Имя американского инженера-электрика и изобретателя Фрэнка Спрейга мало известно в нашей стране. В 1883 году он был помощником Томаса Эдисона и независимо создал превосходный электродвигатель, который был легко приспособлен для промышленного оборудования. Также он усовершенствовал системы электрической энергии и системы подвески колёс, разработал первую электрическую уличную железную дорогу, запущенную в Ричмонде в 1887 году. Фрэнк Спрейг внёс огромный вклад в развитие электрических железных дорог, изобрел систему автоматического управления, состоящую из нескольких блоков, автоматический тормоз и множество других устройств.

Фрэнк Джулиан Спрейг родился в Милфорде (штат Коннектикут, США) 25 июля 1857 года. Отца его звали Давид, и мать – Фрэнсис. Она была школьной учительницей и рано умерла – мальчику было всего 10 лет. После чего отец отправил его жить к тёте – в Нью-Йорк. Фрэнк прекрасно учился в школе, из всех предметов выделяя математику. В 1874 году после окончания средней школы он вроде бы отправился в Спрингфилд (штат Массачусетс), чтобы сдать вступительный экзамен в Вест-Пойнт, но почему-то (история умалчивает, почему) оказался в Аннаполисе (штат Мэриленд), где сдал четырёхдневный вступительный экзамен в Военно-морскую академию США. Причём набрал самый высокий балл. Для зачисления нужны были деньги, Спрейг взял ссуду в банке и поехал учиться в Мэриленд. Военно-морскую академию он закончил в 1878 году, после чего стал служить в военно-морских силах США мичманом. Вот тут впервые проявился его талант изобретателя. В 1881 году, пока его корабль стоял в Ньюпорте, Спрэйг изобрёл инверсионный тип динамо-машины. Чуть позже, уже на другом корабле, смонтировал и установил первую в военно-морских силах США систему электрического звонка для вызова экипажа из различных отсеков корабля.

Своими работами Спрейг не то чтобы прославился, но стал известен в научно-технических кругах. В 1883 году деловой партнёр Эдисона Эдвард Джонсон убедил Фрэнка бросить военную службу и перейти работать в лабораторию Эдисона в городе Менло-Парк. Надо сказать, что и эта работа была весьма успешной. Как мы все помним, Эдисон не имел систематического образования и работал методом проб и ошибок, делая огромное количество экспериментов, часто дорогостоящих и ещё чаще совершенно ненужных. Спрейг с помощью математических методов в значительной степени оптимизировал работу, позволив Эдисону сэкономить время и деньги. Он улучшил балансировку распределительных цепей центральных электростанций Эдисона, разработав математическую модель распределения электроэнергии. Проработав у Эдисона чуть больше года, Фрэнк Джулиан ушёл. Видимо, ему надоело работать «на чужого дядю», когда мозги и деньги позволяли создать собственную компанию. Что он и сделал, основав Sprague Electric Railway & Motor Company, которая первой начала производство промышленных электромоторов. Буквально за два года компания добилась выдающихся успехов: во-первых, был разработан двигатель, работающий с постоянной скоростью под переменной нагрузкой, а во-вторых, внедрена система рекуперативного торможения, когда при торможении двигатель работает как генератор и отдает энергию в сеть. Именно эта система сыграла большую роль в дальнейших изобретениях Спрейга.

Как известно, изобретателем трамвая считается Вернер фон Сименс, хотя Федор Пироцкий сделал это до него. В Америке же пионером трамваестроения был инженер Лео Дафт. Но подводил принцип энергоснабжения: у Пироцкого один рельс служил прямым проводником, а второй – обратным, а Сименс и Дафт использовали третий контактный рельс. Поскольку трамвай, в отличие от метро, является уличным транспортом, это было не слишком рационально: использование третьего рельса приводило к коротким замыканиям во время дождя, к тому же напряжение (120 Вольт) убивало мелких животных (кошек и собак), да и для людей было небезопасно. А схема питания от двух обычных рельсов усложняла конструкцию, так как требовала изоляции колёсных пар. Кроме того, громоздкие двигатели находились прямо в салоне, что было неудобно для пассажиров. В общем, некоторое время электрический трамвай оставался скорее развлечением, нежели видом транспорта. Правда, тот же Дафт в 1886 году стал применять двухпроводную контактную сеть – двигатели получали ток от подвешенных на опорах двух проводов, по которым катилась на роликах тележка-токоприёмник, связанная с вагоном гибким кабелем. Примерно тогда же свой трамвай сконструировал Чарлз Джозеф Ван Диполь. Для питания он использовал однопроводную контактную сеть постоянного тока напряжением в 1400 Вольт.

Но настоящую революцию совершил именно Фрэнк Спрейг. Он создал надёжный и безопасный токоприёмник – троллейную штангу. Кроме того, он переместил двигатель под вагон и сконструировал тележку, связавшую в один блок двигатель и колёсную пару. То есть фактически именно Спрейг создал трамвай в том виде, в каком мы его знаем до сих пор. Не говоря уже о том, что именно изобретение Спрейга стало толчком к дальнейшему появлению троллейбуса. Внедрение этого трамвая в жизнь стоило изобретателю немало нервных клеток. На первом испытании мотор заискрил и один из инвесторов едва успел отскочить. Это отпугнуло других инвесторов. Правда, нашлась группа бизнесменов, которая предложила Спрейгу за три месяца создать трамвайную систему протяженностью около 12 км с парком трамваев в 40 единиц. Но с одним условием: оплата только по факту запуска и работы системы. Рискованная сделка, прямо скажем, – ведь нужно было за свой счёт проложить рельсы и собрать двигатели. Позже сам Спрейг писал: «У нас был лишь проект механизма, несколько первых прототипов и тысяча важнейших вопросов без ответов». В общем, положение было сложным. Но оно усугубилось, когда Спрейг заболел брюшным тифом. А когда ему посчастливилось выздороветь, оказалось, что рельсы закреплены плохо, а кривые оказались слишком крутыми. Кроме того, трасса получилась с весьма большими уклонами. Изобретатель не был уверен в способности своего трамвая забираться в такую гору и решил сам провести предварительные испытания ночью. Сначала всё шло хорошо и трамвай успешно преодолел несколько подъёмов. Но в наивысшей точке двигатели всё же вышли из строя. Что делать? Спрейг сделал вид, что так и надо, так и должно быть, подождал, когда случайные зрители разойдутся, и принялся за ремонт.

На этом, однако, беды не кончились. Вскоре у компании стали заканчивать деньги. Пришлось экономить, сокращать рабочих и задерживать оплату счетов. Но в конце концов всё получилось! Трамвайная линия в Ричмонде начала работать 2 февраля 1888 года. И через некоторое время уже перевозила до 40 тысяч пассажиров еженедельно. А за год до описываемых событий произошло ещё одно знаменательное событие: на Чикагской эстакадной железной дороге Спрейг впервые в мировой практике создал электропоезд, управляемый по системе многих единиц. Благодаря этим изобретениям компания Спрейга в течение следующих двух лет выполнила контракты на 110 трамвайных систем во всех уголках США, а также в Германии и Италии. И, что интересно, для Нью-Йоркского метрополитена. И не случайно именно Спрейга величают «отцом электрической тяги».

В 1890 году компания Спрейга была поглощена Edison General Electric. И тогда Спрейг решил заняться электрическими лифтами. И основал новую компанию – Sprague Electric Elevator Company. Можно сказать, что, обеспечив все условия, чтобы город разрастался вширь, он заинтересовался движением современного ему мегаполиса вверх. Как мы все помним, земля в крупных городах США была весьма дорогой, что привело к строительству высотных зданий. А высотные здания потребовали лифтов. Тогда использовались в основном паровые или гидравлические лифты – медленные и не слишком надёжные в эксплуатации. Гидравлические, которые выпускала компания Элиша Грейвса Отиса, вдобавок были ещё очень дорогими – как в изготовлении, так и в эксплуатации. Правда, тот же Отис в 1861 году запатентовал первый электрический лифт. Однако в этом же году изобретатель умер, а его сыновья смогли соорудить действующий лифт только в 1889 году. Но на 9 лет раньше, еще в 1880 году, в Германии фирмой Siemens & Halske был изготовлен первый пассажирский электрический лифт с реечным механизмом. На высоту 22 метра он поднимался за 11 секунд.

Так что Фрэнк Джулиан Спрейг и здесь первопроходцем не был, но решил вступить в соревнование. Он хотел сделать внедрение электрических лифтов коммерчески выгодным. Совместно со своим партнёром Чарльзом Праттом Спрейг разработал электрический лифт Спрейга – Пратта. Их лифт отличался большей скоростью и грузоподъёмностью, чем гидравлические или паровые лифты. Однако на этом поле компания Отис была фактическим монополистом, и Спрейгу пришлось действовать на свой страх и риск. Он заключил контракт на установку шести лифтов в 14-этажном здании почтового телеграфа, причём контракт кабальный: фирма должна была работать без предоплаты, а в случае несоответствия лифтов техническим требованиям за свой счёт заменить их на гидравлические. Работать пришлось в трудных условиях – из-за финансовой паники на рынке инвестор отказался от проекта, и Спрейгу пришлось вкладывать личные средства. Когда же первый лифт был установлен, всё чуть не пошло прахом. Дело в том, что первым испытателем нового лифта был сам Спрейг вместе со своей командой. И когда лифт вместе с ними с цокольного этажа дошёл до четырнадцатого, он не захотел останавливаться. Сам Фрэнк Джулиан вспоминал об этом так: «Перед глазами промелькнула картина, как мы врезаемся в перекрытия на скорости 120 метров в минуту… рвущиеся тросы, четырёхсекундное падение с высоты четырнадцатого этажа… груда человеческих останков и искорёженного металла для коронерского расследования». К счастью, один из инженеров оставался снаружи и успел вовремя дёрнуть рубильник. Сразу после этого Спрейг снабдил лифт предохранительным устройством с блокировкой на случай аварии. Но это происшествие не остановило изобретателя – залезая в долги и работая день и ночь, Спрейг добился того, что вся система лифтов заработала так, как нужно. За короткий срок компания разработала систему управления этажами, автоматические лифты, систему контроля ускорения, ряд грузовых лифтов. В результате по всему миру было установлено 584 лифта системы Спрейга – Пратта. По большому счёту, именно Спрейг предложил ту конструкцию лифта, которая используется до сих пор. Но уже в 1895 году он продал свою компанию Otis Elevator Company.

Следующие четыре года Спрейг служил в Комиссии по электрификации Нью-Йоркской железной дороги, где разработал систему автоматического управления движением поездов. Во время Первой мировой войны Спрейг служил в военно-морском консультативном совете. Затем, в 1920-х годах, он разработал метод безопасного управления двумя независимыми лифтами, локальным и скоростным, в одной шахте, чтобы сэкономить пространство на полу. Кроме того, когда скорости и ускорения лифтов стали большими, он создал систему безопасности кабины лифта. Его сын Роберт, тоже изобретатель, писал в 1935 году: «На протяжении всей своей жизни и до своего последнего дня Фрэнк Спрейг обладал потрясающей работоспособностью… И однажды приняв решение о новом изобретении или новом направлении работы, он был неутомим и всегда стремился к совершенствованию. У него был блестящий бдительный ум, и он не терпел любых компромиссов на полпути. Его интерес к своей работе никогда не прекращался; всего за несколько часов до конца он попросил, чтобы ему принесли недавно созданную модель его последнего изобретения».

Фрэнк Джулиан Спрейг умер 25 октября 1934 года. Он был похоронен со всеми почестями ВМС США на Арлингтонском национальном кладбище в Вирджинии. Спустя 25 лет его вдова пожертвовала деньги на строительство «Дома Спрейга» в Музее трамвая в Ист-Хейвене.

Все изображения взяты из открытых источников.