БАРОН–ИЗОБРЕТАТЕЛЬ ГЕМФРИ ДЭВИ

В зависимости от качества и количества угольного сырья зависит теплообеспечение жилых и общественных зданий и сооружений. За долгие десятилетия сильно преобразились условия труда шахтеров. Подземные глубины оснащаются современным оборудованием, внедряются новые технологии, и все же шахтерская профессия остается в числе самых мужественных и опасных, и выбирают ее делом жизни люди особой закалки и твердого характера.

Угольная промышленность — это отрасль топливной промышленности, которая включает добычу открытым способом или в шахтах, обогащение и переработку (брикетирование) бурого и каменного угля. Способ добычи угля зависит от глубины его залегания. Разработка ведется открытым способом, если глубина залегания угольного пласта не превышает 100 м. Для извлечения угля с больших глубин используются шахты. Самые глубокие шахты на территории Российской Федерации добывают уголь с глубины 1200 м.

Начало горному делу в России было положено Великим князем Московским Иваном III, когда в 1491 г. первая экспедиция была отправлена в Печорский край, искать полезные ископаемые. Праздник в честь одной из самых сложных и тяжелых профессий – шахтера — отмечается по традиции в последнее воскресенье августа. День шахтера – первый профессиональный праздник, признанный на государственном уровне.

В угленосных отложениях наряду с углем содержатся многие виды георесурсов, обладающих потребительской значимостью. К ним относятся вмещающие породы как сырье для стройиндустрии, подземные воды, метан угольных пластов, редкие и рассеянные элементы, в том числе редкие металлы и их соединения. Например, некоторые угли обогащены германием. Применение струй как инструмента разрушения в исполнительных органах очистных и проходческих комбайнов представляет особый интерес. При этом наблюдается постоянный рост в разработке техники и технологии разрушения угля, горных пород высокоскоростными струями непрерывного, пульсирующего и импульсного действия.

Метан, или «рудничный газ», природный газ без цвета и запаха. Химическая формула — CH4. В ноябре 2011 г. метан угольных пластов признан самостоятельным полезным ископаемым, внесен в Общероссийский классификатор полезных ископаемых и подземных вод. Содержится метан в разных формах (от свободной до связанной) в угле и вмещающих породах. Образовался на стадии углефикации органических останков и метаморфизации углей. В выработки метан выделяется преимущественно из угля, в основном — в процессе его разрушения (отбойки), реже — из естественных полостей-резервуаров.

В шахтах метан скапливается в пустотах среди пород, в основном, под кровлей выработок и может создавать взрывоопасные метановоздушные смеси. Для взрыва необходимо, чтобы концентрация метана в рудничной атмосфере была от 5 до 16 %; самая взрывоопасная концентрация — 9,5 %. При концентрации более 16 % метан просто горит, без взрыва (при наличии притока кислорода); до 5-6 % — горит в присутствии источника тепла. При наличии в воздухе взвешенной угольной пыли может рвануть и при меньшей, чем 4-5 % концентрации.

Причиной взрыва может стать открытый огонь, горячая искра. В старину шахтеры брали с собой в шахту клетку с канарейкой, которая очень чувствительны к газам, в том числе метану. Птичка имеет свойство постоянно петь, что являлось звуковой сигнализацией – пока слышалось пение птицы, можно было работать спокойно: в шахте нет метана. Если же канарейка замолкала на долгое время, а еще хуже – навсегда, значит – рядом смерть. На протяжении нескольких веков британское горное законодательство в обязательном порядке предписывало держать в шахтах канареек для обнаружения газа. Птичек использовали в такой роли до 1986 г., а соответствующая статья оставалась в правилах безопасности для горных работ вплоть до 1995 г.

Дикая канарейка живет на острове Мадейра, Азорских и Канарских островах. Восхищает людей не только характерным мелодичным пением, но и разнообразной, радующей глаз окраской. Об этой птичке мы знаем с детства, Виталий Бианки рассказывает в сказке «Музыкальная канарейка». Помните, «Еще была у моей бабушки канарейка. Бабушка ее очень берегла, потому что канарейка была тоненькая, нежная – вся желтенькая, – и пела чудесно…»

Любопытна история Роберта Страуда по прозвищу Птицелов. Суд приговорил преступника к смертной казни, которую потом заменили пожизненным заключением. В 1942 году Страуда перевели в Алькатрас, где он занялся изучением птиц и даже написал две книги о канарейках. Один заключенный передал Роберту пару канареек, неизвестно как к нему попавших. Страуд смастерил из ящика клетку для птиц. Затем он затребовал все книги о птицах, какие только имелись в тюремной библиотеке. Он внимательно изучал эту литературу и по всем правилам ухаживал за своими пернатыми питомцами. Птицы заменили Роберту, изолированному от людей, семью. И случилось чудо – в искусственных условиях птицы дали потомство.

Помимо шахтеров канареек часто использовали горноспасатели, спускавшиеся в аварийные шахты. С их помощью они обнаруживали загазованные выработки, чтобы направить туда воздушную струю. При этом птички не обязательно погибали. Вынесенные на свежий воздух, они приходили в себя. Позже стали применяться специальные безопасные клетки. При обнаружении газа они герметично закрывались, а внутрь пускался кислород, что позволяло канарейке выжить. Даже в наши дни еще не существует прибора, так же тонко и быстро реагирующего на присутствие газа, как организм канарейки.

31 октября 1815 года считается днем, когда английский химик и физик, профессор Королевского института, Президент Лондонского Королевского научного общества Хэмфри Дэви (1778–1829) создал для освещения шахт безопасную лампу с защитной сеткой. Затем на смену ей пришло электричество, но взрывы на угольных шахтах продолжаются. В настоящее время концентрация метана в рудничной атмосфере контролируется автоматическими системами газовой защиты.

Английский физик и химик Гемфри Дэви родился в семье резчика по дереву. Уже в детстве Гемфри удивил всех своими необычайными способностями. После смерти отца он стал учеником аптекаря, где начал занятия химией. Дэви составил обширный план самообразования и упорно следовал ему. Уже в 17 лет он сделал свое первое открытие, обнаружив, что трение двух кусков льда друг о друга вызывает их плавление, на основании чего предположил, что теплота – это особый вид движения.

В 1798 г. Дэви, который уже приобрел репутацию хорошего химика, был приглашен в Бристольский Пневматический институт, где изучалось действие различных газов на человеческий организм. Там в 1799 г. он открыл опьяняющее действие на человека «веселящего газа» (закиси азота, N2O). Закись азота нашла применение в медицине, автомобильной и пищевой промышленности.

В 1801 г. Дэви стал ассистентом, а в 1802 г. – профессором Королевского института. Работая в институте, Дэви увлекся изучением действия электрического тока на различные вещества. В 1807 г. он получил металлический калий и натрий электролизом едкого кали и едкого натра, считавшихся неразложимыми веществами. В 1808 г. получил электролитическим путем амальгамы кальция, стронция, бария и магния. Во время опытов с неизвестными металлами в результате попадания расплавленного калия в воду произошел взрыв, в результате которого Дэви серьезно пострадал, потеряв правый глаз.

В 1808–1809 гг. Дэви, используя мощную электрическую батарею из 2 тыс. гальванических элементов, получил электрическую дугу между двумя угольными стержнями, соединенными с полюсами батареи (позже эту дугу назвали вольтовой). В 1815 г. Дэви сконструировал безопасную рудничную лампу с металлической сеткой, названной в его честь ЛАМПА ДЭВИ.

Его идея состояла в том, чтобы изолировать пламя от огнеопасного газа посредством проволочной сетки, окружающей пламя. Дэви продемонстрировал, что горящие газы при прохождении через проволочную сетку охлаждаются благодаря контакту с металлом и пламя не распространялось по другую сторону сетки. Было установлено, что наиболее безопасной являлась сетка с 784 отверстиями на кв. дюйм. Действие металлической сетки, препятствующее распространению горения, можно видеть из такого опыта: если держать сетку над открытым газовым рожком и зажечь газ поверх ее, то пламя будет держаться над сеткой и не распространится вниз по направлению к рожку. Изобретение лампы Дэви стало серьезным шагом вперед в обеспечении безопасности шахтерского труда во всем мире. За изобретение Дэви получил национальную награду – медаль Румфорда и звание баронета.

Медаль Румфорда присуждается по четным годам Лондонским королевским обществом за «Выдающееся по важности недавнее открытие в области тепловых или оптических свойств вещества, сделанное ученым, работающим в Европе». Учреждена медаль в 1796 г. на основе пожертвования размером в 5000 долларов США от англо-американского ученого, изобретателя государственного и общественного деятеля Бенджамина Томсона, более известного как граф Румфорд (он же стал первым лауреатом награды, которая сопровождается денежной премией размером в 1000 фунтов стерлингов).

Баронет – наследственный дворянский титул в Англии, занимает среднее положение между высшей знатью и низшим дворянством. Титул введен 22 мая 1611 г. эдиктом короля Якова I. Да, того короля, который 12 лет спустя, в 1623 г. ввел Статут о монополиях, провозглашающий исключительное право для каждого, кто создаст и применит техническое новшество, монопольно пользоваться доставляемыми им выгодами и преимуществами в течение 14 лет. Статут устанавливал критерии охраноспособности изобретения: новизна и промышленная применимость.

30 ноября 1815 г. в Ньюкасле независимо от Дэви аналогичную лампу изобрел тогда еще неизвестный инженер Джордж Стефенсон – английский изобретатель, инженер-механик. Всемирную известность приобрел благодаря изобретенному им паровозу. Считается одним из «отцов» железных дорог. Сравнение ламп обеих конструкций показало, что они в целом аналогичны, хотя лампа Стефенсона оказалась безопасней. Вопрос, кто из этих двух инженеров первым изобрел лампу, остался нерешенным; сами авторы не настаивали на своем первенстве. Совершенствованию конструкции шахтных ламп изобретатели и в ХХI веке уделяют повышенное внимание – создают взрывозащищенные световые приборы на светодиодах и получают на них патенты RU (например, №2475673; №2622045; №2622891).

Кстати, автором изобретения, полезной модели или промышленного образца признается гражданин, творческим трудом которого создан соответствующий результат интеллектуальной деятельности (ГК РФ, ст.1347). Лицо, указанное в качестве автора в заявке на выдачу патента, считается автором, если не доказано иное. Авторское право неотъемлемо, бессрочно и исключительно личное, его нельзя никому передать, оно должно упоминаться при любых манипуляциях с изобретением, а еще оно может принадлежать только физическим лицам. Споры о том, кто является автором результата интеллектуальной деятельности, подведомственны судам общей юрисдикции. Дела об авторстве объекта ИС (ст. 1398, 1406 ГК РФ) подлежат рассмотрению в судебном порядке путем оспаривания выданного патента в связи с указанием в нем в качестве автора лица, не являющегося таковым, либо без указания в патенте в качестве автора лица, являющегося таковым.

Отношения соавторства могут возникнуть не только в связи с их совместной деятельностью, но также в связи с подачей разными заявителями заявок на идентичные изобретения, др. объекты промышленной собственности, если эти заявки имеют одну и ту же дату приоритета. Истории технического творчества известны случаи соавторства на изобретения и открытия, созданные авторами-гражданами разных стран. Такое соавторство определено законодательными актами. Согласно ст.1393 ГК РФ, если в процессе экспертизы будут установлены указанные обстоятельства, патент может быть выдан только по одной из таких заявок лицу, определяемому соглашением между заявителями. При выдаче патента по одной из заявок все авторы, указанные в ней, признаются соавторами в отношении идентичных объектов ИС. В течение 12 месяцев со дня направления Роспатентом соответствующего уведомления заявители должны сообщить о достигнутом ими соглашении.

СПРАВКА:

* Немец Готфрид Лейбниц в 1675 г. открыл дифференциальное и интегральное исчисление. Независимо от него и даже раньше (1671 г) к открытию математического анализа подошел англичанин Исаак Ньютон, однако Лейбниц опубликовал результаты раньше Ньютона.

* В 1993 г. Ричард Робертс и Филлип Шарп получили Нобелевскую премию по физиологии и медицине «за открытие, независимо друг от друга, прерывистой структуры гена».

* В 1840 г. физики Джеймс Джоуль и Эмиль Ленц, независимо друг от друга, открыли закон, как ни странно, Джоуля-Ленца: «При протекании тока по проводнику происходит превращение электрической энергии в тепловую, причем количество выделенного тепла будет равно работе электрических сил».

* Впервые кислород выделили не химики, а нидерландский изобретатель субмарины Корнелиус Дреббель в начале XVII в. Этот газ он использовал для дыхания в лодке. Но работы изобретателя были засекречены и не сыграли большой роли для развития химии. Открыт же был кислород практически одновременно, независимо друг от друга, великими химиками XVIII века шведом Карлом Шееле и англичанином Джозефом Пристли. Шееле выделил кислород немного ранее, однако его трактат «О воздухе и огне», где имелись данные о кислороде, был опубликован позже, чем сообщение об открытии Пристли.

* В 1839 г. Луи Дагерр в Париже и Генри Тальбот в Лондоне независимо друг от друга продемонстрировали изобретенные фотографические аппараты.

* История справедливо считает изобретателем телефона шотландца Александра Белла. Заявку на изобретение он подал 14 февраля 1876 г., а 7 марта получил патент. Уже в 1878 году в США начались судебные процессы, в которых оспаривалось первенство Белла в изобретении телефона. Против него выступило почти три десятка человек, приписывающих себе изобретение основных частей телефона. Решением суда первоначально было отклонено шесть исков. Претензии ряда ученых (МакДоноута, Эдисона, Грея, Долбира, Блейка, Ирвина и Фелькера) были выделены в отдельные судебные производства, разделены на 11 пунктов, по каждому из которых выносилось самостоятельное решение. Суд признал по восьми пунктам первенство за Беллом, по двум – за Эдисоном, по одному – за МакДоноутом.

Грей не выиграл ни одного пункта на этом судебном процессе, хотя в историю он вошел, как основной соперник Белла в вопросе изобретения телефона. В памятный день изобретения телефона, 14 февраля 1876 года, Беллом была подана заявка на «Телеграфное устройство, при помощи которого можно передавать человеческую речь». Через два часа в то же Бюро патентов (город Вашингтон) подал заявку известный специалист по электротехнике из Чикаго Элайша Грей. Заявка называлась «Устройство для передачи и приема вокальных звуков телеграфным способом».

* Химический элемент бор был открыт 200 лет назад двумя великими химиками, Гемфри Дэви и Жозефом Гей-Люссаком независимо друг от друга.

В 1812 г. в возрасте 34 лет за свои научные заслуги Дэви получил титул лорда. ДОСТИЖЕНИЯ ДЭВИ: в 1818 г. он получил в чистом виде щелочной металл – литий; в 1821 г. установил зависимость электрического сопротивления проводника от его длины и сечения и отметил зависимость электропроводности от температуры. В 1820 г. Дэви стал президентом Лондонского Королевского общества – английской академии наук.

В честь Гемфри Дэви Лондонское Королевское общество учредило награду для выдающихся ученых – медаль Дэви. Вместе с наградой идет денежная премия в размере 2000 фунтов. Впервые награда присуждена в 1877 г. Роберту Бунзену и Густаву Кирхофу «За исследования и открытия в спектральном анализе». С тех пор ее присуждали 140 раз. Медалью награждали и сразу нескольких ученых: так в 1882 г. она была присуждена Дмитрию Менделееву и Лотару Мейеру «за открытие периодической зависимости от атомного веса». В 1903 г. — Пьеру Кюри и Марии Кюри «за исследования радия». Медалью награждены 32 лауреата Нобелевской премии.

Изобретение Гемфри Дэви трудно переоценить. Богатые шахтовладельцы подарили Дэви дорогой, ценой в две с половиной тысячи фунтов стерлингов, серебряный сервиз. Сам же изобретатель выше всех этих почетных и престижных наград ставил безопасность тех людей, которые работали и работают в шахтах. В 1816 г. он писал одному из своих друзей: «…Моей единственной целью было человеколюбие, и если я имел успех, я уже считаю себя щедро вознагражденным».

Умер Дэви 29 мая 1829 г., похоронен в Вестминстерском аббатстве в Лондоне, в месте захоронения выдающихся людей Англии. Дэви вошел в историю как основатель новой науки – электрохимии, автор открытий многих новых веществ и химических элементов.

Традиционные средства борьбы с метаном в угольных шахтах – вентиляция, вакуумная дегазация, увлажнение пластов водой. Известна технология вытеснения метана из угольных шахт диоксидом углерода (пат. №2338068). В основе биогеотехнологических способов борьбы с метаном лежит процесс поглощения этого газа бактериями. Идея об использовании метанокисляющих бактерий для борьбы с метаном в угольных шахтах принадлежит советским ученым. В 1939 г. А.3. Юровский, Г.П. Капилаш и Б.В. Мангуби предложили применять эти бактерии для снижения выделения метана из выработанных пространств. Микробиологические способы борьбы с метаном были неоднократно испытаны в угольных шахтах. Поступление метана, как из угольных пластов, так и из выработанных пространств в ходе этих испытаний было снижено в среднем в 2 раза. При прочих равных условиях это позволяет повышать добычу угля примерно в 1,5 раза.

Как бурые, так и каменные угли нередко содержат значительные количества серы. Первые опыты по направленному удалению серы из угля с использованием микроорганизмов были выполнены в 1959 г. в СССР 3.М. Зарубиной, Н.Н. Ляликовой и Е.И. Шмук. В результате этих опытов за 30 суток с участием бактерий Th. ferrooxidans из угля было удалено 23–30 % серы. Микробиологический способ десульфуризации углей рассматривается как весьма перспективный.

В завершение – несколько слов о коллекции шахтерских ламп Политехнического музея. В ней более 60 экспонатов – материальных свидетельств эволюции осветительных приборов, использующихся горняками. Первыми в собрании музея появились восемь шахтерских светильников – в 1872 г. они были среди экспонатов первой всероссийской Политехнической выставки. Часть экспонатов, среди которых и копия шахтерской лампы конструкции Дэви, составила основу будущего собрания Политехнического музея.

---

Алексей РЕНКЕЛЬ.
Россия, Москва.
Для “RA NY”