Пинбол-эффект. От византийских мозаик до транзисторов и другие путешествия во времени

Так Вестингауз занялся передачей электричества. Главной проблемой в этом деле был постоянный ток. В 70-е годы XIX столетия электричество вырабатывалось при помощи якорного кольца, обвитого медной проволокой, которое вращалось между полюсами магнита, представлявшего собой железный брусок, также обвитый проволокой. В такой самовозбуждающейся динамической системе (отсюда термин «динамо-машина») вращение якоря вызывает ток в навитой на брусок проволоке, и брусок становится магнитом — возникает магнитное поле. Поскольку якорь во время вращения пересекает разнонаправленные силовые линии магнитного поля, его обмотка генерирует электрический ток то в одном, то в другом направлении. Для преобразования такого тока использовался выпрямитель, который поочередно снимал с обмотки разнонаправленный ток и подавал в выходную цепь постоянный однонаправленный ток.

Сложность заключалась в том, что постоянный ток низкого напряжения (например, для осветительных лампочек) можно было передавать по толстому и дорогому медному проводу всего на километр с небольшим, то есть с таким интервалом на линии электропередачи нужно было устанавливать дополнительные генераторы. Без выпрямителя генератор давал переменный ток, который при высоком напряжении передавался по тонкому проводнику на большое расстояние. Если бы напряжение (условно говоря, «давление») генерируемого тока можно было бы повысить посредством трансформатора, а в точке потребления снова понизить, то географические ограничения на передачу тока были бы сняты. Ток можно было генерировать не только при помощи катушек (они часто разрушались от быстрого вращения), но и с использованием магнитов. Таким образом, задача состояла в том, чтобы найти источник энергии для вращения магнитов с очень большой скоростью, которая необходима для генерирования тока высокого напряжения.

В 1888 году Вестингауз встретил того самого любителя голубей из Хорватии, Николу Теслу, который как раз придумал такой генератор переменного тока. Его идея была блестящей. Если на две или несколько наборов катушек подать ток в виде отдельных последовательных импульсов, ток в них будет не совпадать по фазе. При каждом импульсе тока образуется серия последовательных магнитных полей, которые и вращают магнит, причем теоретически с неограниченной скоростью. В 1895 году Вестингауз на основе изобретения Теслы спроектировал целую генерирующую систему, которая победила в конкурсе для электростанции на Ниагарском водопаде.

Генератор Теслы, как выяснилось, был именно тем, чего так ждали капитаны американского флота в начале Первой мировой войны. Технологии металлургии развивались, и Англия стала строить корабли нового типа — тяжелые линкоры, первым из которых был «Дредноут», спущенный на воду в 1906 году. Дредноуты — первые корабли, оснащенные паротурбинными двигателями, которые несли на борту только тяжелые орудия. Новым словом в оружейном деле стала конструкция ствола с внутренней навивкой из стального троса. Она позволяла удлинить ствол, что было важно для прицельной стрельбы новыми снарядами с медленногорящим порохом. Поршневые амортизаторы отката новых орудий гасили отдачу и облегчали перезарядку с казенной части, а бездымный порох не выдавал положение судна и не заслонял артиллеристам цель.

К 1917 году флот США располагал дредноутами «Делавэр», «Юта», «Южная Дакота», «Флорида», «Арканзас» и «Вайоминг» водоизмещением 226 тысяч тонн каждый, которые были оснащены носовыми и кормовыми 15-дюймовыми орудиями. Пушки стреляли 500-килограммовыми снарядами на расстояние свыше двадцати километров. Поскольку малейшее отклонение при такой дальности означало промах, критически важным фактором становилась точность наведения. К счастью, решение этой проблемы уже существовало и придумал его нью-йоркский инженер и предприниматель Элмер Сперри — он создал высокотехнологичный вариант одной известной детской игрушки^{182 — 120} и безуспешно пытался пристроить свое изобретение в цирк Барнума и Бэйли (для номера с канатоходцем и тележкой). Вскоре, в 1912 году, Сперри уже устанавливал свои «игрушки», весом в несколько тонн, на океанские корабли, в частности на итальянский круизный лайнер «Граф Савойский», который был одним из самых лучших кораблей своего времени по плавности хода.

Чудесным изобретением Сперри был гирокомпас. Он действовал по принципу детского волчка и состоял из диска ротора, вращающегося в трех плоскостях в кардановом подвесе. Вследствие инерции маховик всегда сохранял то положение, в котором был раскручен. Стальные корпуса новых военных кораблей делали использование обычного магнитного компаса невозможным, так что изобретение Сперри пришлось как нельзя более кстати. Благодаря мотору Теслы маховик гирокомпаса можно было поддерживать в раскрученном состоянии практически бесконечно.