Двустороннее движение электричества. Тесла. Переменный ток

У ученого нет цели достичь непосредственного результата. Он не ждет, что его передовые идеи будут легко приняты. Он обязан заложить основы для тех, кто еще должен родиться, указать им дорогу.

Никола Тесла

Первая часть аванса Моргана была потрачена на поиски подходящего участка для трансатлантической станции. Банкир и адвокат Джеймс С. Ворден продал ему 80 гектаров на Лонг- Айленде, в его честь Тесла назвал станцию Ворденклиф. Изобретатель думал, что вокруг его станции возникнет один из важнейших деловых центров страны, где найдется работа для тысяч людей, а их семьи будут проживать в домах по соседству. В то же время он связался с агентами по недвижимости, чтобы те нашли аналогичный участок на западном берегу в Англии. Затем он навестил Вестингауза в Питтсбурге и заказал у него различное оборудование, и, кроме того, начал работать над технически сложным архитектурным решением со Стэнфордом Уайтом, так как проект должен был удовлетворять требованиям строителей и отвечать нуждам установленного внутри оборудования.

Итак, 11 декабря 1901 года был дан официальный старт работам, омраченный тенью сомнения: пятью днями ранее, 6 декабря, Маркони удалось передать букву «S» на азбуке Морзе из Соединенного Королевства в Канаду. Было покрыто расстояние в 3200 километров. Это стало неблагоприятным началом для реализации мечты Теслы.

В начале 1902 года казалось, что Маркони выиграл у Теслы в гонке за радио. Томас Мартин организовал 13 января чествование молодого исследователя в «Уолдорф-Астории». Несмотря на это, Тесла был спокоен. Он знал, что итальянец воcпользовался его патентами и на него можно подать в суд. Для него был важен неслыханный по масштабу проект Ворденклиф, предполагавший изменение парадигмы и делавший малозначительными такие достижения, как переменный ток и опыты Маркони.

Комплекс Ворденклиф на Лонг-Айленде был разделен на две части: основное здание и башня передач, названная башней Ворденклиф. Вход в нее шел через главное здание, представлявшее собой большую и тяжеловесную, несколько в духе эпохи Возрождения, постройку из кирпича по проекту Стэнфорда Уайта. В основном здании находились лаборатория и механическая мастерская, а кроме того, библиотека и офис. Также там имелись контрольный зал, котельная и генераторная, из которой открывался вход в подземный туннель, соединявшийся с винтовой лестницей (она окружала центральную ось башни). Помещения были заполнены всевозможными электромеханическими устройствами, электрическими генераторами и трансформаторами, аппаратами рентгеновского излучения, катушками; там даже располагалась стеклодувная мастерская.

Комплекс Ворденклиф на Лонг-Айленде состоял из электростанции, лаборатории и башни передач.

По его представлениям, новая общемировая система передач должна была открыть небывалую эру изобилия. Даже Морган не знал, чего ему, по мнению Теслы, предстояло достичь в ближайшее время.

Однако весь энтузиазм изобретателя не мог скрыть настоящей проблемы проекта Ворденклиф: для его завершения требовалось значительно больше средств, чем предоставлял Морган, и все денежные краны оказались крепко закрыты для прежде всеми возносимого Николы Теслы. Инвесторы застыли в ожидании, думая, на какую лошадку поставить в гонке за радио, где соревновались Эдисон и другие исследователи, имевшие меньше шансов на успех. Мировая система передач представлялась сильным соперником, но не без изъянов, то есть, очевидно, этот проект не выглядел фаворитом в гонке.

РИС. 8 Конструкция башни Ворденклиф включала обширную подземную часть, соединявшую разные здания комплекса. Подземная часть служила как для технического обслуживания, так и для безопасности.

Ворденклиф с самого начала оказался проблемным со всех сторон. Стэнфорд Уайт предупредил, что расчеты Теслы относительно высоты башни, требующейся для трансатлантических передач, нереализуемы из-за сильных ветров. Переделка проекта потребовала нескольких месяцев работы. Башня представляла собой конструкцию из деревянных брусьев с восьмиугольным основанием, высота достигала 57 м, а увенчивал башню гигантский электрод диаметром 20 м и весом 55 тонн.

РИС. 9 Как писал Тесла в патенте 1119 732, в котором детально рассматривалось функционирование башни Ворденклиф, установка была сложным масштабным воплощением его предшествующих систем передачи, и в ее основе лежал электромагнитный осциллятор высокого напряжения.

Он был заключен в стальную трубу, закопанную на 37 м в почву до водоносного слоя района (см. рисунок 8). Изобретатель думал воспользоваться резонансом воды.

Патент 1119732, в котором представлены структура и функционирование проекта, показывает, насколько сложная эволюция произошла с системами передачи, разработанными Теслой, такими как Аппарат передачи электроэнергии, о котором говорилось ранее. Сверху на конструкции находился терминал (D), состоявший из каркасной рамы в форме кольца, покрытой металлическими полусферами (Р). Так образовывалась проводящая поверхность большого размера. Во внутреннем пространстве находились измерительные инструменты и предохранители. Кольцо было закреплено на деревянном каркасе (F).

В основании располагались элементы на деревянной изолирующей структуре (F'). Контур включал катушку (Л), находящуюся в индукционной связи с первичной катушкой (С). На одном из концов катушка А соединялась с платиновым контактом в земле (E), а на другом — с катушкой самоиндукции (В), возвышавшейся в центре башни. Катушка В была намотана вокруг рамы или барабана (D) из изолирующего материала, а внутри нее проходил к проводнику (В') металлический цилиндр с полированной поверхностью. Для обеспечения безопасности соединение катушки В и проводника В’ было защищено деталью наподобие колокола из изолирующего материала (H). Проводник (В') внутри кольца доходил до терминала D для симметричного распределения тока, в противном случае высокие частоты и сила тока повлияли бы на эффективность установки (см. рисунок 9).

Питание первичной катушки С осуществлялось от генератора (G), который должен был обеспечить системе максимальную мощность. На Лонг-Айленде Тесла использовал промышленный генератор переменного тока Вестингауза на 200 КВт. Запуск резонансного контура Е А В В' следовало производить с максимальной предосторожностью, потому что он мог легко выдать напряжение, способное спровоцировать неуправляемые электрические явления. Для сохранения контроля за установкой ее требовалось запускать на минимальной мощности, чтобы она постепенно выходила на рабочий режим. Пластине ( V), расположенной внутри полости кольца, полагалось действовать как клапан безопасности для высокого давления. Ее схема позволяла рассеивать в воздухе значительные разряды, которые могли возникать при постепенном увеличении мощности.

Хотя Тесле не удалось закончить строительство этой первой передающей станции, он все же смог дойти до момента ее запуска. При этом у него не получилось построить принимающую станцию для того, чтобы доказать жизнеспособность своего проекта. До сих пор непонятно, была ли идея Теслы правильной. Ее никогда не забывали, но, по сути, теоретическая и экспериментальная работа, проводившаяся в этом направлении, не была целиком и полностью основана на принципах Теслы. Успешные опыты беспроводной передачи энергии в контролируемых контурах осуществлялись, например, в Массачусетском технологическом институте (MIT), но не в таких масштабах, как предполагал Тесла. Так или иначе, проект Теслы остался незавершенным, а его принципы — недоказанными.