Персоны | Грей, Элайша
Начало научной деятельности
Музыкальный телеграф
Работа над телефоном
Последние годы
Элайша (Элиша) Грей - знаменитый американский изобретатель и учёный. Интересная личность. Как и в чём он помог человечеству? Обо всём по порядку..
Грей родился 2 августа 1835 года в городе Барнесвилль, что в штате Огайо. Воспитывался на ферме. В 10 лет он сконструировал работающую модель
телеграфа Морзе. Но после смерти отца и серьёзных проблем со здоровьем у матери, Элайша в свои 12 лет сделался единственным кормильцем в семье и бросает школу. Позже он закончит частную среднюю школу и отучится два года в Обрерлинском Колледже, одновременно подрабатывая плотником. В колледже Грей был очарован
электричеством, и при серьёзной поддержке своего научного руководителя Чарльза Черчилля, возобновляет исследования в области электроники и
телеграфа.
Работая, Грей часто переутомлялся, вплоть до возникновения проблем со здоровьем. Благодаря умению работать руками он извлекал очень многое для своей учёбы: "Пока я изучал естественную философию, у меня была привычка делать и приносить с собой в класс такие аппараты, которые можно было легко собрать и которые служили бы наглядным пособием на уроке. Моей чертой было конструировать всё то, что я видел или о чём читал, настолько насколько позволяли мои возможности. Это было лучшим способом закрепить у себя в уме принципы работы различных устройств и механизмов".
В 1867 году Элайша Грей получает свой первый патент за изобретение телеграфного реле, которое автоматически адаптировалось к изменению сопротивления изоляции на телеграфной линии. После он приступил к разработке автоматических ретрансляторов, но они практически не использовались. Всего за свою жизнь Грей получил около 70 патентов.
В 1869 году, Элайша Грей и его партнер Е.М. Бартон основали компанию Gray & Barton Co. в Кливленде, штат Огайо. Спустя время Грей основал отдельную компанию Graybar Electric Company, а Бартон был нанят
Western Union изучать и проверять новые продукты.
Элайша Грей был работоспособным разносторонним и профессиональным изобретателем с хорошей репутацией. Но как часто бывает, каждый изобретатель подозревал другого в краже тех или иных своих идей. Грей подал заявку на патент по сложному гармоническому телеграфу 23 февраля 1875 года. Два дня спустя
Александр Белл точно так же подал заявку на подобное изобретение. Сей небольшой конфликт позже перерос в крайне серьёзное противостояние между Беллом и Грэем.
Позже Грей заявил, что именно у него в 1867 году возникла идея передавать телеграфные сообщения, используя музыкальные тоны, когда он использовал вибрирующий металлический язычок или реотом в цепи с
электромагнитом и телеграфным ключом. Когда он замыкал ключ, он "заметил поющий звук в электромагните, и работая ключом как при передаче сообщения
азбукой Морзе, при этом был слышен производимый
магнитом сигнал в виде длинных и коротких звуков, аналогичный точкам и тире кода
Морзе".
Удача улыбнулась Грею и ему удалось получить звук в своих экспериментах. Однако стоит отметить, что к тому времени он наверняка слышал или даже присутствовал при демонстрации первого
телефона, сконструированного
Филиппом Рейсом в Германии в 1854 году. Это устройство было разработано для передачи
музыкальных звуков. Передатчик состоял из рычага с контактом, опирающимся на мембрану. Когда звучала одна нота, мембрана вибрировала, разрывая контакт рычага с кусочком платины в середине мембраны.
Этот прерывающийся ток поочерёдно намагничивал и размагничивал приёмный электромагнит, который воспроизводил любой звук, попадающий в мембрану. Аппарат Рейса был широко известен в то время. Грей позже говорил о своём музыкальном телеграфном приборе как о телефоне. В отличие от Белла, он не документировал свои источники, следовательно, довольно тяжело выяснить, кто же именно натолкнул Грея на создание его изобретения.
С 1874 года Грей занимается только изобретениями.
Одна история о том, как была открыта электрическая генерация звуков, уже заслуживает особого внимания. Как говорится, шанс даётся лишь подготовленному уму. В случае Грея, его детская игра с аппаратом Морзе породила в уме идею
музыкального телеграфа. В конце января, или в начале февраля 1874 года, Грей проводил опыты в ванной комнате и заметил, что если электрическую цепь с вибрирующим реотомом соединить одним концом вторичной катушки с оцинкованной подкладкой для ванны, другой конец взять в руку, а свободной рукой водить вдоль этой подкладки, то она будет производить воющий звук той же частоты, что и реотом. А если водить рукой сильнее, то шум будет даже громче, чем тот что производит реотом. При изменении частоты реотома аналогичным образом менялся и шум.
Вскоре Элайша Грей улучшил своё изобретение и заменил ванну на деку от скрипки с приделанным сзади металлическим листом.
В апреле 1874 года Грей сделал попытку запатентовать музыкальный телеграф, который состоял из двухтонового передатчика и двух однополюсных электромагнитов с вибрирующим якорем. Каждый якорь замыкает и размыкает платиновый контакт, по которому течёт ток на катушку; каждый электромагнит имеет разное электрическое сопротивление. Таким образом получается, что на каждом якоре будет разное магнитное притяжение, что приводит к разнице частот, с которыми колеблются якоря.
Каждая комбинация катушки и якоря контролировалась своим собственным телеграфным ключом так, что частоты могут быть переданы по отдельности, либо одновременно. Эти электромагниты были соединены с катушкой индуктивности, которая работала как современный трансформатор, усиливая ток, передающийся по телеграфной линии. Под цинковую ванну Грей подложил заземлённый кусочек оцинкованной жести. В патенте изображен человек – возможно, это сам Грей – держащий в руке провод от катушки, а другой рукой прикасающийся к жести.
Передатчик посылает два разных слышимых тона, которые воспроизводятся жестяной пластиной приёмника, как только человек коснется её. Патентное бюро вначале отвергло эту заявку, так как в патенте не могла участвовать схема, включающая человека. Так Грей преобразовал человека в отдельный модуль, внутрь которого он помещал разные животные ткани, начиная от раковины устрицы и заканчивая выделанной кожей. В конечном итоге, его изобретение было запатентовано в феврале 1876 года.
К тому времени Грей продвинулся ещё дальше. Он расширил свой двухтоновый передатчик до двухоктавного устройства, которое могло передавать уже 24 звука разной высоты (две октавы) по телеграфной линии. Каждый тон генерировался единичным тоновым передатчиком, настроенным на определенную высоту. Грей часто использовал некоторые однотоновые передатчики внутри больших сложных устройств, способных на передачу составных тонов, таких как его двухоктавный передатчик и печатающий телеграф.
Музыкальный телеграф Грея давал возможность играть в две октавы, имея отдельные однотоновые осцилляторы. Поздние модели обладали простым тоновым колесом-контроллером. В 1874 году Грей разъезжал по США со своим изобретением, и даже воодушевил Белла на доработку его электрической арфы для передачи речи по телефонной линии, используя инструмент Грея в качестве основы.
Начиная с этого времени Элайша Грей знал, как сгенерировать и передать звук электрическим способом. Он задавался вопросом "а смогу ли я передать, скажем, аккорды или множество нот, либо других сигналов, по одной телефонной линии?.." Для демонстрации передачи аккордов Грей построил банк из 8-ми осцилляторов с управлением от рояльной
клавиатуры. Очень скоро эти технические демонстрации начали увлекать интересующихся музыкой людей. Так, Грей усовершенствовал двухоктавную версию "гармонического телеграфа" и демонстрировал ее чуть ли не на всей территории Соединённых Штатов. Успех генерации звука и его передачи изменили интересы Грея – вместо совершенствования сложной техники он заинтересовался самим звуком и, особенно, голосом.
Также Грей разработал особые приёмники для замены малоудобной в использовании животной ткани. Его задумкой было улучшение
телефонного приёмника, разработанного Филиппом Рейсом. По мнению Грея, приемником Рейса служило устройство, в котором "катушка с проводом обмотана вокруг железной болванки, либо сердечника электромагнита. Если по ней пустить
электрический ток, то упомянутая болванка будет немного удлиняться, и если эти токи будут сменять друг друга с достаточной скоростью, то вибрирующее движение перейдёт к болванке, что приведёт к образованию музыкального тона".
Во всех приёмниках Грея воплощён этот принцип и, следовательно, они способны воспроизводить каждый тон единовременно, но усиление вибрации сердечника электромагнита было реализовано различными способами. Например, Грей использовал различные полости для усиления звука. У него была идея использовать жестяной барабан, в комбинации с жестью он использовал также животную ткань, как описано в патенте, он также экспериментировал с металлическим листом и декой от скрипки. Он постоянно проверял каждый тип приемника на совместимость со своим двухоктавным передатчиком. Эти инструменты Грей демонстрировал несколько раз в Нью-Йорке и Вашингтоне в мае и июне 1874 года, и они вполне произвели впечатление на публику. После этого он вернулся домой, в Чикаго.
Грей утверждал, что до возвращения в Чикаго он работал над проблемой создания надёжного гармонического передатчика. Его двухоктавный передатчик теоретически мог быть использован для такой цели, но Грей считал, что он больше подходит для передачи сложных тонов, чем одиночных посланий. Проблему передатчика он решил, используя "обычный электромагнит и язычок от часовой пружины, один конец которого зафиксирован на одном полюсе магнита, а другой свободен и находится над другим полюсом на коротком расстоянии от него, так как располагается якорь".
Каждая из этих пружин может быть настроена на конкретную
частоту. Эти пружины производят качественный тон в течение короткого времени, "но незначительное изменение настройки, даже дребезжание стола, могут прерывать колебания и быть причиной того, что нота аккорда или октавы может "уплыть" от основного тона".
Для того, чтобы улучшить монтаж язычка для передачи единичного тона, Грей приделал пружину к тяжелому металлическому язычку, зафиксировал его конец, настроив его, и добавил маленькую пружинку для демпфирования вибраций. Для однотонового или анализирующего приёмника он сперва попробовал использовать камертон, присоединив его к одному из полюсов электромагнита. Далее он попробовал стальную ленту, закреплённую с обоих концов:
"…Длина и размер ленты рассчитывались для каждой ноты, которую мы хотели принять. Если это была высокая нота, мы делали ленту тоньше и короче, для низкой ноты – длиннее и толще. Эта лента настроена таким образом, чтобы при механической вибрации воспроизвести конкретную ноту. При передаче основного тона ноты через соответствующий электромагнит лента среагирует и будет вибрировать в унисон с передающейся нотой. Если передающаяся нота будет отличаться от основного тона, то пружина не будет реагировать. Если послан составной тон, то пружина среагирует только при условии, что та нота, на которую она настроена, будет частью составного тона, но как только эта нота перестаёт быть частью составного тона, пружина немедленно останавливается. Таким образом, я смог выбирать и показывать, когда какая либо нота передаётся, другими словами - анализировать составной тон, передающийся по линии".
У Грея была идея конфигурации язычка таким образом, чтобы он служил как в качестве передатчика, так и в качестве приёмника.
Грей хотел запатентовать всё разнообразие передатчиков и приёмников, которые он придумал и которые могли бы использоваться в различных сочетаниях. Манера работы Грея в этом и заключалась – он воплощал идеи для передатчика и приёмника множеством способов, проверял, и патентовал их комбинации.
А что же касается Белла и его изобретения... В эксперименте по передаче звука человеческого голоса по проводу он использовал жидкий передатчик-
микрофон, который ранее придумал Грей и который даже не упомянут в патенте Белла. Также Белл использовал электромагнитный приёмник с металлической диафрагмой, который Грей публично демонстрировал несколькими месяцами ранее. Грей был бы официально признан изобретателем телефона, если бы Белл не подал заявку на патент всего лишь за несколько часов ранее до него.
В 1899 году Грей переехал в Бостон, где продолжал изобретать. Одним из его проектов была разработка подводного сигнального устройства для передачи сообщений между кораблями. Одно из таких устройств сигнализации было протестировано 31 декабря 1900 года.
Элайша Грей умер от сердечного приступа в Ньютонвилле, штат Массачусетс 21 января 1901 года в возрасте 65 лет. Обнаруженная среди его вещей записка свидетельствовала о сильной досаде и разочаровании относительно телефона. Там говорилось, что
"история телефона никогда не будет написана полностью... Правда частично сокрыта в глубине времён... а частично лежит в сердцах и на совести тех, чьи уста запечатаны - у одних смертью, у других золотой защёлкой, чей замок даже более крепок".
© vantuz
В начало
Начало научной деятельности
Музыкальный телеграф
Работа над телефоном
Последние годы
Персоны | Грей, Элайша
