Галина Шалаева - Кто есть кто в мире открытий и изобретений

При проходке твердых и скальных пород применяют метод бурения и взрыва. Мягкие породы – глину, песок, песчаник – удаляют при помощи специальных машин.

В районах с сильным обводнением перед проходкой применяют замораживание грунта. Для этого в грунт вводят специальные трубы, по которым пропускают жидкий азот, а затем прокладывают тоннель сквозь образовавшийся ледяной монолит.

В городских условиях, где вести взрывные работы сложно, а иногда и просто невозможно, на строительстве тоннелей используют специальные землеройные машины, а сам тоннель собирают из готовых бетонных или чугунных секций – тюбингов.

После проходки в тоннеле устанавливаются самые разнообразные механизмы и приспособления. Они отсасывают скапливающиеся вокруг тоннеля грунтовые воды и вентилируют в нем воздух.

Иногда рядом с основным тоннелем сооружают дополнительные участки под уклоном для стока грунтовых вод к мощным откачивающим насосам. Только при таких условиях тоннель остается безопасным и экономичным при эксплуатации.

Когда в 1858 году проложили первый телеграфный кабель между Европой и Америкой, он проработал всего несколько часов. По неизвестной причине сигналы становились все менее разборчивыми, а вскоре и вовсе прекратились.

Но руководивший проектом американский инженер С. Филд не отступил от реализации своего замысла. Он понял, что причиной неудачи является недостаточная проработка конструкции кабеля. Филд обратился к крупнейшим ученым того времени.

Главным консультантом стал английский физик У. Томпсон, который был за свои научные открытия удостоен титула лорда Кельвина. Томпсон вычислил необходимые параметры будущего кабеля и вывел систему формул для определения электрических характеристик длинных линий. И сегодня при расчетах электрического сопротивления и толщины изоляции используют «телеграфные уравнения» Томпсона.

Вместе с ним работали английский электротехник Ч. Уитсон и немецкие инженеры братья Вернер и Уильям Сименсы. Последние вскоре стали основателями известной электротехнической компании.

По совместным чертежам был изготовлен новый кабель. Испытания показали, что расчеты ученых оказались правильными. Правда, сопротивление токопроводящих жил утроилось, зато более чем в два с половиной раза возросла скорость распространения сигнала.

Кроме того был разработан новый способ бронирования кабеля. Летом 1866 года Америку и Европу соединила электрическая связь. За последующие 10 лет проложили еще 14 кабельных линий, что позволило добиться бесперебойной и постоянной телеграфной связи между континентами.

Казалось, сложная техническая проблема была наконец решена. Однако наука продолжала развиваться. В конце XIX века был изобретен телефон. Но попытка передать телефонный сигнал по трансатлантическому кабелю не удалась.

Причину установили быстро. При телеграфировании использовался ток частотой в десятки герц, а при телефонной связи частота возрастала примерно в 100 раз. Поэтому сигнал затухал, не успевая дойти до другого конца.

Оптимальное решение проблемы на тот момент предложил американский профессор М. Пупин. Он разработал конструкцию специального усилителя, присоединявшегося к небольшим участкам кабеля. Предварительные расчеты показали, что максимальная длина линии должна была составить 50 километров. Правда, усилитель Пупина имел один недостаток – он мог передавать сигнал лишь в одну сторону. Для обеспечения двусторонней связи пришлось прокладывать два параллельных кабеля.

Изобретение Пупина позволило установить на трансатлантических линиях глубоководные усилители. Их применяли до конца тридцатых годов XX века. Постепенно инженеры нашли способ отказаться от громоздкой металлической брони, которая сильно утяжеляла кабель, а иногда при опускании на океанское дно выходила из строя. Лишенный брони кабель, в котором основную нагрузку нес сам металлический проводник, был намного легче. Он имел изоляцию из особо прочного каучука и был неуязвим для коррозии.

В 1935 году английские инженеры создали кабель принципиально нового типа: был оставлен лишь один проводник в виде проволоки, а второй был заменен металлической трубкой. Поскольку проводники имели общую ось, кабель был назван коаксиальным. Можно сказать, что его использование означало настоящую революцию в телеграфной и телефонной связи.