Содержание
Предшественники ламп
Еще в давние времена люди предпринимали попытки сделать приборы, которые будут давать свет ночью. Первые известные «лампочки», которые использовались для освещения, работали на жиру. Для этой цели использовали любое растительное масло или животный жир. В глиняный сосуд наливали жир, окунали туда фитиль из ткани, и поджигали его.
Позже люди начали добывать нефть, тогда на замену «свече в емкости» пришла керосиновая лампа. Потом появились первые свечи на основе пчелиного воска и свиного жира. Однако все вышеописанные источники света имели недостатки, поэтому ученые трудились над изобретением более безопасных и долговечных приборов.
Изобретения
Лампа накаливания
Лампа Лодыгина
Лампа Лодыгина 1874 г. в Политехническом музее в Москве
У электрической лампочки нет одного единственного изобретателя. История лампочки представляет собой целую цепь открытий, сделанных разными людьми в разное время (см. ). Однако заслуги Лодыгина в создании ламп накаливания особенно велики. Лодыгин первым предложил применять в лампах вольфрамовые нити (в современных электрических лампочках нити накала именно из вольфрама) и закручивать нить накаливания в форме спирали. Также Лодыгин первым стал откачивать из ламп воздух[источник не указан 4033 дня], чем увеличил их срок службы во много раз. Лампы Лодыгина с вольфрамовыми нитями демонстрировались на Всемирной выставке в Париже, состоявшейся в 1900 году. В 1906 году патент на лампу с вольфрамовой нитью купила известная компания «GeneralElectricCompany», в которую позднее влилось предприятие Эдисона.[источник не указан 1427 дней]
Водолазный аппарат
В 1871 году Лодыгин создал проект автономного водолазного скафандра с использованием газовой смеси, состоящей из кислорода и водорода. Кислород должен был вырабатываться из воды путём электролиза.
Другое
Лодыгин изобрёл электрический обогреватель для отопления.
Был в числе инициаторов создания журнала «Электричество» (1881).
Из успехов — лишь витрина
Пытаясь изыскать средства на продолжение своей изобретательской деятельности, в 1873 году Александр Лодыгин обратился к властям Петербурга за разрешением на проведение публичного эксперимента — демонстрации новой системы городского освещения. И, получив его, эту самую демонстрацию и устроил: вечером 11 сентября в двух фонарях на Одесской улице — в отдалённом уголке окраинного городского района Пески — загорелись лампы накаливания, намного более яркие, чем могли себе представить горожане. Посмотреть на новинку собралось столько зевак, что обычно тихая улочка оказалась даже более людной, чем Невский проспект. Некоторые принесли с собой газеты, чтобы проверить, правда ли, как обещали петербургские СМИ, свет настолько ярок, что при нём можно читать даже на удалении. До ставшего легендарным опыта Эдисона оставалось ещё более 6 лет.
Особенности работы лампочки Лодыгина
Для современных ламп накаливания, которые являются прямыми потомками модели Александра Лодыгина, характерны:
- отменный световой поток;
- отличная цветопередача;
Цветопередача лампы накаливания
- низкий показатель конвекции и проводимости тепла;
- температура накала нити — 3400 K;
- при максимальном уровне показателя температуры накала коэффициент для полезного действия составляет 15 %.
Кроме этого данный тип источника света в ходе своей работы потребляет много электроэнергии, по сравнению с другими современными лампочками. Из-за конструкционных особенностей такие лампы могут работать примерно 1000 часов. Но, несмотря на то, что по многим критериям оценки данная продукция уступает более совершенным современным источникам света, она, благодаря своей дешевизне, все еще остается актуальной.
Кто пил квас и почему так много?
Квас пили буквально все: крестьяне, солдаты, врачи, монахи, цари. Его умели готовить в каждой семье по фамильному рецепту — отсюда и столько вариаций кваса. Примерно так варят борщ: общие правила одинаковые, но каждый готовит со своими нюансами. Тем более, поле для экспериментов широкое: различие могло состоять как в количествах и сортах исходных материалов, так и в деталях самой техники.
Например, для приготовления затора (хлеб или мука, разведенный водой и оставленный для брожения) брали и холодную, и горячую воду — и от того зависел результат. Или меняли время пребывания затора в печи или в чанах. Наконец, бочки, где квас должен был бродить, могли сдабривать сахаром, хмелем, мятой, изюмом, медом и т.д.
Продажа кваса — Василий Калистов
На Руси квас был каждодневным напитком, каким теперь является чай. «Квас, как хлеб, никогда не надоест» — гласит русская пословица. Раньше его считали полноценной едой, поэтому говорили, что квас не пьют, его «едят». В голодные времена за счет него выживали, его брали в поле и на другую тяжелую работу. Хотя он и был таким же жидким как сейчас, но давал чувство насыщения. А еще служил основой для десятков разных блюд: от окрошки (фактически салат, залитый квасом) до тюря с зеленым луком (суп из хлебных корок).
С XII века квас начали различать варианты кваса: кислого слабоалкогольного и сильно опьяняющего напитка. Второй называли «творенным», то есть сваренным, а не произвольно закисшим. Если квас не варить, то естественное кисломолочное брожение останавливает спиртовое и тогда его крепость не превышает 1-2%, но «твореный» квас можно было бы сравнить по крепости с вином. Поэтому квас любили еще и за его качество превратиться в алкоголь.
Домашний мятный квас
Появилась отдельная профессия — квасник. Каждый квасник специализировался на определенном сорте и именовались по его названию (яблочный квасник, ячневый квасник и т.д.). Работали они каждый в своем районе, а выход за его пределы в «чужой» район был чреват неприятностями: квасники ревностно делили территорию и так решали вопрос высокой конкуренции.
Наконец, есть и еще одна версия дикой популярности кваса. «Причина этого проста: был недостаток чистой питьевой воды. И чем гуще страна населена, тем острее становился этот вопрос, вызывавший эпидемии и массовые желудочные заболевания в прошлом. Напиток же, подвергшийся брожению (как, к примеру, квас или сидр), был практически безопасен с санитарной точки зрения», — говорит историк русской кухни Павел Сюткин.
Осколок мечты
Потомственный дворянин Александр Лодыгин хоть и не пошёл по стопам своих предков и рано оставил военную службу, всё же не расстался с военной стезёй. Он устроился молотобойцем на Тульский оружейный завод и там стал разрабатывать первое своё изобретение — электролёт. Военную летающую машину, оснащённую электромотором. Она должна была стать чем-то средним между аэростатом и вертолётом. Изобретением заинтересовались было французы, воевавшие с пруссаками, но к тому времени, когда Лодыгин добрался до Парижа, война подошла к концу. Изобретатель остался без денег и без воплощённой мечты.
Не известно, что его толкнуло на дальнейшее усовершенствование всего одной детали электролёта — лампы накаливания, которую он планировал использовать во время ночных полётов. Может, это было желание ухватиться за осколок мечты, а может просто любопытство, азарт естествоиспытателя. И Лодыгин начал свои эксперименты. Зная об опытах Василия Петрова, открывшего электрическую дугу ещё в 1802 году, Александр Николаевич пошёл другим путём — стал перебирать элементы накаливания и среды, в которых их можно эксплуатировать. Так дошёл до угольного стержня, прикреплённого к медным электродам в стеклянной колбе, из которой предварительно откачан воздух. Лампа была изобретена.
Но на беду Лодыгина буквально бок о бок с ним свои опыты с электрической дугой проводил другой русский изобретатель Пётр Яблочков. И скоро дуговые лампы Яблочкова затмили свет ламп накаливания, но лишь потому, что Лодыгин испытывал недостаток средств и не умел рекламировать себя. О нём просто забыли.
Патенты на технологию
В 1872 году изобретатель направляет заявку на свое изобретение и ждет ответа от чиновников на протяжении двух лет. Только в 1874 году он получил привилегию №1619.
После прекращения дел в товариществе изобретатель вновь оказался на грани нищеты, что вынудило его отправить патентную заявку на угольную лампу накаливания в США, но найти необходимую сумму у него не получилось. Лодыгин все-таки получит патент в 1890 году, но для лампы с металлической нитью. Здесь в законодательном порядке за ним будет закреплено право считаться изобретателем ламп с нитью накаливания из тугоплавких материалов.
Молибденовые и вольфрамовые лампы Лодыгина демонстрировались на Всемирной выставке в Париже, состоявшейся в 1900 году. За год до этого Петербургский электротехнический институт наделил изобретателя званием почетного инженера-электрика. В 1906 году патент на лампу с вольфрамовой нитью купила известная компания «GeneralElectricCompany», в которую позднее влилось предприятие Эдисона. В 1909 году ученому был выдан патент на индукционную печь.
За свое изобретение Александр Николаевич получил от Академии наук Ломоносовскую премию 1000 рублей. Заслуги Лодыгина на этом поприще очевидны – он создал более совершенный образец лампы накаливания и первым сумел превратить ее из физического устройства в прибор практического массового применения, вынес свое детище из лаборатории и сделал его достоянием улицы. Александр Николаевич убедительно продемонстрировал преимущества вольфрамовой проволоки как материала для тела накала, став основоположником производства более экономичных ламп накаливания. Он оказал определяющее влияние на работы и Джозефа Суона, способствовавшие массовому распространению этих устройств.
Патенты, выданные Лодыгину в США
- 347164 Производство ламп накаливания, 10 августа 1886 г.
- 494149 Процесс производства нитей для ламп накаливания, 28 марта 1893 г.
- 498901 электрическая лампа накаливания, 6 июня 1893 г.
- 575002 лампы накаливания, 19 января 1897 г.
- 575668 Источники света для ламп накаливания, 19 января 1897 г.
Сложный химический процесс производства нитей запатентован в патенте 575.002, в котором важную роль играют молибден и вольфрам . Лодыгин избегает проблемы хрупкости вольфрама, используя эластичную, очень тонкую платиновую нить и определяя химический процесс, с помощью которого она может быть покрыта вольфрамом.
Техническая книга, посвященная вкладу этого изобретения в дальнейшее развитие лампы накаливания с вольфрамовой нитью, которая затем коммерчески производилась с 1911 года, не была доступна на момент написания статьи. В строке 45 патента появляется следующее предложение:
- Я обнаружил, что следующие металлы обладают всеми необходимыми качествами для создания практичного, коммерчески эффективного металлического источника света для электрических ламп накаливания, а именно молибден и вольфрам, родий и иридий, рутений и осмий, а также хром …
Хотя компания Lodygin не могла производить вольфрамовые нити в соответствии с этим патентом, а только покрытые платиновые нити, предложение оправдывает претензии, когда упомянутые металлы используются для производства нити.
Александр Лодыгин дал свое имя Александру де Лодигину, а затем Александру де Лодигину в патентных заявках в США .
Патент 347164 также подавали в Германии, Франции, Англии и Бельгии. По другим патентам информации нет.
Лодыгин Александр Николаевич
Лодыгин Александр Николаевич родился в 1847 г. в селе Стеньшино Тамбовской губернии. В 1859 году Александр стал кадетом, сначала учился в Тамбовском кадетском корпусе, затем в Воронежском. Еще в годы учебы Александр проявил интерес к физике и даже исполнял обязанности лаборанта физического кабинета. В 1865 г. Лодыгин выпущен юнкером в 71-й Белевский полк, с 1866 по 1868 г. снова учеба в Московском юнкерском пехотном училище, Белевский полк и уход в отставку, поскольку Лодыгин разочаровался в военной службе. Лодыгин поступает на Тульский оружейный завод простым рабочим и, скопив небольшую сумму денег, отправляется в Петербург.
Здесь он ищет средства для создания задуманной им летательной машины (электролета) и параллельно начинает первые опыты с лампами накаливания. Также ведется работа над проектом водолазного аппарата. Естественно, что военное министерство на предложения молодого прожектера не откликнулось. Тогда Лодыгин отправил свои предложения в Париж, обещая создать летательный аппарат, который можно будет использовать в войне с Пруссией. Произошло невероятное, его пригласили во Францию, где он даже успел приступить к подготовке строительства электролета на заводах Крезо. Но Франция в войне потерпела поражение, финансирование создания электролета прекратилась. Лодыгину пришлось вернуться в Петербург.
В Петербурге Лодыгин устроился работать техником в Общество нефтяного газа «Сириус» и продолжил эксперименты с электричеством, а параллельно начал посещать лекции в Петербургском университете и Технологическом институте, чтобы восполнить пробелы в образовании. Именно тогда он и заинтересовался созданием ламп накаливания, которые бы могли использоваться не только для экспериментов, но и для практического освещения.
В 1872 году Лодыгин приступил к публичной демонстрации своих ламп и подал заявку на «Способ и аппараты дешёвого электрического освещения» в Департамент торговли и мануфактур. Документ, подтверждающий привилегию, был им получен, но только через два года. Демонстрация в 1873 году уличного освещения при помощи электрических ламп Лодыгина вызвала большой интерес, но они были еще несовершенны и требовали серьезной доработки. На следующий год изобретатель продемонстрировал возможности своих ламп для освещения боевых кораблей, что вызвало большой интерес в военно-морском ведомстве. В этот же год Академией наук Лодыгину была присуждена престижная Ломоносовская премия.
В 1873 году Лодыгин получает патенты в Австрии, Германии, Италии, Португалии, Венгрии, Испании и даже в таких отдаленных странах, как Австралия, Индия. В Германии на его имя выписаны патенты в целом ряде отдельных княжеств, получены привилегии на имя компании, основанной Лодыгиным и во Франции.
Почти два года Лодыгин работал в мастерских П.П. Яблочкова, где, кроме основных обязанностей по производству электрических свечей, смог продолжить разработку и своих ламп. В 1884 году изобретатель вынужден был уехать за границу, так как оказался под надзором полиции из-за связи с революционерами-народниками. Лодыгин работает во Франции и США, создает новые лампы накаливания, изобретает электропечи, электромобили, строит заводы и метрополитен. Особо надо отметить полученные им в этот период патенты на лампы с нитями из тугоплавких металлов, проданные в 1906 г. «Дженерал электрик компани».
Семья Лодыгиных в 1907 г. возвращается в Россию. Александр Николаевич привозит целую серию изобретений в чертежах и набросках. Способы приготовления сплавов, электропечи, двигатель, электроаппараты для сварки и разрезывания… Лодыгин преподает в Электротехническом институте, работает в строительном управлении Петербургской железной дороги. В 1914 г. он командирован Управлением земледелия и землеустройства в Олонецкую и Нижегородскую губернии для выработки предложений об электрификации. Первая мировая война меняет все планы, Лодыгин начинает заниматься летательным аппаратом вертикального взлета. После Февральской революции 1917 г. изобретатель не сработался с новой властью. Материальные трудности заставляют семью Лодыгиных уехать в США. Приглашение вернуться в РСФСР для участия в разработке плана ГОЭЛРО Александр Николаевич из-за болезни вынужден отклонить. В марте 1923 г. Лодыгин умер в Бруклине.
Изобретение лампы накаливания в Европе
Технически сам принцип был открыт химиком Гэнфри Дэви. Именно он в 1800 году прикрепил два провода с угольными палочками к батарее и получил светящуюся дугу.
Закрытая стеклянным куполом светящаяся дуга и стала первой в истории человечества «дуговой лампочкой». На ближайшее десятилетие она стала самым популярным светильником – стоила дешевле, чем масляные или газовые светильники для улиц, отлично справлялась с просторными заводскими цехами и уместно смотрелась в домах. Минусы у неё были существенные: графитовые стержни приходилось очень часто менять, светильник излучал ультрафиолет, громко трещал, а сам свет мерцал.
Исследователи потянулись оптимизировать и улучшить светильник Дэви. Через сорок лет после открытия химики нить поместили в вакуумную трубку, пробовали разные материалы для стержня, регистрировали всё новые патенты.
Работы при этом велись и в Европе, и в России. И там, и там изобрели свои типы светильников. Рассмотрим самые популярные.
Лампа Суона
Была изобретена в 1850 году. Конструкция: карбонизированная бумага в качестве нити и стеклянная вакуумная колба. В течение 10 лет изобретатель получал патент на частичную лампу накаливания с угольной нитью.
Главный минус изобретения – она перегорала очень быстро из-за несовершенства вакуумизации и проблем с источником тока.
На одном варианте британец не остановился. Он постоянно вносил усовершенствования в конструкцию, и в 1878 году в Ньюкасле продемонстрировал новый тип устройства: вместо карбонизированной бумаги использовалась углеродная нить, полученная из хлопка. Тринадцать с половиной часов – столько без перерыва могло работать устройство.
Лампа Эдисона
Да, она не была изобретена «в вакууме» сама по себе. Учёный отслеживал все события в научном мире на эту тему и взялся за разработку после выдачи патента Суону.
Он считал, что главным недостатком конструкции британца была толщина угольной нити. По мысли Томаса Эдисона, она должна быть куда тоньше. Он выкупил патенты Вудворда и Эванса (предлагали свой вариант лампы накаливания в 1875 году) и адаптировал нить накаливания под модель Суона.
Получилась практичная электрическая лампа-луковица, которая могла гореть до 40 часов и давала стабильный свет без шумовых эффектов. После изготовления опытных образцов, которые давали его изобретению преимущество, Эдисон… подал в суд на Суона за нарушение патента.
Не будем останавливаться в деталях на дальнейшей истории. Эдисон продолжил работать над усовершенствованием изобретения и дальше. Так, команда специалистов под его началом протестировала более 600 растений. Ключевой вопрос стоял так – какое «сырьё» даст лучшую нить? С отрывом победил бамбук, и в дальнейшем именно бамбуковые угольные нити начали использоваться в производстве (сейчас используются вольфрамовые).
Кстати, с Суоном Эдисон «примирился». Британский суд посчитал патент Суона приоритетным, и изобретатели открыли «маленький стартап» по производству ламп.
Впоследствии Эдисон создал привычные патроны для ламп, и обслуживать оборудование смогли не только инженеры, но и обычные люди – перегоревшую лампочку было достаточно выкрутить и заменить на новую.
В принципе, именно этим и объясняется, что именно Эдисон считается «отцом» современной лампочки и именно его изобретение постепенно стало встречаться везде.
«Вульгарный» напиток
Бочка с квасом — Харрисон Форман
Позиции кваса пошатнулись во второй половине XIX века, на верхах: квас и подобные кислые вкусы начали уходить из аристократического обихода и были записаны в так называемую «вульгарную» диету. Хотя по-прежнему он ценился в мелкочиновной, купеческой, мещанской и крестьянской среде.
О чем напоминал и лейб-медик Екатерины II в 1807 году: «Старейший из лейб-медиков доктор Рожерсон, бывший любимый лейб-медик великой Екатерины, находит, что кислая капуста, соленые огурцы и квас в гигиеническом отношении чрезвычайно полезны для нашего петербургского простонародья и предохраняют его от разных болезней, которые бы в нем развиться могли от влияния климата и неумеренного во всех случаях образа жизни».
Квас. На улице Горького — Николай Паламодов
В середине века началась индустриализация, и квас стали варить реже даже в обычных домах. Желая сохранить наследие, Российское общество охранения народного здоровья взяло покровительство над напитком и его производство начали открывать при госпиталях. Госпитальный квас уже целый век к тому моменту входил в обязательное довольствие армии, флота и заключенных. Где стоял полк, там должен был быть лазарет, а где был лазарет — был и ледник с квасом. Если кваса не хватало, об этом докладывали высшему руководству, с требованием немедленно выделить деньги на закупку солода.
Но последний «оплот» кваса рухнул, когда в 1905 году в полковых лазаретах и госпиталях его заменили на чай. Все из-за того, что квас гораздо труднее готовить и хранить в походах. С тех пор квас перестал быть неотъемлемым напитком русских людей и стал просто любимым. В советское время его начали наливать на разлив уже не из деревянных, а металлических желтых бочек, которые стояли по городу с наступлением жары и до осени.
Томас Тейлор Хэммонд
В постсоветской России началась бутылочная продажа кваса, его теперь можно купить в каждом магазине. Традиционные желтые бочки, кстати, до сих пор существуют. Квас в них стандартизированный и не может больше похвастаться разнообразием вкусовых оттенков, но и у такого «обычного» кваса есть свои фанаты.
Этапы развития
Лодыгин, Суон и Эдисон являются создателями современных ламп, но не первой лампочки вообще. Устройство прошло долгий путь «становления»:
В 1840 году английский астроном Де ла Рю во время опыта поместил платиновую проволоку в стеклянную вакуумную трубку и пропустил через нее ток. Это была первая электрическая лампа, принцип работы которой лег в основу дальнейших изобретений.
Первые лампы значительно отличались от современных
Угольные нити появились только в 1844 году. Идея была высказана и опробована американцем Старом, который успел получить патент, но вскоре умер.
Важно! В 1840 году в России Милашенко начинал работу над созданием угольных нитей накаливания, но результата не получил. В 1854 году часовщик из Германии Гёбель использовал обугленную нить из бамбука вместо угольной. Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути
Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной
Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути. Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной
В 1854 году часовщик из Германии Гёбель использовал обугленную нить из бамбука вместо угольной. Вакуум в верхней части трубки создавался при помощи ртути. Такая лампа могла работать несколько часов и стала прототипом современной.
В 1860 году Суон также продемонстрировал свою лампу и даже получил патент, но его изобретение горело недолго и было малоэффективно. Впрочем через несколько лет изобретатель станет одним из создателей «настоящей» лампочки.
1874 год — получение Лодыгиным патента.
Первая электрическая лампочка работала примерно так же, как и более «молодые»
В 1875 году устройство Лодыгина было усовершенствовано русским электротехником Дидрихсоном. Последний полностью откачал воздух из колбы и использовал несколько нитей, чтобы при перегорании одной автоматически включалась другая.
В 1875-1876 годах электротехник Яблочков изобрел дуговую лампу. Он использовал каолиновую нить накала, которая могла работать вне вакуума, не перегорала на воздухе, однако его изобретение не снискало славы.
Первые вольфрамовые нити начали использовать в 1905 году (патент австро-венгры Юст и Ханаман получили годом ранее). Вскоре вольфрам вытеснил все прочие материалы.
Проблема с быстрым испарением нитей в вакууме решили в начале ХХ века: американец Ленгмюр начал использовать инертные газы.
Сегодня используют вольфрамовую нить
История современных ламп накаливания тесно связана с электричеством. После его изобретения в разных странах начали проводиться исследования, которые привели к появлению «Электрической свечи». И хотя первым патент получил россиянин Лодыгин, «отцом» лампочки считается Эдисон, который не только улучшил свое изобретение, но и много сделал для его популяризации.
https://youtube.com/watch?v=AlmUGFL2Xy0
Конструкционные особенности
Поскольку лампа накаливания считается самым первым источников света, то вполне закономерно, что ее конструкция должна быть достаточной простой. Особенно, если сравнивать с нынешними источниками света, которые ее постепенно вытесняют с рынка. В лампе накаливания ведущими элементами считаются:
- колба лампы;
- тело накала;
- токовводы.
Конструкция лампы накаливания
На сегодняшний день разработано несколько вариантов ламп накаливания, но такое строение характерно для самых простых и самых первых моделей. В стандартной лампочке накаливания, кроме вышеописанных элементов имеется предохранитель, который представляет собой звено. Оно состоит из ферроникелевого сплава. Его вваривают в разрыв одного из двух токовводов изделия. Звено размещается в ножке токоввода. Оно нужно для того, чтобы предупредить разрушение стеклянной колбы во время прорыва нити накала. Это связано с тем, что при прорыве вольфрамовой нити создается электрическая дуга. Она может оплавить остатки нити. А ее фрагменты могут повредить колбу из стекла и привести к возникновению возгорания. Предохранитель же разрушает электрическую дугу. Такое ферроникелевое звено размещается в полости, где давление равняется атмосферному. В данной ситуации дуга гаснет. Такое строение и принцип работы обеспечили лампе накаливания широкое распространение по миру, но из-за их высокого энергопотребления и непродолжительному сроку службы, она сегодня стали использоваться гораздо реже. Связано это с тем, что появились более современные и эффективные источники света.
