Телеграф

Телеграфом называют устройств, которые позволяют передавать информацию на огромные расстояния с большой скоростью. За всю историю было создано огромное количество различных телеграфов: оптические телеграфы (самые древние способы передачи информации на большое расстояние); магнитные и электростатические телеграфы; телеграфы, в которых применяется химическое действие тока; телеграфы с применением магнитных действий тока; пишущие телеграфы и многое другое.

Телеграфы оптические

Передавать быстро знаки на большие расстояния можно различными способами. Для этой цели могут применяться и звуковые, и световые сигналы, а также и различные электрические и магнитные действия. Самый древний и вместе с тем и самый распространенный из таких способов во все времена, почти до половины IX столетия, был световой, или посредством огней и других световых сигналов, или же помощью особых приборов с надлежащими подвижными частями, различные взаимные положения которых и должны составлять условные знаки. Была высказана мысль (Бушредер, в 1725 году), что вавилонская башня могла служить для оптического телеграфирования.

У китайцев для той же цели зажигаются яркие огни на башнях, расположенных вдоль всей Великой Китайской стены. Подобный оптический телеграф был устроен, между прочим, в 1778 году для установления сообщений между Парижской и Гринвичской обсерваториями. Такой способ передачи известий, посредством огней, применяется и в настоящее время у народов в Африке. Главнейшие части таких приборов составляют зеркала, посредством которых солнечные лучи могут быть направлены в данное место, где находится такое же зеркало. Условные знаки образуются короткими поворотами зеркал в ту или другую стороны. При благоприятных условиях погоды такие знаки могут передаваться на расстоянии до 60 километров. Ночью, при лунном свете, такое расстояние сокращается до 15 километров, а при освещении лампами и до 5 километров.

В оптических телеграфах другого рода условные знаки передаются не с помощью световых источников и их лучей, посылаемых с одного места в другое, а посредством особых механизмов с некоторыми подвижными частями в виде линеек или кругов, видимых с дальнего расстояния. Первым изобретателем такого рода оптического телеграфа нужно признать известного английского ученого Гука (Нооке). Хотя о возможности такого способа передачи знаков уже заявлялось в литературе и раньше, но Гук не только придумал, но и устроил сигнальный аппарат, который был им показан в 1684 году. Затем француз Амонтон в 1702 году устроил оптический телеграф с подвижными планками, который он показывал в действии при дворе. Но только французам братьям Шапп удалось изобрести (в 1780 году) вполне практичный прибор и добиться его действительного применения в широких размерах. Прибор представлен был ими в 1792 году национальному конвенту под названием семафора (носителя знаков). Первая линия их системы была устроена в 1794 году из Парижа в Лилль и первое извещение на ней было получено Карно о взятии французами в тот же день утром 1 сентября. На протяжении 225 километров были устроены 22 станции, то есть башни с шестами и подвижными планками. Для передачи одного знака требовалось при этом 2 минуты. Вскоре построены были и другие линии, и система братьев Шапп получила широкое распространение. От Парижа до Бреста депеша передавалась в 7 минут, от Берлина до Кельна — в 10 минут. Три подвижные планки такой системы могли принимать 196 различных относительных положений и изображать таким образом столько же отдельных знаков, букв и слов, наблюдаемых при помощи зрительных труб.

Магнитные и электрические телеграфы

Постоянное стремление увеличить быстроту передачи мысли на большие расстояния и сделать ее более надежной, не зависящей от разных случайных обстоятельств, погоды и тому подобного, привело постепенно к замене оптических телеграфов электрическими или, лучше сказать, электромагнитными. Первые попытки, мало, впрочем, удачные, применения магнетизма и электричества к телеграфированию относятся еще к XVI столетию. Так, с этой ранней поры Порта, затем Кабео, позже Кирхер и другие предлагали воспользоваться для данной цели магнитными взаимодействиями. В XVIII веке были сделаны попытки применить для той же цели статическое электричество. На возможность такого применения было еще указано Маршаллом в 1753 году.

Первый же настоящий прибор был устроен Лесажем в Женеве в 1774 году. Прибор его состоял из 24 изолированных проволок, соединявших две станции. Приводя одну из них в сообщение с электрической машиной, можно было вызвать на другом конце ее отклонение бузинового шарика соответствующего электроскопа. Затем Ломон в 1787 году стал употреблять для подобного телеграфирования всего одну проволоку. Позже Сальва устроил в 1798 году телеграфную линию около Мадрида, сигнализация на которой производилась при помощи электрических искр.

Применение химических действий гальванического тока

Электрическая телеграфия стала быстро развиваться и дала действительно блестящие результаты только с тех пор, как в ней начали применять не статическое электричество, а гальванический ток. Первый такой прибор, основанный на химических действиях тока, был устроен в 1809 году Земмерингом в Мюнхене. Гальваническая батарея на одной станции могла быть присоединена к любым двум из 35 проволок, соединявших обе станции. Концы всех этих 35 проволок на другой станции были погружены в слабый раствор серной кислоты. При прохождении тока жидкость разлагалась им, и на одной из проволок выделялся кислород, а на другой водород; каждой проволоке соответствовал какой-либо знак, буква или цифра, и, таким образом, сигнализация могла быть установлена на сравнительно больших расстояниях (до 3 км), что достигнуто было Земмерингом уже в 1812 году. Телеграф, основанный на химических действиях тока, предлагался после Земмеринга и некоторыми другими изобретателями.

Применения магнитных действий тока

Отклоняющее действие гальванического тока на магнитную стрелку было замечено еще в 1802 году итальянцем Романьези, а затем вновь открыто и изучено Эрстедом в 1820 году. Вскоре же после того в заседании Парижской академии наук, где обсуждалось это открытие, Ампер высказал мысль о применении его к телеграфированию. Но первый, действительно придумавший и ycтpоивший (1830—32) электромагнитный телеграф был барон Павел Львович Шиллинг фон-Канштатт. Телеграф этот в 1832 году был проведен в Петербурге между Зимним дворцом и зданием министерства путей сообщения. Передаточный прибор его состоял из клавиатуры с 16 клавишами, служившими замыкателями тока того или другого направления, а приемный прибор заключал в себе 6 мультипликаторов с астатическими магнитными стрелками, подвешенными на нитях, к которым прикреплены были бумажные кружки, с одной стороны белые, а с другой — черные.

Соединялись обе станции между собой 8 проводами, из которых 6 шли к мультипликаторам, 1 служила для обратного тока и 1 сообщалась с призывным аппаратом (звонком с часовым механизмом, приводимым в действие также электромагнитным путем, помощью отклонения магнитной стрелки). Посредством 16 клавиш передаточного прибора можно было послать ток того или другого направления и таким образом стрелки мультипликаторов поворачивать вперед то белым, то черным кружком, составляя этим путем условленные знаки. Барон Шиллинг впоследствии упростил свой приемный прибор, оставив в нем только один мультипликатор вместо шести, причем условный алфавит был составлен из 36 различных отклонений магнитной стрелки. Для соединения станций Шиллинг употреблял подземные кабели. Им высказана, однако, была мысль и о возможности подвешивать проволоки на столбах. 25-го июля 1837 года барон Шиллинг умер, не успев выполнить повеления императора Николая Павловича соединить телеграфом Петербург с Кронштадтом.

Почти в одно время с Шиллингом, именно в 1833 году, знаменитые Гаусс и Вебер также построили электромагнитный телеграф в Геттингене: телеграф их соединял физический кабинет университета с магнитной и астрономической обсерваториями и действовал при помощи индукционных токов, возбуждавшихся движением магнита внутри проволочной катушки. Токи эти на другой станции приводили в колебание магнит мультипликатора. К концу тридцатых годов появилось уже несколько видоизменений подобных электромагнитных телеграфов со стрелками, и они стали тогда быстро распространяться.

Наибольший практически успех выпал на долю телеграфа Витстона и Кука, представлявшего простое усовершенствование прибора Шиллинга, с которым Кук ознакомился в 1836 году на лекциях в Гейдельбергском университете. Приборы Витстона и Кука стали применяться в Англии уже с 1837 года. Штейнгейль (Steinheil) в 1838 г. в Мюнхене устроил уже телеграфную линию в 5000 м (тогда как у Гаусса в Геттингене расстояние было всего 700 м) и при этом сделал очень важное в истории Т. открытие, значительно удешевившее проводку телеграфных линий. Это открытие, способствовавшее быстрому распространению телеграфов, заключалось в том, что для соединения двух станций достаточно одного провода, так как обратный ток может идти через землю, если с одной стороны одни из полюсов гальванической батареи соединить с большим медным листом, погруженным в землю (влажную), а с другой стороны сообщить таким же образом с землей конец самого провода. Так как при этом токи очень слабы, то чрезвычайно малые отклонения стрелки, подвешенной на нити вместе с легким зеркальцем, наблюдаются на особой шкале, на которую отбрасываются зеркальцем лучи от лампы (при помощи собирательного стекла.

Телеграфы с указателями

Главную, существенную часть каждого такого прибора составляет электромагнит, который при пропускании через него тока притягивает к себе железную пластинку (так называемый якорь) и тем перемещает указатель по кругу с одного знака на другой или же (в другой системе), напротив, останавливает на короткое время указатель, движущийся по кругу при помощи часового механизма. Такого рода приборов было устроено очень много. Впервые около 1840 года Витстон, Якоби, затем Брегет, Сименс, Дю-Монсель и многие другие изобрели различные приборы такого типа. Из них прибор Брегета и до конца 19 века применялся на французских железных дорогах.

Устройство телеграфа с указателем в общих чертах следующее: передаточный прибор — манипулятор — состоит из круга с буквами и цифрами и рукоятки с осью в центре круга. При поворачивании ручки приводится в движение из стороны в сторону особый рычаг, соединенный проволокой с проводом (линией). Когда рукоятка устанавливается на четной цифре — ток от батареи идет в линию, когда же она находится над нечетной цифрой — ток прерывается. Приемный же прибор — рецептор — состоит из двух зубчатых колес на одной оси, приводимой во вращение часовым механизмом. При каждом замыкании или размыкании тока особый рычажок захватывает зубцы то одного, то другого колеса. Таким образом, если рукоятка манипулятора будет передвинута с начального положения до какой-нибудь буквы, то и указатель рецептора передвинется до той же соответствующей буквы. При повороте рукоятки манипулятора на ближайший знак индукционная катушка, находящаяся внутри прибора, поворачивается на пол-оборота между полюсами сильных магнитов; вследствие этого в проволоке катушки возбуждаются индукционные токи противоположных направлений соответственно последовательным полуоборотам. Эти токи, достигая приeмногo аппарата, действуют на электромагнит и заставляют отклоняться между его полюсами особый маятник то в ту, то в другую сторону. При таком качании маятник поворачивает каждый раз зубчатое колесо на один его зубец и вместе с тем и указатель с одного знака на другой.

Пишущие телеграфные приборы

Рассмотренные две системы телеграфирования, с помощью отклоняющихся магнитных стрелок и вращающихся по циферблату указателей, представляют, главным образом, то неудобство, что скоропроходящие знаки в них легко вызывают ошибки, контроль же между тем невозможен. Поэтому они стали постепенно вытесняться пишущими аппаратами, как только были придуманы и усовершенствованы способы записывания условных движений якоря электромагнита в телеграфном приемнике, в который пропускается большей или меньшей продолжительности ток. В изобретениях и усовершенствованиях такого рода приборов принимали участие Якоби, Штейнгейль, Морзе, Динье, Сорре, Сименс и многие другие.

Один из первых пишущих телеграфов был устроен Б. С. Якоби. Условные знаки в этом приборе записывались на движущейся фарфоровой доске карандашом, прикрепленным к якорю электромагнита. Прибор Якоби был установлен в 1839 году на подземной телеграфной линии в Петербурге и соединял кабинет императора Николая I в Царском Селе со зданием министерства путей сообщения.

Аппарат Морзе в ряду различных систем телеграфов наиболее известный и до последнего времени был самый распространенный. Хотя прибор этот задуман Самуэлем Морзе и первые удачные результаты с ним получены уже в 1837 году, но только в 1844 году он был усовершенствован (Альфредом Вайлем) настолько, что мог быть применен к делу. Устроен прибор очень просто. Передатчик, манипулятор или ключ, служащий для замыкания и прерывания тока, состоит из металлического рычага, ось которого находится в сообщении с линейным проводом. Рычаг одним своим концом прижимается пружиною к металлическому выступу с зажимным винтом, посредством которого он соединяется проволокой с приемным аппаратом станции и с землею. Если нажать рукой на другой конец рычага, то он коснется другого выступа, соединенного с батареей. При этом, следовательно, ток будет пущен в линию на другую станцию.

Главные части приемника составляют: вертикальный электромагнит, рычаг в виде коромысла и часовой механизм для протягивания бумажной ленты, на которой оставляются рычагом условные знаки. Электромагнит при пропускании через него тока притягивает к себе железный стерженек, находящийся на конце рычага. Другое плечо рычага при этом поднимается и придавливает стальное острие на его конце к бумажной ленте, которая непрерывно передвигается над ним посредством часового механизма. Когда ток прерывается, то рычаг оттягивается пружиною в прежнее положение. В зависимости от продолжительности тока на ленте острие рычага оставляет следы или в виде точек, или черточек. Различные комбинации этих знаков и составляют условный алфавит. Такие знаки, черточки и точки могут быть произведены прямо посредством нажатия на бумагу рычажного штифта, который будет оставлять на ней следы в виде углублений. Таким именно образом это и было устроено в первоначальных приборах системы Морзе.