I. ТЕЛЕГРАФ

Слово телеграфия в переводе с греческого означает — дальнеписание. Примитивные способы передачи сигналов на дальние расстояния были известны очень давно, задолго до изобретения электрического телеграфа. Так, еще во времена римского полководца Гая Юлия Цезаря (приблизительно за 100 лет до нашей эры) сообщения передавались при помощи факелов, по условному словарю. Взмах факела вверх означал «приближается враг», движение факелом вправо — «все спокойно» и т. д.

Интересен способ сигнализации, который применялся на Украине в начале XVII века. До 1654 года украинский народ страдал под игом чужеземных захватчиков и героически боролся за свою независимость, за воссоединение с Россией. Для борьбы с татарскими ордами на обширных степных просторах Украины были созданы специальные сторожевые отряды. Они оповещали народ о внезапном вторжении врага. Для этой цели служили сигнальные вышки, расположенные на расстоянии прямой видимости. При появлении врага на верхней площадке вышки жгли солому. На соседней вышке замечали столб дыма и тотчас поджигали свою кучу соломы. Так — от вышки к вышке — и передавался сигнал о появлении незваных «гостей».

Конечно, такая сигнализация была несовершенна. С ее помощью нельзя было сообщить ни о численности врага, ни о его вооружении. Поэтому дополнительно приходилось посылать еще конных гонцов, которые передавали необходимые подробности.

По мере экономического и культурного развития общества требовались все более совершенные виды связи.

В 1794 году известный русский изобретатель-самоучка Иван Петрович Кулибин создал первый в мире «оптический» семафорный телеграф и разработал условную азбуку (код). Появилась возможность передавать уже слова и целые фразы. Передаваемые сигналы обозначались различными фигурами, которые составлялись из особых реек, укрепленных на высоких башнях. Днем, в хорошую погоду, сигналы семафоров были видны довольно далеко, однако ночью семафорный телеграф бездействовал. Для того чтобы передавать телеграммы не только днем, но и ночью, землемер Понюхаев в 1815 году сконструировал более совершенный оптический телеграф, основанный на применении семи светящихся цветных фонарей. На приемной станции сигналы наблюдали в подзорную трубу, записывали и расшифровывали. По телеграфу Понюхаева можно было передавать телеграммы на расстояние до 45 километров.

В 1839 году между Петербургом и Варшавой построили оптическую телеграфную линию из 148 вышек с семафорами (рис. 1).

На каждой из таких станций находилось двое служащих: наблюдатель и телеграфист. Наблюдатель при помощи подзорной трубы определял букву, передаваемую с соседней станции, а телеграфист особым механизмом устанавливал крылья семафора своей станции в положение, соответствующее принятой букве.

Так повторяли сигналы одна за другой все 148 станций, и телеграмма доходила от Петербурга до Варшавы за 20 минут.

В России такой телеграф просуществовал 16 лет (до введения электромагнитного телеграфа). Но передача букв «семафором» при помощи различного положения рук и флажков сохранилась и по сей день. Семафорная азбука изображена на рис. 2.

Она широко применяется во флоте, в военных играх, во время всевозможных экскурсий и походов. Для передачи сигналов пользуются любыми флажками. Если флажков нет, можно сигнализировать просто руками. Указанные в семафорной азбуке сигналы надо читать (принимать), глядя в лицо передающему эти сигналы.

Первый в мире электромагнитный телеграф был изобретен русским ученым и дипломатом Павлом Львовичем Шиллингом, поэтому говорят, что Россия является родиной телеграфа. Находясь в длительных служебных командировках в Китае и других странах Востока, он остро чувствовал потребность в аппарате, который позволял бы ему преодолевать расстояние и как можно быстрее связываться с родиной. В ряде стран пытались создать электрический телеграф, пригодный для практической связи. Однако никому из зарубежных изобретателей этого сделать не удалось.

В 1832 г. П. Л. Шиллинг, после многих лет труда, сконструировал свой электромагнитный телеграф.

Шиллинг использовал свойство магнитной стрелки отклоняться в ту или другую сторону в зависимости от направления тока, проходящего по проводу. Телеграфный аппарат Шиллинга (рис. 3) состоял из двух частей: передатчика и приемника.

Два таких телеграфных аппарата соединялись между собой проводами; питание телеграфной цепи осуществлялось от электрических батарей.

Передатчик представлял собой ящик небольших размеров, на крышке которого было 16 черных и белых кнопок, по форме похожих на клавиши пианино. При нажатии на клавиши замыкались контакты и по проводам проходил электрический ток. Если нажимали на белые клавиши, ток шел в одну сторону, а на черные — в другую. Эти «импульсы» тока достигали по проводам приемного устройства и приводили его в действие.

В приемном устройстве имелись особые приборы, называемые мультипликаторами (рис. 4).

Основная часть мультипликатора — это небольшая катушка изолированного провода, внутри которой подвешивалась на тонкой шелковой нити магнитная стрелка. Повыше первой стрелки на той же нити подвешивали другую такую же стрелку. К нити был еще прикреплен небольшой диск. Одна сторона диска окрашивалась в черную краску, другая — в белую. В зависимости от направления тока в катушке магнитная стрелка поворачивалась в ту или другую сторону, и телеграфист, принимающий депешу, видел либо черный, либо белый кружок. Если ток в катушку не поступал, то диск оставался в покое (диск был виден ребром).

Для приема телеграфных сигналов таким способом служило шесть мультипликаторов. При помощи седьмого мультипликатора, несколько иной конструкции, подавался вызов. При включении тока в этот мультипликатор приходил в действие часовой механизм, и раздавался звонок.

Телеграфные аппараты соединялись друг с другом восемью проводами: шесть проводов шли от клавишей передатчика к рабочим мультипликаторам, один — к вызывному мультипликатору, а восьмой провод был общим (обратным).

Телеграфная азбука, составленная Шиллингом, очень проста. Так, например, букве «А» соответствовала белая сторона диска первого мультипликатора. На передающей станции для передачи этой буквы нажимали белую клавишу первого мультипликатора и, как при всех передачах, клавишу восьмого обратного провода. Буква «Б» обозначалась черной стороной диска первого мультипликатора. Для передачи ее нажимали черную клавишу первого мультипликатора и клавишу обратного провода. Букве «В» соответствовала белая сторона диска второго мультипликатора, а букве «Г» — черная сторона диска этого мультипликатора и т. д. Таким путем составлялась целая азбука (28 букв и 10 цифр).

В дальнейшем Шиллинг упростил изобретенный им телеграф, сведя его к одному только мультипликатору и двум проводам между станциями. Это было значительным шагом вперед и подготовило почву для последующих усовершенствований телеграфного аппарата.

Вскоре об изобретении Шиллинга узнал царь Николай I. Он ознакомился с телеграфом и заявил изобретателю: «Это — весьма и весьма забавная штука!».

Изобретатель ожидал, что последует «высочайшее повеление» о производстве телеграфных аппаратов в России. Однако этого не произошло. Шиллингу лишь предписали установить аппараты в кабинете царя, в помещении одной из фрейлин, у шефа жандармов и у главноуправляющего путями сообщения.

После успешного применения телеграфа на небольшом расстоянии Шиллингу поручили установить телеграфную связь между Петербургом и Кронштадтом. Осуществить это ему не удалось. В 1837 году П. Л. Шиллинг скончался. Изобретатель успел только разработать надежную изоляцию проводов, которые собирался проложить по дну Финского залива. Это было большим достижением, так как изолированные провода тогда делать еще не умели. П. Л. Шиллинг впервые предложил также подвешивать провода к изоляторам, укрепленным на деревянных столбах. Такой способ прокладки воздушных линий связи, как известно, с успехом применяется до сих пор.

После смерти Шиллинга его дело продолжал другой выдающийся русский ученый — академик Борис Семенович Якоби. За период с 1839 по 1842 год он разработал несколько типов телеграфных аппаратов, в которых вместо магнитных стрелок были электромагниты.

Уже один из самых первых аппаратов Якоби автоматически записывал телеграммы. Телеграфист замыкал или размыкал цепь электрической батареи. Под влиянием импульсов тока в приемном аппарате «срабатывало» пишущее устройство — карандаш, прикрепленный к якорю электромагнита. Карандаш то поднимался вверх, то опускался вниз, в зависимости от того, проходил ли ток в обмотке электромагнита. Своим острием карандаш касался фарфоровой дощечки, которая равномерно передвигалась в горизонтальном направлении при помощи часового механизма. На дощечке получалась зигзагообразная линия. Выступы этой линии были длиннее или короче, что зависело от продолжительности импульсов тока.

Комбинируя продолжительность импульсов, передавали телеграфные депеши. Этот аппарат был более совершенным, нежели аппарат Шиллинга. Однако Якоби продолжал работать над дальнейшим усовершенствованием телеграфной связи. Его труды увенчались успехом: в 1850 году он изобрел первый в мире буквопечатающий телеграфный аппарат.

Телеграфный буквопечатающий аппарат Якоби (рис. 5) состоял из передатчика, приемника и однопроводной линии связи (вторым проводом служила «земля»).

Передатчик представлял собой простое устройство, состоявшее из неподвижного диска, по окружности которого были нанесены буквы и цифры. Через центр диска проходила металлическая ось со стрелкой, укрепленной на одном из ее концов. Конец стрелки указывал на какую-нибудь букву или цифру. Против каждой буквы было небольшое отверстие. Другой конец оси через систему зубчатых колес соединялся с часовым механизмом. На той же оси находился еще барабанчик-коллектор, состоящий из ряда металлических пластинок, отделенных друг от друга изолирующими прокладками. Число пластинок коллектора равнялось числу знаков (букв и цифр), нанесенных на диске. С коллектором соприкасались две металлические пластинки — щетки. Одна из щеток была соединена с источником тока — электрической батареей, а другая — с металлическим проводом линии связи.

В приемнике имелся точно такой же диск с нанесенными на нем теми же буквами и цифрами, как в передатчике, но без отверстий против этих знаков. Стрелка приемника приводилась в движение не часовым механизмом, как в передатчике (рис. 5), а устройством, действующим от приемного электромагнита. Приемный электромагнит, как только в его обмотку поступал электрический ток, притягивал небольшую стальную пластинку — якорь. На якоре была укреплена другая пластинка-собачка с зубом на конце, упиравшимся во впадину храпового колеса. Это храповое колесо закреплялось на оси стрелки и под действием собачки поворачивалось на один зубец при каждом импульсе тока, поступавшем в обмотку электромагнита. Число зубцов храпового колеса соответствовало количеству букв и цифр телеграфной азбуки. На той же оси с храповым колесом было укреплено зубчатое колесо, имеющее сцепление, как показано на рис. 5, с другим зубчатым колесом, укрепленным на оси типового колеса. Типовое колесо представляло собой деревянный диск, на ребре которого по всей окружности были заделаны пластинки с вырезанными на них буквами и цифрами. На небольшом расстоянии от края типового колеса помещался резиновый печатающий валик. Между типовым колесом и валиком проходила бумажная лента, на которой при передаче сигналов и отпечатывались буквы телеграммы.

Как же работал этот аппарат?

На передающей станции телеграфист нажимал на клавиши, устроенные наподобие клавишей рояля. Каждой передаваемой букве, цифре или знаку препинания соответствовала своя клавиша. При ударе по клавише особый, довольно просто устроенный механизм вставлял в одно из отверстий диска передатчика штифт. Назначение штифта заключалось в торможении оси коллектора. Когда стрелка доходила до штифта, коллектор останавливался.

Когда телеграмма не передавалась, коллектор вращался непрерывно под действием заведенной пружины часового механизма. Тогда также непрерывно передавались импульсы тока в линию, и электромагнит приемного устройства передвигал стрелку и типовое колесо с той же скоростью, с какой передвигалась стрелка передатчика. При этом приемный электромагнит срабатывал каждый раз, когда стрелка передатчика переходила с одного знака на другой. Поэтому стрелка приемника всегда находилась в таком же положении, что и стрелка передатчика, т. е. стрелки передатчика и приемника всегда находились против одних и тех же знаков, нанесенных на дисках.

Оси стрелок вращались довольно быстро, импульсы тока, создаваемые при помощи коллектора передатчика, получались очень короткими. От этих импульсов тока срабатывал, как было сказано, приемный электромагнит, передвигающий ось со стрелкой и типовым колесом, однако отпечатывания знаков в приемнике не производилось, потому что печатающий электромагнит был рассчитан так, что под, действием коротких импульсов тока он срабатывать не успевал.

Но вот на передатчике нажали одну из клавишей. Штифт тотчас вошел в нужное отверстие на диске передатчика. Стрелка, дойдя до штифта, затормозила ось коллектора. В линию связи послан продолжительный импульс тока — и печатающий электромагнит сработал. При этом печатающий валик прижал бумажную ленту телеграммы к типовому колесу. На ленте отпечатался соответствующий телеграфный знак. Когда на передатчике отпустили нажатую клавишу, штифт выскочил (провалился) из отверстия диска и вращение осей возобновилось.

Современные телеграфные аппараты, будучи конструктивно видоизменены и усовершенствованы, основаны все же на тех самых принципах, которые впервые были разработаны русскими учеными Шиллингом и Якоби.