Томас Ньюкомен ( / ˈ nj uː k ʌ m ə n / ; февраль 1664 [i] [1] – 5 августа 1729) был английским изобретателем, создавшим атмосферный двигатель , первый практический двигатель, работающий на топливе, в 1712 году. торговец скобяными изделиями по профессии и баптистский проповедник-мирянин по призванию.
Он родился в Дартмуте , в Девоне , Англия, в купеческой семье и крестился в церкви Св. Спасителя 28 февраля 1664 года . [3] В те дни серьезной проблемой было наводнение на угольных и оловянных шахтах. Вскоре Ньюкомен занялся попытками улучшить способы откачки воды из таких шахт. Его бизнес по продаже скобяных изделий специализировался на разработке, производстве и продаже инструментов для горнодобывающей промышленности.
Томас Ньюкомен был мирским проповедником и старейшиной-преподавателем в местной баптистской церкви. После 1710 года он стал пастором местной группы баптистов. Его отец был одним из тех, кто привез в Дартмут известного пуританского священника Джона Флавела . Позже одним из деловых контактов Ньюкомена в Лондоне, Эдвардом Уоллином, был еще один баптистский священник, имевший 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 работали в одной церкви.
Большим достижением Ньюкомена стала его паровая машина , разработанная около 1712 года; объединив идеи Томаса Савери и Дени Папена , он создал паровую машину с целью подъема воды из оловянной шахты. [4] Вполне вероятно, что Ньюкомен уже был знаком с Савери, чьи предки были купцами в южном Девоне . Савери также работал в Уполномоченном по делам больных и раненых моряков , что привело его в Дартмут. Савери изобрел «пожарную машину», своего рода термосифон , в котором пар подавался в пустой контейнер, а затем конденсировался. Созданный таким образом вакуум использовался для откачивания воды из отстойника на дне шахты. «Пожарная машина» была не очень эффективна и не могла работать на глубине около тридцати футов.
Ньюкомен заменил приемный сосуд (где конденсировался пар) цилиндром с поршнем по конструкции Папена. Вместо вакуума, втягивающего воду, поршень опускался вниз. Это использовалось для работы балочного двигателя , в котором большая деревянная балка качалась на центральной опоре . На другой стороне балки была цепь, прикрепленная к насосу у основания шахты. Когда паровой цилиндр наполнялся паром, готовя его к следующему рабочему такту , вода всасывалась в цилиндр насоса и выбрасывалась по трубе на поверхность под весом оборудования. Ньюкомен и его партнер Джон Колли построили первый успешный двигатель этого типа на угольном заводе Конигри недалеко от Дадли в Уэст-Мидлендсе. Рабочую копию этого двигателя можно увидеть в Живом музее Черной страны неподалеку.
О дальнейшей жизни Ньюкомена известно сравнительно мало. После 1715 года производство двигателей велось через некорпоративную компанию «Владельцы изобретения по добыче воды с помощью огня». Его секретарем и казначеем был Джон Мерес, клерк Общества аптекарей в Лондоне. Это общество образовало компанию, имевшую монополию на поставку лекарств для ВМФ, обеспечивая тесную связь с Савери, свидетелем воли которого он был. В состав Комитета собственников также входил Эдвард Валлин, баптист шведского происхождения; и 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 Савери (продленному законом, так что срок его действия истекал только в 1733 году), были установлены Ньюкоменом и другими в большинстве важных горнодобывающих районов Британии и на европейском континенте: угольные шахты в Черной стране , Уорикшире и недалеко от Ньюкасла-апон-Тайна ; на оловянных и медных рудниках в Корнуолле ; и в свинцовых рудниках во Флинтшире и Дербишире , среди других мест.
Двигатель Ньюкомена оставался без существенных изменений около 75 лет, постепенно распространяясь на все новые территории Великобритании и континентальной Европы. Сначала использовались латунные цилиндры, но они были дорогими и ограниченными по размеру. Новые методы литья чугуна, впервые разработанные компанией Coalbrookdale в 1720-х годах, позволили использовать цилиндры большего размера, примерно до 6 футов (1,8 м) в диаметре к 1760-м годам. Опыт привел к улучшению конструкции и незначительным улучшениям планировки. Его механические детали были значительно улучшены Джоном Смитоном , который построил много больших двигателей этого типа в начале 1770-х годов; его улучшения были быстро приняты. К 1775 году было построено около 600 двигателей Ньюкомена, хотя многие из них к тому времени уже изношены и были заброшены или заменены.
Двигатель Ньюкомена ни в коем случае не был эффективной машиной, хотя он, вероятно, был настолько сложным, насколько это могли обеспечить инженерные и материальные технологии начала 18 века. Много тепла терялось при конденсации пара, поскольку это охлаждало цилиндр. Это не имело особого значения на угольной шахте, где имелся непродаваемый мелкий уголь (шлак), но значительно увеличивало затраты на добычу полезных ископаемых там, где уголь был недоступен, как в Корнуолле. Двигатель Ньюкомена был постепенно заменен после 1775 года в районах, где уголь был дорогим (особенно в Корнуолле ), на улучшенную конструкцию, изобретенную Джеймсом Уаттом , в которой пар конденсировался в отдельном конденсаторе. Паровой двигатель Уотта , дополненный более совершенными инженерными технологиями, включая буровую машину Уилкинсона , был гораздо более экономичным, что позволило Уотту и его партнеру Мэтью Бултону получать значительные гонорары в зависимости от сэкономленного топлива.
Впоследствии Ватт внес и другие усовершенствования, в том числе двигатель двойного действия, в котором ходы вверх и вниз были рабочими ходами. Они особенно подходили для привода текстильных фабрик, и в этих отраслях использовалось множество двигателей Ватта. Поначалу попытки привести машины в движение двигателями Ньюкомена имели неоднозначный успех, поскольку одиночный рабочий ход приводил к рывкам, но использование маховиков и более совершенная конструкция в значительной степени позволили преодолеть эти проблемы. К 1800 году были построены сотни роторных двигателей мощностью не ватт, особенно на угольных шахтах и металлургических заводах, где неравномерное движение не было проблемой, а также на текстильных фабриках. [5]
Несмотря на усовершенствования Уатта, обычные двигатели (как они тогда назывались) продолжали использоваться в течение значительного времени, и даже в период действия патента Уотта (до 1800 г.) было построено гораздо больше двигателей Ньюкомена, чем двигателей Уатта, поскольку они были дешевле и дешевле. сложный. Из более чем 2200 двигателей, построенных в 18 веке, только около 450 были двигателями Ватта. Элементы конструкции Уотта, особенно отдельный конденсатор, были включены во многие «пиратские» двигатели. Даже после 1800 года двигатели типа Ньюкомена продолжали строиться, и к ним регулярно добавлялись конденсаторы. Их также обычно устанавливали на существующие двигатели Ньюкомена (так называемый конденсатор «маринада»).
Примеры двигателей Ньюкомена есть в Музее науки в Лондоне , Англия, и в Музее Форда в Дирборне , штат Мичиган, США, среди других мест. [6]
В 1964 году Лондонское общество Ньюкомена организовало передачу двигателя Ньюкомена из Хоксбери -Джанкшен, Уорикшир, в Дартмут, где можно увидеть, как он работает с использованием гидравлического устройства вместо парового котла. [7] По словам доктора Сирила Баучера из Общества Ньюкомена, [8] этот мемориальный двигатель Ньюкомена датируется примерно 1725 годом, с новым клапанным механизмом и другими деталями, добавленными позже.
Возможно, последний двигатель типа Ньюкомена, который будет использоваться в коммерческих целях – и последний, все еще остающийся на своем первоначальном месте – находится в Центре наследия Эльсекара , недалеко от Барнсли в Южном Йоркшире . Он был восстановлен до рабочего состояния в период с 2012 по 2015 год, отремонтированный двигатель был представлен принцем Эдвардом, графом Уэссекским , в мае 2016 года . Дадли, Уэст-Мидлендс. Можно увидеть движущийся двигатель Мемориала Ньюкомена в Дартмуте, но он приводится в движение гидравликой .
23 февраля 2012 года Королевская почта выпустила марку с изображением атмосферного парового двигателя Ньюкомена в рамках серии «Выдающиеся британцы». [10]
{{cite book}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )