Владимир Орлов - Трактат о вдохновенье, рождающем великие изобретения

— Нет в природе совершенно вредных явлений! — рассуждают изобретатели. — Если и считают явление вредным, то это только потому, что его еще не освоили, не нашли ему подходящего места в технике, не сумели подчинить себе. Докопайтесь до причины вредности, изучите явление, и отыщутся в нем ценные стороны: вредное обернется полезным и начнет служить народу.

Десять лет назад инженеры, супруги Б. Р. и Н. И. Лазаренко занялись борьбой с бедой современной электротехники — разрушением электрических контактов.

Электрические контакты работают всюду, где включается и выключается электрический ток.

От исправности контактов зависит надежность почти всех электрических установок. Но при замыканиях и размыканиях контакты искрят, и поверхность их быстро изгрызают электрические искры.

Воспротивиться искрам-грызунам показалось вначале не очень трудным делом. Надо было только подобрать специальный стойкий материал.

На пластинки, подключенные к проводам и стучащие друг о друга, словно зуб, не попадающий на зуб, напаивали кусочки различных металлов.

Между ними метались искорки. Серебро, платина, никель, медь, железо, вольфрам, молибден в разные сроки разрушались, и лишь сплав серебра, меди и никеля неожиданно устоял после сотен тысяч замыканий. Из чудесного сплава тут же сделали контакты одного заводского прибора. Но из цеха вскоре донесли, что искры и этот хваленый металл гложут как ни в чем не бывало.

Дело запутывалось. Получалось, что контакты, стойкие в одних условиях, сдавали в других.

Стали исследовать влияние окружающих условий. Помещали контакты в жидкость, газы, разреженный воздух. Все это по-своему влияло на разрушения, но не могло их устранить. Дело окончательно запутывалось.

Лазаренко поняли, что идти дальше вслепую нельзя. Надо было как-то подглядеть за тайной грызней искр в узкой щели между контактами. Что там делалось, толком никто не знал. Замечали, что вспышки при размыкании и замыкании разные: при размыкании получается яркий всполох — электрическая дуга, а при замыкании мелкий просверк — искра. Но считалось, что характер изъянов из искр и от дуги одинаков: разница только в том, что большая дуга сильнее расплавляет металл, маленькая искра слабее.

Чтобы совладать с дугой, подключали к контактам конденсатор. При размыкании он заряжался и на первый момент вбирал в себя электрическую энергию, готовую хлынуть дугой, и она потом разряжалась через промежуток между контактами серией мелких искр. Внешность искр изменялась с изменением емкости конденсатора.

Лазаренко решили глазом заглянуть в узкий промежуток между контактами и проследить, как меняются разрушения при изменении характера искр.

Они сделали волшебный фонарь, и на место диапозитива поставили пару дрожащих контактов. Мутный луч фонаря отбросил на экран громадное изображение щели. Между контактами вспыхивали сильные дуги. На контакте, соединенном с отрицательным полюсом тока, — катоде, — быстро углублялся кратер, а на противоположном — аноде — рос остроконечный пик. От катода к аноду летела туча мельчайших капель металла и застывала на аноде бугром. На катоде появилась глубокая язвочка, а на аноде — растущая бородавка.

К контактам подключили конденсатор переменной емкости и начали плавно увеличивать его емкость. Дуга стала хиреть. Дождь капель редел. Наконец наступил момент, когда дуга исчезла, а рост бородавки на аноде прекратился.

Контакты перестали разрушаться!

Лазаренко повернул чуть дальше ручку конденсатора. Вспышки преобразились. Вместо слабой тихой дуги брызнули частые искры. Дождь мелких капель металла, летящих с катода на анод, прекратился, и началось обратное переселение металла. С анода вдруг сорвалась вершинка бородавки и с силой врезалась в изъязвленную поверхность катода. Катод становился похожим на стенку, в которую чья-то невидимая рука влепляет один за другим снежки. На аноде появились лунки в тех местах, откуда эта рука снежки загребала. Искры перебрасывали металл с анода обратно на катод. Возвращение металла шло гораздо быстрее. Теперь на катоде рос бугор, а на аноде углублялась ямка.

Оказалось, что разрушительные действия искр и дуг противоположны. И что где-то между искрой и дугой есть такие формы разряда, при которых эти разрушения взаимно уничтожают друг друга. Частички металла мечутся взад и вперед между контактами, и контакты не только не разрушаются, но, наоборот, со временем как бы притираются друг к другу: соприкосновение между ними становится надежнее, плотнее. Оказалось, что от разрушения контактов можно избавиться, подобрав к ним конденсатор подходящей емкости.

Причина предательства чудесного сплава серебра, меди и никеля была разгадана. Очевидно, при опытах в лаборатории к контактам случайно подключили подходящий конденсатор. А в заводском приборе конденсатор был другой, и контакты начали разрушаться.

Нет в природе материала, могущего сопротивляться искрам-грызунам. Искать его бесполезно. Только приручая и укрощая сами искры, можно избавиться от разрушений.

Таковы были научные выводы из исследования вредного явления — разрушения электрических контактов.

Лазаренко были советскими учеными, и наука была для них неразрывно связана с практикой, с практическими нуждами народа. «А нельзя ли извлечь из этого пользу?» — беспокойно спрашивали они себя, сталкиваясь с каждым, даже пустячным на вид, явлением.

В ходе кропотливой лабораторной работы из, казалось бы, мелких наблюдений и маловажных замет сложилось в головах исследователей большое изобретение, сворачивающее целую область техники с ее многовековой колеи.

Когда пробовали погружать контакты в жидкость, чтобы спасти их от разрушения, замечали, что жидкость мутнеет. Пока шли испытания с маслами, это никого не удивляло: думали, что пригорает масло. Но когда помутнела чистая вода, исследователи заинтересовались мутью.

«А нельзя ли пустить ее в прок?» — подумали они.

Воду вылили в стаканчик и поднесли к нему магнит. Облачко мути потянулось к магниту. Это были частички железа, распыленного искрами в воде, — тончайший железный порошок.

Значит, можно так получать железные порошки, до зарезу нужные металлургам и химикам!

Лазаренко, без отрыва от научных исследований, построили «искровую мельницу», распыляющую в порошок металлы. Над железной пластинкой, утопленной в масле и служившей анодом, танцевал железный стержень, служивший катодом. При подскоках стерженька в масле брызгали искры. Муть осаждалась в отстойнике слоем железной пудры. Чтобы меньше железной пыли попадало на стержень и побольше рассеивалось в масле, стержень сделали тонким.