Streszczenie

Thomas Newcomen (luty 1664 - 5 sierpnia 1729) był angielskim wynalazcą, który stworzył silnik atmosferyczny, pierwszy praktyczny silnik spalający paliwo w 1712 roku. Z zawodu był handlarzem żelazem, a z powołania świeckim kaznodzieją baptystycznym.

Urodził się w Dartmouth, w Devon, w Anglii, w rodzinie kupieckiej i został ochrzczony w kościele św. Zbawiciela 28 lutego 1664 roku. W tamtych czasach poważnym problemem były powodzie w kopalniach węgla i cyny. Newcomen szybko zaangażował się w próby udoskonalenia sposobów wypompowywania wody z takich kopalni. Jego firma żelazna specjalizowała się w projektowaniu, produkcji i sprzedaży narzędzi dla przemysłu górniczego.

Thomas Newcomen był świeckim kaznodzieją i nauczającym starszym w lokalnym kościele baptystów. Po 1710 roku został pastorem lokalnej grupy baptystów. Jego ojciec był jednym z grupy, która sprowadziła do Dartmouth znanego purytanina Johna Flavela. Później jeden z kontaktów biznesowych Newcomena w Londynie, Edward Wallin, był kolejnym pastorem baptystów, który miał powiązania ze znanym doktorem Johnem Gilem z Horsleydown w Southwark. Związki Newcomena z kościołem baptystów w Bromsgrove znacząco pomogły w rozpowszechnieniu jego maszyny parowej, ponieważ inżynierowie Jonathan Hornblower Sr. i jego syn byli związani z tym samym kościołem.

Wielkim osiągnięciem Newcomena był jego silnik parowy, opracowany około 1712 roku; łącząc pomysły Thomasa Savery'ego i Denisa Papina, stworzył on silnik parowy do celów podnoszenia wody z kopalni cyny. Prawdopodobnie Newcomen znał już Savery'ego, którego przodkowie byli kupcami w południowym Devon. Savery miał także posadę u Commissioners for Sick and Hurt Seamen, która zaprowadziła go do Dartmouth. Savery opracował "maszynę ogniową", rodzaj termicznego syfonu, w którym para była wpuszczana do pustego zbiornika, a następnie skraplana. Wytworzone w ten sposób podciśnienie służyło do zasysania wody ze studzienki na dole kopalni. Silnik strażacki" nie był zbyt skuteczny i nie mógł pracować powyżej ograniczonej głębokości około trzydziestu stóp.

Newcomen zastąpił naczynie odbiorcze (w którym para była skraplana) cylindrem zawierającym tłok oparty na projekcie Papina. Zamiast zasysać wodę, próżnia ściągała tłok. Wykorzystano to do pracy silnika belkowego, w którym duża drewniana belka kołysała się na centralnym punkcie podparcia. Po drugiej stronie belki znajdował się łańcuch przymocowany do pompy znajdującej się u podstawy kopalni. Gdy cylinder parowy był napełniany parą, przygotowując ją do kolejnego uderzenia, woda była zasysana do cylindra pompy i wydalana przez ciężar maszyny do rury na powierzchnię. Newcomen i jego partner John Calley zbudowali pierwszy udany silnik tego typu w Conygree Coalworks w pobliżu Dudley w West Midlands. Działającą replikę tego silnika można zobaczyć w pobliskim Black Country Living Museum.

O późniejszym życiu Newcomena wiadomo stosunkowo niewiele. Po 1715 r. sprawy związane z silnikiem były prowadzone przez spółkę nieposiadającą osobowości prawnej "Proprietors of the Invention for Raising Water by Fire". Jej sekretarzem i skarbnikiem był John Meres, urzędnik Towarzystwa Aptekarzy w Londynie. Towarzystwo to utworzyło spółkę, która miała monopol na dostarczanie leków dla marynarki wojennej, co zapewniało jej bliski związek z Saverym, którego testamentu był świadkiem. W skład Komitetu Właścicieli wchodził również Edward Wallin, baptysta szwedzkiego pochodzenia i pastor kościoła w Maze Pond, Southwark. Newcomen zmarł w domu Wallina w 1729 roku i został pochowany na cmentarzu Bunhill Fields na obrzeżach City of London; dokładne miejsce jego grobu nie jest znane.

Do roku 1733 Newcomen i inni zainstalowali około 125 silników Newcomen, działających na podstawie patentu Savery'ego (przedłużonego przez ustawę tak, że wygasł dopiero w 1733 r.), w większości ważnych okręgów górniczych w Wielkiej Brytanii i na kontynencie europejskim: w kopalniach węgla kamiennego w Black Country, Warwickshire i w pobliżu Newcastle upon Tyne, w kopalniach cyny i miedzi w Kornwalii oraz w kopalniach ołowiu m.in. w Flintshire i Derbyshire.

Silnik Newcomena utrzymał swoje miejsce bez istotnych zmian przez około 75 lat, stopniowo rozprzestrzeniając się na kolejne obszary Wielkiej Brytanii i Europy kontynentalnej. Początkowo używano mosiężnych cylindrów, ale były one drogie i miały ograniczone rozmiary. Nowe techniki odlewania żelaza, których pionierem była firma Coalbrookdale Company w latach dwudziestych XVII wieku, pozwoliły na zastosowanie większych cylindrów, o średnicy do około 6 stóp (1,8 m) w latach sześćdziesiątych XVII wieku. Doświadczenie doprowadziło do udoskonalenia konstrukcji i drobnych poprawek w układzie. Szczegóły mechaniczne zostały znacznie poprawione przez Johna Smeatona, który zbudował wiele dużych silników tego typu na początku lat siedemdziesiątych XVII wieku; jego ulepszenia zostały szybko przyjęte. Do roku 1775 zbudowano około 600 silników Newcomena, choć wiele z nich zużyło się wcześniej i zostało porzuconych lub wymienionych.

Silnik Newcomena nie był bynajmniej maszyną wydajną, choć był prawdopodobnie tak skomplikowany, jak tylko mogły to wytrzymać inżynieria i techniki materiałowe początku XVIII wieku. Wiele ciepła tracono podczas skraplania pary, ponieważ w ten sposób chłodzono cylinder. Nie miało to większego znaczenia w kopalni, gdzie dostępny był niesprzedawalny drobny węgiel (luz), ale znacznie zwiększało koszty wydobycia tam, gdzie węgiel nie był łatwo dostępny, jak w Kornwalii. Silnik Newcomena był stopniowo zastępowany po 1775 r. na obszarach, gdzie węgiel był drogi (zwłaszcza w Kornwalii) przez ulepszoną konstrukcję, wynalezioną przez Jamesa Watta, w której para była skraplana w osobnym kondensatorze. Silnik parowy Watta, wspomagany przez lepsze techniki inżynieryjne, w tym wytaczarkę Wilkinsona, był znacznie bardziej wydajny pod względem zużycia paliwa, co umożliwiło Wattowi i jego wspólnikowi Matthew Boultonowi pobieranie znacznych opłat za zaoszczędzone paliwo.

Watt wprowadził następnie inne ulepszenia, w tym silnik dwustronnego działania, w którym zarówno suw w górę, jak i w dół był suwem siłowym. Nadawały się one szczególnie do napędu młynów włókienniczych i wiele silników Watta znalazło zastosowanie w tych branżach. Początkowo próby napędzania maszyn silnikami Newcomena kończyły się mieszanym sukcesem, ponieważ pojedynczy suw mocy powodował szarpanie, ale zastosowanie kół zamachowych i lepszej inżynierii w dużej mierze pozwoliło przezwyciężyć te problemy. Do 1800 r. zbudowano setki silników obrotowych innych niż watowskie, zwłaszcza w kopalniach i hutach, gdzie nieregularny ruch nie stanowił problemu, ale także w zakładach włókienniczych.

Mimo ulepszeń Watta, silniki Common Engines (jak je wówczas nazywano) pozostawały w użyciu przez dłuższy czas, a nawet w okresie obowiązywania patentu Watta (do 1800 roku) zbudowano o wiele więcej silników Newcomena niż Watta, gdyż były one tańsze i mniej skomplikowane. Z ponad 2200 silników zbudowanych w XVIII wieku tylko około 450 było silnikami Watta. Elementy konstrukcji Watta, zwłaszcza oddzielny kondensator, znalazły się w wielu "pirackich" silnikach. Nawet po 1800 roku nadal budowano silniki typu Newcomen, do których rutynowo dodawano kondensatory. Były one również powszechnie montowane w istniejących silnikach Newcomena (tzw. kondensator "pickle-pot").

Przykłady silników Newcomen'a znajdują się m.in. w Science Museum, London, England oraz w Ford Museum, Dearborn, Michigan US.

W 1964 roku Newcomen Society of London zorganizowało przeniesienie silnika Newcomena z Hawkesbury Junction w Warwickshire do Dartmouth, gdzie można go zobaczyć pracującego z wykorzystaniem układu hydraulicznego zamiast kotła parowego. Według dr Cyrila Bouchera z Newcomen Society, ten silnik Newcomen Memorial Engine pochodzi z około 1725 roku, a nowe przekładnie zaworowe i inne części zostały dodane później.

Być może ostatni silnik w stylu Newcomen, który był używany komercyjnie - i ostatni wciąż pozostający na swoim oryginalnym miejscu - znajduje się w Elsecar Heritage Centre, w pobliżu Barnsley w South Yorkshire. Został przywrócony do stanu roboczego w latach 2012-2015, odnowiony silnik został odsłonięty przez księcia Edwarda, Earla of Wessex, w maju 2016 roku. Innym silnikiem Newcomen, który można pokazać w pracy, jest nowoczesny silnik repliki w Black Country Museum w Dudley, West Midlands. Silnik Newcomen Memorial Engine w Dartmouth można zobaczyć w ruchu, ale jest on obsługiwany przez hydraulikę.

23 lutego 2012 roku Poczta Królewska wydała znaczek z atmosferyczną maszyną parową Newcomena w ramach serii "Britons of Distinction".

Źródła

1. Thomas Newcomen
2. Thomas Newcomen
3. ^ This is often given as 1663 – see Old Style and New Style dates
4. William H. Brackney, Historical Dictionary of the Baptists, Scarecrow Press, USA, 2009, p. 409
5. dito, chap. VIII
6. https://www.britannica.com/biography/Thomas-Newcomen
7. SNAC (angol nyelven). (Hozzáférés: 2017. október 9.)
8. Store norske leksikon (bokmål norvég és nynorsk norvég nyelven)
9. Morris, Charles R. (1 de janeiro de 2012). The Dawn of Innovation: The First American Industrial Revolution (em inglês). [S.l.]: PublicAffairs. ISBN 1610390490
10. Rolt, Lionel Thomas Caswell. Thomas Newcomen. The Prehistory of the Steam Engine. (1 ed.). [S.l.]: Dawlish: David & Charles
11. Musson, Albert Edward; Robinson, Eric (1 de janeiro de 1969). Science and Technology in the Industrial Revolution (em inglês). [S.l.]: Manchester University Press. ISBN 9780719003707