Некоторые читатели по ошибке называют конструкцию двигателя Нькомена вечным двигателем. Ну а с доработками мистера Поттера (увы, речь не про Гарри Поттера и волшебная палочка тут бессильна) кажется, что конструкция и правда самодостаточна и может работать бесконечно.
Но мы-то с вами знаем, что вечных двигателей существовать не может. Беглое знакомство с моделью двигателя действительно создаёт впечатление работы вечного двигателя. Она похожа на работу сувенирной птички, которая пьет воду. Вероятно вы её видели. Да и двигатель Нькомена скорее всего вам встречался, но вы не знали, что он так называется. Что же, давайте изучим конструкцию такого двигателя и посмотрим, чем он интересен.
Как работает двигатель Нькомена
Двигатели подобного типа используются для перекачивания жидкостей разного типа. Скорее всего вам доводилось видеть в кино странные устройства на нефтяных вышках, которые напоминают качающегося жирафа. Это и есть насосы, которые работают благодаря двигателю Нькомена.
Достоинства такой конструкции очевидны. Она простая, стоит недорого и может работать буквально на любом топливе, примерно как и двигатель Стирлинга. К слову, наличие сгораемого топлива и делает этот двигатель вовсе не вечным, а самым обычным тепловым двигателем с занятной конструкцией.
Логика простая. Есть балка, которая качается подобно детским качелям. С одной стороны балки подвешен шток поршня насоса. Именно насос качает из земли воду или нефть, или любую другую полезную жижу. Обратная сторона балки подключена к штоку поршня двигателя. Поршень двигателя двигается в верх-вниз.
Такое движение может существовать в виду двух обстоятельств.
Первое - поршень насоса на обратной стороне балки тяжелый и, опускаясь вниз под действием силы тяжести, тянет за собой и поршень двигателя как на качелях. Но поршню нужно ведь опуститься и обратно, а то шток насоса не поднимется!
Для этого под поршнем кипятится жидкость, которая подает водяной пар в камеру под поршнем. Пока поршень шел в верх, увлекаемый тяжелым штоком насоса, открывался клапан, который пускал горячий пар в свободное пространство под цилиндром. Потом клапан закрывался и пар охлаждался. Пар охлаждался - понижалось его давление. Образовывалось разряжение. Оно тянуло поршень внутрь. Тяжелый насос поднимался обратно, благодаря такому разряжению под основным поршнем двигателя. Потом силы выравнивались, а в какой-то момент тяжелый насос опять перевешивал двигатель. Посмотрите на картинку и сразу всё поймете ;)
Важно обратить внимание, что рабочий ход поршня двигателя тут не в верх, как постоянно всем кажется, а вниз, так как тянет его разряжение.
Доработка мистера Поттера
Обратите внимание, что на картинке присутствует ещё один узел, о котором мы не рассказали. Это камера с водой, имеющая клапан. Она появилась в конструкции чуть позже.
В результате эксплуатации было выявлено, что гораздо эффективнее пар под цилиндром охлаждается посредством впрыскивания под него холодной жидкости. Пар остывает быстрее, а лишняя влага просто стечет обратно в ёмкость, где она опять кипятится.
Изначально этот кран просто открывал оператор. В общем-то, не самое плохое решение, но от такой работы можно поехать с катушек.
Хэмфри Поттер, будучи ещё подростком, устроился в шахту учеником оператора такого насоса с хитрым двигателем. Не потребовалось много времени, чтобы Поттер понял свою участь дрессированной обезьяны. К счастью, у парня хватило фантазии и креативности, чтобы улучшить ситуацию. Он связал хитрым образом основной кран и кран подачи холодной воды. Получился примитивный кулисный механизм.
Благодаря такой модификации насос мог работать сам и не требовалось регулярно открывать кран. Оставалось только наблюдать, чтобы вся эта схема неожиданно не развалилась.
В последствии, двигатель Нькомена претерпевал и прочие доработки. Например, Уатт сделал конденсатор пара отдельным, чтобы исключить дополнительные потери. Но сама логика, которая делает двигатель похожим на вечный, сохранилась.
#научпоп #вечный двигатель
Пожалуйста, подпишитесь и обязательно возвращайтесь за новым контентом на проект! Возврат подписчика сейчас очень важен для существования канала! Виноват ДЗЕН...
Присоединяйся к моей телеге и читайте лучшее на бусти проекта!
