ИСТОРИЯ ИЗОБРЕТЕНИЯ ТЕЛЕФОНА
1849-1854г. разработана идея телефонирования инженером-механиком вице -инспектором парижского телеграфа Шарлем Бурселем.
1853-1860г. 26 октября 1861г. немецкий учитель физики из Франкфурта-на-Майне Филипп Рейс (1834-1874г.) продемонстрировал устройство, названное им телефоном. Передатчик представлял собой ящик с большим круглым отверстием в верхней крышке, обтянутым тонкой перепонкой, к внутренней поверхности которой была прикреплена платиновая пластинка. Под центром перепонки на небольшом расстоянии от нее укреплялся платиновый контакт. При воздействии звука на перепонку последняя колебалась, пластина то касалась контакта, то отходила от него. Электрическая цепь замыкалась и размыкалась с частотой воздействующего звука. Приемником служила проволочная катушка-соленоид с сердечником в виде тонкой спицы, закрепленной с обоих концов. Под воздействием пульсирующего магнитного поля спица колебалась и издавала звук, который усиливался полым ящиком-резонатором, служившим опорой для соленоида.
Умеренно громко спетая мелодия была отчетливо передана на расстояние 100 м. Прибор воспроизводил звуки фортепьяно и духовых инструментов. Удавалось услышать отдельные невнятные звуки человеческой речи. Дело в том, что аппарат, передававший прерывистые импульсы тока, мог воспроизводить высоту и до некоторой
степени силу звука, но не его оттенки, характерные для человеческого голоса и определяемые формой звуковых колебаний. Практического применения изобретение Рейса не нашло.
Первый практически пригодный для передачи человеческой речи телефон изобрел пятнадцатью годами позже Александр Грейам Белл (1847-1922). Любопытно, что Белл пытался изобрести не телефон, а «гармонический телеграф». В то время в телеграфии испытывался огромный дефицит линий. Потребности в проводах воздушных линий связи значительно опережали возможности сооружения последних. Поэтому предпринимались попытки по одному линейному проводу передавать одновременно две или более депеш.
1837г. Американский физик Чарльз Графтон Пейдж (1812-1868) обнаружил явление «гальванической музыки»: в электрической цепи, состоящей из камертона, электромагнита и гальванического элемента, при колебаниях камертона, размыкавших и замыкавших цепь, электромагнит издавал поющий звук.
1869г. Русский физик Георгий Иванович Морозов (1836-1904) предложил для одновременной передачи по одному проводу нескольких депеш методразночастотного телеграфирования. Реализовать свой метод ученый не смог, но им заинтересовались другие.
Белл с 1873г. занимался этой проблемой. В качестве передающего и приемного устройств использовал наборы металлических вибрирующих пластинок-камертонов, настроенных каждый на одну музыкальную ноту. Контакты на концах пластинок при вибрации последних соединялись или разъединялись с контактами электрической цепи, и пропущенный через передающее устройство электрический ток должен был прерываться. Предполагалось посылать по проводу одновременно несколько «электронот» (до семи согласно нотной азбуке), то есть электрический ток с частотами, соответствующими частотам выбранных нот. На приемном конце каждый камертон вибрировал бы только при сигнале «своей» частоты, а остальные сигналы игнорировал бы. Гармонический телеграф так и не удалось создать. Зато во время одного из опытов, проводившихся Беллом с Ватсоном 2 июня 1875г., свободный конец одной из пластинок на передающем конце случайно застрял и, когда Ватсон безуспешно пытался его освободить, Белл услышал на приемном конце слабые звуки, подобные тем, которые издает натянутая струна. Застрявшая пластинка сработала как диафрагма. В прежних опытах свободный конец пластинки просто размыкал и замыкал электрическую цепь. Теперь вместо этого легкие колебания пластинки индуцировали соответствующие электромагнитные колебания в расположенном под ней передающем электромагните. Пульсирующий электрический ток протекал по цепи к обмотке приемного электромагнита и заставлял тем самым колебаться его пластинку. В этом оказалось принципиальная разница между будущим телефоном и всеми телеграфными устройствами. Телеграф передавал строго ограниченные импульсы электрического тока, обладающие одной и той же амплитудой, хотя и различной продолжительностью. Для телефона необходим был непрерывный электрический ток, сила и частота которого изменялись бы в точном соответствии с колебаниями звуковых волн в воздухе.
14 февраля 1876г. А. Белл подал заявку в Вашингтонское патентное бюро на свое изобретение: «Телеграф, при помощи которого можно передавать человеческую речь». Двумя часами позже заявку на «Устройство для передачи и приема вокальных звуков телеграфным способом» подал Э.Грей из Чикаго.
Буквально на следующий день после неожиданного открытия Белл с Ватсоном собрали первый электрический телефон. В основном пункте патентного описания предлагались «способ и устройство для телеграфной передачи голосовых или других звуков посредством волнообразных электрических колебаний, подобных по форме колебаниям воздуха, сопровождающим голосовые или другие звуки» (вот тот «ключ» к телефонированию, которого недоставало аппарату Рейса).
7 марта 1876г. был получен патент на изобретение телефона.
25 июня 1876г. Белл впервые продемонстрировал свой телефон на первой Всемирной электротехнической выставке в Филадельфии.
Первое сообщение о телефоне было опубликовано 6 октября 1877г. в научно-популярном еженедельнике «Scientific Ameriсan». Первая в миретелефонная (воздушная) линия связала в 1877г. квартиру и канцелярию мэра Бостона.
Первая в Европе телефонная линия (также воздушная) длиной 2 км была сооружена 5 ноября 1877г. в Берлине между почтамтом и телеграфом.
В России в 1882г. телефонные станции были построены в городах: Москва, Петербург, Одесса, Рига.
Телефон очень быстро распространялся по всему миру.
Как и большинство телеграфных линий того времени, первые телефонные линии были воздушными. Попытки применения подземных кабелей были вызваны стремлением заменить голые воздушные провода, т.к. улицы и крыши домов в густонаселенных городах представляли собой уродливое зрелище из-за скопища телефонных и телеграфных проводов. Столбовые линии, несущие провода, были очень чувствительны к атмосферным воздействиям, вызывающим их повреждения. Сооружение линий сильного тока для электроосвещения улиц, а затем для городского трамвая также явилось серьезной помехой (вследствие индуктивного влияния).
Первые телефонные семижильные кабели (скрюченные сердечники) – длиной 1000-1200м, также включенные по однопроводной системе, были проложены на Бруклинском мосту в Нью-Йорке в 1880г.
В конце 1882г. в Бостоне два сердечника длиной 360 и 450м были проложены от здания станции по направлению к абонентам в трехдюймовых стальных трубах, покрытых бетоном.
Первый подземный кабельв России был проложен в 1885г. при строительстве Нижегородской городской телефонной сети. Кабель из 10 жил имел длину 1км.
Первый морской телефонный кабель соединил в 1891г. Англию и Францию.
ТЕЛЕФОННЫЕ КАБЕЛИ
Конструкция и технология 1869г.
Кабель является главным звеном линии связи, от конструкции кабеля зависят в основном свойства линии. В первые пять лет становления телефонии использовались конструкции и способы изготовления телеграфных подземных кабелей. По способу 1869г., медные проволоки изолировались хлопчатобумажной пряжей, предварительно вываренной в парафине. Пряжа накладывалась на проволоку методом обмотки в двух противоположных направлениях. Требуемое количество изолированных жил затягивалось в свинцовую трубу, которая затем наматывалась на барабан, и все вместе помещалось в резервуар, заполненный расплавленным парафином. Один конец свинцовой трубы подключался к воздушному насосу, который прогонял через трубу парафин, вытеснявший при этом воздух. Заключительными операциями были перемотка кабеля через резервуар с холодной водой - при этом парафин, заполнивший свободные промежутки в сердечнике, затвердевал – и протягивание через обжимную волоку. Это был первый пример применения заполнителя для защиты от проникновения влаги внутрь сердечника.
Конструкция и технология 1875г.
Хлопчатобумажная пряжа предварительно не проваривается в парафине. Каждая жила с двухслойной, а иногда и трехслойной изоляцией сначала сушится в печи (первое применение технологической операции сушки), затем пропитывается в горячем парафине или парафиновом масле. Группа изолированных жил обматывается джутом, пенькой или другим волокнистым материалом и обрабатывается так же, то есть сушится и пропитывается, как отдельные жилы. Готовый сердечник затягивается в железную или чугунную трубу длиной 3-3,2 м диаметром 40 мм. Такая труба вмещает до 200 изолированных жил с медной проволокой диаметром 0,3-0,4 мм и имеет на концах винтовую нарезку. Один конец трубы заделывается Т-образным соединителем, на другой временно навинчивается колпачок. Промежутки между сердечником и стенками трубы и внутри сердечника заполняются через Т-образный соединитель парафиновым маслом. При прокладке линии конец строительной длины, с которого свинчивается колпачок, вводится в соединитель предыдущей строительной длины, где сращиваются жилы. После окончания монтажа Т-образный соединитель высушивается нагревом, заполняется парафиновым маслом и герметизируется. Для поддержания уровня масла в линии предусматривались вертикальные отрезки труб, соединенные с масляными баками, расположенными на возвышенных местах.
Налицо другой, более сложный способ защиты изоляции жил от влаги посредством не твердого, а жидкого заполнения. Отказ от свинцовой трубы был вызван мягкостью свинца, его небольшой механической прочностью.