100 знаменитых изобретений - Владислав Пристинский

В развитии генераторной лампы огромную роль сыграли работы русских ученых-радиотехников. Первые русские генераторные лампы были построены в 1914 году Н. Д. Папалекси для радиотелефонного передатчика в Царском Селе. Лампы имели оксидный катод прямого накала, а для удаления газов из электродов применялся их прогрев от дугового генератора токами высокой частоты.

В Советской России еще в 1918 г. начались работы над развитием радиовещания. Была создана Нижегородская радиолаборатория, ставшая первым в СССР научно-исследовательским и производственным центром в области радиодела. Именно здесь были разработаны лампы с внешним анодом и водяным охлаждением, принципиально отличные от ламп Ли Де Фореста и Никольсона. Разработчиком их стал научный руководитель НРЛ, в недавнем прошлом военный инженер Тверской приемной радиостанции М. А. Бонч-Бруевич. Первые генераторные лампы, названные «пустотными реле», в НРЛ были созданы в 1919 году, и в декабре того же года сотрудники НРЛ собрали макет радиотелефонного передатчика. Его мощность была всего 20 Вт, но ее хватило, чтобы установить связь с Москвой на расстоянии 400 км. Осенью 1920 года макет другой радиостанции мощностью уже 5 кВт был установлен на Ходынском поле в Москве для организации первого в мире телефонного моста Москва – Берлин.

В следующей конструкции охлаждение осуществлялось проточной водой. Эта лампа отдавала мощность около 160 Вт. К декабрю 1919 года была разработана лампа, отдающая 950 Вт мощности при напряжении анода 10 000 В, ставшая основной моделью для последующего поколения генераторных ламп. Созданная в конце 1920 года лампа мощностью 1,25 кВт стала базовой при строительстве первой в мире радиовещательной станции, начавшей работать в августе 1922 года в Москве, хотя опытные передачи начались еще в мае. Центральная радиотелефонная станция им. Коминтерна, названная позднее РВ-1, имела мощность 12 кВт, отдаваемую двенадцатью генераторными лампами, включенными параллельно. Еще двенадцать таких же ламп использовались в модуляторе этого передатчика. Станция работала на волне 3200 метров. Предусматривался телеграфный режим работы, при котором мощность повышалась до 20 кВт.

РВ-1 стала самой мощной передающей станцией того времени. В 1922 году в Германии заработала Кенигвустергаузенская станция мощностью 5 кВт, во Франции – Эйфелева башня мощностью 3 кВт, в Нью-Йорке – 1,5 кВт. Все они были радиотелеграфными.

Последующее развитие радиовещания шло по пути создания все более мощных радиоламп при одновременном снижении длины волны. Мощности ламп последовательно возрастали до двух, пяти, двадцати пяти кВт (1923 год). В 1925 году были созданы три радиолампы мощностью по 100 кВт. Одновременно разрабатывались и строились новые и модернизировались имеющиеся передатчики. Так, станция им. Коминтерна в 1923 году была переведена на двухкиловаттные лампы, благодаря чему мощность ее возросла в 2,5 раза. В конце 1924 года она перешла на более короткую волну – 1500 метров. Это было вызвано тем, что для радиовещания отвели диапазон волн от 200 до 1500 метров.

Создание мощных ламп продолжалось и в последующие десятилетия как в СССР, так и в других странах. В начале 1930-х годов генераторные триоды мощностью 300 кВт выпускались в Англии и Германии. В Англии в 1933 году была создана 500-киловаттная лампа с водяным охлаждением.

С 1930 года в СССР и других странах началась разработка конструкций ламп с принудительным воздушным охлаждением на колебательную мощность до 50 кВт. В последующие годы появились генераторные тетроды и пентоды, позволившие освоить короткие и ультракороткие волны. Появились разборные и полуразборные лампы, позволявшие быстро заменять испорченные электроды. Были и другие интересные разработки.

Радиолампы сыграли важнейшую роль в развитии радио и телевидения. Начиная с 60-х годов XX в. они были потеснены полупроводниками. Но еще и сейчас радиолампы применяются в электронных схемах большой мощности и радиоаппаратуре класса High-End.

Радиолокация

Радиолокация (от лат. location — размещение, распределение) – это обнаружение, распознавание и определение пространственных координат различных объектов с помощью радиотехнических средств. В основе радиолокации лежит явление отражения радиоволн, которое наблюдал Г. Герц.

Факт задержки радиоволн отдельными объектами установил еще в 1897 г. А. С. Попов, когда прохождение одного корабля между двумя другими кораблями нарушило радиотелеграфную связь между ними вследствие отражения радиоволн от металлического корпуса корабля.

Первый радиолокатор (под названием телемобилоскоп) был описан в патентной заявке немецким инженером X. Хюльсмайером в 1904 году.

В 1922 г. американские ученые А. Тейлор и Н. Юнг повторили опыты Попова. В 1925 г. в США были использованы посылки импульсов радиоволн для определения высоты ионизированного слоя. С середины 1920-х годов и позднее рядом ученых во многих странах, в том числе и советскими учеными (Б. А. Введенским и др.), велись исследования по изучению характера распространения ультракоротких волн над земной поверхностью.

Появление в Первой мировой войне авиации и танков заставило искать пути раннего обнаружения техники противника. В 1920-е годы для этого использовались звукоуловители и теплоуловители. Но в условиях плохой погоды они не могли работать надежно. Поэтому в 1930-е годы на первый план вышла радиолокация – обнаружение объектов при помощи радиоволн, отражающихся от их поверхности.

Для теоретической разработки основ радиолокационной техники важнейшее значение имели исследования советских ученых Л. И. Мандельштама и Н. Д. Папалекси по разработке радиотехнических методов измерения расстояний. В 1930 г. они впервые предложили радиоинтерференционный метод измерения расстояний. При помощи радиоволн, длина которых точно известна, определялось число волн, «укладывающихся» на данной дистанции (излучаемых в одном ее конце и отраженных от другого конца).

Реализация идеи радиолокации потребовала решения ряда научно-технических проблем, в частности, было необходимо создать генераторы ультракоротких волн и чувствительные приемники очень слабых сигналов отраженных от объекта. В 1934–1935 годах английским ученым, исследователем ионосферы Р. Уотсоном-Уаттом, были начаты работы по обнаружению движущихся целей, а также определению расстояния до них методом «радиоэхо». Эти исследования привели к созданию первых в Англии образцов радиолокационной аппаратуры. С 1935–1936 гг. на восточном побережье Англии стали создаваться радиолокационные станции (РЛС), позволявшие засекать самолеты на расстоянии до 75 миль, в 1939 г. здесь уже была построена почти сплошная цепь радарных станций.

Уже в начале Второй мировой войны в Англии появились первые наземные радиолокационные станции, предназначенные для обнаружения вражеских самолетов и кораблей. С этого времени радиолокационные установки стали играть все большую роль в военных операциях.

Работы по созданию первых советских РЛС были начаты под руководством инженеров М. И. Куликова и Д. С. Стогова, они использовали непрерывное излучение радиоволн. Подобные системы радиолокации исследовались уже с 1932 г. по инициативе инженера П. К. Ощепкова, а первые макеты РЛС с непрерывным излучением были разработаны и испытаны в 1934–1936 гг. под руководством инженера Б. К. Шембеля.

Действие первых практически использовавшихся советских РЛС было основано на появлении биений при пересечении линии передатчик – приемник. Первые станции появились в 1938 году.

Впоследствии наибольшее распространение получили импульсные РЛС, которые в нашей стране были разработаны впервые в 1937 г. под руководством инженера Ю. Б. Кобзарева. В СССР первые РЛС были применены для прикрытия Ленинграда с воздуха во время советско-финской войны 1939–1940 годов.

Принцип действия импульсной РЛС заключается в следующем. Радиолокационный передатчик посылает в пространство радиоволны, которые, отражаясь от какого-либо объекта, попадают в приемник РЛС. Зная скорость распространения радиоволн по интервалу времени между посылкой и возвращением радиосигнала можно определить расстояние до этого объекта. При этом направление на обнаруженный объект можно установить, применяя остронаправленные антенны. Для удобства отсчета моментов посылки и возвращения радиолокационных сигналов в импульсных РЛС эти сигналы формируются в виде кратковременных радиоимпульсов. Эти радиоимпульсы подобны радиотелеграфным точкам азбуки Морзе, но имеют длительность порядка нескольких микросекунд. Сейчас в радиолокации используются даже наносекундные радиоимпульсы.

В качестве индикатора локационных импульсов на выходе РЛС используется электронно-лучевая трубка. В современных РЛС трубка дополняется специализированной ЭВМ, которая значительно расширяет круг задач, оперативно решаемых с помощью РЛС, и повышает точность определения координат объекта.