Карл Вильгельм Зименс: Неміс-британдық инженер және кәсіпкердің өмірі мен қызметі

Кіріспе

Неміс-британдық инженер және бизнесмен (1823–1883)

Сэр Карл Вильгельм Сименс (1823 жылдың 4 сәуірі – 1883 жылдың 19 қарашасы) – неміс-британдық электр инженеры және бизнесмен.

Өмірбаян

Сименс Ганновердің жанында, қазіргі Гехрденнің бір бөлігі болып табылатын Ленте ауылында дүниеге келді. Оның әкесі Кристиан Фердинанд Сименс (31 шілде 1787 – 16 қаңтар 1840), патшаға тиесілі жерді жалға алып өңдеген шаруа болды. Сименс отбасы – Гослар қаласындағы ежелгі әулет, ол 1384 жылдан бері тарихқа енген. Оның анасы Элеонора Дайхманн (1792–8 шілде 1839) болды, ал Вильгельм, немесе Карл Вильгельм – он төрт балалы отбасының төртінші ұлы еді. Оның бауырларының арасында төртінші бала Эрнст Вернер Сименс белгілі электрикке айналып, Уильямның көптеген өнертабыстарына қатысты. Ол Карл Генрих фон Сименстің ағасы және Александр Сименстің туысы болды. 1859 жылдың 23 шілдесінде Сименс Паддингтондағы Сент-Джеймс шіркеуінде Джозеф Гордонның кіші қызы Энн Гордонға үйленді. Энн Гордон – Эдинбургтағы нотариус және Глазго университетіндегі инженерлік ғылымдар профессоры Льюис Гордонның әпкесі болды. Ол сол жылдың 19 наурызында бір күні екі әйелге – патшайымға және сүйіктісіне адалдық серт бергенін айтқан. Өліміне бірнеше ай қалғанда ол "Сэр Уильям" атағын алды. Ол 1883 жылдың 19 қарашасы күні кешке қайтыс болды және бір аптадан кейін Лондонның Кенсал Грин зиратына жерленді. Оның құрметіне Вестминстер аббаттығында орнатылған әйнек терезе оны мәңгі есте сақтайды. Леди Сименс 1902 жылы қайтыс болды.

Алғашқы жылдары

1838 жылдың күзінде Уильям он бес жасқа толғанда инженер болу үшін оқуын бастады. Ол Магдебургтегі өте беделді Сауда және коммерция мектебінде білім алды – Gewerbe Schule Magdeburg. Вильямның үлкен ағасымен тығыз қарым-қатынасы болды; Эрнст Вернер Сименс Уильямға математиканы үйретуді шешті, соның арқасында ол мектепте ағылшын тілін оқуға мүмкіндік алды. Бұл бағдарлама екеуіне де пайдалы болды, ал Уильямның ағылшын тілін білуі олар үшін есепсіз артықшылыққа айналды. Ол емтиханды оңай тапсырды. Бір жылдан кейін анасы дүние салды, ал 1840 жылы әкесі де қайтыс болды. Вильгельм Магдебург мектебіндегі курсын бітірген соң Геттинген университетіне түсті, онда физикалық география және технология, жоғары математика, теориялық химия, сондай-ақ практикалық химия мен физика бойынша лекциялар тыңдады. Ол сонымен қатар белгілі ғалым және өнертапқыш Вильгельм Вебердің Магниттік обсерваториясында қысқа мерзімге жұмыс істеу мүмкіндігіне ие болды. Уильям университетті бітіріп, инженер-оқушы болу үшін он тоғыз жасқа жуық болды. Ол би сабақтарына қатысып, тіпті фабрика директорының әйелі үшін Нордхаузеннің ландшафтын суретпен бейнелеу сияқты көркем өнермен де айналысты. Оның инженерлік зауыттағы жетістіктері соншалықты жылдам болды, оның екі жылдық оқу мерзімі бір жылға дейін қысқартылды. Отбасының кіші мүшелерінің білім алуы қаржылық қиындыққа айналғандықтан, 1843 жылдың 10 наурызында Карл Вильгельм Сименс Лондонға аттанды. Ол ағасы Вернердің өкілі ретінде жұмыс істеді және Англияда патент сату арқылы жеткілікті ақша тауып, көптеген бауырларын асырап, білім беруге көмектесуді үміттенеді. Ол Англияны көруге өте құштар болды, сапарға бір фунт жұмсады. Уильям бұрыннан-ақ жанкешті кәсіпкер екенін көрсеткен, өйткені ол саяхатын ағасының алтын мен күміс жалату процесін жетілдіруге қатысты өнертабысын Джордж Ричардс Элкингтонға сату арқылы қаржыландырды. Ол сапарының нәтижесіз болуы мүмкін екенін жақсы білді, бірақ егер бәрі жақсы болса, онда қалуға ниеттенгенін Вернерге жазған хатында айтқан. Шындығында, осылай болды.

In the autumn of 1838 when William was fifteen years old, he began his studies to become an engineer. He attended a highly respected School of Trade and Commerce, the Gewerbe Schule Magdeburg. William had a particularly close relationship with his eldest brother; Ernst Werner Siemens had decided to teach William mathematics so that he could learn English at school instead. This programme helped them both and William's knowledge of English proved an incalculable advantage to them both. He went on to pass his examination easily. Less than a year later, their mother died and their father soon afterwards in 1840. Once William had completed his course at the Magdeburg school he went on to the University of Göttingen where he attended lectures on physical geography and technology, high mathematics, theoretical chemistry and practical chemistry and physics. He was also able for a short time to work with Wilhelm Weber, the renowned scientist and inventor, in his Magnetic Observatory. William was nearly nineteen when he left university to become an apprentice engineer. He also found time for more artistic pursuits such as taking dancing lessons and even painting a landscape of Nordhausen for the wife of the factory manager. His progress in the engineering factory was so rapid that his two year apprenticeship was cut down to one. Due to the education of the younger members of the family becoming a financial worry, on 10 March 1843, Carl Wilhelm Siemens left for London. He was acting as an agent for his brother Werner, and he hoped to earn enough money by selling a patent in England to help support and educate his many brothers and sisters. He felt a keen desire to see England and the journey cost him £1. William had already shown himself to be an enthusiastic businessman, having financed his trip by selling an invention of his brother's, an improvement to the gold and silver plating process, to George Richards Elkington. He was well aware, as he wrote to Werner, that his visit might achieve nothing, but if all went well he intended to remain. This indeed proved to be the case.

Мансап

Сименс механикалық инженер ретінде білім алған, ал оның осы ерте кезеңдегі ең маңызды жұмысы электрмен байланысты емес еді; өміріндегі ең үлкен жетістігі – регенеративті пеш. 1847 жылы ол Либигтің Annalen der Chemie журналында «Селеннің меркаптаны» тақырыбында мақала жариялағанмен, оның ойы Карно, Клэпейрон, Джоуль, Клаузиус, Майер, Томсон және Ранкин жариялаған жылудың табиғаты туралы жаңа идеялармен айналысты. Ол жылуды зат ретінде қарастырудың ескі көзқарастарын қабылдамай, оны энергияның бір түрі деп мойындады. Осы жаңа ой-пікір желісі бойынша жұмыс істеп, замандас өнертапқыштардан басымдыққа ие болған ол 1847 жылы Болтон қаласындағы Джон Хик зауытында төрт ат күшіне ие қозғалтқыш жасап, жылуды үнемдеуге алғашқы қадамын жасады. Қозғалтқышта конденсатор және регенераторлар болды, сондай-ақ қыздырылған бу қолданылды. Екі жылдан кейін ол тәжірибелерін Бирмингемге жақын Сметвик қаласындағы Фокс, Хендерсон және компания зауытында жалғастырды, олар бұл мәселені өздеріне жүктеді. Қыздырылған буды пайдалану көптеген практикалық қиындықтарға соқты, өнертабыс толығымен сәтті болмады; алайда, 1850 жылы Өнер қоғамы осы принциптің құндылығын мойындап, Сименске регенеративті конденсаторы үшін алтын медаль табыс етті. 1850 жылы ол ағасы Вернердің 1847 жылы Берлинде құрған телеграфтар өндіретін Siemens & Halske инженерлік компаниясының Лондондағы сату кеңсесін құрды. Ол мұндай құрылғыларды Дунди қаласындағы R. S. Newall and Company компаниясына сата бастады, оның досы (және кейінгі әйелінің ағасы) Льюис Гордон оның серігі болды. Newall & Co компаниясы кабельдерді сынау жұмыстарын Siemens компаниясына тапсырды, бұл жаңа компанияға мұхит кабельдерін төсеу бизнесіне қадам басуға мүмкіндік берді. 1858 жылы филиал «Siemens Brothers» болып өзгерді. 1850 жылдары компания Ресейде ұзақ қашықтыққа телеграф желілерін салуға қатысты. 1855 жылы Санкт-Петербургте (Ресей) тағы бір бауырласы Карл Генрих фон Сименс басқарған компания филиалы ашылды. 1863 жылы сэр Уильям Лондонның Чарлтон қаласында жеке кабель фабрикасын салдырды. 1867 жылы Сименс Индоевропалық (Калкуттадан Лондонға дейін) телеграф желісін аяқтады. 1859 жылы Уильям Сименс уақытының көп бөлігін электрлік өнертабысқа және зерттеулерге арнады; және Сименс Телеграф Орындарынан (Шарлтон, Лондонның оңтүстік-шығысында) шыққан барлық түрдегі телеграф аппараттарының саны таң қалдырды. 1872 жылы сэр Уильям Сименс Телеграф инженерлері қоғамының бірінші президенті болды, ол кейін Электр инженерлері институтына, ал одан кейін Инженерлік және технология институтының алдағысына айналды. 1860 жылы Уильям Сименс таңғажайып газ қозғалтқышын құрды (сол жылы Леноар алғашқы коммерциялық қозғалтқышты өндірді). Оның жұмыс істеу принципі (Сименстің 1860 жылғы 2074 британдық патентында және Сименстің Газ қозғалтқышының теориясында сипатталған) 1872 жылғы Брейтон қозғалтқышына ұқсас болды. Газ қозғалтқышының теориясы тақырыбында Сименс былай деді: «Қозғалтқыш өте жақсы нәтижелер беруге уәде берді, бірақ шамамен сол уақытта ол пештерде жоғары температураны өндіруге назар аудара бастады және екі мәселенің арасында таңдау жасау керек болды, ол пешті және одан туындайтын металлургиялық процесті таңдады; сондықтан қозғалтқыш ұзақ уақыт бойы тұрған жерінде қалды». Сименс сонымен қатар көптеген газ қозғалтқыштарында қолданылатын ыстық түтікпен тұтану жүйесі үшін жауапты болды. 1862 жылдың маусым айында ол Корольдік қоғамның мүшесі болып сайланды және 1871 жылы олардың Бейкерлік дәрісін оқыды. HMS Challenger мұхитты зерттеу экспедициясын дайындаған айналадағы теңізге шығу комитетінің мүшесі ретінде, Siemens компаниясына 1871 жылы мұхиттың температурасын әр түрлі тереңдікте өлшейтін электр термометрін әзірлеу тапсырылды. Ол 1877 жылы Америка философиялық қоғамының мүшесі болып сайланды. Регенеративті пеш – Чарльз Уильям Сименстің ең үлкен өнертабысы, ол Сименс-Мартин процесі деп аталатын процесті қолданады. Вильям Сименстің барлық өнертабыстарының ішіндегі ең әдемі және түпнұсқасы болып табылатын электр пирометрі оның электрлік және металлургиялық зерттеулерін байланыстыратын буын болып табылады. Сименс өзінің өнертапқыштық жұмысында екі негізгі тақырыпты ұстанды, бірі жылу ғылымына, екіншісі электр энергиясы ғылымына негізделген; ал электр термометрі екеуін де байланыстыратын нәзік қиылыстырмалы тіркесім болды. 1874 жылы ол өзінің жобасына сәйкес Siemens Brothers компаниясы үшін арнайы кабельді кеме CS Faraday жасатты. 1881 жылы Siemens AC Alternator су диірменмен басқарылатын Siemens AC Alternator-і Ұлыбританияның Годалминг қаласында әлемдегі алғашқы электрлік көше жарығын іске қосты.

Siemens had been trained as a mechanical engineer, and his most important work at this early stage was non electrical; the greatest achievement of his life, the regenerative furnace. Though in 1847 he published a paper in Liebig's Annalen der Chemie on the 'Mercaptan of Selenium,' his mind was busy with the new ideas upon the nature of heat which were promulgated by Carnot, Clapeyron, Joule, Clausius, Mayer, Thomson, and Rankine. He discarded the older notions of heat as a substance, and accepted it as a form of energy. Working on this new line of thought, which gave him an advantage over other inventors of his time, he made his first attempt to economise heat, by constructing, in 1847, at the factory of John Hick, of Bolton, an engine of four horse power, having a condenser provided with regenerators, and using superheated steam. Two years later he continued his experiments at the works of Messrs. Fox, Henderson, and Co., of Smethwick, near Birmingham, who had taken the matter in hand. The use of superheated steam was attended with many practical difficulties, and the invention was not entirely successful; nevertheless, the Society of Arts, in 1850, acknowledged the value of the principle, by awarding Siemens a gold medal for his regenerative condenser. In 1850 he established the London sales office of Siemens & Halske, the engineering company producing telegraphs, which his brother Werner had founded in 1847 at Berlin. He started selling such devices to the wire rope producer R. S. Newall and Company in Dundee, of which his friend (and uncle of his later wife) Lewis Gordon was the co owner. Newall & Co also outsourced test jobs for cables to Siemens and such enabled the new company to enter the ocean cable laying business. The branch office became Siemens Brothers in 1858. In the 1850s, the company was involved in building long distance telegraph networks in Russia. In 1855, a company branch headed by another brother, Carl Heinrich von Siemens, opened in St Petersburg, Russia. By 1863, Sir William had his own cable factory built at Charlton, London. In 1867, Siemens completed the monumental Indo European (Calcutta to London) telegraph line. In 1859 William Siemens devoted a great part of his time to electrical invention and research; and the number of telegraph apparatus of all sorts – telegraph cables, land lines, and their accessories – which have emanated from the Siemens Telegraph Works (at Charlton, SE London) has been remarkable. In 1872 Sir William Siemens became the first President of the Society of Telegraph Engineers which became the Institution of Electrical Engineers, the forerunner of the Institution of Engineering and Technology

In 1860 William Siemens constructed a remarkable gas engine (the same year the very first commercial engine was produced by Lenoir). It didn't get beyond the experimental stage, though its principle of operation (described in Siemens British patent 2074 of 1860, and by Siemens in The Theory of the Gas Engine) appears to be similar to the commercially successful Brayton engine of 1872. In the discussion section of The Theory of the Gas Engine Siemens discloses that :
"The engine promised to give very good results, but about the same time he began to give his attention to the production of intense heat in furnaces, and having to make his choice between the two subjects, he selected the furnace and the metallurgic process leading out of it; and that was why the engine had remained where it was for so long a time." Siemens was also responsible for the hot tube ignition system used on many of the early gas engines. In June 1862 he was elected a Fellow of the Royal Society and in 1871 delivered their Bakerian Lecture. As a member of the circumnavigation committee preparing the oceanographic expedition of HMS Challenger, Siemens was commissioned in 1871 to develop an electric thermometer to measure the temperature of the ocean at different depths. He was elected as a member to the American Philosophical Society in 1877. The regenerative furnace is the greatest single invention of Charles William Siemens, using a process known as the Siemens Martin process. The electric pyrometer, which is perhaps the most elegant and original of all William Siemens's inventions, is also the link which connects his electrical with his metallurgical researches. Siemens pursued two major themes in his inventive efforts, one based upon the science of heat, the other based upon the science of electricity; and the electric thermometer was, as it were, a delicate cross coupling which connected both. In 1874 he had a special cable ship built, according to his design, for Siemens Brothers, the CS Faraday. In 1881, a Siemens AC Alternator driven by a watermill was used to power the world's first electric street lighting in the town of Godalming, United Kingdom.