Конденсаторный телефон

В начале XIX века началось создание первых телеграфных сетей в некоторых европейских странах.

Первый работоспособный электрический телеграф был создан в Великобритании Фрэнсисом Рональдсом в 1816 году. Его телеграф передавал информацию на расстояние 8 метров.

Первым в России создал электромагнитный телеграф Павел Львович Шиллинг. В 1832 году телеграфная линия была проведена в Петербурге между Зимним дворцом и зданием Министерства путей сообщения.

В Германии в 1833 году Гаусс и Вебер устроили электромагнитный телеграф в Гёттингене: их телеграф соединял физический кабинет университета с магнитной и астрономической обсерваторией.

Первая коммерческая телеграфная система была построена в 1830-х годах в Великобритании.

По мере развития технологий, особенно после изобретения в 1837 году Сэмюэлом Морзе электромеханического пишущего телеграфа — прибора под названием «аппарат Морзе» — и азбуки Морзе, началось активное распространение этого вида связи по всему миру. Телеграфные системы связи использовалась как для передачи важных правительственных и военных сообщений, так и в коммерческих целях.

Вплоть до конца XIX века телеграфная связь не имела альтернативы, пока не был изобретён телефон. С 1870-х годов началось постепенное вытеснение телеграфной связи телефонными линиями. Тем не менее телеграфная связь продолжала использоваться вплоть до конца XX века.

Во многих странах в конце XX — начале XXI века от телеграфа отказались как от морально устаревшей и нерентабельной технологии. 27 января 2006 года американская компания Western Union, передававшая текстовые сообщения по телеграфу в течение полутора сотен лет, прекратила оказывать эту услугу. Однако в некоторых странах, в том числе и в России, операторы связи продолжают принимать заявки на отправку телеграмм. В России услуга предоставляется Почтой России^[1], Центральным телеграфом^[2], компанией Ростелеком^[3]. Также можно отправить телеграмму в Белоруссии^[4].

Для построения телеграфных линий в сельской местности обычно использовали однопроводные линии с цепью заземления — это система, в которой один проводник устанавливается на изоляторах, установленных на телеграфных столбах. Обратный ток цепи возвращается через землю к исходной батарее. В связи с экономичностью однопроводные цепи активно использовались в отдалённых сельских районах. В отличие от телеграфных цепей, для обеспечения помехоустойчивости телефонной линии обычно используются два провода. Однопроводные линии с цепью заземления иногда назывались «неметаллическими цепями», а двухпроводные назывались «металлическими цепями»^[5].

После распространения телефонной связи в крупных городах появилась необходимость в организации телефонных линий для связи с небольшими городами и сельскими поселениями. Телефонная связь имела огромные и очевидные преимущества по сравнению с телеграфной: абоненты могли общаться напрямую друг с другом, в то время как телеграфные сообщения, несмотря на мгновенную доставку в телеграфный пункт, доставлялись получателю спустя большой промежуток времени.

В 1890—1900-х годах владельцы телеграфных компаний оказались перед необходимостью модернизации существующих телеграфных сетей, к тому моменту устаревших, так как они эксплуатировались уже более 40 лет, в новые голосовые телефонные системы. Трансформирование огромных по протяжённости воздушных «однопроводных» систем в «двухпроводные» для телефонных сетей требовало существенных капитальных вложений. Стоимость модернизации телеграфных сетей в телефонные увеличивалась в связи с необходимостью в дополнительных проводах, траверсах и работах по транспозиции проводов для уменьшения перекрёстных помех. Если экономическая целесообразность в модернизации была оправдана потенциальным доходом от будущей телефонной сети (там, где была большая вероятность достаточного объёма трафика), телеграфные сети быстро перестраивались в двухпроводные телефонные схемы. Но во многих случаях модернизация не была экономически оправдана, и возникла необходимость в использовании действующей телеграфной сети для телефонной связи. Именно тогда и был изобретён революционный метод передачи телефонных сигналов по существующим телеграфным сетям, функционировавшим по «неметаллическим цепям». При этом можно было сохранить возможность передачи по этой сети телеграфных сообщений, так как услуга отправки телеграмм активно использовалась до середины XX века. Такая телефонная схема иногда называлась «зуммер» (нем. summer < summen — «жужжать»; англ. buzzer) или, чаще, «конденсаторная телефонная схема»^[6].

Впервые метод фонопора (конденсаторной телефонной схемы) был запатентован в 1882 году бельгийским учёным Франсуа ван Рейссельберге, или ван Риссельбергом (1846—1893). Ван Рейссельберге начал свои опыты телеграфирования и телефонирования по одному проводу между Брюссельской обсерваторией и метеорологической станцией в Остенде в 1880 году.

В 1884 году на основе этого революционного изобретения, названного системой Ван Рейссельберге (фр. Système Van Rysselberghe), начала функционировать бельгийская междугородная телефонная сеть.

Затем система Ван Рейссельберге стала активно использоваться в других странах. Новый способ стал пионером дальней телефонной связи.

В 1890 году метод был усовершенствован Чарльзом Лэнгдоном-Дэвисом: им был изобретён способ для звонков между телефонами^[7]. Были поданы патенты на усовершенствованные версии приборов для коммерческого использования, включая патент, поданный Эллисом Фростом в 1902 году^[8].

Система Ван Рейссельберге работала по одному воздушному телеграфному проводу.

С помощью мотка проволоки была создана катушка индуктивности, которая могла отфильтровывать и пропускать более низкую частоту азбуки Морзе, при этом блокируя гораздо более высокую частоту голоса. Эта частота перенаправлялась на телеграфный прибор Морзе.

Также был установлен конденсатор, который пропускал более высокую частоту голоса, но блокировал низкую частоту Морзе. Эта частота была перенаправлена на телефонный прибор.

Оборудование системы Ван Рейссельберге (также называвшейся конденсаторной системой) располагалось на каждом конце телеграфной линии в помещениях для телеграфного оборудования.

Значение изобретения было огромным. Не было необходимости в строительстве новых линий связи для телефонии или проведении дорогостоящей модернизации, особенно с учётом огромной протяжённости дальних линий связи. Монтаж оборудования осуществлялся в уже построенных и эксплуатируемых помещениях телеграфных компаний.

В отчёте правительства Нового Южного Уэльса (Австралия) от 3 апреля 1905 года подробно описывается экономия в размере 93 % за счёт использования конденсаторной системы по сравнению со строительством второго телефонного провода для предоставления телефонной связи^[9].

Григорий Григорьевич Игнатьев (1846—1914) — русский военный связист. Есть сведения о начале работ Игнатьева по разработке конденсаторного телефона в 1878 году. 29 марта 1880 года состоялась уже публичная демонстрация опытов Игнатьева в стенах Киевского университета в присутствии профессора М. П. Авенариуса и других учёных-физиков. Независимо от конкретной даты первой успешной реализации технологии (можно брать как точку отсчёта 1878 год или 1880 год), Игнатьев имеет приоритет по сравнению с Франсуа ван Рейссельберге как минимум в несколько месяцев. Важно отметить, что идея реализации технологии родилась примерно в одно и то же время и независимо — как в России, так и в Бельгии. Оба изобретателя ничего не знали о разработках друг друга, Игнатьев узнал о системе Франсуа ван Рейссельберге, лишь когда она уже была внедрена. Но, в отличие от Игнатьева, бельгиец Франсуа ван Рейссельберге за четыре года, начиная с 1880 года, сделал следующее: оформил патент на изобретение (1882), наладил сотрудничество с бельгийским правительством, поставил на производство свою систему, организовал совместную с влиятельным бельгийским электротехником Мурлоном компанию, ввёл систему в эксплуатацию для всеобщего пользования на телеграфной линии между Брюсселем и Антверпеном в 1884 году. А Игнатьев на получение патента документы не подавал. В начале 1881 года система Игнатьева была успешно испытана под Киевом между сапёрными и пехотными лагерями на линии длиной 14,5 км, после этого его систему использовали в русской армии; но опыты, проводившиеся на военной службе, официально не протоколировались, а первая публикация Игнатьева в научно-техническом издании появилась лишь в 1889 году в «Инженерном журнале». Однако широкой известности она не получила, так как была достоянием военного ведомства.

При этом технические решения у Игнатьева и Рейссельберге отличались. Для компенсирования индуктивности электромагнитов телеграфного аппарата Игнатьев применил специальные катушки с двумя обмотками, одна из которых включалась в цепь, а другая оставалась с разомкнутыми концами. В результате этого телеграфные импульсы получали более резкие очертания. Сравнительные испытания систем Игнатьева и Рейссельберге в 1887 году показали преимущества системы Игнатьева.

Евгений Иванович Гвоздев (1847—1896), изобретатель в области электрической проводной связи, был фактическим продолжателем работ Игнатьева по усовершенствованию методов одновременного телефонирования и телеграфирования. Благодаря трудам этих русских специалистов началась широкая эксплуатация телефонной междугородней связи в России. В 1887 году Гвоздев разработал специальную систему телефонной связи по телеграфным проводам и несколько типов специальных телефонных аппаратов для такой связи — фонопоров; они предназначались для железнодорожных сетей. Впервые система Гвоздева была испытана в 1888 году на Рыбинско-Бологовской железной дороге между конечными станциями Рыбинск и Медведево на расстоянии 295 км, а уже в 1891 году систему Гвоздева использовали сразу на нескольких железных дорогах империи. Аппараты производились «Телефонным акционерным товариществом А. Бунге и Ко по изобретениям Е. И. Гвоздева» в Санкт-Петербурге. К началу XX века аппараты системы Гвоздева были в числе самых востребованных в стране^[10].

Иосиф Лазаревич Поляков (1873—1959) — русский и британский радиоинженер и физик, изобретатель в области звукового кино, фотоэлектронной автоматики, телефонной связи, слуховых аппаратов и пейджеров. В 1899—1900 годах участвовал в разработке систем телефонной связи на российских железных дорогах и перегонах, в начале 1900 года сконструировал фонопор — специальный телефонный аппарат для работы по телеграфным проводам. Фонопор Полякова использовался для одновременного телеграфирования и телефонирования по методу частотной связи^[11].