На посаді приладобудівника в Університеті Глазго Уатт зацікавився технологією парових двигунів. Він зрозумів, що поточний пристрій двигунів призводить до порожніх витрат енергії через постійне охолодження та повторне нагрівання циліндра. У своїх дослідженнях Джеймс використав окремий конденсатор, щоб уникнути втрат і радикально покращив живлення, ефективність та рентабельність парових двигунів. Уатт адаптував свій двигун для отримання обертального руху, значно розширивши застосування конструкції, що спочатку пристосована для відкачування води з шахт.

Уатт спробував самотужки заробити на винаході, але зазнав великих фінансових труднощів, поки не вступив у партнерські відносини з Меттью Болтоном (Matthew Boulton) у 1775-му. Нова фірма Болтона та Уатта поступово зробила її власників багатими людьми. Після виходу на пенсію Джеймс не припинив створювати нові пристрої, але жодне з них не було оцінено настільки високо, як його роботи над паровим двигуном.

Джеймс Уатт народився 30 січня 1736-го в Грінок, в Ренфрюширі (Greenock, Renfrewshire). Його батько був кораблебудівником, судновласником та підрядником, а мати походила зі знатної родини і була добре утворена. Незважаючи на пресвітеріанське виховання, Джеймс став прихильником деїзму. У дитинстві Уатт багато хворів, через що рідко ходив до школи і отримував знання від матері. Йому легко давалися математика та інженерні науки, але мало цікавили латинську та грецьку мови.

Коли Джеймсові було 18 років, померла його мати і поступово почав згасати його батько. Уатт вирішив рік вивчати приладобудування в Лондоні (London). Не маючи статусу офіційного студента, Уатт працював не покладаючи рук, і вже незабаром від лінійок та циркулів перейшов до виготовлення квадранта, сектора та теодоліту. Він повернувся до Шотландії (Scotland), де в Глазго (Glasgow) союз ремісників заборонив йому займатися його роботою.

Однак рівень кваліфікації Уатта виявився настільки високим, що закривши газу на всі середньовічні закони, йому згодом дозволили влаштувати невелику майстерню для ремонту складних астрономічних інструментів. Джеймс познайомився з хіміком та фізиком Джозефом Блеком (Joseph Black), і разом вони розробили прилади, які допомогли Блеку у його подальших дослідженнях. У 1759-му він налагодив партнерські відносини з бізнесменом і архітектором Джоном Крейгом, зумів вилізти зі злиднів і шість років виробляв різні інструменти, поки Крейг не помер.

1763-го Джеймс узяв за дружину свою кузину, Маргарет Пеггі Міллер, яка померла при пологах 1772-го. Пара мала п'ятеро дітей, троє з яких не дожили до зрілих років. Від другого шлюбу, з Енн МакГрегор, народилося ще двоє дітей. Енн померла 1832-го.

Наприкінці своїх днів Уатт був захоплений ейдографом – машиною для копіювання скульптурних творів. Пристрій справді копіював речі найскладнішої форми, причому з високою точністю. Ідея прийшла до Уатта вже давно, але довести ейдограф до пуття він зміг лише до кінця життя.

Джеймс Уатт помер на 84 році життя, 25 серпня 1819 року. Він був членом Лондонського королівського товариства, Единбурзького королівського товариства та Паризької академії наук. В даний час в обігу знаходиться банкнота в 50 £ із зображенням Уатта та Болтона.

19 січня 1736 року народився видатний шотландський інженер, винахідник-механік Джеймс Уатт, праці якого започаткували промислову революцію спочатку в Англії, а потім і в усьому світі. Ми вирішили розповісти про п'ять винаходів Уатта.

Парова машина

У повному розумінні цього слова Джеймс Уатт не був першою людиною, яка винайшла парову машину. Подібний пристрій було описано Героном Олександрійським у І столітті н. Реальна парова турбіна була винайдена набагато пізніше, в середньовічному Єгипті, арабським інженером XVI століття, який запропонував метод обертання вертлюга силою потоку пари, що спрямовується на лопаті, закріплені по обіду колеса. Джеймс Уатт винайшов універсальну парову машину, удосконаливши парову машину Ньюкомена, яку за часів Уатта використовували для відкачування води з вугільних шахт. Першим таким значним нововведенням стала ізольована камера для конденсації: Джеймс Уатт зареєстрував патент на свій винахід у 1769 році. При цьому в документі значилося, що він винайшов не нову парову машину, а паровий двигун, температура якого завжди дорівнювала температурі пари. Наступне удосконалення було спрямоване на те, щоб змусити поршень у циліндрі робити корисну роботу не за рахунок атмосферного тиску, а за допомогою тиску пари. Пізніше він також ізолював паровий циліндр, а в 1782 винайшов машину подвійної дії, яка дозволила збільшити продуктивність парової машини в чотири рази, що дало 75% економію в собівартості вугілля. На додаток до інших різних удосконалень парової машини Уатт також винайшов відцентровий регулятор, за допомогою якого здійснювався автоматичний контроль за швидкістю машини, манометр і дросельний клапан.

Відео

Паровий молот

Крім парової машини та удосконалень для неї, Уатт також винайшов паровий молот. Патент на нього винахідник отримав 1784 року, відразу після отримання патенту на парову машину. Цей пристрій оснащувався маховим колесом, для приводу поширеного на той час важільного молота. Перший з молотів Уатта важив 54,5 кілограма і піднімався на висоту 8 дюймів (203 міліметри). Потім Уатт побудував важільний паровий молот з вагою частин, що падають, близько 380 кілограм, що робив 300 ударів на хвилину. Паровий молот був однією з найважливіших машин свого часу і панував у машинобудуванні протягом 90 років.

Копіювальний прес

В 1780 Уатт винайшов і запатентував портативний копіювальний прес, який складався з коробки, в якій були відділення для олівців, ручки, лінійки і паперу, а також спеціальний відсік для копіювального паперу. У металізованій коробці був запас фарби та води на 24 аркуші копіювання. Для затискання аркуша оригіналу використовувалася металева кришка. До початку роботи копіювальні листи 12 годин витримувалися у спеціальному складі. Фактичне копіювання проводилося поворотом ручки апарату, що обертала два латунні валики, розташовані в нижній частині корпусу. Оригінал документа містився на копіювальну пластину між підйомними кришками. Його притискали до вологого копіювального паперу для отримання відбитка, і, таким чином, на копіювальних листах виходила дзеркальна копія документа, яка після 24 годин сушіння була готова до використання. Компанія, заснована Уаттом, випускала подібні машини до кінця XIX століття, її використовували у своїй роботі такі відомі люди, як Бенджамін Франклін, Джордж Вашингтон та Томас Джефферсон.

У похилому віці винахідник також працював над машиною для копіювання скульптурних творів, ейдографом - механічним пристосуванням, що дозволяє з високою точністю копіювати барельєфи, медальйони, статуї та інші речі найскладнішої форми.

Відео

Паралелограм Уатта

Механізм, винайдений Уаттом в 1784 для надання поршню парової машини прямолінійного руху. Паралелограм складається із двох горизонтальних важелів, шарнірно прикріплених до кінців вертикального важеля, який закріплений у центрі балки мосту та має можливість обертання. За рахунок повороту вертикального важеля компенсується нерівномірність руху поворотах. В наші дні використовується на задній осі деяких автомобільних підвісках.

Вимірювання потужності

Як вимір потужності Уатт запропонував використовувати поняття «кінська сила». Ця одиниця виміру використовувалася з більшості розрахунків до 1882 року, поки Британська асоціація інженерів вирішила назвати одиницю потужності ім'ям Уатта — Ватт. Це був перший історії техніки випадок присвоєння власного імені одиниці виміру.

Для Англії та всього світу. Інженер та винахідник із Шотландії займався удосконаленням машини Ньюкомена, внаслідок чого винайшов свій двигун універсального призначення.

Ранні роки

Джеймс Уатт народився сім'ї будівельника кораблів і творця різних механізмів Джеймса. Його мати, Агнес, була представницею багатого роду, свого часу вона здобула відмінну освіту.

На світ майбутній винахідник народився 19.01.1736 р. Хлопчик народився дуже болючим, тому початкову освіту отримував удома від батьків. Дитина не могла грати з однолітками через слабке здоров'я, тому основну частину свого часу вона витрачала на самоосвіту.

У підлітковому віці його улюбленими предметами були астрономія та хімія. Також він любив виготовляти моделі механізмів, які створював його батько.

Після досягнення віку випускника початкової школи Джеймс вступив до гімназії. Він демонстрував великі успіхи у математиці. Юнак любив читати і багато чого з цього він прагнув перевірити на практиці.

У вісімнадцятирічному віці юнак втратив матір. Це відбилося на здоров'ї та справах батька, тому Джеймсу довелося піклуватися про себе самостійно. Молода людина на рік переїхала з Шотландії до Лондона, щоб навчитися ремеслу, яке мало відношення до вимірювальних приладів. Офіційне навчання мало проходити протягом семи років, але грошей у Джеймса вистачило лише на один рік. Почав він своє навчання з виготовлення лінійок та циркулів. Незабаром молодий учень міг виготовляти квадранти, геодолити та інші складні інструменти.

За цей рік хлопець практично не виходив надвір. Весь час він працював: вранці – на господаря, а вечорами – на замовлення. Так він міг прогодувати себе. До того ж через те, що він не був офіційним учнем, на вулиці його могли насильно забрати у військовий флот.

Перша робота

Закінчивши навчання, Джеймс Уатт із ослабленим здоров'ям повернувся до Шотландії. Він вирішив організувати власну справу в Глазго, яка полягала у створенні та ремонті інструментів. Але йому довелося зіткнутися із союзом ремісників, які заборонили йому займатися цією роботою. Причиною стало те, що Джеймс не пройшов офіційного навчання. Не допомогло навіть те, що він був єдиним представником своєї справи у Шотландії.

Але молодий чоловік рятує випадок. У цей час до університету Глазго прибула партія інструментів для занять астрономією. Вони вимагали постійної уваги, включно з установкою. Через своїх знайомих Уат отримує можливість працювати. Його призначили майстром наукових інструментів навчального закладу. У нього з'явилася нагода створити свою майстерню.

У навчальному закладі Джеймс знайомиться із Джозефом Блеком, який займався хімією. Майстер допомагає вченому у розробці деяких хімічних приладів, що просунули подальші дослідження хіміка.

З 1759 року справи Уатта покращали. Цьому сприяло партнерство із бізнесменом Джоном Крейгом. Вони організували роботу з виробництва різних інструментів та іграшок. Дохід винахідника значно збільшився. Їхнє партнерство припинилося через шість років через смерть Крейга.

Період винахідництва

Парова машина Ньюкомена існувала вже кілька десятиліть. Найчастіше її застосовували для відкачування води. Ніхто навіть не намагався її вдосконалити. З 1759 ідеєю застосування пари зацікавився Уатт, але його спроби були невдалими.

У 1763 році до майстра звернувся представник університету в Глазго з проханням допомогти в ремонті макету творіння Ньюкомена. Уатт зміг провести з нею низку експериментів. Він зміг полагодити макет і переконатися в неефективності цієї машини. Уатт вніс у конструкцію певні удосконалення, проте цього було замало.

Через два роки Джеймс Уатт здогадався, як можна створити досконалу парову машину. Він почав запроваджувати в життя задумане. У 1769 він оформив патент на ізольовану камеру для конденсації. Він зміг побудувати діючу модель, яка працювала за цим принципом. Для створення повнорозмірної машини він не мав коштів. У цьому допомогли Джозеф Блек, Джон Робак. Проблеми не закінчилися, оскільки неможливо було досягти необхідної точності у виробництві циліндра та поршня. До того ж, Робак став банкрутом.

Уатт знайшов нового спонсора. Ним став Меттью Болтон, який володів ливарним заводом. Проблему у створенні циліндра вирішив Джон Вілкінсон. Комерційний успіх від свого винаходу Уатт отримав завдяки створенню спільної компанії з Меттью Болтон, яка діяла двадцять п'ять років і принесла винахіднику великий стан.

Уатт прагнув не просто вдосконалити машину Ньюкомена, він хотів створити модель із універсальним двигуном. Усі його спроби призвели до нового методу роботи парової машини, який він запатентував під назвою планетний рух. Саме на цьому методі почала працювати перша парова машина Джеймса Уатта.

Після успіху нової машини почалися численні спроби її підробити. У боротьбі за репутацію своєї справи Уатт і Болтон змушені були витрачати чималі кошти на судові позови. В результаті вони змогли відстояти свої права.

Значення винаходу

Патент на двигун Джеймса Уатта був зареєстрований у 1769 році. У документі було визначено, що автор патенту нову машину, а Уатт до кінця не розумів, наскільки важливим у майбутньому стане його вдосконалення.

Значимість винаходу полягала в тому, що у двигуні поршень переміщався під дією пари. Завдяки цьому можна було багаторазово збільшувати потужність, утворюючи більший тиск. Більше не було потреби нарощувати габарити. Завдяки винаходу стало можливим створення паровоза, а трохи згодом і пароплава.

Визнання заслуг

Ще за життя винахідника машина Джеймса Уатта зробила революцію у промисловості. Не дивно, що його обирали представником багатьох товариств. Його навіть хотіли нагородити баронським титулом, але він відмовився.

Товариства, до яких було обрано Уатт:

• Королівське суспільство у Единбурзі.
• Філософське суспільство у Роттердамі.
• Член-кореспондент Французької академії.
• Місячне суспільство у Бірмінгемі – неофіційна організація для вчених британського Просвітництва.

Останніми роками

Біографія Джеймса Уатта доводить, наскільки різнобічною особистістю він був. Різнорідності його знань щиро дивувався письменник Вальтер Скотт, який був особисто знайомий із винахідником.

В останні роки життя Уатт займався машиною власного виробництва, яка могла копіювати скульптурні твори, такі як барельєфи, статуї, судини та інше.

Помер майстер 19.08.1819 р., на вісімдесят третьому році життя. Поховали його у Хендсворті.

Сім'я та діти

Джеймс Уатт, винаходи якого зробили прорив у промисловості, був одружений двічі. Його перша дружина, Маргарет Міллер, померла в 1772 році, народивши йому їхню п'яту дитину. Але до зрілого життя дожили лише двоє дітей, яких звали, як і батьків, Джеймс та Маргарет.

Другою дружиною стала Енн МакГрегор у 1777 році. Їх спільних дітей звали Грегорі та Дженет.

Уатт пропонував використовувати як назву «кінські сили». Однак у 1882 році з ініціативи Британської асоціації інженерів було ухвалено рішення присвоїти одиницю потужності ім'ям винахідника. З цього часу в техніці прийнято користуватись Ваттами. Подібне сталося вперше в історії техніки.

19 січня народився Джеймс Уатт (1736-1819) - шотландський інженер, винахідник-механік.

Писав, що «парова машина була першим справді міжнародним винаходом…». У створенні її брали участь француз Папін, німець Лейбніц, англійці Северн, Ньюкомен та Уатт. У Росії парову машину винайшов І. І. Повзунов.

Машини Півночі та Ньюкомена, які працювали від початку XVIII ст., мали дві істотні недоліки: вони могли тільки відкачувати воду і були дуже неекономічні. Палива вони споживали у сотні разів більше, ніж сучасні двигуни. Істотних покращень у парову машину вніс Джемс Уатт.

У 1763 р. Д. Уатт, який працював механіком університету в Глазго (Шотландія), отримав завдання відремонтувати діючу навчальну модель парової насосної установки Ньюкомена. Виправлена ​​Уаттом модель працювала дуже погано, і Уатт більше п'яти років вперто бився над нею, поки нарешті не знайшов чудового рішення, яке дозволило більш ніж удвічі знизити витрати пального великих машин.

Уатт перший застосував конденсатор: установку, в якій відбувається конденсація - перетворення пари у воду за допомогою охолодження. Подібно до того, як у гідравлічних установках робота залежить від різниці рівнів води, у парових установках вона залежить від різниці температур. Чим вище температура пари на початку її роботи і що нижча наприкінці, тим економічніше працює паровий двигун. За часів Уатта котли не могли дати пари з тиском більше 1,1 атм. і температурою вище 100С, тому хороше охолодження пари наприкінці роботи мало велике значення. Пара тоді, як і зараз, охолоджували водою, але робили це, вбризкуючи воду в циліндр машини. Поперемінне нагрівання і подальше охолодження циліндра викликали велику витрату палива. «Циліндр має бути завжди гарячим!» - Правильно вирішив Уатт, а пар можна охолоджувати в окремій посудині - конденсаторі. Введення конденсатора більш ніж удвічі знизило витрати палива в парових машинах.

Приблизно в ті ж роки гостро постало нове завдання: надати валу парової машини обертальний рух. Над цією проблемою працювало багато винахідників, але найбільш вдалим був винахід Уатта.

У 1784 р. він отримав патент на паровий двигун з валом, що обертається, і з конденсатором. Економічність машини Уатта зовсім затьмарила успіхи його сучасників, що побудували машини з валом, що обертається, і навіть викликала невірне уявлення про те, що Уатт один винайшов парову машину.

Весь клопіт з будівництва та розповсюдження парових машин Уатта прийняв на себе його компаньйон Болтон, а Уатт всі свої сили віддавав удосконаленню парової машини. Він винайшов прилад - індикатор, що дозволяє стежити за роботою пари всередині циліндра, дослідив роботу пари і знайшов вигідним впускати пару в циліндр тільки на 14 ходу поршня, надаючи пару потім розширюватися. Розширення пари викликало значну економію, але дещо знизило потужність машини. Для збільшення потужності машини при тих самих її розмірах Уатт використовував другу порожнину циліндра і таким чином вперше застосував машину подвійної дії. Ця машина сприяла отриманню більш рівномірного обертального руху. Вона була відзначена як "універсальний двигун великої промисловості".

Удосконалюючи свою машину, Уатт ввів ще низку серйозних покращень. Він уперше застосував так звану «парову сорочку» - простір, що оточує циліндр, через який пара надходила в машину, постійно тримаючи стінки циліндра гарячими. Він винайшов і ввів у практику відцентровий регулятор - чутливий прилад, що дозволяє автоматично, без участі людини, підтримувати кількість обертів валу машини постійним за будь-яких зменшення або збільшення її навантаження.

Машини Уатта швидко поширилися і протягом чверті сторіччя були єдиним двигуном у промисловості.

Основні його винаходи: конденсатор, циліндр подвійної дії, парова сорочка, індикатор і відцентровий регулятор застосовуються й досі, а ім'я Уатта назавжди увійшло історію як ім'я одного з творців нової техніки.