Изолированные кабели

Русский офицер и дипломат барон Пауль Шиллинг фон Канштадт был физиком и востоковедом, криптографом и литографом. Он известен как создатель системы электромеханической кодированной телеграфии и электроминной техники. Мы сейчас говорим о нём как изобретателе изолированного кабеля как самостоятельного промышленного электротехнического изделия. Павел Львович (Пауль) Шиллинг родился в 1786 г. в семье русского полковника, окончил кадетский корпус и получил назначение в инженерный департамент российского Генерального штаба, потом служил по Коллегии иностранных дел в Мюнхене, где сблизился с крупными учеными. В 1812 г. он успешно произвел на Неве первый подрыв подводной мины при помощи электрического запала и изолированного проводника, связанного с берегом, что было надёжнее поджига холщовых рукавов, начиненных порохом. Снова служил в армии, воевал и в 1814 году в Париже познакомился с Ампером.

Уже при первых своих разработках П. Шиллинг медные жилы диаметром 1–2 мм покрывал двойной обмоткой: внутренней из толстой шелковой или хлопчатобумажной нити и внешней из пеньковой пряжи, которые последовательно пропитывались раствором каучука в льняном масле.

В то время применялись и другие способы.

Проволоку, обмотанную пряжей, опускали в нагретое масло, содержащее пчелиный воск, сало, смолу и другие компоненты— битум, озокерит, лаки.

В 1820 е годы англичанин Д. Рональдс построил подземную линию, где проволоки изолировались стеклянными трубками и заливались смолой в деревянном жёлобе.

Там же, в Англии была проложена подземная линия в деревянных пропитанных креозотом брусках с выдолбленными канавками. Они вмещали 5–10 проводов и закрывались стальной пластиной. На улицах Лондона провода протягивались в трехдюймовых трубах газопровода.

В 840 г. Ч. Уитстон проложил линию длиной в 30 км в чугунных трубах. Были предложения вместо них использовать асфальтовые или глиняные, но как-то не пошло.

Б. С. Якоби (читайте о нём в № 14 электронной версии газеты) в 1841 г, на линии между Зимним дворцом и зданием главного штаба в Петербурге использовал медные жилы 3 мм с изоляцией хлопчатобумажной пряжей в два слоя с пропиткой мастикой из воска, сала и смолы хвойных деревьев, которые затягивались в последовательно соединенные узкие гильзы— которые, впрочем, не защищали от влаги.

В Париже в 1855–1857 гг. в траншее глубиной 1,2 м, застеленной плотной бумагой, десять голых проволок туго натягивали на длине 60–80 м, и заливали смесью асфальта и гравия.

Прокладка 25 километрового подземного участка телеграфной линии Калькутта-Кедгери в Индии— вообще ещё та история. Взяли стальные прутки длиной 4 м и диаметром 9,6 мм, закрепляли их на бамбуковых шестах высотой 0,9 м, и каждый обматывали вручную узкими лентами пропитанного мадрасского (!) полотна, наложенными во взаимно противоположных направлениях подобно хирургической повязке. Двадцать хорошо подготовленных индийцев изолировали в день 600 м прутков. Смола для пропитки четырёхслойной изоляции защищала от воды и грязи, не боялась насекомых. Прутки сваривали по 15 штук— т. е. 60 метров, и пучками по 10 штук доставляли на слонах к месту прокладки. Жёлоб-трубу из черепичных полуцилиндров заполняли смесью песка и смолы, после чего траншею затрамбовывали.

Но европейские учёные, посещавшие дикую Америку ещё в 18 веке, обратили внимание на сок пятнистых деревьев, которым необразованные индейцы покрывали пироги, и лодки получали высокую степень пылевлагозащиты, Правда, древесное молоко на воздухе быстро сгущалось превращаясь в твёрдый сырой каучук.

В 1819 г шотландский химик Ч. Макинтош догадался растворить такую смолу в каменноугольном масле, (потом стали применять скипидар)— и использовал для различных пропиток. Конечно, представители самой передовой— электротехнической— отрасли придумали использовать как хорошую изоляцию проводов.

Но каучук портился от нагрева и перепадов температур— электроизоляция нарушалась. Только в 1839 году Ч. Гудьир, по халатности пролив приготовленную им смесь каучука с серой на горячую печку, открыл вулканизацию как способ получения резины, которую станут использовать как изоляцию— очень хорошую.

В эти же годы в качестве изоляции начинают применять гуттаперчу.

В 1847 г пресс для наложения её на проволоку сконструировал немецкий инженер Вернер Сименс, фамилия которого увековечена не только в названии знаменитого концерна, но и в статье в нашей газете (см. Сименс по-русски, № 15 электронной версии). Резиноподобное вещество— гуттаперчу природа как бы специально создала для изоляции проволоки от воды, добывали из сока деревьев изонандра-гутта и изонандра-перча в Индонезии.

Затем?В. Сименс разработал технологию и создал машину для защиты кабеля свинцовой оболочкой, сохранившуюся до настоящего времени.

Гуттаперчевые кабели— даже без свинца к тому времени уже успешно прокладывались через реки и озёра.

И напомним, мы говорим о телеграфных кабелях— которые стали пионерами в развитии кабельной техники в целом. Именно при разработке телеграфных сетей была разработана теоретическая база конструирования кабельных линий, разработаны первые конструкции и технологические процессы.

Однако пришла, казалось, пора— не замахнуться ли на прокладку телеграфа, скажем— да хоть через Ла-Манш. Первая попытка в 1850 году окончилась двойной неудачей— во первых, кабель оказался слишком тонким для того, чтобы передавать относительно мощные импульсы (напряжением около 2000 В!), во вторых, слишком лёгким, чтоб спокойно лежать на дне— на следующий же день кабель поймал якорем некий рыбак и коварно вырезал себе кусок для низких бытовых целей.

Тогда 1851 году придумали многожильный кабель, изолированный гуттаперчей и размещенный внутри стального троса.

С тех пор и по сей день такие кабели изготавливаются примерно одинаково: поверх изоляции (в наше время— из полиэтилена или полихлорвинила) располагается броня из одного, а лучше— двух слоев жестких оцинкованных стальных проволок, навитых в каждом слое в разных направлениях, чтобы избежать закручивания.

И в 1854 телеграфные линии успешно связали Англию с Францией и Ирландией, а в 1855 королева Виктория послала приветственную телеграмму президенту США Бьюкенену. Но об этом— в другой раз