Поделиться ссылкой
Список тегов
Популярное
Наши друзья
RadioStorage.net - электронные схемы, статьи и программы радиолюбителю, самоделки своими руками

Энтузиаст высокочастотной техники

Радио начало свою историю как средство связи. Трудно было тогда предвидеть, что быстропеременные электромагнитные колебания, которые служили для преодоления расстояний, получат со временем широкое применение на заводах и коренным образом изменят некоторые процессы производства. В наши дни это стало реальностью. Радио властно проникает во все отрасли науки, техники и промышленности, круг его использования становится все шире и шире.

Исключительно богатый вклад в развитие новых отраслей радиотехники внес один из пионеров радио В. П. Вологдин. Он долго и плодотворно работал над усовершенствованием техники радиосвязи в первое время после великого открытия А. С. Попова, а последние годы своей жизни посвятил развитию новых областей применения радио.

Валентин Петрович Вологдин родился 22 марта 1881 года на Урале в поселке Кувинского завода бывшей Пермской губернии. Его отец, горный смотритель рудников, отличался большим трудолюбием. Он любил говорить: «Никакое ремесло за плечами не виснет» - и поощрял в своих детях рано пробудившийся интерес к технике. В детстве Вологдин вместе с одним из братьев строил электростатические машины и проводил всевозможные опыты по электричеству.

Окончив в 1900 году Пермское реальное училище, Вологдин уехал продолжать свое образование в Петербург. Там он поступил в Технологический институт и тем самым определил направление своей будущей деятельности.

В то время открытия в области электромагнитных волн привлекали большое внимание уже не только физиков, но и техников. «На докладах, посвященных этому вопросу, - вспоминал Вологдин, - я впервые увидел тогда А. С. Попова. Обаяние его изобретения и то обстоятельство, что такой крупный человек был моим земляком - уральцем, усилили мой интерес к его открытию».

Энтузиаст высокочастотной техники

Валентин Петрович Вологдин (1881-1953)

Увлечение электротехникой - главным образом токами высокой частоты - захватило молодого студента. Электрическая искра радиотелеграфных станций Попова, помогавшая изобретателю радио покорять пространство с помощью быстропеременных электромагнитных колебаний, раскрыла взору Вологдина широчайшие возможности только еще зарождавшейся техники высокой частоты. Он неоднократно воспроизводил опыты Попова, и его воображению рисовалась заманчивая картина будущего этой новой технической области.

Вологдин был активным участником революционного движения студентов, что навлекло на него репрессии царского правительства. Студента-«буінтовщика» несколько раз подвергали арестам и даже сажали в тюрьму. Но это не сломило воли непокорного уральца. Он с отличием окончил институт и был оставлен при нем для подготовки к профессорскому званию.

Вскоре Вологдин примкнул к большой группе радиоспециалистов - продолжателей дела А. С. Попова, работавших над оснащением русского флота средствами радиосвязи, и проявил себя как смелый новатор. Он занялся разработкой машин повышенной частоты, которые предназначались для искровых радиостанций.

Но инициатива талантливого конструктора не встретила поддержки со стороны правительственных чиновников. На пути молодого русского инженера стояли иностранные фирмы, захватившие в свои руки русское электромашиностроение. «Поэтому, -писал Вологдин, - взять на себя обязательство разработать самостоятельный тип машины, да еще на такой частоте, которая казалась тогда трудно исполнимой, представлялось очень рискованным делом, почему фирма Н. Глебова отказалась делать это на свой счет и автор принужден был обходиться личными средствами, взяв весь риск на себя».

И талантливый новатор победил. Ценой большого труда он успешно выполнил заказ флотских радиоспециалистов: построил целую серию машин повышенной частоты от 250 до 1000 герц.

Первый образец подобных Машин был создан в 1910 году. Это было многообещающим началом. Вслед за тем Вологдин разработал машины самых разнообразных типов. Они обеспечили работу многих радиостанций, установленных на кораблях, и сослужили большую службу в деле освобождения нашего флота от иностранной зависимости в области радио.

Машины Вологдина служили для того, чтобы сделать передаваемые радиотелеграфные сигналы легко воспринимаемыми на слух: сигналы при приеме приобретали музыкальный тон, который прерывался в соответствии со знаками телеграфной азбуки. Это значительно облегчало утомительную работу радиста, которому приходилось буквально «вылавливать» приходящие сигналы своего корреспондента из невидимого потока мешающих электромагнитных волн, создаваемых атмосферными разрядами, а также другими радиостанциями.

Деятельность Вологдина в области радио началась в то время, когда в качестве генератора быстропеременных электромагнитных колебаний применялась электрическая искра. О радиотелеграфе тогда так и говорили: «искровой телеграф».

Период искровой радиотехники - это период применения затухающих колебаний. Искровая радиостанция работает короткими импульсами. Мгновенный искровой разряд - и в пространство посылается электромагнитное колебание. Затем новая вспышка электрической искры - и новая волна. Такое чередование разрядов и пауз напоминает работу радиолокационной станции. Однако в работе искровой радиостанции и радиолокатора больше различия, чем сходства. И дело не только в том, что станции предназначены для разных целей. Они резко отличаются по характеру излучаемых колебаний.

Радиолокатор посылает в пространство серии незатухающих колебаний, амплитуда которых постоянна. Искровая же станция излучает колебания затухающие. В начале разряда - резкий всплеск, зарождение колебания с большой амплитудой. В следующее мгновение это колебание становится слабее, амплитуда его делается меньше и постепенно оно затухает, подобно тому как прекращается колебание натянутой струны после удара. Затухание электромагнитных колебаний, возбужденных искрой, идет чрезвычайно быстро. К началу следующего разряда их можно считать уже угасшими.

Такая работа радиостанций создает значительные неудобства. Как показали исследования, затухающее колебание представляет собой целый набор колебаний самых различных частот. Следовательно, посылая сигнал своему корреспонденту, искровая радиостанция мешает работе даже тех станций, которые ведут связь на другой близкой волне; она, как говорят радисты, «засоряет» эфир. Кроме того, средняя мощность излучаемых колебаний невелика, а это ограничивает дальность радиосвязи. Наконец, очень существенно и то, что на искровой радиостанции нельзя устроить радиотелефон, - для передачи речи она не подходит. Эти недостатки искрового радио заставили искать новых источников колебаний высокой частоты.

Энтузиаст высокочастотной техники

Искровой радиопередатчик излучает затухающие колебания

Инженеры понимали, что искровые радиостанции должны уступить место станциям, работающим незатухающими колебаниями. Были все основания для того, чтобы использовать в качестве генератора незатухающих колебаний электрическую машину переменного тока. Ведь переменный ток, которым мы пользуемся для освещения и для питания электрических двигателей, представляет собой незатухающие колебания. Однако частота такого тока (50 герц) слишком низкая и для радиопередачи не подходит. Здесь нужна высокая частота - в десятки тысяч герц и более. Машин, которые могли бы создавать такую частоту, техника того времени не знала. Необходимо было разработать новый по существу тип электрической машины.

По предложению морского ведомства за решение этой сложной задачи взялся Вологдин. Молодой инженер, полный энергии и изобретательности, не побоялся трудностей. «Меня предупреждали, - рассказывал он, - да я и сам хорошо видел, что эта задача является очень трудной, особенно в наших условиях, но привлекала здесь именно эта трудность, и я, почти не имея средств, отдался ее решению, просиживая сотни часов над вариантами расчетов и конструкций».

При работе над воплощением своих оригинальных замыслов Вологдину приходилось тратить энергию не столько на преодоление трудностей самого конструирования машин, сколько на борьбу с представителями иностранных фирм, стремившимися сорвать начинания молодого русского инженера, в котором они увидели опасного конкурента, подрывавшего их монополию.

Вологдин приводит один из примеров того, как ему приходилось бороться с иностранными фирмами. Директор завода Дека отправил во Францию для экспертизы описание одного из генераторов Вологдина. Профессор Блондель, известный специалист в области электротехники, прислал отрицательный отзыв. «Его заключение, - вспоминал Вологдин, — хранящееся у меня по сие время, является образцом того высокомерия, которое часто проявляли иностранцы к русским техникам. В своем отзыве он указывал, что генератор моей системы работать не будет». Но Вологдин построил впоследствии такую машину, и она вопреки заявлению Блонделя успешно работала на радиостанции многие годы.

Когда Вологдин разработал проект высокочастотной машины, электротехнические заводы, находившиеся в ведении иностранных фирм, по существу отказались ее строить. За постройку генератора немецкая фирма Сименс и Гальске запросила 200 тысяч рублей, в то время как по подсчетам Вологдина все расходы должны были составить не более 7000 рублей.

Такой аппетит иностранной фирмы, стремившейся поживиться за счет отсталости русской промышленности, возмутил инженера - патриота. Вологдин бросил вызов обнаглевшей фирме - взялся сам построить высокочастотный машинный генератор на маленьком полукустарном заводе Глебова. Тяжелые условия работы не останавливали русского новатора, смело и настойчиво шел он к цели.

Вскоре случилось несчастье: летом 1912 года на заводе Глебова возник пожар, уничтоживший результаты долгих творческих исканий Вологдина. Конструктор вышел с честью и из этого испытания. Он перенес работу на другой завод и вновь со всей энергией принялся за воплощение своего проекта. В том же году машина была построена снова. Это была первая русская высокочастотная машина.

В процессе работы над своим генератором талантливому конструктору пришлось преодолеть немало больших технических трудностей.

Чтобы получить от машины высокочастотный ток, ее ротор необходимо вращать с большой скоростью. Под действием центробежной силы в роторе возникают при этом огромные механические напряжения, которые могут разорвать его. Но это еще не все. Быстропеременный ток, генерируемый машиной, создает быстро меняющееся магнитное поле, которое наводит в железном теле машины вихревые токи. Под действием этих токов, а также вследствие быстрого вращения ротора машина разогревается, и тем сильнее, чем выше частота тока. Нужно было принимать специальные меры, чтобы машина не перегрелась. Для этой цели Вологдину потребовался специальный сорт стали толщиной в три сотых миллиметра. Но такой стали в России в то время не изготовляли. Спустя некоторое время конструктор поехал на Урал и там с помощью замечательных мастеров - уральцев наладил на Добрянском заводе производство и прокатку высокочастотной стали.

Энтузиаст высокочастотной техники

Высокочастотная машина создает незатухающие колебания

Первая высокочастотная машина Вологдина поразила привыкших к пятидесятипериодному переменному току электротехников своими техническими данными. Она развивала скорость в 20 тысяч оборотов в минуту и давала электрический ток в 1200 раз большей частоты, чем ток, получаемый от обычных электрических машин. Частота 60 тысяч герц при мощности 2 киловатта - это было крупным достижением русской радиотехники.

В следующем году Вологдин осуществил изготовление высокочастотной машины уже большей мощности. Это была по существу новая крупная радиостанция незатухающих колебаний.

Продолжая улучшать свою машину, Вологдин внес значительные изменения в ее конструкцию и в 1915 году создал новый высокочастотный генератор. По типу этого генератора вскоре была выпущена целая серия машин - в эфире заработали новые радиостанции. Чтобы укоротить длину рабочей волны, Вологдин подключал к машине разработанный им же специальный трансформатор частоты и тем самым увеличивал частоту генерируемых колебаний в четыре-шесть раз.

При радиотелеграфной работе радиопередатчика с машинным генератором нажатие и отпускание ключа вызывало изменение числа оборотов электродвигателя, вращающего ротор высокочастотной машины. Это приводило к тому, что изменялась частота излучаемых колебаний. Талантливый конструктор нашел оригинальное решение для устранения этого недостатка. Он применил специальный автоматический регулятор числа оборотов, и генератор стал работать очень устойчиво.

Упорно и поистине героически работал Вологдин в тяжелых условиях царской России. Преодолевая значительные затруднения, изобретатель ставит перед собой все новые задачи и все более совершенствует свой генератор.

В 1916 году инженер - конструктор создал новый проект высокочастотной машины - теперь уже мощностью 50 киловатт, но воплотить этот замысел в жизнь Вологдину удалось лишь после Великого Октября.

Революция разрушила все препятствия, которые создавал царизм на пути развития русской науки. Только в условиях советского строя раскрылось во всем многообразии дарование Вологдина. Его не отвлекала теперь борьба с иностранными фирмами, и он мог все свои силы отдать науке. Деятельность Вологдина развернулась теперь в стенах Нижегородской радиолаборатории - первого радиотехнического института Советской республики. Здесь в тесном содружестве с пионерами советского радио Бонч-Бруевичем, Шориным, Лебединским Вологдин работал над созданием мощных машинных генераторов.

В феврале 1922 года сконструированная им 50-киловаттная машина, дававшая ток частотой 20 тысяч герц, показала прекрасные результаты при испытании. Вскоре она была установлена на Ходынской радиостанции в Москве взамен искрового радиопередатчика.

Энтузиаст высокочастотной техники

Машина высокой частоты в 50 киловатт

После этого Вологдин приступил к изготовлению новой высокочастотной машины мощностью 150 киловатт. Эта машина тоже была установлена на Ходынке в Москве и долго служила для связи по радио с самыми отдаленными пунктами нашего государства, а также с другими странами.

Когда электронная лампа заняла господствующее положение в радиотехнике и на смену радиопередатчикам с машинными генераторами пришли более совершенные и гибкие ламповые генераторы, высокочастотная машина по инициативе Вологдина стала применяться в промышленности. Теперь такие машины с успехом работают на наших заводах.

В 1919 году в Нижегородской лаборатории Вологдин создал высоковольтный ртутный выпрямитель. Питаемый обычным переменным током, он дает высокое постоянное напряжение, которое используется для питания мощных радиоламп.

Выпрямитель Вологдина ускорил развитие радиотелефонии, над созданием которой работал коллектив нижегородских специалистов под руководством Бонч-Бруевича. Изобретение высоковольтного ртутного выпрямителя блестяще разрешило сложную задачу питания мощных ламповых радиостанций.

Зарубежные радиоспециалисты считали в то время, что ртутный выпрямитель не может работать при напряжении выше 4000 вольт. Но советский инженер-новатор создал выпрямитель сначала на 6000, а затем и на 12 тысяч вольт, дав тем самым новый яркий пример превосходства советской научно-технической мысли над иностранной.

Изобретение Вологдина получило высокую оценку и сразу же нашло практическое применение. Первый высоковольтный выпрямитель был установлен на радиостанции города Свердловска, другой на первой радиовещательной станции, построенной нижегородскими радиоспециалистами в Москве. Впоследствии Вологдин разработал мощные ртутные выпрямители для многих других крупных советских радиостанций.

Выпрямитель, созданный Вологдиным, представляет собой стеклянную колбу с несколькими цилиндрическими отростками, заполненную парами ртути. В качестве катода здесь используется жидкая ртуть. Такой катод имеет неограниченный срок службы и позволяет получать токи большой величины. Сравнительно простое устройство ртутного выпрямителя и высокий коэффициент полезного действия, доходящий в мощных установках до 99 процентов, открыли ему дорогу во все области электротехники. Ртутные выпрямители, сконструированные Вологдиным и его сотрудниками, с успехом применяются для питания мощных радиопередатчиков, выпрямления сильных токов на заводских и трамвайных подстанциях, преобразования переменного тока в постоянный при зарядке аккумуляторов.

В 1932 году по заданию Народного комиссариата связи Вологдин приступил к разработке мощного выпрямителя для питания крупных радиоцентров. Выпрямитель должен был обеспечить 

Высоковольтный ртутный выпрямитель Нижегородской радиолаборатории питание нескольких радиопередатчиков.

Энтузиаст высокочастотной техники

От него требовалось значительное электрическое напряжение и большой величины ток. Группа специалистов, возглавляемая Вологдиным, успешно справилась с этим трудным техническим заданием. Был разработан металлический ртутный выпрямитель, который отдавал мощность 1000 киловатт при напряжении 12 тысяч вольт.

Обобщая свой богатый инженерный опыт, Вологдин опубликовал большой научный труд «Выпрямители». Эта книга стала учебником, по которому на протяжении многих лет готовились советские радиоспециалисты.

В сентябре 1923 года после пятилетней плодотворной деятельности Вологдина в стенах Нижегородской радиолаборатории на него была возложена ответственная задача: он был назначен директором по радио только что организованного Треста заводов слабого тока. Перед талантливым и энергичным инженером открылось новое поле деятельности. Теперь он работал как инженер-организатор: возглавлял реконструкцию советских радиозаводов, налаживал производство на предприятиях радиопромышленности.

Вскоре под руководством Вологдина в Ленинграде была создана Центральная радиолаборатория, где стали работать крупнейшие радиоспециалисты страны. Вологдин был назначен техническим директором этой лаборатории, в которой развернулись исследования и научно-технические разработки во всех областях радиотехники. Наши заводы стали выпускать в большом количестве всевозможную радиоаппаратуру: электронные лампы, выпрямители, радиопередатчики, приемники и т. п. Развитие советского радио получило прочную производственную базу и пошло более быстрым темпом.

Велики заслуги Вологдина в создании совершенно новой промышленной отрасли - в разработке и внедрении способа плавки металлов с помощью токов высокой частоты. Разработку индукционных печей для плавки металлов Вологдин начал еще в стенах Нижегородской радиолаборатории. Эти печи теперь широко применяются в промышленности.

Индукционная печь для плавки металла

Индукционная печь в корне отличается от термической. Она очень проста по конструкции и дает возможность вести плавку без огня, дыма и копоти. Тигель с металлом помещается в середину индукционной катушки, по толстым виткам которой пропускается большой ток повышенной частоты. В тигле создается мощное магнитное поле, которое наводит в металле вихревые токи и плавит его.

Индукционные печи строятся самых различных размеров. В них может быть получена очень высокая температура. В лабораторных печах такого типа плавят металл, начиная с порции в несколько граммов, а промышленные печи вмещают до нескольких тонн металла.

При индукционной плавке используются токи с частотой до тысяч и десятков тысяч герц. А в небольших печах лабораторного типа применяется частота до сотен тысяч герц. Это уже час гота радиопередач. Для такой плавки служат как ламповые, так и машинные генераторы.

Разработка индукционных печей привела Вологдина к созданию высокочастотной закалки металлов и на ее основе - методов упрочнения стальных изделий. Таким образом, возникла новая область применения радио, перед которой с каждым днем раскрываются все более широкие перспективы.

Для увеличения прочности стальных изделий давно прибегают к специальной термической обработке - закалке. Изделие нагревают до очень высокой температуры, а затем быстро погружают его в холодную воду или масло. Резкое охлаждение после нагревания придает стали твердость. Но вместе с этим она становится и хрупкой: некоторые стальные изделия трескаются, крошатся и даже разлетаются на куски при ударе. Применение токов высокой частоты позволяет вести закалку изделий более совершенным способом и, кроме того, дает возможность очень точно контролировать температуру нагрева, вследствие чего получаются лучшие результаты.

Давно известно, что постоянный ток, протекая по проводнику, заполняет его сечение равномерно, подобно тому как вода заполняет сечение трубы, когда течет под напором. Совершенно по-иному ведет себя переменный ток высокой частоты. Он не проникает вглубь проводника, а течет по его поверхности. И чем выше частота тока, тем на меньшую глубину он проникает. На этом и основана поверхностная закалка стали.

Когда стальное изделие вносится внутрь катушки, обтекаемой быстропеременным током, на поверхности изделия по индукции наводятся высокочастотные токи. Они сильно разогревают верхний слой стали, не проникая вглубь. Так за несколько секунд можно нагреть и потом закалить поверхность изделия, в то время как внутри оно останется незакаленным, «мягким» и сохранит свою упругость. Такие изделия гораздо менее хрупки, чем после термической закалки, и реже подвергаются поломке. В этом состоит главное преимущество высокочастотной закалки. Кроме того, она отнимает мало времени, а поэтому производительность таких закалочных установок очень велика.

Высокочастотная закалка применяется при обработке самых различных изделий, начиная с коленчатых валов и рельсов и кончая швейными иголками. Она позволяет быстрее и дешевле строить машины и увеличивает продолжительность их «жизни».

Вместе со своими сотрудниками Вологдин разработал также другой очень ценный способ упрочнения стальных изделий с помощью высокочастотного нагрева. «Не рискуя ошибиться, - писал Вологдин,- можно сказать, что большинство аварий с машинами и сооружениями вызывается внутренними напряжениями в металле, которые не были своевременно учтены и устранены». Применяя токи высокой частоты, можно вести нагрев той или иной детали машины таким образом, чтобы при ее остывании в ней возникли определенные механические напряжения. Эти искусственно созданные напряжения можно подобрать так, чтобы они уменьшали напряжения, возникающие в детали при ее работе. Такая деталь будет более прочной и сможет выдержать большую нагрузку.

Энтузиаст высокочастотной техники

Закалка прокатного вала в поле высокой частоты

Вологдин не ограничивался лабораторными разработками новых способов нагрева с помощью токов высокой частоты. Видя, какие огромные перспективы открывают перед промышленностью эти способы, насколько легче, удобнее и дешевле становится производство самых разнообразных металлических изделий, он стремился вывести каждое свое изобретение из стен лаборатории и сделать его достоянием всех металлообрабатывающих заводов.

На многих наших заводах разработка и совершенствование закалочных установок для самых различных деталей и частей машин проводились по техническим указаниям Вологдина. Так, еще до Великой Отечественной войны инженеры Московского автомобильного завода имени Сталина под руководством Вологдина сконструировали станок-автомат для закалки коленчатых валов - наиболее ответственных частей автомобилей. Раньше на закалку вала тратилось несколько часов. Закалочный же станок-автомат выполняет эту операцию всего за 2 минуты 15 секунд. Метод высокочастотной закалки сокращает драгоценное время на обработку изделий и увеличивает их прочность.

«В годы Отечественной войны, - писал Вологдин, - автор с глубоким удовлетворением и гордостью следил за тем, как этот метод, благодаря работам его учеников, постепенно завоевывал прочное место в танковой промышленности, вопреки высказываниям маловеров, видевших здесь ряд почти непреодолимых затруднений. Тысячи танков, закаленных этим методом, участвопали в битвах под Сталинградом, Орлом, Киевом, сметая на своем пути хваленую вражескую технику».

Промышленное применение токов высокой частоты очень разнообразно. Высокочастотный нагрев служит теперь не только для плавки и закалки. Он используется для термической обработки металлов под ковку и штамповку, для нагревания древесины при сушке и склейке, для вулканизации автопокрышек, консервирования продуктов и для многих других целей. Техника высокочастотного нагрева уже сейчас имеет большие достижения, а будущее ее еще значительнее.

Энтузиаст высокочастотной техники

Золотая медаль имени А. С. Попова, присуждаемая ежегодно Академией наук СССР ко Дню радио за выдающиеся научные работы и изобретения в области радио

Вологдин был широко известен не только как талантливый инженер и ученый, но и как педагог и популяризатор. Ему принадлежит большое количество статей и книг по вопросам высокочастотной техники. Начиная с 1907 года почти непрерывно вел он педагогическую работу. Долгое время он читал лекции в Женском политехническом институте в Петербурге, в Нижегородском университете, а с 1924 года до конца своей жизни был профессором Ленинградского электротехнического института имени В. И. Ульянова (Ленина). Здесь он организовал лабораторию электротехники высоких частот, которая затем была преобразована в научно-исследовательский институт.

Плодотворная деятельность выдающегося новатора советской радиотехники неоднократно получала высокую оценку нашего правительства. Имя Вологдина встречается в ленинских письмах о Нижегородской радиолаборатории, в которых В. И. Ленин отмечал большое значение его работ.

В 1939 году Вологдин был избран членом - корреспондентом Академии наук СССР. Несколько позже ему присвоено почетное звание Заслуженного деятеля науки и техники. В 1943, а затем в 1952 году он был удостоен Сталинской премии за работы по индукционной закалке металлов и за создание нового типа кузнечного цеха, а в 1948 году получил первую золотую медаль имени А. С. Попова, вручаемую за выдающиеся работы и изобретения в области радио.

23 апреля 1953 года, на 73-м году жизни Вологдин скончался. Творческое наследие этого крупного инженера, изобретателя и ученого очень обширно. Им сделано свыше 120 изобретений и написано более 100 научных статей и книг, которые отражают многогранную деятельность энтузиаста высокочастотной техники, продолжавшуюся около половины столетия.

Источник: Ф. Честнов - "В мире радио", 1954г.

 голосов: 0  просмотров: 795   → История электроники и радио  

Добавить комментарий
Ваше имя:

Ваш E-Mail:



Введите код с картинки