История с чудесным спасением пассажира и пилота потерпевшего аварию самолета описана радиолюбителем Якобом Хугом, позывной Jakob Jug, DL9IN, в статье "Funkamateur als Retter im Busch", опубликованной в немецком радиолюбительском журнале Funkamateur, № 1 за 2006 год, через 35 лет после авантюрного приключения. Автор статьи - тот самый пассажир.
Все произошло в 1971 году. Якоб работал в Венесуэле, ему предстояло на границе с Бразилией и Гайаной проверить состояние вспомогательного аэродрома. На борту старенького биплана SPAD XII (французского истребителя времен Первой Мировой войны) кроме него, находился лишь пилот Франсуа.
Аэродром представлял собой просеку в джунглях длиной 600 м и шириной 80 м, а здание аэропорта - сваренный из листов жести барак. Посадка оказалась неудачной - поперек просеки оказалась вырыта канава. Самолет уткнулся в землю, хвост задрался в небо, а Якоба выбросило на землю. Франсуа придавило плоскостью, плечо было травмировано. Якоб направился к бараку за аптечкой первой помощи, но в бараке обнаружил, что кто-то успел его разграбить.
Бинт не нашелся, Якоб перевязал пилоту плечо, разорвав свою рубашку, и настала пора подумать о том, как выбраться. Воры утащили из барака портативную радиостанцию, но унести ее источник питания (солдат-генератор) мощностью 30-60 Вт, вырабатывающий при вращении педалей переменный ток частотой 400 Гц, не смогли. У Франсуа был портативный радиоприемник, но вот передатчик в комплект оборудования самолета не входил.
Шансов переделать приемник в передатчик, не имея паяльника и кучи радиодеталей, не было никаких, но на самолете был установлен 8-цилиндровый бензиновый двигатель Испано-Сюиза. (Кто читал бессмертное произведение "Золотой теленок", тот должен помнить, что Остап Бендер обещал пану Козлевичу именно Испано-Сюизу среди прочих шикарных автомобилей взамен отслужившей срок Антилопы-Гну).
Все, что пришло в голову Якобу, это сделать искровой передатчик на основе катушки зажигания.
А теперь отвлечемся немного от двух искателей приключений, и постараемся, в духе серии детективных историй, для начала восстановить то, что, безусловно, знал радиолюбитель 70-х годов.
Первый в мире передатчик радиоволн был искровым, и создал его немецкий ученый Генрих Герц. Ниже изображение его установки 1887 года.
Справа - батарея питания, слева - катушка Румкорфа. Катушка Румкорфа устроена в точности так-же, как и катушка зажигания двигателя (вернее, катушка зажигания устроена наподобие катушки Румкорфа). К источнику постоянного тока подключается катушка с малым числом витков, при прерывании тока в ней на обмотке с большим числом витков создается высокое напряжение.
На рисунке выше напряжение прерывается зуммером, которым снабжена катушка Румкорфа (на рисунке в левой части катушки); в автомобиле напряжение аккумулятора прерывается "трамблером", или прерывателем-распределителем зажигания. В те далекие годы все эти устройства были электромеханическими, никакой электроники.
Высокое напряжение катушки Румкорфа Герц подавал на изобретенный им "вибратор Герца" - своего рода передающую антенну. Два горизонтальных стержня представляли собой индуктивность антенны, а закрепленные на них два перемещающихся шара добавляли емкости, понижая частоту излучаемых электромагнитных волн.
В автомобиле высокое напряжение, как известно, подается распределителем поочередно на свечи зажигания в соответствии с тактом работы двигателя.
Итак, Якоб извлекает из двигателя катушку, выворачивает свечи и "на коленке" собирает такую схему.
Катушка зажигания повышает напряжение генератора, высокое напряжение пробивает 2 свечи (очевидно, 3 одновременно не пробивались, а зазор в свечах был установлен максимально еще пробиваемый, все это увеличивало мощность "передатчика").
При замкнутом телеграфном ключе заряжается конденсатор C, в момент искрообразования конденсатор разряжается на катушку индуктивности L, и подключенная к катушке антенна излучает в пространство радиоволны, частота которых определяется параметрами контура LC и антенны.
Ниже фотография передатчика, с инструментами, пригодившимися при его изготовлении - пассатижами и швейцарским многопредметным складным ножом.
Цель нашего расследования - постараться оценить параметры антенны и колебательного контура. Якоб знал, что в районе аварии самолета пилоты передавали аварийные сообщения на частоте 10 мГц (на которой передавались всеми востребованные метеосводки, т.е. вероятность быть услышанным повышалась), что соответствует длине волны 30 м.
В НЗ за пилотским сиденьем Яков обнаружил несколько бананов, плиток шоколада, кексы и пассатижи. Был там и моток проволоки. Якоб помнил, что в 20-е годы радиолюбители сами делали конденсаторы, прокладывая листы станиоля (шоколадной обертки) пропитанной парафином бумагой.
Вряд ли бумага выдержала бы напряжение от катушки зажигания, но вот обломки плексигласа (органического стекла) в качестве диэлектрика конденсатора вполне годились. Из поврежденного крыла Якоб извлек провод диаметром 3 мм и намотал на бутылку из-под пива 16 витков.
На рисунке бутылка не видна; она послужила, очевидно, шаблоном, провод толщиной 3 мм вполне сохранял форму после намотки. На фото явственно видны 12 витков, 4 витка скрыты внизу деталями конструкции. Видны две вертикальные и одна поперечная бамбуковые палочки, помогающие катушке поддерживать форму.
Также, можно оценить, что антенна подключена к 4-му сверху витку, а конденсатор - ровно посередине, к 8 витку катушки. Вряд ли Якоб, не имея под рукой справочной литературы, рассчитывал оптимальное согласование катушки с антенной и контуром, подключение велось явно "на глазок" по своему радиолюбительскому опыту.
Мы не знаем, какого диаметры были пивные бутылки в районе Кариб в 70-е годы, но найденная в нашем буфете бутылка "Капитана Моргана" была обмерена штангенциркулем и оказалась диаметром 74 мм, итого диаметр катушки индуктивности (по обмотке) принимаем равным 7,7 см.
По масштабу фото можно оценить, что высота катушки вдвое выше, тогда индуктивность катушки колебательного контура при 8 витках и высоте 7,7 см составляет
L=0,01*D*w↑2/(H/D+0,44)=0,01*7,7*8↑2/(7,7/7,7+0,44)=3,42 мкГн
где D - диаметр катушки в см, H - ее высота в см, w - число витков.
Если считать, что антенна не вносит в контур дополнительных индуктивности и емкости, емкость конденсатора C для настройки на частоту f=10 мГц должна составлять
C=1/(4*пи↑2*f↑2*L), где все единицы в системе СИ.
В итоге получаем C=74 пФ.
Шоколадка размером порядка 8х16 см, о размере конденсатора судить трудно, на на фото виден провод от катушки зажигания к конденсатору, закрепленный также на бамбуковой палочке. Формула емкости плоского конденсатора
C=8,85*10↑(-12)*e*S/d
где e=3,5 - диэлектрическая постоянная плексигласа, S - площадь одной пластины, кв.м, d - толщина диэлектрика, м.
После преобразования единиц и расчетов получаем, что отношение S/d должно составлять 2,4. При толщине плексигласа 5 мм (0,005 м) площадь каждой из двух пластин составляет 0,012 кв.м, или 120 кв. см. При толщине плексигласа 1 мм достаточно пластин в 24 кв.см. По горизонтальной оси размер конденсатора порядка 15 см (он гораздо шире катушки), в вертикальном направлении в зависимости от толщины плексигласа размер должен составлять от 8 до 1,6 см.
В любом случае, конденсатор нужной емкости изготовить удалось.
В качестве антенны использован кусок проволоки длиной 30 м, Якоб решил изготовить антенну длиной в длину волны. К сожалению, он не указал, вертикальная ли у него антенна, наклонная либо Г-образная. Закинуть провод на высоту 30 м одному затруднительно (Франсуа в результате травмы оказался неподвижен), но кто его знает.
Притом штыревая антенна высотой в длину волны не является резонансной, резонирует штырь длиной 1/4, 1/2 и 3/4. При штыре в 5/8 длины волны лепесток направленности прижимается к земле, что благоприятствует связи, но 5/8 меньше 3/4, и длина антенны удлиняется катушкой.
В любом случае, что вышло, то вышло, условия ведь полевые. Но на практике антенну в полволны и волну включают выше отвода катушки контура, к которому подключен передатчик. Это видим и на схеме, отвод от середины катушки, антенна подключена выше.
Все это было закреплено на дощечке посредством ниток и смолы. Телеграфным ключом служил контакт, замыкаемый и размыкаемый бамбуковой палкой.
Ребятам повезло в том, что у них был "волномер", в качестве которого использовался приемник. Франсуа сидел у разбитого самолета и слушал приемник, в то время как Якоб настраивал колебательный контур. К сожалению, метод настройки не указан. Можно было сжимать/разжимать витки обмотки, менять место отвода к конденсатору.
Настройка закончилась, когда громкость приема на выбранной частоте оказалась наибольшей, при этом сигнал перекрывал весь диапазон 30 м, поскольку искровой передатчик сильно засоряет эфир, излучая в широкой полосе частот.
Якоб начал передавать телеграфом, на испанском языке, сигнал помощи, координаты места аварии, просьбу о медицинской помощи и необходимость ответа голосом, поскольку Франсуа не разбирал код Морзе и прослушивал диапазон через телефоны.
Вдобавок, Якобу приходилось работать педалями солдат-генератора, ухитряясь при этом бамбуковой палкой замыкать контакт "телеграфного ключа". Передача велась 3 минуты, затем 5 минут прослушивался эфир, и так до глубокой ночи. Ответа они так и не дождались.
А утром их разбудил шум вертолета Sikorsky СН-35. Из приземлившегося вертолета выскочили двое венесуэльских военных. Ребят эвакуировали, при этом оказалось, что у Франсуа поврежден позвоночник. Сигналы были приняты накануне поздней ночью, и спасательную операцию отложили на утро.
Травма Франсуа оказалась неопасной, после лечения ему продлили лицензию пилота. На полученную страховку он приобрел современный самолет Cessna-150, на котором летал только с рацией.
Самолет SPAD, восстанавливать который не имело смысла, военные вывезли и поставили в качестве памятника в городе Сьюдад Боливар, во дворе гимназии, снабдив табличкой с текстом:
"Спасение потерпевших крушение авиаторов стало возможным благодаря тому, что из подручных деталей был сделан передатчик, подобный тому, который использовал немецкий ученый Генрих Герц в 1886 году при открытии радиоволн”.
Это было второе детективное расследование по старым радиосхемам. С первым исследованием можно познакомиться по ссылке.
