханічних
пристроїв. Такі прилади здійснюють переключення електричних ланцюгів в заданому
порядку.
Схема автоматичного перемикача зображена на рис.
4. Вантаж (2) приводить в обертання дерев'яний циліндр (1). При включенні електричної
ланцюга електромагніт (5) притягає гальмує важіль (3), насаджений на вісь (4),
і утримує циліндр (1) від обертання. Ланцюг електромагніту замикається через металеву
сітку щита I, пружину (6) і контактну пластинку (7), поєднану через вісь дерев'яного
циліндра з зажимом (8). Після пострілу гармати ядро розриває дротяну сітку щита
I, ланцюг (джерело струму - електромагніт - затиск (8) розмикається, і спіральна пружина
(9) відводить від електромагніту гальмує важіль (3) до упору (10). Циліндр під впливом
вантажу починає обертатися до тих пір, поки контактна платівка (7) не спаде на підключення
з пружиною наступного щита III. Електричне коло знову замикається, спрацьовує
електромагніт (5), і знову відбувається перемикання наступних щитів.
К.І. Константинов прагнув підвищити точність показань
приладів і - як стверджує біограф - «розробив питання про перевірку точності свідчень
приладів ... ця робота є однією з перших в історії цієї найважливішої області
техніки вимірювань ».
Про непересічність винаходи Константинова говорить, зокрема,
стаття одного з найбільш авторитетних вчених у галузі електромагнетизму академіка
Е.Х. Ленца в «Артилерійському журналі» - «Про електробаллістіческом приладі полковника
Константинова ». Особливий інтерес, на думку Ленца, представляє «контрольний секундомір»,
винайдений Константіновим. Спеціальний комутатор і електромагнітне маятникове
реле забезпечували автоматичний контроль за рівномірністю обертання циліндра, на
якому реєструвалося час пострілу гармати. Відомий фізик академік А.Я. Купфера
писав у своєму висновку про новий метод вимірювання часу, що «... він перевершує
по своїй точності все, що можна собі уявити в даний час ». Спеціальна
комісія Академії наук, до якої входили авторитетні вчені академіки М.В. Остроградський,
Б.С. Якобі та ін, визнали електробаллістіческую установку Константинова «видатним
досягненням науки і техніки ».
Винахідник був нагороджений орденом Святого Володимира і
2000 руб. сріблом. Крім того, він був удостоєний Першої Михайлівській премії, заснованої
в 1845 р. колишнім вихованцям Михайлівського артилерійського училища за кращий твір
або винахід ».
Раніше ми вже відзначали, що Константпеціаліст в області ракетної
техніки. Досить назвати фундаментальний курс лекцій про бойові ракети, прочитаний
їм в 1860 р. в Михайлівській артилерійській академії, який через рік було видано
французькою мовою в Парижі. Він розробив і здійснив систему автоматизації
технологічних процесів виробництва ракет, для чого створив найрізноманітніші
електроавтоматіческіе прилади та пристрої. Винайшов прототип широко поширених
в сучасній техніці автоматичних вимикачів і східчастих регуляторів, вперше
створив реле часу (таймер), яке в XX столітті вважалося зразком американської
техніки автоматичного управління виробничими процесами, брав участь
у розробці зворотного зв'язку в автоматичних регуляторах. Константинов прозорливо
передбачав, що в майбутньому в результаті застосування електрики «... будуть більш доступні
технології, ніж нині »і підкреслював, що хотів би« ... заявити наші права на їх застосування ».
Чим би не займався Константинов, він завжди прагнув знайти
практичне застосування своїх винаходів. Наприкінці 60-х рр.. в місті Миколаєві
Константинов провів цікаві експерименти з повітряним змієм «за ідеєю Франкліна».
Він створив величезного змія прямокутної форми (популярного серед російських «вуличних
хлопчаків ») на відміну від трикутної,« процвітаючою на Заході ». Цей змій важив
більше 4 кг і міг при «середньому вітрі» піднімати 4-фунтову (1,6 кг) «залізну кішку»
- Особливий вид якоря на висоту понад одну тисячу метрів. Важливо відзначити, що цей
змій, за твердженням Константинова, «був пристосований як для передачі сигналів,
так і письмових повідомлень »(курсив наш. Я.Ш.).
Вчений і людина
На закінчення кілька слів про Костянтина Івановича як
про людину і громадського діяча. І в цьому він являє собою приклад дивного
людинолюбства, доброзичливості та дбайливого ставлення до простих людей. В останні
роки життя він із завидною цілеспрямованістю зайнявся питаннями використання досягнень
в області електроавтоматики для вдосконалення виробничих процесів, безпосередньо
пов'язаних з життям людини.
У 1868 р. Константинов публікує в «Миколаївському віснику»
свою працю «Про поліпшення народного продовольства в Росії в економічному та гігієнічному
відносинах ». Вражає, як при всій своїй зайнятості чисто технічними проблемами
він опублікував змістовне наукове дослідження, яке, на думку біографа,
«Заслуговує самої серйозної уваги істориків соціальної гігієни та медицини
та харчової промисловості ».
Потрібно, за твердженням Константинова, за допомогою лікарів,
інженерів, технологів, хіміків «пролити світло» у питаннях покращення життя, харчування,
гігієни людей, у тому числі і небагатих, які живуть на щах й каші і не вживають
в їжу фазанів та інші делікатеси. Необхідно створити автоматизоване і механізоване
виробництво основних харчових продуктів і лікувальних страв, використовуючи штучне
заморожування та охолодження. Нужнклавамі для варіння овочів на парі, зберігати «різні
їстівні предмети в безповітряному просторі », використовувати годинник з сигнальними
пристроями (далекий прототип сучасної мікрохвильової печі). Повинні бути створені
наукові лабораторії, обладнані мікроскопами та іншими приладами для дослідження
харчових продуктів. Всі люди, стверджує Константинов, незалежно від їхнього походження
і добробуту повинні «поглинати щодня» таку їжу і в такій кількості, щоб
вона одержала «речовини для підтримки життя та здоров'я». Він сподівався, що йому вдасться
якщо не створити все, що він пропонує, то хоча б «порушити інтерес до такого роду
починань ». На жаль, його проекти ще багато десятиліть не були реалізовані.
Важка хвороба і передчасна смерть Костянтина Івановича
перервали його успішну творчу діяльність, не дозволивши запровадити в життя багато чого
з задумів. Константинов помер у розквіті творчих сил (йому ледве виповнилося
50 років) у січні 1871 р. в місті Миколаєві. І після «останнього боргу, відданого
військ і артилерії », труну з тілом покійного був відправлений у Чернігівську губернію
для поховання у родинному склепі.
Незважаючи на порівняно недовге життя і виснажливу
хвороба Костянтин Іванович зумів внести помітний внесок у скарбницю вітчизняної
науки і техніки. Він постає перед нами справді талановитим, багатогранним і гуманним
людиною, що прагнув своїми працями прискорити науково-технічний і економічний
прогрес своєї Батьківщини.
Унікальне «шоу» в Лефортово
Влітку 1856 р. у Москві мали відбутися коронаційні
урочистості з нагоди сходження на престол імператора Олександра II. Захід
надзвичайно відповідальний, тим більше що на урочистості були запрошені провідні державні
діячі й закордонні гості. Програма передбачала не тільки грандіозний феєрверк,
але й освітлення величезній площі перед Катерининський палацом (в якому в наш час
знаходиться Бронетанкова академія), а також музичний супровід. Необхідно
було продемонструвати щось незвичайне, що підтверджує успіхи вітчизняної науки
і техніки. І як виявилося згодом, задумане стало своєрідним електроавтоматіческім
шоу.
Підготовка і проведення урочистостей було доручено вже відомому
в той час фахівцеві в області ракетного справи, піротехніки і електроавтоматики
генералу К.І. Константинову. Природно, що Константинов став розробляти проект
проведення урочистостей із застосуванням електрики, у можливості якого він вірив
і вмів його ефективно використовувати.
Для освітлення площі Константинов запропонував встановити
на даху палацу 10 потужних електричних дугових ламп, винайдених відомим електротехніком
А.І. Шпаковський, яких не було раніше ні в Росії, ні за кордоном. Завдяки
оригінальним електромагнітного та електромеханічного регуляторам лампи забезпечували
не тільки значну яскравість освітлення, але і - що дуже важливо - надійність работи.проізойті,
якщо хоча б частину ламп згасла, і величезна площа оповив морок. Лампи,
які пізніше у пресі назвали «Електричними сонцями Шпаковського», виробили
справжній фурор. Але, мабуть, найоригінальнішим нововведенням, продемонстрованим
Константіновим, був зв'язок і електроавтоматіческое управління стрільбою з гармат.
На урочистостях були хор і оркестр, які об'єднали близько 3 тис. чоловік, повинні були виконувати
державний гімн. Але під час репетиції з'ясувалося, що бій барабанів в оркестрі
послаблявся звуками мідних труб, і ефект урочистого звучання оркестру помітно
знижувався. Тоді Константинов розробив незвичайну конструкцію приладу «вроде клавікорда»,
який був виготовлений в Петербурзькому ракетний закладі. Електричні «клавікорди»
встановлювалися на пульті диригента, підключалися до гальванічним батарей і з'єднувалися
проводами з металевими запалами, встановленими в знаряддях. Гарматна батарея
розміщувалася в невеликій гаю (приблизно на відстані 1 км від площі) на березі
Синички річки, де тепер знаходиться кінотеатр «Супутник», а річка захована в трубі
під землею.
При натисканні диригентом на клавішу «клавікорда» електричний
струм від гальванічних батарей, встановлених на площі, розжарюються запали, і лунав
постріл з гармат, що різко підсилює бій барабанів. Була розроблена схема зв'язку
для послідовного підключення знарядь до однієї і тієї ж гальванічної батареї,
а також спеціальний пристрій, що охороняє клавіші від випадкового до них дотику
і можливого передчасного пострілу. Природно, що про знаряддях в гаю глядачі
урочистостей нічого не знали.
За свідченням очевидців, ефект дистанційного керування
стрільбою, що заміняв бій барабанів, «був приголомшливим». На думку фахівців,
своїми оригінальними «електричними клавікордах» К.І. Константинов «відкрив нову
цікаву сторінку в техніці зв'язку і управління різними об'єктами на відстані »
(курсив наш. Я.Ш.).
Список літератури
Для підготовки даної роботи були використані матеріали
з сайту http://www.connect.ru/
