100 великих изобретений - Константин Рыжов

Ламповый генератор содержал колебательный контур, состоящий из катушки индуктивности L и конденсатора C. Уже говорилось, что если такой конденсатор зарядить, то в контуре возникают затухающие колебания. Чтобы колебания не затухали, нужно компенсировать потери энергии за каждый период.

Следовательно, энергия от источника постоянного напряжения должна периодически поступать в контур. С этой целью в электрическую цепь колебательного контура включали ламповый триод, так что колебания с контура подавались на его сетку. В анодную цепь лампы включалась катушка Lc, индуктивно связанная с катушкой L колебательного контура. В момент включения схемы ток от батареи, постепенно нарастая, движется через триод и катушку Lc. При этом по закону электромагнитной индукции в катушке L будет находиться электрический ток, который заряжает конденсатор C. Напряжение с пластин конденсатора, как это видно из схемы, подается на катод и сетку. При включении положительно заряженная пластина конденсатора соединяется с сеткой, то есть заряжает ее положительно, что способствует росту тока, проходящего через катушку Lc. Это будет продолжаться до тех пор, пока анодный ток не достигнет максимума (ведь ток в лампе определяется количеством электронов, испаряемых с катода, а их число не может быть беспредельно — возрастая до какого-то максимума, этот ток уже больше не увеличивается при росте сеточного напряжения). Когда это произойдет, через катушку Lc потечет постоянный ток. Поскольку индуктивная связь осуществляется только при переменном токе, в катушке L тока не будет. В связи с этим конденсатор начнет разряжаться. Положительный заряд сетки, следовательно, будет уменьшаться, а это немедленно скажется на величине анодного тока — он тоже будет уменьшаться. Следовательно, и ток через катушку Lc будет убывающим, что создаст в катушке L ток противоположного направления. Поэтому, когда конденсатор C окажется разряженным, уменьшающийся ток через Lc будет по-прежнему индуктировать ток в катушке L, вследствие чего пластины конденсатора будут заряжаться, но в противоположном направлении, так что на пластине, связанной с сеткой, будет накапливаться отрицательный заряд. Это вызовет в конце концов полное прекращение анодного тока — протекание тока через катушку L вновь прекратится, и конденсатор начнет разряжаться. Вследствие этого отрицательный заряд на сетке будет все меньше и меньше, снова появится анодный ток, который будет возрастать. Так весь процесс повторится сначала. Из этого описания видно, что через сетку лампы будет протекать переменный ток, частота которого равна собственной частоте колебательного контура LC. Но эти колебания будут не затухающими, а постоянными, поскольку они поддерживаются путем постоянного добавления энергии батареи через катушку Lc, индуктивно связанную с катушкой L.

Изобретение лампового генератора позволило сделать важный шаг в технике радиосвязи — кроме передачи телеграфных сигналов, состоявших из коротких и более продолжительных импульсов, стала возможна надежная и высококачественная радиотелефонная связь — то есть передача с помощью электромагнитных волн человеческой речи и музыки. Может показаться, что радиотелефонная связь не имеет в себе ничего сложного. В самом дела, звуковые колебания с помощью микрофона легко преобразуются в электрические. Почему бы, усилив их и подав в антенну, не передавать на расстояние речь и музыку точно так же, как передавался до этого код Морзе? Однако в действительности такой способ передачи неосуществим, так как через антенну хорошо излучаются только мощные колебания высокой частоты. А медленные колебания звуковой частоты возбуждают в пространстве настолько слабые электромагнитные волны, что принять их нет никакой возможности. Поэтому до создания ламповых генераторов, вырабатывающих колебания высокой частоты, радиотелефонная связь представлялась чрезвычайно сложным делом. Для передачи звука эти колебания изменяют или, как говорят, модулируют с помощью колебаний низкой (звуковой) частоты. Суть модуляции заключается в том, что высокочастотные колебания генератора и низкочастотные от микрофона накладываются друг на друга и таким образом подаются в антенну.

Модуляция может происходить разными способами. Например, микрофон включается в цепь антенны. Так как сопротивление микрофона меняется под действием звуковых волн, ток в антенне будет в свою очередь меняться; иначе говоря, вместо колебаний с постоянной амплитудой, мы будем иметь колебания с изменяющейся амплитудой — модулированный ток высокой частоты.

Принятый приемником модулированный высокочастотный сигнал даже после усиления не способен вызвать колебания мембраны телефона или рупора громкоговорителя со звуковой частотой. Он может вызвать только высокочастотные колебания, не воспринимаемые нашим ухом. Поэтому в приемнике необходимо произвести обратный процесс — из высокочастотных модулированных колебаний выделить сигнал звуковой частоты — или, говоря другими словами, произвести детектирование сигнала.

Детектирование осуществлялось с помощью вакуумного диода. Диод, как уже говорилось, пропускал ток только в одном направлении, превращая переменный ток в пульсирующий. Этот пульсирующий ток сглаживался с помощью фильтра. Простейшим фильтром мог быть конденсатор, подключенный параллельно с телефонной трубкой. Работа фильтра происходила так. В тот момент времени, когда диод пропускал ток, часть его ответвлялась в конденсатор и заряжала его. В промежутках между импульсами, когда диод оказывался заперт, конденсатор разряжался на трубку. Поэтому в интервале между импульсами ток протекал через трубку в ту же сторону, что и сам импульс. Каждый следующий импульс подзаряжал конденсатор. Благодаря этому через трубку протекал ток звуковой частоты, форма которого почти полностью воспроизводила форму низкочастотного сигнала на передающей станции. После усиления электрические колебания низкой частоты превращались в звук; Простейший детекторный приемник состоит из колебательного контура, связанного с антенной, и присоединенной к контуру цепи, состоящей из детектора и телефона.

Первые электронные лампы были еще очень несовершенны. Но в 1915 году Лэнгмюр и Гедэ предложили эффективный способ откачки ламп до очень малых давлений, благодаря чему на смену ионным лампам пришли вакуумные. Это подняло электронную технику на значительно более высокий уровень.

77. ТАНК

Технические предпосылки для создания танка появились еще в конце XIX столетия — к тому времени были изобретены гусеничный движитель, двигатель внутреннего сгорания, броня, скорострельные пушки и пулеметы. Первый гусеничный трактор на паровом ходу создал еще в 1888 году американец Бэтером. Накануне Первой мировой войны, как уже отмечалось, появился промышленный гусеничный трактор «Холт», который можно считать непосредственным предшественником танка.

Но одних предпосылок было мало — недоставало насущной потребности. Только начавшаяся в 1914 году Первая мировая война жестко определила эту необходимость. Когда противники бросили в наступление миллионные армии, они никак не предполагали, что пулеметы и пушки буквально сметут идущие в атаку полки и дивизии. Громадные потери заставили солдат в конце концов скрыться в окопах и блиндажах. На Западе фронт застыл и превратился в сплошную линию укреплений, протянувшуюся от Ла-Манша до границы со Швейцарией. Война зашла в так называемый позиционный тупик. Выход из него пытались найти при помощи артиллерии — тысячи орудий в течение нескольких дней, а то и недель перепахивали снарядами каждый метр неприятельских позиций. Казалось, там не осталось ничего живого. Но как только атакующая пехота выбиралась из окопов, уцелевшие пушки и пулеметы обороняющихся вновь наносили ей чудовищные потери. Вот тогда-то на поле боя и появились танки.

Мысль создать боевую гусеничную машину, способную передвигаться по пересеченной местности через окопы, рвы и проволочные заграждения, впервые высказал в 1914 году английский полковник Суинтон. После обсуждения в различных инстанциях военное министерство в целом приняло его идею и сформулировало основные требования, которым должна была отвечать боевая машина. Она должна была быть небольшой, иметь гусеничный ход, пуленепробиваемую броню, преодолевать воронки до 4 м и проволочные заграждения, развивать скорость не менее 4 км/ч, иметь пушку и два пулемета. Основным назначением танка было разрушение проволочных заграждений и подавление пулеметов противника. Вскоре фирма Фостера за сорок дней создала на базе гусеничного трактора «Холт» боевую машину, получившую название «Маленький Вилли». Его главными конструкторами были инженер Триттон и лейтенант Вильсон.

«Маленький Вилли» был испытан в 1915 году и показал неплохие ходовые качества. В ноябре фирма «Холт» приступила к изготовлению новой машины. Конструкторам предстояла трудная проблема не утяжеляя танка, увеличить его длину на 1 м, чтобы он мог преодолевать четырехметровые окопы. В конце концов это удалось достигнуть за счет того, что обводу гусеницы придали форму параллелограмма. Кроме того, оказалось, что танк с трудом берет вертикальные насыпи и крутые возвышения. Чтобы увеличить высоту зацепа, Вильсон и Триттон придумали пустить гусеницу поверх корпуса. Это значительно повысило проходимость машины, но одновременно породило ряд других затруднений, связанных, в частности, с размещением пушек и пулеметов. Вооружение пришлось распределить по бортам, а чтобы пулеметы могли стрелять по курсу в сторону и назад, их установили в боковых выступах — спонсонах. В феврале 1916 года новый танк, названный «Большой Вилли», с успехом прошел ходовые испытания. Он мог преодолевать широкие окопы, двигаться по вспаханному полю, перебираться через стенки и насыпи высотой до 1, 8 м. Окопы до 3, 6 м не представляли для него серьезного препятствия.