В описании горячего воздушного двигателя Стирлинга, которое я получил в 1845 году от брата Вильгельма, меня привлекла идея использования тепла не для одной операции, а его сохранения для серии последующих аналогичных операций. Мне это показалось настоящим прорывом в технике. В те времена идея о том, что все силы природы находятся в тесной взаимосвязи, теперь господствующая в науке, считалась еще весьма спорной и туманной. Только позднее Майер и Гельмгольц сделали ее общепринятой и общепонятной. Принцип преобразования тепла в работу и обратно был описан мной в эссе «Об использовании нагретого воздуха как движущей силы», к написанию которого меня побудил именно двигатель Стирлинга. Главным результатом этой статьи я считаю то, что она помогла моим братьям Вильгельму и Фридриху произвести настоящий переворот в деле экономии тепла.
На моем первом стрелочном телеграфе 1846 года я применил принцип автоматического прерывания электрического тока как для самого аппарата, так и для его звонка. Принцип этот в главных чертах заключался в том, что за счет особого подвижного контакта сила подъема молоточка Нефа увеличивалась. Построенные на этом принципе, мои аппараты отличались от аппаратов Уитстона тем, что это были два отдельных прибора, работавших совершенно синхронно до тех пор, пока не будет нажата кнопка с какой-либо буквой. В этом случае на той же букве останавливалась и парная машина, после чего ее же отпечатывал типографский автомат. Описание этого аппарата, а также большинства других моих изобретений и рационализаций на телеграфных линиях и в телеграфных аппаратах, которые я сделал до 1850 года, содержались в представленном мной в Парижскую академию наук труде «Memoire sur la telegraphie electrique». Кратко перечислю упомянутые в ней важные научно-технические изобретения, мой приоритет которых ею поддерживается:
– автоматическое прерывание тока на конечном этапе поднятия якоря. Иначе говоря, при поднятии молоточка Нефа на определенную высоту он начинал выполнять ту же функцию, что и клапан парового двигателя, прерывая работу машины, приводящей его в движение. Сейчас на этом принципе основана работа всех электрических звонков и множества других аппаратов;
– синхронная работа двух или более электрических машин, основанная на том, что якорь каждой поднимается лишь тогда, когда все автоматические прерыватели разрывают цепи и движение включенных в нее других якорей прекращается;
– защита кабелей для подземных или подводных телеграфных линий прессованной гуттаперчей;
– изобретение пресса для бесшовной гуттаперчевой изоляции проводов;
– открытие явления электростатического заряда в изолированных подземных или подводных проводах и формулировка закона, описывающего этот заряд в замкнутых и разомкнутых проводниках;
– перечень методов поиска и правил для определения мест повреждения изоляции в подземных проводах.
Подземные кабели – как без внешней защитной оболочки, так и заключенные в свинец – находят все более широкое применение не только в Германии, но и за ее пределами. В России по этой системе устроена связь между Петербургом и Москвой. А в Пруссии на первой линии уже вскоре после начала эксплуатации начали проявляться дефекты проводов. Я уже упоминал о причинах этих дефектов, которые, накапливаясь и усиливаясь, наконец привели к полному отказу от линии. Политические амбиции и желание построить подземную линию как можно скорее и с наименьшими затратами привели к тому, что провода были проложены недостаточно глубоко, на них не было дополнительной защиты и, как следствие, они стали легкими жертвами железнодорожных ремонтников и различного вида грызунов. Попытка заменить испорченные незащищенные участки освинцованными не привела к желаемым результатам, так как свинцовая оболочка для крыс и кротов не была большой проблемой. Кроме того, почти полностью отсутствовал специально обученный и подготовленный персонал, в обязанности которого входило бы обслуживание линии, поддержание ее в рабочем состоянии, поиск и устранение появляющихся неисправностей проводов и оборудования. Поэтому поиск и исправление дефектов происходили крайне медленно и настолько неуклюже, что устранение одного недостатка порой приводило к появлению нескольких новых. Само же устранение происходило самым примитивным образом, с помощью нагретой гуттаперчи. Было понятно, что при таком положении дел линия не сможет проработать долго.
Осознавая серьезность положения, я издал брошюру «Описание телеграфной линии Пруссии с опытом прокладки подземной линии», в которой рассказал об опасностях, связанных с линией, и о том, как с ними справиться. Далее я ответил на все обвинения в мой адрес в порче проводов и в плохой работе системы. Вполне закономерно издание брошюры привело к конфликту с администрацией прусских государственных телеграфов. Отныне и надолго она прекратила все отношения не только лично со мной, но и вообще со всей фирмой. Нас лишили всех заказов, а уже изготовленные передовые модели телеграфных аппаратов передали другим производителям. Это было серьезным испытанием для нашей молодой компании, на фабрике которой уже работало несколько сот человек. Нас выручило то, что железные дороги, которые тогда еще не принадлежали государству, продолжали наращивать спрос на нашу продукцию. Разрыв с государственным телеграфом подвел нас к необходимости поиска рынков сбыта в других странах, а заодно и поиска крупных подрядов.
В иностранных филиалах нашей фирмы весьма важная роль принадлежала моим младшим братьям. Поэтому целесообразно будет рассказать здесь, чем занимались не только они, но и другие члены семьи до этого времени.
Жизнь моего брата Вильгельма весьма подробно и скрупулезно, с использованием всех доступных материалов, описал известный английский писатель Уильям Пол[88]. Поэтому я расскажу лишь об эпизодах, которые так или иначе повлияли не только на его, но и на мою жизнь. Сразу отмечу, что с Вильгельмом я на протяжении всей жизни состоял в самой оживленной переписке, и это было для нас обоих очень полезно. Мы делились впечатлениями от происшедших важных событий, рассказывали о планах на будущее, обсуждали самые разные вопросы, иногда даже спорили и ругались, но всегда приходили к примирению, если не в переписке, то при встречах, которые происходили не реже двух раз в год. Я был в большей степени ученым-исследователем, а он – техником и инженером-практиком, и мы признавали авторитет друг друга в этих различных областях, что значительно облегчало совместную работу и делало ее более плодотворной. У нас полностью отсутствовала зависть по отношению друг к другу, напротив, мы искренне радовались, если нам удавалось добиться большего признания имени брата в той стране, в которой жили, что еще больше укрепляло наши добрейшие отношения.
Когда в 1846 году мы прекратили совместную деятельность по реализации наших изобретений, Вильгельм, чтобы обеспечить свое существование, поступил инженером на известный английский машиностроительный завод. Однако, как говорят немцы, «кот не может перекрасить свои пятна». Подобно мне, Вильгельм вскоре вновь погрузился в пучину изобретательства. Различие было в том, что я сконцентрировался на вопросах, связанных с телеграфией и практическим применением электричества, он же посвящал свое время решению сложнейших проблем, связанных с термодинамикой. В частности, он попытался преодолеть трудности, с которыми в Данди столкнулся Стирлинг при разработке своего горячего воздушного двигателя[89], введя в него теплорегенератор от паровой машины. Эти эксперименты с регенераторами, охладителями и конденсаторами стоили ему больших денег и времени и материально совершенно себя не окупили, так как не получили практического применения. С другой стороны, ему удалось успешно решить проблему, с которой я долго и безуспешно бился в Берлине, – он создал гидрометр[90]. Патентованный гидрометр системы Сименса и Адамса много лет пользовался на рынке неизменным успехом и приносил Вильгельму солидный и стабильный доход, пока его не вытеснил новый прибор берлинской конструкции, перенятой и самим Вильгельмом.
Успех, которого мы достигли в производстве телеграфных и других электрических аппаратов на заводе в Берлине, и широкое мировое признание, которое они получили благодаря своему качеству и надежности, побудили Вильгельма воспользоваться родственными связями и завязать тесные контакты с фирмой «Сименс и Гальске». Поначалу он в качестве агента фирмы весьма тонко и умно обратил внимание английских техников на достоинства продуктов немецкой фирмы. Этому особенно способствовала первая Всемирная выставка[91], прошедшая летом 1851 года в Лондоне. Фирма «Сименс и Гальске» представила на ней множество образцов своей продукции и была удостоена высшей награды – Council medal[92].
