Освещение должно быть дешевым, простым и безопасным. И, раз электричество бессильно, придется жечь топливо - дешево, просто и ярко. А значит, горелка должна быть атмосферной, калильное тело - неприхотливым и способным ярко светить при небольшой температуре пламени.
И только в 1880-х годах ключевые проблемы решились практически молниеносно. В 81 появляются светильники Кламона на инжекторной атмосферной горелке и калильные колпачки на основе соединений магния. Тогда же Котинский создает калильные сетки из окисей стронция, магния, циркония и алюминия. Сетки поначалу были действительно сетками из тугоплавкого металла, например, платины с напылением собственно люминофора. Но уже в 1885 году Ауэр-фон-Вельхсбау подает патент на тканевой колпачок, пропитанный смесью солей редкоземельных металлов. Цирконий, лантан, иттрий, эрбий, церий, неодим... Причем, Ауэр сразу уточнил, что его изобретение применимо "для газовых и иных горелок", до которых я надеюсь дойти очень скоро. Второй же патент дополнительно к редкоземам предложил использовать соли тория и урана. Третий патент должен был защитить наиболее яркую смесь - 99% тория и 1% церия - но Ауэр не один занимался разработкой калильных смесей и "идеальную смесь" описали еще несколько разработчиков.
Очень быстро стали нащупаны и особенности работы фонарей. Не рассчитаны, именно "нащупаны" методом проб и ошибок. Ни физхимия, ни математика тогдашних времен помочь не могли. Работа калильной горелки гораздо сложнее, например, примуса который честно рассчитать стало возможно только "позавчера" - и то, на очень мощном компьютере. Здесь сталкивается изощренная газодинамика, физхимия, химия, физика и квантовая механика:) В общем, инженерам оставалось почти вслепую искать идеальные технические решения.
Одним из них была уже упомянутая смесь тория с церием, светящаяся ярче, чем торий и церий по отдельности. Это свечение объясняется сложным комплексом взаимосвязанных каталитических и термических реакций. Если совсем коротко, то радикалы водорода реагируют с калильным колпачком каталитическим нагревом, раскаляя его до температуры выше температуры пламени. Более того, если газ выключить и тут же снова включить, пока колпачок не успел остыть окончательно, он может разогреться и вновь поджечь газ!
в самой калильной смеси тоже происходит сложное взаимодействие. Окись церия дает лучший люминисцентный эффект, но при высокой температуре, а окись тория - лучший каталитический. И только в смеси происходит каталитический тепловой разгон на тории, достаточный для исключительно яркого света церия.
Во-вторых, колпачок должен точно повторять форму пламени; пламя должно чуть-чуть проходить внешней частью сквозь колпачок. Пока это было несложно. Горелка низкого давления давала достаточно ровное пламя, под которое можно было создать простой колпачок-чулок. Примерно вот такой.
Колпачки первых поколений прожигались еще на фабрике, после обжига покрывались тонким слоем коллодиума так что форму они сохраняли все время и требовали упаковку в жесткие футляры и бережного обращения.
В общем самый большой шаг в уличном освещении был сделан и, как бы это ни звучало, газокалильное освещение начало поистине взрывное распространение.
Уже через несколько лет (1892) была продана почти сотня тысяч газовых фонарей с новыми калильными сетками, в 1894 их уже только в Париже уже было около 150000. В 1898 появились наиболее известные, самые узнаваемые уличные фонари "Виндзор".
Я не стану уходить дальше в дебри конструкций фонарей, автоматических запалов и прочих тонкостей; я и упомянул-то их в основном потому, что без них сложно будет понять собственно портативные светильники. В общем, за кратчайшие сроки крупные города получили действительно яркое уличное освещение. В основном уличное. Да, в богатых домах с подведенным газом газовые рожки заменялись на газокалильные - но не всегда. Хотя настоящие буржуИны, считающие каждую копейку, быстро поняли, что расход газа+колпачков обходится дешевле газового рожка.
Дляних немедленно появились тюненг-киты для домашнего газового рожка.
Но у светильного газа был один существенный недостаток: для него нужна полноценная газовая сеть. И вне центра больших городов этой самой сети не было даже в богатых странах. Что уж там говорить об "уездном городе N"! А поскольку прогрессивное электричество существовало, но не светило (только-только начали появляться лампы второго поколения - с металлическими нитями), нужно было найти другое решение.
И газовое топливо в этом смысле не очень подходило. Вот честно, разминулись* эпохи пропана в баллонах и баллончиках и массовые калильные колпачки. Технически существенных проблем с ними не было, но вот просто "не судьба".
*Самое забавное, что технические решения, которые я буду ругать, описывая пропановые лампы первых поколений, именно в конце 19 века были бы не просто гениальными, а ультимативными технологиями.
Оставалось жидкое топливо. И с ним немедленно начались проблемы.
Дело в том, что в жидком углеводородном топливе этого самого углерода от "немало" до "очень уж дохрена", да и другого говна совершенно избыточно. А значит, горелка может коптить гораздо сильнее любой газовой, а копоть просто убивает и без того не слишком стойкий колпачок или сетку. Хуже того, почти все натуральное топливо - это смесь веществ с разными температурами кипения и разными потребностями в кислороде.
Значит нужна горелка, которая сначала испарит, а потом сожжет сложное топливо чистым синим пламенем. Инжекторная горелка с парогенератором.
Выбор топлива был почти однозначен. Керосин. Да, конечно, можно было бы жечь спирт и о спиртовых лампах я еще напишу, но керосин оставался топливом №1 на рубеже веков. И городские фонари керосин освоили быстро.
Приспособив инжекторную горелку к сверхмощным "факельным" лампам, инженеры создали первые автономные калильные фонари. В такие фонари топливо подавалось из бака в толстом основании столба наддувом из баллончика с углекислотой. Найти картинки фонарей с углекислотным наддувом мне не удалось, но в 1898 американский инженер Китсон предлагает новый вариант автономного уличного фонаря.
Здесь бак находится в основании фонаря или в техническом помещении, а к фонарям тянутся трубки керосинопроводов. Такой фонарь давал от 500 до 1200 свечей и расходовал литр керосина за 10 часов. Для сравнения, прикиньте, сколько сожреть ваш бензогенератор за 10 часов такой нагрузки:)
Также, обратите внимание, в фонаре установлены ДВЕ горелки. Вернее, одна, но с двумя соплами. Оказалось, (совершенно внезапный закон куба-квадрата) несколько маленьких колпачков, нагреваемых отдельными соплами, дают больше света, чем один большой на всю мощность горелки. Так улицы, не охваченные газовыми сетями, получили яркое освещение.
А наряду с Китсоном похожую схему изобрел и Джордж Вашингтон (не тот, просто однофамилец) и еще куча фирм. Да, если на старинном столбе вы вдруг увидите слово "Вашингтон" и вообще встретите эту фамилию в контексте освещения - то да, это он.
Но схема была достаточно громоздкой. Вот если бы все соединить в один корпус!
Именно это и сделали инженеры фирмы "Люкс" (сейчас - "Электролюкс" - да, это они!) в своем новом фонаре в первые годы 20-го века. Бак-"пончик", самотечная подача - что еще надо?
Примерно такие автономные фонари стали просто ультимативным решением для небольших городов, не имеющих газовой инфраструктуры. Они не требовали ничего, кроме столба с лебедкой для опускания фонаря для перезаправки. Думается, следы лебедок на стенах зданий относятся именно к керосинокалильному освещению. Это тоже LUX и в дореволюционных источниках название "Люкс" относится именно к этой фирме.
А как же прогрессивное электрическое освещение, реакционно игнорируемое царским правительством? Его цена была такой, что электрическое освешение могли позволить себе или очень богатые, или очень коррумпированные города. Так, расчетный расход на керосинокалильный фонарь в 900 свечей был 48 рублей (еще тех) в год. Электрическое же освещение того же уровня обошлось бы в 125 рублей в год. Тем не менее, электрическое освещение считалось более подходящим для жилых помещений, так что параллельно с установкой калильного освещения рассматривался проект постройки электростанции, способной питать 3000 16-свечных ламп. Лол.
В общем, до постройки ДнепроГЭСа и дамбы Гувера (а по сути - годов так до 60-х) у электрического освещения будут большие сложности. Кроме того, первые поколения металлических ламп накаливания отличались удручающей ненадежностью даже в сравнении с угольными (которые в нулевых годах признавались, как крайне выносливые). В общем, вернемся к полноценному освещению:)
В 1905 Китсон лично презентует керосинокалильное освещение станции в Сандерленде. Но он был далеко не единственным - аналогичные системы начинают производиться повсеместно.
В 1908 (1905 - по некоторым данным) же году появилось еще одно техническое решение, действительно ознаменовавшее новую эпоху калильного освещения. Это так называетая "перевернутая горелка", запатентованная еще 1897. Появилась она на газовых фонарях высокого давления и представляла собой "Т" -образную конструкцию с парой горелок, направленных вниз, вдоль ножки "Т". К соплам подвешивались сетки в виде мешочков, иногда многослойных. Зачем это все?
Перевернутая горелка не давала дополнительного затенения и была бы неоценима в настольной лампе... Но, в полном соответствии с изгибами эволюции, появилась она в городских фонарях типа "виндзор".. в смысле, в "самом обычном газовом фонаре".
Новые горелки оказались настолько лучше старых, что немедленно началось производство "мод-китов"-насадок с перевернутыми горелками для старых фонарей.
Правда, это же требовало повышения давления в системе, но выгода была слишком велика, чтобы останавливаться с перенастройкой редукторов.
Неочевидным, но важным следствием появления перевернутых горелок стало революционное изменение калильной сетки. Если раньше это был жесткий и хрупкий колпачок, то теперь сетка стала мягким и компактным мешочком, который можно было хранить и перевозить в простом конверте. А горелка высокого давления сама надует из него светящийся шарик.
Естественно, яркие бестеневые горелки немедленно появились в подвесных уличных фонарях. Например, таких:
Или таких - типа вот этого "Аладдина".
Собственно, перевернутая горелка и фонари разной степени автономности стали наиболее совершенными городскими светильниками. Их эволюцию на этом можно было считать завершенной.
Дальше, с 10-х и до 50-х для них наступила эпоха "полировки говна" и медленного отступления под натиском электрического света. Очень медленного; без дуговых газовых ламп ОСРАМУ тягаться с калильными фонарями тяжело. Ну серьезно, приличный перевернутый фонарь - это 600-900 свечей против 300 в лампах накаливания. Сами же светильники будут теми же газовыми, подвесными и автономными "пончиками". Хотя последние экземпляры иногда получались поистине монстроидальными, как вот такие суперфонари послевоенного Лондона.
Это были последние муниципальные калильные фонари. Дальше дуговые лампы наконец-то победили. Свет стал электрическим.
