Ньюкомен, Томас
gigatos | 29 декабря, 2021
Суммури
Томас Ньюкомен (февраль 1664 — 5 августа 1729) — английский изобретатель, создавший в 1712 году атмосферный двигатель, первый практический двигатель, работающий на топливе. По профессии он был железоделательным мастером, а по призванию — баптистским проповедником.
Он родился в Дартмуте, в Девоне, Англия, в семье торговца и был крещен в церкви Святого Спасителя 28 февраля 1664 года. В те времена наводнения в угольных и оловянных шахтах были серьезной проблемой. Ньюкомен вскоре занялся разработкой способов откачки воды из таких шахт. Его железоделательный бизнес специализировался на разработке, производстве и продаже инструментов для горнодобывающей промышленности.
Томас Ньюкомен был мирским проповедником и обучающим старейшиной в местной баптистской церкви. После 1710 года он стал пастором местной группы баптистов. Его отец был одним из тех, кто привез в Дартмут известного пуританина Джона Флавела. Позже один из деловых контактов Ньюкомена в Лондоне, Эдвард Уоллин, был еще одним баптистским священником, имевшим связи с известным доктором Джоном Гиллом из Хорслейдауна, Саутварк. Связь Ньюкомена с баптистской церковью в Бромсгроуве существенно способствовала распространению его парового двигателя, поскольку инженеры Джонатан Хорнблауэр-старший и его сын были причастны к той же церкви.
Великим достижением Ньюкомена стал его паровой двигатель, разработанный около 1712 года; объединив идеи Томаса Сэвери и Дениса Папена, он создал паровой двигатель для подъема воды из оловянной шахты. Вполне вероятно, что Ньюкомен уже был знаком с Савери, чьи предки были купцами в южном Девоне. Сэвери также работал в Комиссии по делам больных и пострадавших моряков, которая направила его в Дартмут. Сэвери разработал «пожарную машину», своего рода термический сифон, в котором пар поступал в пустой контейнер, а затем конденсировался. Созданный таким образом вакуум использовался для отсасывания воды из отстойника на дне шахты. Пожарная машина» была не очень эффективной и не могла работать дальше ограниченной глубины около тридцати футов.
Ньюкомен заменил приемный сосуд (в котором конденсировался пар) цилиндром с поршнем, основанным на конструкции Папена. Вместо того чтобы вакуум втягивал воду, он тянул вниз поршень. Это было использовано для работы балочного двигателя, в котором большая деревянная балка качалась на центральной точке опоры. С другой стороны балки находилась цепь, прикрепленная к насосу у основания шахты. Когда паровой цилиндр наполнялся паром, готовясь к следующему удару, вода всасывалась в цилиндр насоса и под действием веса механизмов выбрасывалась в трубу на поверхность. Ньюкомен и его партнер Джон Калли построили первый успешный двигатель такого типа на угольном заводе Конигри близ Дадли в Уэст-Мидлендс. Работающую копию этого двигателя можно увидеть в расположенном неподалеку Живом музее Черной страны.
О дальнейшей жизни Ньюкомена известно сравнительно мало. После 1715 года дела двигателя велись через некорпорированную компанию «Владельцы изобретения для поднятия воды с помощью огня». Ее секретарем и казначеем был Джон Мерес, клерк Общества аптекарей в Лондоне. Это общество создало компанию, которая имела монополию на поставку лекарств для военно-морского флота, что обеспечило тесную связь с Сейвери, чье завещание он засвидетельствовал. В комитет собственников также входил Эдвард Уоллин, баптист шведского происхождения, пастор церкви в Мейз Понд, Саутварк. Ньюкомен умер в доме Уоллина в 1729 году и был похоронен на кладбище Банхилл Филдс на окраине лондонского Сити: точное место его могилы неизвестно.
К 1733 году около 125 двигателей Ньюкомена, работающих по патенту Сэвери (продленному законом, так что срок его действия истек только в 1733 году), были установлены Ньюкоменом и другими компаниями в большинстве важных горнодобывающих районов Великобритании и на континенте Европы: для осушения угольных шахт в Блэк Кантри, Уорикшире и около Ньюкасла на Тайне; на оловянных и медных рудниках в Корнуолле; на свинцовых шахтах во Флинтшире и Дербишире, а также в других местах.
Двигатель Ньюкомена продержался без существенных изменений около 75 лет, постепенно распространяясь на все большие территории Великобритании и континентальной Европы. Сначала использовались латунные цилиндры, но они были дорогими и ограниченными по размеру. Новые технологии литья чугуна, впервые примененные компанией Coalbrookdale Company в 1720-х годах, позволили использовать более крупные цилиндры, диаметр которых к 1760-м годам достиг около 6 футов (1,8 м). Опыт привел к улучшению конструкции и незначительным усовершенствованиям в планировке. Механические детали были значительно улучшены Джоном Смитоном, который построил много больших двигателей этого типа в начале 1770-х годов; его усовершенствования были быстро приняты. К 1775 году было построено около 600 двигателей Ньюкомена, хотя многие из них износились еще до этого, были заброшены или заменены.
Двигатель Ньюкомена ни в коем случае не был эффективной машиной, хотя он, вероятно, был настолько сложным, насколько это позволяли инженерные и материальные технологии начала XVIII века. Много тепла терялось при конденсации пара, так как он охлаждал цилиндр. Это не имело большого значения на шахтах, где имелся нераспродаваемый мелкий уголь (слак), но значительно повышало стоимость добычи там, где уголь был недоступен, как, например, в Корнуолле. После 1775 года двигатель Ньюкомена был постепенно заменен в районах, где уголь был дорогим (особенно в Корнуолле), усовершенствованной конструкцией, изобретенной Джеймсом Уаттом, в которой пар конденсировался в отдельном конденсаторе. Паровая машина Уатта, благодаря более совершенным инженерным технологиям, включая расточной станок Уилкинсона, была гораздо более экономичной, что позволило Уатту и его партнеру Мэтью Боултону получать значительные гонорары за сэкономленное топливо.
Впоследствии Уатт сделал и другие усовершенствования, включая двигатель двойного действия, в котором оба хода — вверх и вниз — были силовыми. Они особенно подходили для привода текстильных фабрик, и многие двигатели Уатта использовались в этих отраслях. Поначалу попытки приводить в движение машины с помощью двигателей Ньюкомена имели смешанный успех, так как один ход поршня приводил к рывкам, но использование маховиков и более совершенной конструкции в значительной степени устранило эти проблемы. К 1800 году были построены сотни роторных двигателей не Уатта, особенно на металлургических заводах, где нерегулярное движение не было проблемой, а также на текстильных фабриках. (см. ссылку (2) ниже).
Несмотря на усовершенствования Уатта, обычные двигатели (как их тогда называли) оставались в употреблении еще долгое время, и даже в период действия патента Уатта (до 1800 года) было построено гораздо больше двигателей Ньюкомена, чем двигателей Уатта, поскольку они были дешевле и менее сложны. Из более чем 2200 двигателей, построенных в 18 веке, только около 450 были двигателями Уатта. Элементы конструкции Уатта, особенно раздельный конденсатор, были включены во многие «пиратские» двигатели. Даже после 1800 года продолжали строиться двигатели типа Ньюкомена, и на них регулярно устанавливались конденсаторы. Их также часто устанавливали на существующие двигатели Ньюкомена (так называемый конденсатор «pickle-pot»).
Примеры двигателей Ньюкомена находятся в Музее науки, Лондон, Англия, и в Музее Форда, Дирборн, Мичиган, США, среди прочих мест.
В 1964 году Лондонское общество Ньюкомена организовало перевозку двигателя Ньюкомена из Хоксбери Джанкшн, Уорикшир, в Дартмут, где его можно увидеть работающим с использованием гидравлической системы вместо парового котла. По словам доктора Сирила Баучера из Общества Ньюкомена, этот мемориальный двигатель Ньюкомена датируется примерно 1725 годом, а новые клапанные механизмы и другие детали были добавлены позже.
Возможно, последний двигатель в стиле Ньюкомена, который использовался в коммерческих целях — и последний, который все еще остается на своем первоначальном месте — находится в Центре наследия Элсекара, недалеко от Барнсли в Южном Йоркшире. Он был восстановлен до рабочего состояния в период с 2012 по 2015 год, и в мае 2016 года отремонтированный двигатель был торжественно открыт принцем Эдвардом, графом Уэссекским. Еще один двигатель Ньюкомена, который можно показать работающим, — это современная реплика двигателя в музее Черной страны в Дадли, Уэст-Мидлендс. Мемориальный двигатель Ньюкомена в Дартмуте можно увидеть в движении, но он работает на гидравлике.
23 февраля 2012 года Королевская почта выпустила марку с изображением атмосферного парового двигателя Ньюкомена в рамках серии «Выдающиеся британцы».
Источники
