Оптический телеграф: история, принцип работы
С древности у людей возникла необходимость поддерживать связь между собой. Первые охотники начали пользоваться рогами животных и морскими раковинами для передачи сигналов. На смену им пришли звуковые устройства типа барабанов, а в дальнейшем человечество стало использовать факелы и костры. Одним из первых технических средств можно назвать водяные часы, так называемые клепсидры. Это сообщающиеся сосуды, которые имели разметку с названиями команд. Связь в данном случае происходила по принципу синхронной видимости команд. Долгое время люди пользовались традиционными в те времена почтовыми сообщениями. Эволюция ворвалась в мир связи в XVII веке. Именно тогда общество задумалось о способах ускорения подачи сообщений и изобретении средств связи. Историю, принцип работы и другие интересные факты о телеграфе вы узнаете в процессе прочтения статьи.
Первые разработки Роберта Гука
Оптический телеграф - способ передачи информации с помощью системы механизмов, имеющих шарнирные элементы, видимые на дальних расстояниях. Английская морская сигнализация флагами, существовавшая во флоте короля Якова II, является прототипом этого изобретения. "Первую ласточку" технического прогресса в области передачи данных явил на свет английский изобретатель Роберт Гук. В 1684 году им была устроена демонстрация своей конструкции в Royal Society. После этого события в "Трудах" Английского королевского общества появилась публикация с описанием принципа работы оптического телеграфа Гука. Это изобретение с успехом было использовано моряками и применялось на флоте до конца XVIII века. Вскоре, в 1702 году Амонтоном при французском дворе устраивается представление его оптического телеграфа с подвижными рычагами.
Чудо-аппарат Ивана Кулибина
Российскими исследователями в период царствования Екатерины II также проводились работы над усовершенствованием способов передачи информации. В 1794 году естествоиспытатель Кулибин Иван Петрович сконструировал свою "дальноизвещающую машину". Изобретение конструктивно состояло их трех свободно закрепленных на оси планок из дерева, которые по средствам работы блочков и веревок могли устанавливаться в различные положения друг к другу. На аппарате были установлены зеркала и изобретенный Кулибиным Иваном Петровичем фонарь с отражающими зеркалами. Принцип действия этого телеграфа мало чем отличался от аппарата Шаппа. Но, в отличие от французского аналога, русским ученым-самородком была придумана своя оригинальная система шифрования отдельных слогов, а не слов. Эта машина могла работать в разное время суток и при слабом тумане. Эффект, несомненно, это изобретение имело, но Российская Академия наук не сочла необходимым выделение средств на постройку телеграфной линии. Модель телеграфа Ивана Петровича Кулибина просто была отправлена в качестве экспоната в Кунсткамеру.
Рождение телеграфа
Давнюю задумку человечества о новом виде связи, упоминание о которой относилось еще к античным временам, смогли воплотить в жизнь братья Шапп. Долгое время француз Клод Шапп работал над усовершенствованием клепсидр. Хотя часть его опытов была удачной, в итоге изобретатель отказался от этих исследований. В 1789 году во Франции Шапп показал в действии аппарат-носитель знаков, названный им семафором. На расстоянии 15 км проведена была передача сигналов. Это не возымело должного успеха, но ученый не прекращал свои разработки. Благодаря постоянной поддержке своего брата Игнатия, Клод Шапп проводит ряд переделок своего изобретения. Уже в 1794 году создает настоящий аппарат-дальнописец. Именно его трудам мы обязаны появлению в обиходе терминов, определяющих средства связи, нового понятия "телеграф". Сделанное им изобретение стало основой первой эффективной системы передачи информации эпохи промышленного прогресса.
Устройство и принцип действия
Как и оптический телеграф Гука, модернизированная братьями Шапп конструкция оснащалась системой из шарниров-ригелей, закрепленных на мачте. Подвижный регулятор и оконечивающие его с торцов крылья могли изменять свои положения благодаря работе ременных передач и шкивов, тем самым создавая фигуры-коды. Длина крыла составляла 3 – 30 фута, их движение осуществлялось двумя рукоятками. Весь механизм семафора был размещен на сооружении, подобном башне, которое располагалось в поле визуальной прямой видимости. Работа оптического телеграфа заключалась в следующем. Обслуживающий семафор работник наблюдал за рядом стоящей станцией и дублировал знаки-сигналы, передаваемые соседом. Так, от строения к строению передавались по линии сообщения. Клодом Шаппом была создана уникальная система зашифрованных кодов-схем, насчитывающая 196 фигур, на практике их было использовано только 98. Изобретатели хотели оснастить консольные элементы лампами для использования системы в ночное время, но вскоре признали идею неудачной.
Первая телеграфная линия
Будучи патриотами своей страны, французы сразу же оценили все преимущества нового изобретения и взяли его на вооружение. Французское национальное собрание, после предоставления ученым описания принципа действия его оптического телеграфа, вынесло постановление о строительстве первой семафорной линии. В 1794 году была сооружена телеграфная ветка Париж - Лилль длиной 225 км. Благодаря телеграфу Шаппа 1 сентября 1794 года была получена первая в мире депеша. В ней сообщалось, что французская армия одержала победу над австрийцами. Для этого понадобилось всего 10 минут. Армией Наполеона широко использовались сети линий семафоров для координации движения военных частей и передачи распоряжений командования на дальние расстояния.
Путешествие по миру
Семафор братьев Шапп имел один недостаток: он был зависим от погоды. В ночное время и при плохой видимости нужно было приостанавливать его работу. Но, несмотря на это, французское изобретение довольно быстро пришлось по душе людям и прижилось во многих странах Европы, Азии и Америки. Первая телеграфная линия открылась в 1778 году. Она соединила города Париж, Страсбург и Брест. Уже в 1795 году начнется строительство сетей оптического телеграфа в Испании и Италии. Обзавелись семафорными линиями и Англия, Швеция, Индия, Египет, Пруссия.
Солнечный телеграф
Здесь необходимо вспомнить и еще об одном изобретении. Клод Шаф в 1778 году создал гелиограф. Этот зеркальный телеграф был сконструирован им для передачи сообщений между Гринвичской и Парижской обсерваториями. Передавалась информация наклонами закрепленных в рамке зеркал путем создания коротких вспышек отражений солнечного света. К слову, светосигнальные гелиографы используются и в нынешнее время.
Телеграфные линии России
В Россию оптический телеграф пришел немного позже. Первая телеграфная линия системы генерал-майора Ф. А. Козена была возведена между Петербургом и Шлиссельбургом в 1824 году, ее длина составила 60 км. Этот телеграф передавал сообщения о движении судоходства на Ладожском озере, им пользовались до 1836 года. При императоре Николае I был создан Комитет, задачей которого было рассмотрение проектов оптического телеграфа для применения к строительству в России. Было представлено множество вариантов разработок иностранных и отечественных изобретателей. Отметим несколько проектов русских телеграфов: системы генерала Л. Л. Карбоньера, П. Е. Чистякова. Наиболее целесообразным был избран проект телеграфа французского инженера Шато. Так, его система телеграфа была использована в ветках, соединивших с Петербургом Кронштадт, Царское село, Гатчину. Самой протяженной линией в мире (1200 км) считается оптическая телеграфная линия между Петербургом и Варшавой, сооруженная в 1839 году и состоявшая из 149 станций высотой до 17 м. Сигнал из 45 условных знаков по этому пути проходил за 22 минуты. Обслуживание выполнялось 1904 операторами.
Инновации Шато
Конструктивно изобретение Шато было несколько проще, чем оптический телеграф Клода Шаппа. На семафорах использовалась одна Т-образная стрела из трех шарнирных штанг. Короткие концевые элементы имели противовесы. Все подвижные детали были снабжены фонарями. Фигуры составлялись путем изменения положения штанг относительно друг друга. Таким образом кодировались цифры, буквы и фразы. Изобретателем был составлен особый дешифровочный словарь для составления депеш. Система семафора инженера Шато позволяла принимать 196 положений, сообщения передавались в нескольких кодировках - служебной, гражданской и военной. Управление осуществлялось круглосуточно внутри сооружения четырьмя операторами, которые регулировали штанги с помощью лебедок и тросов. В системе были использованы отражающие зеркала и светильники. Все сигналы исправно должны были заноситься в специальный журнал, за халатное отношение к работе работник станции даже мог попасть в тюрьму. Для передачи оптических телеграмм линиями телеграфа могли пользоваться и горожане, но стоила эта услуга недешево и популярности не получила. Оптический телеграф Шато будет усовершенствован А. Эделькранцем, за что ученый получит признание не только у себя на родине в Швеции, но и других странах.
Перерождение оптического телеграфа
Наука не топталась на месте, продолжались исследования в области связи. Уже к середине XIX века получают развитие системы электрических телеграфных сетей. В связи с этим, оптический телеграф потерял свою актуальность. Но, хотя лидирующее место в мировой системе связи было занято другими, он нашел себе неожиданное применение. Оптический семафор на флоте и сейчас - один из самых распространенных видов связи. Используется до сих пор железнодорожный семафор со своей собственной системой знаков световых сигналов. И, конечно же, вспомним о светофорах на автомобильных дорогах, работу которых наблюдаем каждый день.