Томас Севери

Томас Севери (англ. Thomas Savery, около 1650 — 15 мая 1715) — английский инженер, изобретатель, считается одним из создателей первого промышленного парового двигателя. Его конструкция, известная как «паровая машина Севери» или «огневой насос», была запатентована в 1698 году и стала первым устройством, пригодным для практического использования в горнодобывающей промышленности для откачки воды из шахт.

Биография

О ранних годах жизни Томаса Севери сохранилось мало сведений. Он родился в семье землевладельцев в Шилстоне, графство Девон, Англия. Получил военное образование и служил в инженерных войсках, что дало ему практические навыки в механике и гидравлике. В 1680-х годах Севери занялся предпринимательством и изобретательством, работая в Лондоне. Он был членом Лондонского королевского общества (аналог академии наук), что свидетельствует о признании его заслуг современниками.

Известно, что Севери экспериментировал с подводными лодками и устройствами для подъёма воды, но главным его достижением стал паровой насос. Умер Томас Севери 15 мая 1715 года в Лондоне.

Паровая машина Севери

История создания

К концу XVII века в Англии остро стояла проблема затопления угольных и медных шахт. Традиционные водяные колёса и конные приводы были маломощны и неэффективны на большой глубине. Севери, знакомый с работами Дени Папена и других учёных, решил применить силу пара для откачки воды.

В 1698 году он получил патент № 356 на «новое изобретение для подъёма воды и движения всех видов мельниц с помощью огня». Патент был выдан сроком на 14 лет. В 1702 году Севери опубликовал книгу «Друг шахтёра, или Описание машины для подъёма воды огнём» (The Miner’s Friend), где подробно описал конструкцию и принцип работы своего устройства.

Устройство и принцип работы

Машина Севери не имела движущегося поршня и работала за счёт непосредственного давления пара на поверхность воды. Основные элементы:

• Паровой котёл — медный или чугунный сосуд, в котором вода нагревалась до кипения.
• Рабочая камера — герметичный резервуар, соединённый с котлом и всасывающей трубой, опущенной в шахту.
• Система клапанов — ручные или автоматические краны для подачи пара, впуска холодной воды и выпуска воздуха.
• Нагнетательная труба — труба, по которой вода поднималась наверх.

Цикл работы состоял из двух фаз:

1. Наполнение камеры паром. Клапан подачи пара открывался, пар из котла заполнял рабочую камеру, вытесняя из неё воздух через специальный клапан. Затем подача пара прекращалась.
2. Конденсация и всасывание. На внешнюю поверхность камеры или непосредственно внутрь неё (в более поздних моделях) подавалась холодная вода. Пар конденсировался, создавая вакуум. За счёт атмосферного давления вода из шахты всасывалась в камеру через обратный клапан.
3. Выталкивание воды. После заполнения камеры водой в неё снова подавался пар. Давление пара выталкивало воду вверх по нагнетательной трубе на поверхность. Затем цикл повторялся.

Характеристики

• Мощность: была низкой, порядка нескольких лошадиных сил.
• Высота подъёма воды: теоретически могла достигать 30–40 метров, но на практике из-за утечек и несовершенства конструкции редко превышала 10–15 метров.
• КПД: крайне низкий (менее 1 %), так как большая часть тепла терялась при охлаждении камеры.
• Топливо: уголь или дрова. Машина потребляла огромное количество топлива.
• Безопасность: котлы часто взрывались из-за высокого давления и несовершенства материалов.

Применение и ограничения

Машины Севери устанавливались на нескольких шахтах в Англии, но широкого распространения не получили. Основные недостатки:

• Высокая пожароопасность и риск взрыва.
• Необходимость постоянного ручного управления клапанами.
• Низкая производительность при большой глубине шахты.
• Огромный расход топлива, что делало эксплуатацию нерентабельной в удалённых районах без дешёвого угля.

Тем не менее, паровой насос Севери стал первым коммерчески успешным паровым двигателем. Он применялся для подачи воды в фонтаны, осушения подвалов и в некоторых городских водопроводах.

Влияние на развитие паротехники

Изобретение Томаса Севери сыграло ключевую роль в истории техники. Несмотря на конструктивные недостатки, оно продемонстрировало принципиальную возможность использования пара для выполнения механической работы.

• Совместная работа с Томасом Ньюкоменом. В 1705 году Севери объединил усилия с кузнецом Томасом Ньюкоменом и стеклодувом Джоном Калли. Ньюкомен усовершенствовал конструкцию, добавив в неё поршень и цилиндр, что позволило создать более надёжную и эффективную атмосферную паровую машину (машина Ньюкомена). Однако патент на использование пара принадлежал Севери, поэтому Ньюкомену пришлось работать в партнёрстве с ним.
• Продление патента. Благодаря влиянию Севери патент на «огневые машины» был продлён парламентом в 1715 году до 1733 года, что на десятилетия задержало развитие альтернативных конструкций в Англии.
• Теоретическое значение. Работа Севери показала, что вакуум, создаваемый конденсацией пара, может быть использован для совершения работы, что стало основой для всех последующих паровых машин, вплоть до паровозов и пароходов.

Память

Имя Томаса Севери увековечено в истории техники. Его паровой насос считается предшественником парового двигателя, который привёл к промышленной революции XVIII–XIX веков. В музеях науки (например, в Лондонском музее науки) хранятся модели и реконструкции его машины.

Источники

• The Miner’s Friend; or, An Engine to Raise Water by Fire. — Thomas Savery, 1702.
• A History of the Growth of the Steam Engine. — Robert H. Thurston, 1878.
• The Steam Engine: A Treatise on Steam Engines and Boilers. — William H. Fowler, 1903.
• Thomas Savery and the Early Steam Engine. — John Lord, 1923.
• The Early History of the Steam Engine. — Joseph Needham, 1965.
• Steam Engines: A History. — John H. Lienhard, 2000.