Шрифт:
Преподаватель прикладной физики в Королевском промышленном музее Турина, Феррарис изучал оптику и проявлял особый интерес к математическому анализу поведения световых волн {270} . Протестировав систему переменного тока Голарда и Гиббса на Международной электротехнической выставке в Турине в 1884 году, Феррарис решил изучить трансформаторы {271} . В то время исследователи электричества до конца не понимали взаимосвязи между входящим (основным) током и исходящим (вторичным) током в трансформаторах. Исходя из знаний математической оптики, Феррарис предположил, что основной и вторичный ток в трансформаторе должны быть сдвинуты по фазе на 90°. Он предположил, что при такой разнице фаз эти два тока должны производить вращение, подобно двум сдвинутым по фазе на 90° световым волнам, образовавшим круговые интерференционные полосы {272} . Чтобы проверить эту гипотезу, в 1885 году Феррарис построил экспериментальный аппарат, состоящий из двух катушек, помещенных перпендикулярно друг другу. Между двумя катушками он поместил небольшой медный цилиндр на шарнире, и когда он подсоединил катушки к основной и вторичной обмоткам трансформатора Голарда и Гиббса, то обнаружил, что цилиндр вращался. Радуясь, что его аппарат подтвердил сдвиг фаз между основным и вторичным токами в трансформаторе, Феррарис свободно делился своими результатами с другими исследователями-электротехниками в беседах и корреспонденции.
270
Anna Maria Rietto and Sigfrido Leschiutta, «The First Electrical Engineers in Torino», in Galileo Ferraris and the Conversion of Energy: Developments of Electrical Engineering over a Century (proceedings of the International Symposium, Turin, October 1997), 407-33.
271
Sigfrido Leschiutta, «The Torino-Lanzo Transmission Experiment», in Galileo Ferraris and the Conversion of Energy, 291-305.
272
Adolfo G. B. Hess, «The Monument to Galileo Ferraris in Turin», Electrical World 42 (8 August 1903): 215-18.
Феррарис не публиковал результаты своих экспериментов 1885 года до 1888 года, сделав это только после прочтения о репульсионном двигателе Томсона. В своей статье 1888 года Феррарис рассмотрел результаты исследований о разности фаз в трансформаторах, описал, как его идеи могли использоваться, чтобы заставить вращаться колесо Араго, и предположил принцип использования его открытия для разработки ваттметра. Кроме того, он описал, как создал два сдвинутых по фазе тока, поместив индукционную катушку и резистор в двух ответвлениях электроцепи, по тому же методу, который Тесла использовал в своих двигателях с расщепленной фазой в 1887 году.
Но самое главное, Феррарис рассуждал, могло ли вращающееся магнитное поле использоваться для создания двигателя с практическим применением. Феррарис построил маленький двигатель с ротором в виде медного цилиндра и подключил его к динамометру, чтобы измерить механическую производительность двигателя. С помощью этих опытов Феррарис обнаружил, что, когда скорость двигателя увеличивалась, выработка уменьшалась. Вновь обратившись к математической физике, Феррарис определил, что, когда скорость двигателя увеличится, индукционный ток в медном цилиндре создает не только магнитное поле, но также и большое количество теплоотходов. Согласно анализу Феррариса, когда цилиндр достигает максимальной скорости, индукционный ток производит равные объемы механической работы и тепла, и в результате двигатель становится малопроизводительным и начинает замедляться. На основе своих опытов и математического анализа Феррарис пришел к заключению, «что аппарат, основанный на принципе [вращающегося магнитного поля] … не имеет ценности в качестве промышленного двигателя» {273} .
273
Перевод труда Galileo Ferraris, «Electro-Dynamic Rotations Produced by Means of Alternate Currents», Publications of Royal Academy of Sciences of Turin 23 (1887–88) in «Proofs on Behalf of Ferraris», U. S. Patent Office Interference No. 14,819, Slattery versus Ferraris, Paper No. 53. Я работал с изданием из Музея Николы Теслы, номер в каталоге as NT 124. Цитата со стр. 22.
Многие годы велась оживленная дискуссия, кто должен быть признан изобретателем индукционного двигателя переменного тока – Тесла или Феррарис {274} . Во многом путаница была изначально создана тем, что первые публикации доклада Феррариса 1888 года на английском языке не учли его анализа производимых теплоотходов и, таким образом, создали впечатление, что, согласно его исследованиям, двигатель может быть пригоден для практического применения {275} . Но, как мы видели, Феррарис сделал в своей статье ровно противоположный вывод: он не считал, что двигатель с использованием вращающегося магнитного поля пригоден для практического применения. Вместо этого Феррарису следует приписать первенство в исследовании того, как переменный ток создает вращающиеся магнитные поля. Еще важнее отдать должное Феррарису за введение понятия фазы в контексте явлений переменного тока. Благодаря математическому анализу Феррариса инженеры-электрики смогли быстро уловить идеи многофазного тока и электродвигателя переменного тока. Тем не менее именно Тесла создал первый асинхронный двигатель переменного тока для практического применения.
274
Например, в своем учебнике Энтони Дж. Пансини называет Феррариса изобретателем асинхронного двигателя переменного тока; см.: Basics of Electric Motors: Including Polyphase Induction and Synchronous Motors (Englewood Cliffs, NJ: Prentice-Hall, 1989), 45. Более развернутое обсуждение заслуг Феррариса см. в Giovanni Silva, «Galileo Ferraris, the Rotating Magnetic Field, and the Asynchronous Motor», pamphlet in English based on a longer Italian article in L’Elettrotecnica, September 1947.
275
См. статьи, цитируемые в примечании 26 из Industries и The Electrician.
Но вернемся к Вестингаузу. После прочтения отчетов о докладе Феррариса Вестингауз решил, что было бы неплохо получить патентные права на любые изобретения, основанные на работе Феррариса. Поэтому Вестингауз направил своего партнера Панталеони в Турин, чтобы приобрести права на использование идей Феррариса в США за 1000 долларов {276} . Так же как он сделал годом ранее, обеспечив патентный контроль над трансформаторами переменного тока, Вестингауз купил права на разработки Феррариса, чтобы обеспечить широкий охват области электродвигателей переменного тока.
276
Thompson, Polyphase Electric Currents, 444.
В то же самое время, когда Вестингауз узнал о Феррарисе, Шелленбергер выразил беспокойство, что патенты Теслы могли воспрепятствовать успешному развитию электродвигателя переменного тока, над которым работала их компания. В ответ Вестингауз отправил Генри Биллесби, вице-президента компании Westinghouse Electric, и Томаса Керра, главного юрисконсульта, в Нью-Йорк в конце мая 1888 года.
Пек попросил Теслу продемонстрировать его многофазные двигатели Биллесби и Керру в лаборатории Либерти-стрит, и Биллесби сообщил Вестингаузу, что двигатели, судя по всему, работали исправно. Хотя Тесла объяснил принцип работы своего двигателя, Биллесби жаловался, что «его описание носило характер, который я не смог полностью постичь». Биллесби отметил, что двигатели Теслы задействовали более двух проводов, указав, что Тесла и Пек приняли решение воздержаться и не показывать проекты двигателей с расщепленной фазой: в конце концов, к чему показывать клиенту все сразу? В целом Биллесби был впечатлен и сказал Вестингаузу, что «двигатели, насколько я могу судить по экспертизе, которую мне позволили сделать, успешны».
Несомненно, руководствуясь своим опытом с продажей Mutual Union Джею Гулду, Пек знал, что ему необходимо блефовать, чтобы заключить наиболее выгодное соглашение с Вестингаузом. Поэтому, когда Биллесби и Керр проявили интерес к покупке патентов для Вестингауза, Пек сообщил им, что крупный предприниматель из Сан-Франциско предложил сумму в 200 000 долларов плюс роялти в размере 2,50 долларов за лошадиную силу каждого установленного двигателя. «Условия, конечно, чудовищны, – сказал Биллесби Вестингаузу, – я так и сказал им… Я сказал им, что невозможно рассматривать эту покупку серьезно… Чтобы не показать свою заинтересованность, я быстро попрощался» {277} .
277
H. M. Byllesby to GW, 21 May 1888, цитата по Passer, The Electrical Manufacturers, 277-78.
Несмотря на высокую цену Пека, Биллесби и Керр тем не менее рекомендовали Вестингаузу купить патенты Теслы, чтобы обеспечить широкое применение принципа использования вращающихся магнитных полей. Однако, чтобы вынудить Пека снизить цену, Вестингауз решил направить своих лучших изобретателей, Шелленбергера и Вильяма Стэнли-младшего, чтобы познакомиться с работой Теслы. Возможно, им удастся убедить Теслу и Пека, что Вестингауз имел более сильную техническую позицию и что им следует отступить. Решение отправить Шелленбергера и Стэнли на встречу с Теслой напоминает деловые отношения Стива Джобса с Palo Alto Research Center (PARC) Xerox [53] в 1979 году. Полный решимости заставить ученых PARC продемонстрировать ему их новый графический пользовательский интерфейс, Джобс сделал так, чтобы подразделение венчурного капитала Xerox инвестировало в его старт-ап Apple Computer и, таким образом, PARC вынужден был сотрудничать. Равно как капитал Xerox был «мышцей», вынудившей PARC «раскрыть карты» и выдать свои секреты, так и Шелленбергера и Стэнли были «мышцей» Вестингауза {278} .
53
Xerox PARC – научно-исследовательский центр, основанный по настоянию главного научного сотрудника фирмы Xerox Джека Голдмана в 1970 году. В 2002 году PARC выделен в отдельную компанию (в собственности Xerox).
278
NT, Motor Testimony, 171; Isaacson, Steve Jobs, 95-97.