Томас Нюкомен
gigatos | януари 30, 2022
Резюме
Томас Нюкомен (февруари 1664 г. – 5 август 1729 г.) е английски изобретател, който през 1712 г. създава атмосферния двигател – първия практически двигател, работещ с гориво. По професия е железар, а по призвание – баптистки проповедник.
Роден е в Дартмут, в Девън, Англия, в семейство на търговец и е кръстен в църквата „Свети Спасител“ на 28 февруари 1664 г. По онова време наводненията в мините за въглища и калай са основен проблем. Скоро Нюкомен се заема с опити за подобряване на начините за изпомпване на водата от тези мини. Неговата железарска фирма е специализирана в проектирането, производството и продажбата на инструменти за минната индустрия.
Томас Нюкомен е светски проповедник и старейшина в местната баптистка църква. След 1710 г. той става пастор на местна група баптисти. Баща му е бил един от групата, довела известния пуритан Джон Флавел в Дартмут. По-късно един от бизнес контактите на Нюкомен в Лондон, Едуард Уолин, е друг баптистки свещеник, който има връзки с известния доктор Джон Гил от Хорслейдаун, Саутварк. Връзката на Нюкомен с баптистката църква в Бромсгроув спомага съществено за разпространението на неговата парна машина, тъй като инженерите Джонатан Хорнблоуър-старши и неговият син участват в същата църква.
Най-голямото постижение на Нюкомен е неговата парна машина, разработена около 1712 г.; комбинирайки идеите на Томас Савери и Дени Папен, той създава парна машина за извличане на вода от калаена мина. Вероятно Нюкомен вече се е познавал със Савери, чиито предци са били търговци в Южен Девън. Савери е работил и в Комисията за болни и пострадали моряци, която го отвежда в Дартмут. Савери е изобретил „огнен двигател“, нещо като термичен сифон, в който парата се вкарва в празен съд и след това се кондензира. Създаденият по този начин вакуум се използвал за изсмукване на вода от шахтата на дъното на мината. Пожарният двигател не е бил много ефективен и не е могъл да работи на по-голяма дълбочина от около тридесет метра.
Нюкомен заменя приемния съд (в който се кондензира парата) с цилиндър с бутало по проект на Папен. Вместо вакуумът да засмуква вода, той засмуква буталото. Това е използвано за работа на гребен двигател, в който голяма дървена греда се люлее върху централна опорна точка. От другата страна на гредата имало верига, прикрепена към помпа в основата на мината. Докато парният цилиндър се пълнел с пара и се подготвял за следващия удар, водата се засмуквала в цилиндъра на помпата и се изхвърляла в тръба на повърхността под тежестта на машината. Нюкомен и неговият партньор Джон Калей построяват първия успешен двигател от този тип във въгледобивната фабрика „Конигри“ близо до Дъдли в Западен Мидландс. Работещо копие на този двигател може да се види в намиращия се наблизо музей Black Country Living Museum.
За по-късния живот на Нюкомен се знае сравнително малко. След 1715 г. делата на двигателя се водят чрез некорпорирана компания – „Собственици на изобретението за вдигане на вода чрез огън“. Неин секретар и касиер е Джон Мерес, служител на Обществото на аптекарите в Лондон. Това дружество създава компания, която има монопол върху доставките на лекарства за флота, което осигурява тясна връзка със Савери, на чието завещание той е свидетел. Комитетът на собствениците включва и Едуард Уолин, баптист от шведски произход, пастор на църквата в Maze Pond, Southwark. Нюкомен умира в къщата на Валин през 1729 г. и е погребан в гробището Бънхил Фийлдс в покрайнините на Лондонското сити; точното място на гроба му не е известно.
До 1733 г. около 125 двигателя на Нюкомен, работещи по патента на Савери (удължен със закон, така че срокът му да изтече едва през 1733 г.), са инсталирани от Нюкомен и други в повечето важни минни райони на Великобритания и на европейския континент: за отводняване на въглищни мини в Блек Кънтри, Уоруикшър и близо до Нюкасъл на Тайн; в калаени и медни мини в Корнуол; и в оловни мини във Флинтшър и Дербишър, наред с други места.
Двигателят на Нюкомен се задържа без съществени промени в продължение на около 75 години, като постепенно се разпространява във все повече райони на Обединеното кралство и континентална Европа. Първоначално се използват месингови цилиндри, но те са скъпи и с ограничен размер. Новите техники за леене на желязо, въведени за пръв път от Coalbrookdale Company през 20-те години на XIX век, позволяват използването на по-големи цилиндри с диаметър до около 6 фута (1,8 м) през 60-те години на XIX век. Опитът довежда до подобряване на конструкцията и незначителни усъвършенствания в оформлението. Механичните детайли са значително подобрени от Джон Смитън, който построява много големи двигатели от този тип в началото на 70-те години на XIX в.; подобренията му са възприети бързо. До 1775 г. са построени около 600 двигателя Newcomen, въпреки че много от тях са се износили преди това и са били изоставени или заменени.
Двигателят на Нюкомен в никакъв случай не е бил ефективна машина, въпреки че вероятно е бил толкова сложен, колкото са могли да позволят инженерните и материалните техники в началото на XVIII век. При кондензацията на парата се губи много топлина, тъй като тя охлажда цилиндъра. Това не е било от голямо значение за корабостроителниците, където са били налични непродаваеми малки въглища, но значително е увеличило разходите за добив там, където въглищата не са били лесно достъпни, както в Корнуол. След 1775 г. двигателят на Нюкомен постепенно е заменен в районите със скъпи въглища (особено в Корнуол) с подобрена конструкция, изобретена от Джеймс Уат, при която парата се кондензира в отделен кондензатор. Парната машина на Уат, подпомогната от по-добри инженерни техники, включително пробивната машина на Уилкинсън, е много по-икономична, което позволява на Уат и неговия партньор Матю Бултън да получават значителни възнаграждения за спестеното гориво.
Впоследствие Уат прави и други подобрения, сред които е двигателят с двойно действие, при който и възходящият, и низходящият ход са силови. Те са особено подходящи за задвижване на текстилни фабрики и много двигатели на Уат са използвани в тези отрасли. Първоначално опитите за задвижване на машини с двигателите на Нюкомен са имали променлив успех, тъй като единичният силов ход е предизвиквал рязко движение, но използването на маховици и по-добрата техника до голяма степен са преодолели тези проблеми. До 1800 г. са построени стотици роторни двигатели, които не са на Уат, особено в корабостроителници и железарски заводи, където неравномерното движение не е проблем, но също и в текстилни фабрики. (вж. справка (2) по-долу).
Въпреки подобренията на Уат, обикновените двигатели (както са били известни тогава) се използват за дълго време и дори през периода на патента на Уат (до 1800 г.) са построени много повече двигатели на Нюкомен, отколкото на Уат, тъй като те са по-евтини и по-малко сложни. От над 2200 двигателя, построени през XVIII век, само около 450 са били двигатели на Уат. Елементи от конструкцията на Уат, особено отделният кондензатор, са включени в много „пиратски“ двигатели. Дори и след 1800 г. продължават да се произвеждат двигатели от типа на Нюкомен, към които обичайно се добавят кондензатори. Те също така често са били монтирани на съществуващи двигатели Newcomen (така нареченият кондензатор „pickle-pot“).
Двигатели на Нюкомен се намират в Музея на науката в Лондон, Англия, и в Музея на Форд в Диърборн, Мичиган, САЩ, както и на други места.
През 1964 г. лондонското дружество „Нюкомен“ организира преместването на двигателя „Нюкомен“ от Хоуксбъри Джънкшън, Уоруикшър, в Дартмут, където може да се види как той работи с хидравлично устройство вместо с парен котел. Според д-р Сирил Баучер от Newcomen Society този мемориален двигател на Нюкомен датира от около 1725 г., като по-късно са добавени нови клапани и други части.
Вероятно последният двигател в стил Нюкомен, използван за търговски цели, и последният, който все още се намира на оригиналното си място, се намира в Центъра за културно наследство Елсекар, близо до Барнзли в Южен Йоркшир. Той е възстановен до работно състояние между 2012 и 2015 г., като реновираният двигател е открит от принц Едуард, граф на Уесекс, през май 2016 г. Друг двигател на Newcomen, който може да бъде показан в работен режим, е съвременната реплика на двигателя в музея Black Country в Дъдли, Уест Мидландс. Мемориалният двигател на Нюкомен в Дартмут може да се види в движение, но работи с хидравлика.
На 23 февруари 2012 г. Кралските пощи пускат марка с атмосферния парен двигател на Нюкомен като част от поредицата „Британци с особени заслуги“.
Източници
