Вторник, 16 июля, 2024

16+

Огонь, вода и друг шахтера: как начиналась эпоха пара

Время на чтение 6 мин.

2 июля 1698 года английский изобретатель Томас Севери, служивший управляющим на шахте в Корнуолле, получил патент на «новое изобретение для поднятия воды и создания движения для всех видов мельничных работ с помощью импульсивной силы огня, что будет очень полезно и выгодно для откачки воды из шахт, обеспечения водой городов и работы всех видов мельниц, где нет преимущества воды или постоянного ветра». «Двигатель» Севери — а тогда любое устройство или механизм называли этим словом, — конечно, не был двигателем. Устройство представляло собой паровой насос с единственным предназначением — выкачивать воду, постоянно поступавшую в шахты. Тем не менее, именно Севери одним из первых открыл человечеству дверь в эпоху пара.

Друг шахтера

Огонь, вода и друг шахтера: как начиналась эпоха пара
Томас Севери. Изображение: Википедия

Сам Севери утверждал, что узнал про силу пара случайно. Выпив в таверне вина, он бросил пустую флягу в огонь, после чего потребовал таз с водой, чтобы вымыть руки. Заметив, что остатки вина заполнили флягу паром, он взял флягу за горлышко и погрузил отверстие в воду в тазу. Вода стала немедленно заполнять флягу под действием атмосферного давления.

Севери продемонстрировал свой насос Королевскому обществу 14 июня 1699 года. Трудно поверить, но выданный изобретателю патент не содержал ни иллюстраций, ни даже описания созданного им устройства. О том, как оно работало, мы знаем из книги «Друг шахтера, или Двигатель для поднятия воды огнем».

Насос Севери работал следующим образом. В отдельном котле, который приходилось постоянно топить, образовывался пар, поступавший в рабочий резервуар. Когда последний полностью заполнялся паром, кран между ним и котлом перекрывался. Рабочий резервуар охлаждали, поливая водой снаружи. Это приводило к конденсации пара внутри сосуда, создавая частичный вакуум.

Атмосферное давление поднимало воду из шахты по трубе вверх до тех пор, пока рабочий резервуар не заполнялся до предела. Затем кран на трубе, ведущий в шахту, перекрывался. После этого открывали кран на трубе, ведущей наружу, и на трубе, соединявшей паровой котел и рабочий резервуар. Под давлением поступавшего пара вода из рабочего резервуара поднималась выше, за пределы шахты.

Важнейшей инженерной находкой Севери стал отдельный котел для нагрева воды и образования пара. Однако и недостатков у «друга шахтера» оказалось достаточно. Из-за того, что паровой котел приходилось постоянно топить, для работы устройства требовалось огромное количество угля или дров. Каждый раз, когда в рабочий резервуар поступала вода, большая часть тепла по сути тратилась на нагревание ненужной воды из шахты.

Для подъема сбрасываемой из шахты воды требовалось подавать пар под высоким давлением. Места соединения деталей едва справлялись с таким давлением, поэтому в насосе постоянно возникали течи, требовавшие ремонта.

Так как вода поднималась в насос только за счет атмосферного давления, установку можно было располагать не выше 9 метров над уровнем воды. Для откачки из глубоких шахт потребовалось бы несколько насосов.

Закон об огненном двигателе

Полученный Севери патент обеспечивал защиту его прав на интеллектуальную собственность на 14 лет. В следующем, 1699 году, английским парламентом (вероятно, столь высокое внимание к изобретению было обусловлено тем, что Севери продемонстрировал свое устройство самому королю Вильгельму Оранскому) был принят еще один закон, который продлил этот срок на 21 год. Этот акт, получивший название «Закон о поощрении изобретения Томаса Севери для поднятия воды и относящийся ко всем видам фабричных работ», стал известен как «Закон об огненном двигателе». Таким образом широкий патент Севери охватывал все насосы, которые поднимали воду с помощью огня. И стал непреодолимым препятствием для любых других инженеров, которые не могли предлагать аналогичные или усовершенствованные устройства без разрешения Севери.

Огонь, вода и друг шахтера: как начиналась эпоха пара
Паровая машина Севери. Изображение: Encyclopædia Britannica

Так, архитектор Джеймс Смит из Уайтхилла приобрел права на использование насоса Севери в Шотландии. В 1699 году он заключил соглашение с изобретателем и в 1701 году получил патент от парламента Шотландии, скопированный с патента Севери в Англии и действовавший в течение того же периода. Смит описал машину как «двигатель, или изобретение для поднятия воды и создания движения мельничных колес с помощью силы огня» и утверждал, что модифицировал ее для поднятия воды с глубины 25 метров.

В Англии патент Севери заставил Томаса Ньюкомена заключить с ним партнерское соглашение. К 1712 году джентльмены договорились о разработке более совершенной конструкции парового насоса под патентом Севери.

После смерти Севери в 1715 году патент и акт парламента перешли к компании «Владельцы изобретения для поднятия воды огнем». Она выдавала лицензии другим инженерам и фирмам на строительство и эксплуатацию двигателей Ньюкомена, взимая до 420 фунтов в год за строительство паровых машин. Но это уже совсем другая история — подробнее об изобретении Томаса Ньюкомена читайте в этой статье.

Неудачи в шахтах

В марте 1702 года газеты объявили, что насос Севери готов к использованию, и его можно увидеть по средам и субботам после обеда в мастерской инженера в Солсбери-Корт, Лондон, напротив старого театра.

Судя по всему, первым клиентом Севери стала компания York Buildings, занимавшаяся недвижимостью и водоснабжением в Лондоне. Согласно более поздним описаниям, насос подавал пар под давлением 8–10 атмосфер. Из-за этого соединения машины постоянно разрывались, вынуждая припаивать их заново. Второй насос был установлен для водоснабжения в Хэмптон-Корте, еще один — в Кэмпден-Хаусе в Кенсингтоне. Последний проработал работал 18 лет. В 1717–18 годах по приказу Петра I огневой двигатель был куплен для снабжения водой фонтанов Летнего сада в Петербурге.

Несколько насосов Севери были испытаны в шахтах (для чего они изначально и предназначались), но попытка использовать один из них для откачки воды из шахты Брод-Уотерс в Уэдсбери оказалась неудачной. Выработка была затоплена внезапным поступлением грунтовых вод, однако насос не смог справиться с задачей. Давление пара оказалось настолько велико, что разорвало всю машину на части.

Еще один насос попытался использовать в 1706 году Джордж Спэрроу в Ньюболде недалеко от Честерфилда. Соседи отказались уступить ему часть своей земли на прокладку канала для отвода воды из его угольной шахты, поэтому Спэрроу решил обратиться к последним достижениям техники. Однако и этот проект так и не был реализован, возможно, из-за взрыва в Брод-Уотерс.

Тем не менее насос Севери остается вехой в истории промышленной революции и «первой ласточкой» эпохи паровых двигателей.

Оставьте ответ

Пожалуйста, введите свой комментарий!
Пожалуйста, введите ваше имя здесь