50 000 рублей, русское подданство и восторг Фарадея: история первого в мире «электрохода»
Между созданием изобретения и его применением на практике может пройти не один десяток лет. История первого практически полезного электрического двигателя — обратный пример и наглядная иллюстрация того, что научная и инженерная мысль не знают границ.
Еврей по происхождению, немец по образованию и русский по зову сердца, выдающийся физик и электротехник Борис Якоби опирался на открытия своих английских коллег и предшественников: Фарадея, Барлоу и Генри.
До изобретения Якоби существовали электротехнические устройства малой удельной мощности с возвратно-поступательным или качательным движением якоря. Изобретатель писал об одном из них: «Такой прибор будет не больше, чем забавной игрушкой для обогащения физических кабинетов, его нельзя будет применять в большом масштабе с какой-нибудь экономической выгодой…»
Якоби хотел разработать более мощный электродвигатель с возможностью его практического применения. В 1834 году он создал первый в мире электромотор с непосредственным вращением рабочего вала. Двигатель Якоби состоял из двух групп электромагнитов. Попеременное изменение полярностей подвижных электромагнитов происходило с помощью специального коммутатора. Такой же принцип используется в современных тяговых коллекторных электродвигателях, которые применяются, например, на железнодорожных локомотивах.
Мощность двигателя Якоби составляла 15 Вт при частоте вращения ротора 80-120 об/мин. Он поднимал груз массой 4–5 кг на высоту примерно 30 см за секунду, работал от гальванических батарей и на тот момент был самым совершенным электротехническим устройством. В течение полугода изобретение Якоби стало широко известным и признанным в научном мире.
На следующий год профессора пригласили преподавать в Россию. Вскоре царское правительство предложило ему организовать серию опытов по оснащению морских судов электродвигателями. Якоби получил русское подданство и вошёл в состав особой комиссии для построения «электрохода». На проект государственная казна выделила баснословную по тем временам сумму — 50 000 рублей.
Эксперименты проводились на шлюпке длиной 8 метров, для которой был нужен более мощный двигатель. Поэтому Якоби создаёт второй вариант своего двигателя — больших габаритов и со сдвоенным статором. Однако мощности в 120 Вт всё равно не хватает, и он меняет концепцию, делая мотор более компактным. В итоге Якоби собирает сорок таких двигателей на двух вертикальных параллельных валах, которые соединяются с гребными колёсами «электрохода».
В 1838 году начинаются многомесячные испытания «электрохода» на реке Неве. Машина перевозит 14 пассажиров против течения на расстояние 7 км со скоростью до 4 км/ч. Двигатели питаются от 320 гальванических цинкоплатиновых элементов весом в 200 кг, благодаря чему мощность гребного привода доведена до 550 Вт.
Это первое в мире успешно испытанное средство передвижения людей и грузов на электрической тяге. В СМИ и среди учёных появляются восторженные отзывы. Сам Майкл Фарадей присылает Борису Якоби личное письмо, в котором рассказывает о мечте установить такие электродвигатели на океанские лайнеры.
Однако Якоби рассчитал, что для больших судов потребовались бы слишком большие мощности и гигантские батареи. «Химическая энергия в настоящее время дороже механической», — с сожалением констатировал профессор. Из-за экономической нецелесообразности в 1842 году работы по созданию «электрохода» остановили, а Якоби переключился на другие, не менее значимые проекты, став среди прочего родоначальником гальванопластики.
В 21 веке мы не представляем жизни без электродвигателей. Изобретение Якоби — одно из тех, которые стоят у истоков нашей «электрической цивилизации». А на передовой в области разработки электродвигателей сегодня — технология «Славянка» и компания «Совэлмаш».