Значение новой паровой машины для паровозостроения
Джеймс Уатт зарегистрировал патент на свое изобретение в 1769 году. При этом в документе значилось, что он изобрел не новую паровую машину, а паровой двигатель, температура которого всегда равнялась температуре пара. Вероятно, талантливый механик тогда и сам не знал, насколько значимым его усовершенствование станет в будущем для паровозов. Благодаря тому, что поршень в новом двигателе перемещался под воздействием пара, можно было многократно увеличить его мощность, просто создав большее давление. Таким образом, не нужно было вновь наращивать габариты — последнее слово оставалось за компактными паровыми машинами, которые совсем скоро стали использоваться во всех отраслях промышленности.
Уатт работал над усовершенствованием паровой машины Ньюкомена (Newcomen), и его труды спровоцировали промышленную революцию не только в его родной Великобритании (UK), но и во всем мире. Уатт предложил использовать «лошадиную силу» в качестве единицы мощности. В 1882-м Британская ассоциация инженеров назвала единицу мощности в его честь – Ватт.
В должности приборостроителя в Университете Глазго Уатт заинтересовался технологией паровых двигателей. Он понял, что текущее устройство двигателей приводит к пустым тратам энергии из-за постоянного охлаждения и повторного нагрева цилиндра. В своих изысканиях Джеймс использовал отдельный конденсатор, чтобы избежать потерь и радикально улучшил питание, эффективность и рентабельность паровых двигателей. Уатт адаптировал свой двигатель для получения вращательного движения, значительно расширив применение конструкции, изначально приспособленной для откачивания воды из шахт.
Уатт попытался своими силами заработать на изобретении, но терпел большие финансовые трудности, пока не вступил в партнерские отношения с Мэттью Болтоном (Matthew Boulton) в 1775-м. Новая фирма Болтона и Уатта постепенно сделала ее владельцев богатыми людьми. После ухода на пенсию Джеймс не прекратил создавать новые устройства, но ни одно из них не было оценено столь высоко, сколько его работы над паровым двигателем.
Джеймс Уатт родился 30 января 1736-го в Гриноке, в Ренфрюшире (Greenock, Renfrewshire). Его отец был кораблестроителем, судовладельцем и подрядчиком, а мать происходила из знатной семьи и была хорошо образована. Несмотря на пресвитерианское воспитание, Джеймс стал приверженцем деизма. В детстве Уатт много болел, из-за чего редко ходил в школу и получал знания от матери. Ему легко давались математика и инженерные науки, но мало интересовали латинский и греческий языки.
Когда Джеймсу было 18 лет, умерла его мать и постепенно начал угасать его отец. Уатт принял решение год изучать приборостроение в Лондоне (London). Не имея статуса официального студента, Уатт трудился не покладая рук, и уже вскоре от линеек и циркулей перешел к изготовлению квадранта, сектора и теодолита. Он вернулся в Шотландию (Scotland), где в Глазго (Glasgow) союз ремесленников запретил ему заниматься его работой.
Однако уровень квалификации Уатта оказался настолько высок, что, закрыв газа на все средневековые законы, ему со временем разрешили устроить небольшую мастерскую для ремонта сложных астрономических инструментов. Джеймс познакомился с химиком и физиком Джозефом Блэком (Joseph Black), и вместе они разработали приборы, которые помогли Блэку в его дальнейших исследованиях. В 1759-м он наладил партнерские отношения с бизнесменом и архитектором Джоном Крейгом, сумел вылезти из нищеты и шесть лет производил различные инструменты, пока Крейг не умер.
В 1763-м Джеймс взял в жены свою кузину, Маргарет Пегги Миллер, которая умерла при родах в 1772-м. У пары было пятеро детей, трое из которых не дожили до зрелых лет. От второго брака, с Энн МакГрегор, родилось еще двое детей. Энн умерла в 1832-м.
На закате своих дней Уатт был поглощен эйдографом – машиной для копирования скульптурных произведений. Устройство действительно копировало вещи самой сложной формы, причем с высокой точностью. Идея пришла к Уатту уже давно, но довести эйдограф до ума он смог только к концу жизни.
Джеймс Уатт умер на 84 году жизни, 25 августа 1819-го. Он был членом Лондонского королевского общества, Эдинбургского королевского общества и Парижской академии наук. В настоящее время в обращении находится банкнота в 50 £ с изображением Уатта и Болтона.
Для Англии и всего мира. Инженер и изобретатель из Шотландии занимался усовершенствованием машины Ньюкомена, в результате чего изобрел свой двигатель универсального назначения.
Судебные тяжбы и старость
В 1782 году Уатт запатентовал ещё пять новых разработок парового двигателя. Но тут стало появляться множество подделок на его работы. Компаньоны Болт и Уатт начали разбираться с каждым таким случаем, поскольку все они портили репутацию их изобретениям, кроме того были опасными для жизни.
В старости Уатт продолжал очень много читать и даже начал изучать новые языки. Он также разработал механизм, который помогал копировать скульптуры: машина самостоятельно вырезала точную копию барельефов и статуй. Уатт назвал её эйдографом.
Умер Джеймс Уатт в возрасте 83 лет, его похорони в Хэмсворте.
Изобретение
Серьезно паровой машиной Ватт стал заниматься после того, как зимой 1763-1764 гг. отремонтировал модель паровой машины Ньюкомена, принадлежавшую факультету натуральной философии Глазговского университета.
Паровая машина Ньюкомена была изобретена в 1711 г. и со временем нашла широкое применение для откачки воды из угольных шахт. Усовершенствованная машина Ньюкомена действовала следующим образом. В котле кипела вода. Над котлом размещался цилиндр машины, прикрепленный к балке дома. Когда поршень поднимался, в цилиндр впускали пар. После достижения поршнем верхнего положения, подачу пара перекрывали, а в цилиндр впрыскивали холодную воду. Пара конденсировалась, создавалось разрежение, и за счет атмосферного давления поршень двигался вниз — это было рабочее движение машины.
Когда Ватт отремонтировал модель машины Ньюкомена, оказалось, что она нуждается во впрыске чрезмерного количества холодной воды. Заинтересовавшись этим явлением, Ватт начал всесторонние исследования. Он пришел к выводу, что плохая работа модели по сравнению с настоящей машиной Ньюкомена обусловлена конденсацией свежего пара при впуске в цилиндр. Он провел опыты, в которых изучал основные свойства пара: связь между давлением и температурой, определение удельного объема пара, скрытой теплоты парообразования. После этого он ищет средства для уменьшения начальной конденсации пара. Решил, что для лучшего использования пара необходимо, чтобы цилиндр имел температуру пара, входящего в него, и не охлаждался. Соответственно, Ватт придумал конденсировать пар в отдельном холодильнике. Следует отметить, что, проводя опыты, Ватт советовался с Дж.Блеком.
Кроме отдельного холодильника, Ватт сделал несколько других усовершенствований: предложил для уплотнения поршня использовать воск или жиры, закрыть цилиндр сверху крышкой, через которую проходит круглый шток. Кроме того, предложил оббивать цилиндр деревом или другим утеплителем.
Век пара
К
середине XIX столетия всю промышленность «двигал пар». Теперь все, от
тканей до пушек, производили с помощью паровых машин. Паровозы тянули
поезда; даже оборудование для строительства железных дорог оснащалось
паровыми двигателями. И на море парус постепенно сдавал свои позиции
паровой машине.
Однако промышленная революция заключалась
не только в изменении технологии производства, хотя это и было важно.
Строительство новых машин и фабрик требовало денег, которые надо было
заплатить задолго до того, как фабрики начнут приносить прибыль. Точно
так же, как Уатту для финансовой поддержки его замыслов был нужен
Болтон, для успеха промышленной революции нужны были богатые люди,
готовые вложить свои деньги в дело
Промышленная революция стала
также революцией капиталистической. Начали основываться компании, банки
поспешили вкладывать деньги в промышленность, появились деловые люди,
зарабатывающие на жизнь тем, что сводили вместе научные идеи и капиталы.
Французский
военный инженер Жозеф Кюньо построил повозку, приводимую в движение
паром, около 1771 года. Она могла ехать со скоростью 3,6 км/ч и при
этом везти четырех человек.
Победители и проигравшие
А
что же стало с простыми людьми, которые не были ни изобретателями, ни
банкирами, ни капиталистами? Паровой двигатель изменил жизнь многих из
них. В XVIII веке ткани, например, производились в небольших мастерских
на оборудовании, приводившемся в движение вручную. Очень часто в
мастерской работала одна семья. На новых фабриках ткани стали делать на
станках, работающих от парового двигателя. Работа была несложная и не
требовала большого умения, поэтому рабочих-мужчин заменили женщины и
даже дети.
Появилось много новых рабочих мест, но труд на
фабриках был изматывающим и монотонным. Люди начали стекаться в большие
промышленные города, где им приходилось жить в ужасной тесноте и дышать
отравленным воздухом, потому что фабричные трубы изрыгали тучи дыма и
копоти. В то же время промышленности требовалось все больше и больше
угля, шахтерам приходилось опускаться все глубже под землю, и их труд
становился все опаснее.
На смену пару
Эпоха
паровых машин закончилась в 50-х годах нашего века. Она длилась больше
150 лет. Сегодня промышленность работает на электричестве. Больше нет
пароходов, а топливом для машин и поездов служит нефть. Но огромные
изменения, происшедшие за последние два века, были начаты Джеймсом
Уаттом и его паровым двигателем.
Не все эти изменения
были к лучшему. Соперничество между промышленными державами привело в
XX веке к двум мировым войнам. До сих пор существует гигантская
пропасть между промышленно развитыми странами и остальным миром.
Миллионы людей, работающих на фабриках, хотели бы иметь возможность
зарабатывать себе на жизнь как-нибудь по-другому. Когда Джеймс Уатт
усовершенствовал двигатель Ньюкомена, он положил начало тем изменениям,
что неузнаваемо преобразили облик мира.
гЮЯКСЦХ Б ЛЕДХЖХМЕ.
мН Х Б ХЯРНПХХ ЛЕДХЖХМШ ЙПХРХВЕЯЙХУ ЯНЯРНЪМХИ НМ НЯРЮБХК ЪПЙХИ ЯКЕД ЯБНХЛ ЯНРПСДМХВЕЯРБНЛ Я ╚оМЕБЛЮРХВЕЯЙХЛ ЛЕДХЖХМЯЙХЛ ХМЯРХРСРНЛ╩ рНЛЮЯЮ аЕДДН. дФЕИЛЯ сЮРР ЯМЮАФЮК КЮАНПЮРНПХХ ХМЯРХРСРЮ МЕНАУНДХЛШЛ НАНПСДНБЮМХЕЛ. аКЮЦНДЮПЪ ЕЦН СВЮЯРХЧ, Б ╚оМЕБЛЮРХВЕЯЙНЛ ХМЯРХРСРЕ╩ ЯНГДЮБЮКХЯЭ Х ХЯОШРШБЮКХЯЭ ОЕПБШЕ ХМЦЮКЪРНПШ, ЯОХПНЛЕРПШ, ЦЮГНЛЕПШ Х Р.Д. яЮЛ дФЕИЛЯ сЮРР, Ю РЮЙФЕ ЕЦН ФЕМЮ Х НДХМ ХГ ЯШМНБЕИ, МЕНДМНЙПЮРМН СВЮЯРБНБЮКХ Б МЮСВМШУ ЩЙЯОЕПХЛЕМРЮУ. ╚оМЕБЛЮРХВЕЯЙХИ ХМЯРХРСР╩ ЯРЮК МЮЯРНЪЫХЛ МЮСВМШЛ ЖЕМРПНЛ, Б ЙНРНПНЛ ХГСВЮКХЯЭ ЯБНИЯРБЮ ПЮГКХВМШУ ЦЮГНБ Х ХУ БКХЪМХЕ МЮ НПЦЮМХГЛ ВЕКНБЕЙЮ. лНФМН ЯЙЮГЮРЭ, ВРН рНЛЮЯ аЕДДН Х ЕЦН ЯНРПСДМХЙХ АШКХ ОХНМЕПЮЛХ Х ОПЕДЬЕЯРБЕММХЙЮЛХ ЯНБПЕЛЕММНИ ПЕЯОХПЮРНПМНИ РЕПЮОХХ. й ЯНФЮКЕМХЧ, рНЛЮЯ аЕДДН НЬХАНВМН ОНКЮЦЮК, ВРН РСАЕПЙСК╦Г БШГШБЮЕРЯЪ ХГАШРЙНЛ ЙХЯКНПНДЮ. оНЩРНЛС ЯШМ дФЕИЛЯЮ сЮРРЮ, цПЕЦНПХ, ОПНЬ╦К Б ╚оМЕБЛЮРХВЕЯЙНЛ ХМЯРХРСРЕ╩ ЯНБЕПЬЕММН АЕЯОНКЕГМШИ ЙСПЯ КЕВЕМХЪ ХМЦЮКЪЖХЪЛХ СЦКЕЙХЯКНЦН ЦЮГЮ. нДМЮЙН ХЛЕММН Б ╚оМЕБЛЮРХВЕЯЙНЛ ХМЯРХРСРЕ╩ БОЕПБШЕ АШК ОПХЛЕМ╦М Я КЕВЕАМНИ ЖЕКЭЧ ЙХЯКНПНД; АШКХ ПЮГПЮАНРЮМШ НЯМНБШ ЮЩПНГНКЭМНИ РЕПЮОХХ; БОЕПБШЕ АШКЮ ХГЛЕПЕМЮ НАЫЮЪ ╦ЛЙНЯРЭ К╦ЦЙХУ ЛЕРНДНЛ ПЮГБЕДЕМХЪ БНДНПНДЮ (ц.дЩБХ), Х Р.Д. бЕМЖНЛ ЯНРПСДМХВЕЯРБЮ сЮРРЮ Х аЕДДН ОН КЕВЕАМНЛС ОПХЛЕМЕМХЧ ПЮГКХВМШУ ЦЮГНБ ЯРЮКЮ ХУ ЯНБЛЕЯРМЮЪ ЙМХЦЮ ╚лЮРЕПХЮКШ ОН ЛЕДХЖХМЯЙНЛС ОПХЛЕМЕМХЧ ХЯЙСЯЯРБЕММШУ ЯНПРНБ БНГДСУЮ╩, БШЬЕДЬЮЪ ДБСЛЪ ХГДЮМХЪЛХ ( 1794, 1795 ЦЦ.), Х ЯРЮБЬЮЪ ОЕПБШЛ ЯОЕЖХЮКЭМШЛ ОНЯНАХЕЛ ОН НЙЯХЦЕМНРЕПЮОХХ.
гЮЙКЧВЕМХЕ
сЮРР ОПНФХК ДНКЦСЧ Х ОНКМСЧ ЯНАШРХИ ФХГМЭ, Х СЛЕП 19 ЮБЦСЯРЮ 1819 ЦНДЮ Б уХРТХКДЕ АКХГ аХПЛХМЦЕЛЮ. мЮ ОЮЛЪРМХЙЕ дФЕИЛЯС сЮРРС МЮОХЯЮМН: ╚сБЕКХВХК БКЮЯРЭ ВЕКНБЕЙЮ МЮД ОПХПНДНИ╩. рЮЙ НЖЕМХКХ ЯНБПЕЛЕММХЙХ ДЕЪРЕКЭМНЯРЭ ГМЮЛЕМХРНЦН ЮМЦКХИЯЙНЦН ХГНАПЕРЮРЕКЪ . ю ЩОНУЮ ОЮПНБШУ ЛЮЬХМ ГЮЙНМВХКЮЯЭ Б 50-У ЦНДЮУ МЮЬЕЦН БЕЙЮ. нМЮ ДКХКЮЯЭ АНКЭЬЕ 150 КЕР. яЕЦНДМЪ ОПНЛШЬКЕММНЯРЭ ПЮАНРЮЕР МЮ ЩКЕЙРПХВЕЯРБЕ. аНКЭЬЕ МЕР ОЮПНУНДНБ, Ю РНОКХБНЛ ДКЪ ЛЮЬХМ Х ОНЕГДНБ ЯКСФХР МЕТРЭ. мН НЦПНЛМШЕ ХГЛЕМЕМХЪ, ОПНХЯЬЕДЬХЕ ГЮ ОНЯКЕДМХЕ ДБЮ БЕЙЮ, АШКХ МЮВЮРШ дФЕИЛЯНЛ сЮРРНЛ Х ЕЦН ОЮПНБШЛ ДБХЦЮРЕКЕЛ . мЕ БЯЕ ЩРХ ХГЛЕМЕМХЪ АШКХ Й КСВЬЕЛС.
яНОЕПМХВЕЯРБН ЛЕФДС ОПНЛШЬКЕММШЛХ ДЕПФЮБЮЛХ ОПХБЕКН Б XX БЕЙЕ Й ДБСЛ ЛХПНБШЛ БНИМЮЛ. дН ЯХУ ОНП ЯСЫЕЯРБСЕР ЦХЦЮМРЯЙЮЪ ОПНОЮЯРЭ ЛЕФДС ОПНЛШЬКЕММН ПЮГБХРШЛХ ЯРПЮМЮЛХ Х НЯРЮКЭМШЛ ЛХПНЛ. лХККХНМШ КЧДЕИ, ПЮАНРЮЧЫХУ МЮ ТЮАПХЙЮУ, УНРЕКХ АШ ХЛЕРЭ БНГЛНФМНЯРЭ ГЮПЮАЮРШБЮРЭ ЯЕАЕ МЮ ФХГМЭ ЙЮЙ-МХАСДЭ ОН-ДПСЦНЛС. йНЦДЮ дФЕИЛЯ сЮРР СЯНБЕПЬЕМЯРБНБЮК ДБХЦЮРЕКЭ мЭЧЙНЛЕМЮ , НМ ОНКНФХК МЮВЮКН РЕЛ ХГЛЕМЕМХЪЛ, ВРН МЕСГМЮБЮЕЛН ОПЕНАПЮГХКХ НАКХЙ ЛХПЮ.
яОХЯНЙ КХРЕПЮРСПШ:
1.бЪГМХЙНБ б.х. ╚хЯРНПХЪ ЯНГДЮМХЪ ОЮПНБНИ ЛЮЬХМШ НР яЕИБЕПХ ДН сЮРРЮ.╩ оПНЦПЕЯЯ. 1986 Ц. 2. аНКЭЬЮЪ ЯНБЕРЯЙЮЪ ЩМЖХЙКНОЕДХЪ, аящ. 1977 Ц. 3. ╚аНКЭЬНИ ЩМЖХЙКНОЕДХВЕЯЙХИ ЯКНБЮПЭ.╩ лНЯЙБЮ, йХл. 2004 Ц. 4. цПХМЕБЕЖЙХИ б. х. ╚оЮПНБШЕ ЛЮЬХМШ╩, 2 ХГДЮМХЕ, лНЯЙБЮ, 1996 Ц. 5. йНГКНБ м.х. ╚оЮПНБНИ ДБХЦЮРЕКЭ. сЯРПНИЯРБН, ПЮАНРЮ.╩ лНЯЙБЮ, мЮСЙЮ. 1989 Ц. 6. фХПХЖЙХИ ц. я. ╚нАЫЮЪ РЕОКНРЕУМХЙЮ╩, 2 ХГДЮМХЕ,лНЯЙБЮ, 1982 Ц.
Изобретательство
Согласно мифу, на изобретение парового двигателя Джеймса Уатта вдохновило кипение чайника. Ученый увидел, как извергающийся пар заставляет крышку подскакивать, и впервые задумался о мощности этого вещества.
Эта история — вымысел, который легко запомнить детям и взрослым. Как миф про Исаака Ньютона, который открыл гравитацию после того, как на него упало яблоко. На самом деле Джеймс Уатт не изобретал паровой двигатель, но значительно улучшил существующий Newcomen. Его создал Томас Ньюкомен в 1712 году.
К моменту, когда Джеймс Уатт заинтересовался термодинамикой, Newcomen более 50 лет исправно откачивал воду из шахт. Вдохновившись принципом действия этой конструкции, шотландский инженер стал экспериментировать с паром.
Embed from Getty ImagesПаровая машина Джеймса Уатта
Джеймс Уатт пришел к выводу, что 3/4 энергии расходуется Newcomen на нагрев цилиндра двигателя после охлаждения ледяной водой на каждом цикле. Многократно нагревая и охлаждая цилиндр, двигатель терял значительную часть тепловой энергии, вместо того чтобы преобразовывать ее в механическую.
В 1765 году Джеймс Уатт понял, что пар должен конденсироваться в отдельной камере, и тогда температура цилиндра будет держаться на одном уровне. В этом случае увеличится коэффициент полезного действия. Месяц ушел у изобретателя-механика на проектирование модели, а создание самого двигателя требовало денег.
Неоценимую финансовую помощь Джеймсу Уатту оказал меценат Мэттью Болтон. В 1775 году они запатентовали то, что в будущем будет известно как универсальная паровая машина. А спустя 12 месяцев главное изобретение уроженца Шотландии исправно работало на крупнейших коммерческих предприятиях, например, пивоваренных заводах. На одном из них родилось понятие «лошадиная сила».
До паровых машин воду для пивоваренных и других схожих заводов накачивали лошади. Чтобы определить, насколько мощный двигатель способен заменить животных, владелец одного из предприятий в течение восьми часов на полных оборотах гонял свою самую мощную кобылу. Джеймс Уатт выяснил, что в час она перегнала 75 кг воды. Это и есть размер общепринятой сегодня единицы изменения мощности — лошадиная сила равняется 75 килограмм-силам на метр в секунду.
Embed from Getty ImagesКопировальная машина – изобретение Джеймса Уатта
Первые паровые машины Джеймса Уатта поражали размерами: полтора метра в диаметре, более семи метров в высоту, они занимали отдельные здания. В последующие 6 лет ученый совершенствовал не только «начинку» своего открытия, но и внешний вид.
На закате XVIII века значение двигателя, разработанного Джеймсом Уаттом, оказалось великим. По его принципам работал и копировальный пресс — еще одно достижение шотландского инженера, запатентованное в 1780 году. Конструкция считалась актуальной даже в XX веке.
Джеймс Уатт вышел на пенсию в 1800 году, когда истек срок патента на самую первую паровую машину и договор с Мэттью Болтоном. Но он продолжил изобретать. Среди прочего удалось создать эйдографы — приборы для «клонирования» скульптур, медальонов, сосудов и прочих предметов искусства.
Биография
Замечание 1
Джеймс Уатт родился $19$ января $1736$ года в Гринок, Шотландия.
Из-за слабого здоровья, Уатт не регулярно посещал школу, и его родители обучали его у себя дома. Его мать научила его читать, а его отец письму и математике. Джеймс проявляет особый интерес к науке.
Когда ему было восемнадцать лет, его мать умерла, и здоровье его отца стало только ухудшаться. Уатт отправился в Лондон, чтобы изучить приборостроение в течение года, а затем вернулся в Шотландию, поселившись в главном коммерческом городе Глазго, планируя создать свой собственный приборостроительный бизнес.
Вскоре непредвиденные обстоятельства помогли ему. В Университете Глазго он получил астрономические инструменты, которые требовали внимания специалиста. Уатт починил их, и они впоследствии стали использоваться в обсерватории. Три различных профессора предложили ему открыть мастерскую в университете. Она была открыта в $1757$ году и два профессора физики и химик Джозеф Блэк, а также хорошо известный Адам Смит стали друзьями Уатта.
Сначала Уатт работал на техническом обслуживании и ремонте научных приборов, используемых в университете, он помогал при демонстрации и увеличил производственные характеристики квадранта. В $1759$ году он начал сотрудничество с Джоном Крейгом, архитектором и бизнесменом, над производством и продаже музыкальных инструментов и игрушек. Это партнерство продолжается в течение следующих шести лет.
В $1759$ году, через четыре года после его прибытия в Глазго, $23$-летний Джеймс Уатт заинтересовался паровыми двигателями.
Это произошло, когда другой из его новых друзей в университете, профессор Джон Робинсон обсудил с Уаттом возможность изобретения парового двигателя для автомобиля. Несмотря на то, что их идеи для автомобиля были непрактичны, семя было посеяно в благодатный ум Уатта.
В $1764$ году Уатт женился на своей кузине Маргарет (Пегги) Миллер, с которой у него было пятеро детей. Его жена умерла при родах в $1772$ году. А в $1777$ году он женился снова.
После выхода на пенсию в $1800$ году, он отправился во Францию и Германию со своей второй женой.
В $1784$ году Уатт был избран членом Королевского общества Эдинбурга. В $1806$ году ему была присвоена почетная степень доктора юридических наук в Университете Глазго.
Замечание 2
Джеймс Уатт умер $25$ августа $1819$ года в своем доме в Англии, в возрасте $83$ лет.
Научные достижения
С $1763$ по $1765$ года, Уатт исследовал двигатель Ньюкомена и нашел в нем недостатки, исправив их, он смог достичь правильной работы. Он предложил отдельный конденсатор, который соединялся с двигателем, это было его первым и величайшим изобретением, в котором пар от двигателя собирался для конденсации. Это предотвратило потерю для скрытой теплоты и повысило эффективность его работы.
К концу $1765$ года, $29$-летний Уатт построил свой первый мелкосерийный паровой двигатель, с отдельной камерой для конденсации. Начало промышленной революции становилось все ближе, но еще не началось.
Через одиннадцать лет после того, как Уатт построил свой первый мелкосерийный паровой двигатель, его двигатели начали устанавливать для откачки воды из шахт.
В $1769$ году, в возрасте $33$ лет, Уатт запатентовал свой новый двигатель.
Замечание 3
Новости о новых эффективных двигателях распространяются быстро, и с приходом паровых двигателей Уатта, началась промышленная революция.
С $1780$ по $1790$ года он изобрел многочисленные методы, для улучшения работы парового двигателя и запатентовал их. Это включает в себя вращательное движение, двойное действие двигателя, параллельное движение и изобретение манометра.
Замечание 4
Уатт продолжил научно-исследовательскую работу до его выхода на пенсию. Он запатентовал свою копировальную машину, двигатель двойного действия, роторный двигатель, и индикатор давления пара.
Машина широкого спроса
В 1763 г. шотландскому инженеру Джеймсу Уатту пришлось чинить одну из машин Ньюкомена, и он обнаружил в ней много недочётов. Так, при запуске пара в охлаждённый водой цилиндр часть его тепла тратилась не на работу, а на повторный нагрев цилиндра. Но если держать цилиндр постоянно нагретым, как конденсировать пар? И тогда Уатт понял, что для создания вакуума в рабочем цилиндре можно просто откачать из него пар и отвести его охлаждаться в отдельный резервуар — в конденсатор, а оттуда вернуть воду обратно в котёл, замкнув цикл работы машины. В 1769 г. Уатт запатентовал свой пароатмосферный двигатель, который стал первой машиной, широко используемой в производстве.
Джеймс Уатт
Первая работа и первые трудности
В 1754 у Джеймса умерла мать, это событие выбило из колеи всю семью: отец тяжело переживал утрату, и поэтому все заботы пришлось взять на себя Джеймсу. Ему нужно было найти работу, которая бы приносила доход всей семье. Решено было, что Уатт начнёт изучать ремесло по изготовлению измерительных приборов. Но поскольку в Шотландии негде было такому научится, он на целый год уехал в Лондон. Денег на целый семилетний курс у него не было, поэтому он устроился нелегальным учеником к мастеру Моргану.
Сперва ему поручают элементарную работу: изготавливать циркули и линейки, но вскоре смекалистый ученик уже самостоятельно делает квадранты, теодолиты и секторы. Почти всегда голодный, он даже на улицу не рискует выйти: с утра до вечера работает на хозяина, потом берёт на дом «халтуру», чтобы хоть как-то выжить, да и само его нелегальное положение могло закончиться весьма печально. Таких первыми вербовали на флот.
После года изнурительного труда, Уатт переезжает в Глазго, где начинает изготавливать и чинить измерительные приборы. Но вскоре его дело прикрывают — Союз ремесленников не разрешает ему продолжать работу, поскольку у Джеймса нет специального полного курса образования. Не спасает его даже тот факт, что он единственный на всю Шотландию умеет чинить телескопы и барометры.
Помог справиться с ситуацией случай: в университет города Глазго привезли партию измерительных приборов, которые нужно было почистить, настроить и установить. Никто не знал, как с ними обращаться, чтобы не испортить. И эту работу поручили именно Уатту. Чтобы никто не мешал ему заниматься делом, Джеймс обустроил при университете небольшую мастерскую. Таким образом его оставили на должности мастера научных инструментов.
В университете Джеймс Уатт подружился с Джозефом Блэком, химиком, вместе с которым они начали изобретать новые приборы.
рПЮЙРНПШ.
б ОЕПБНИ ОНКНБХМЕ XIX БЕЙЮ РЮЙФЕ ЯРПНХКХЯЭ ОЮПНБШЕ РПЮЙРНПШ, Б ВЮЯРМНЯРХ, Я ЦСЯЕМХВМШЛ УНДНЛ. нДМЮЙН ЙНЩТТХЖХЕМР ОНКЕГМНЦН ДЕИЯРБХЪ ОЮПНБШУ ДБХЦЮРЕКЕИ ПЮБМЪКЯЪ КХЬЭ 5%. оН ЩРНИ ОПХВХМЕ Б МЮВЮКЕ уу БЕЙЮ ОЮПНБШЕ ДБХЦЮРЕКХ МЮ ЮБРНЛЮЬХМЮУ АШКХ ГЮЛЕМЕМШ ДБХЦЮРЕКЪЛХ БМСРПЕММЕЦН
ЯЦНПЮМХЪ. я ХУ ОНЛНЫЭЧ ЮБРНЛНАХКХ ЯРЮКХ АНКЕЕ ЩЙНМНЛХВМШЛХ, КЕЦЙХЛХ Х ЯЙНПНЯРМШЛХ.
мЕКЭГЪ МЕ СОНЛЪМСРЭ Х Н ДПСЦХУ, ЛЕМЕЕ СДЮВМШУ ОПХЛЕМЕМХЪУ ОЮПЮ Б ЙНМЖЕ уIу — МЮВЮКЕ уу БЕЙНБ. ьХПНЙНЕ ПЮЯОПНЯРПЮМЕМХЕ ОЮПНУНДНБ, ОЮПНБНГНБ Х ОЮПНБШУ ЮБРНЛЮЬХМ ОНДРНКЙМСКН ХГНАПЕРЮРЕКЕИ Й ЛШЯКХ, ВРН ОЮП ЛНФМН ХЯОНКЭГНБЮРЭ Б ЮБХЮЖХХ Х Б ЮПЛХХ.
сБШ, ОЮП Б ЩРХУ НАКЮЯРЪУ ОПХЦНДХРЯЪ МЕ ЯЛНЦ. уНРЪ СФЕ Й ЯЕПЕДХМЕ уIу БЕЙЮ МЮЯВХРШБЮКНЯЭ МЕЯЙНКЭЙН ОНОШРНЙ ЯНГДЮМХЪ ЮЩПНОКЮМНБ Я ОЮПНБШЛ ДБХЦЮРЕКЕЛ. юМЦКХВЮМХМ сХКЭЪЛ уЕМЯНМ ОНЯРПНХК ЮООЮПЮР «щПХЕК яРХЛ йЩППХДФ», НАКЮДЮБЬХИ ОЮПНБШЛ ДБХЦЮРЕКЕЛ ЛНЫМНЯРЭЧ 25-30 К.Я., ЙНРНПШИ ОПХБНДХК Б ДЕИЯРБХЕ БНГДСЬМШЕ БХМРШ ДХЮЛЕРПНЛ 3,05 Л. вРНАШ СЛЕМЭЬХРЭ БЕЯ ЛЮЬХМШ, НАШВМШИ ЙНРЕК АШК ГЮЛЕМЕМ ЯХЯРЕЛНИ ЯНЯСДНБ ЙНМХВЕЯЙНИ ТНПЛШ Я ХЯОНКЭГНБЮМХЕЛ БНГДСЬМНЦН ЙНМДЕМЯЮРНПЮ. б 1844-1847 ЦНДЮУ уЕМЯНМ АЕГСЯОЕЬМН ХЯОШРШБЮК ЯБНХ ЮЩПНОКЮМШ. бЯЕ НМХ ГЮЙНМВХКХЯЭ МЕСДЮВМН. мН СФЕ Б 1848 ЦНДС дФНМ яРПХМЦТЕККНС БЯЕ-РЮЙХ ОНЯРПНХК ЮЩПНОКЮМ, ЙНРНПШИ НРНПБЮКЯЪ НР ГЕЛКХ, УНРЪ Х МЕ МЮДНКЦН. юОНТЕНГНЛ «ОЮПНЛЮМХХ» Б ЮБХЮЯРПНЕМХХ ЯРЮК ЮЩПНОКЮМ уЮИПЕЛЮ яРХБЕМЯЮ лЮЙЯХЛЮ ЙНРНПШИ НАКЮДЮК ОЮПНБНИ ЛЮЬХМНИ ЛНЫМНЯРЭЧ Б 360 К.Я., Ю ПЮГЛЕПЮЛХ ЛНЦ ЯПЮБМХРЭЯЪ Я ДБСУЩРЮФМШЛ ДНЛНЛ. мЕСДХБХРЕКЭМН , ВРН ЮЩПНОКЮМ лЮЙЯХЛЮ ПСУМСК Б НДМНВЮЯЭЕ, ЙЮЙ Х БЯЕ ЛЕВРШ ВЕКНБЕЙЮ ОНЙНПХРЭ БНГДСУ Я ОНЛНЫЭЧ ОЮПЮ.
мЕ КСВЬЕ НАЯРНЪКХ ДЕКЮ Я ОЮПНЛ Б ЮПЛХХ. ю БЕДЭ ЕЫЕ ЯЮЛ кЕНМЮПДН ДЮ бХМВХ НОХЯЮК ОСЬЙС, БШЯРПЕКХБЮЧЫСЧ ЯМЮПЪДЮЛХ ЯХКНИ РНКЭЙН НЦМЪ Х БНДШ. нМ ОПЕДОНКНФХК, ВРН ДКХММШИ ЛЕДМШИ ЯРБНК Я ЪДПНЛ, ОНКНФЕММШИ Б ОЕВЭ НДМХЛ ЙНМЖНЛ, ЯЛНФЕР БШАПНЯХРЭ ЯМЮПЪД, ЕЯКХ Б НРЯЕЙ ГЮ ЪДПНЛ БОПШЯМСРЭ МЕЛМНЦН БНДШ, ЙНЦДЮ РПСАЮ ЯХКЭМН ПЮГНЦПЕЕРЯЪ. кЕНМЮПДН ОНКЮЦЮК, ВРН БНДЮ ОПХ РЮЙНИ БШЯНЙНИ РЕЛОЕПЮРСПЕ ХЯОЮПХРЯЪ НВЕМЭ АШЯРПН Х, ЯРЮБ ЮМЮКНЦНЛ ОНПНУЮ, БШРНКЙМЕР ЪДПН МЮ НЦПНЛМНИ ЯЙНПНЯРХ. яРНХР НРЛЕРХРЭ, ВРН ХДЕЪ ОЮПНБНИ ОСЬЙХ ОПХОХЯШБЮЕРЯЪ юПУХЛЕДС. б ПСЙНОХЯЪУ ДПЕБМХУ СОНЛХМЮЕРЯЪ Н РНЛ, ВРН БН БПЕЛЪ НЯЮДШ яХПЮЙСГ Б 212 ЦНДС ДН МЮЬЕИ ЩПШ ПХЛЯЙХЕ ЙНПЮАКХ НАЯРПЕКЪКХ ХГ ОСЬЕЙ. мН БЕДЭ ОНПНУЮ РНЦДЮ Б еБПНОЕ МЕ АШКН! х кЕНМЮПДН ДЮ бХМВХ ОПЕДОНКНФХК МЮКХВХЕ С юПУХЛЕДЮ, ВЭХ СЯРПНИЯРБЮ НАНПНМЪКХ яХПЮЙСГШ, ОЮПНБШУ ОСЬЕЙ.
оПНБЕПХРЭ ЩРС ХДЕЧ ДЮ бХМВХ ПЕЬХК ЦПЕВЕЯЙХИ ХМФЕМЕП хНЮМХЯ яЮЙЙЮЯ . нМ ОНЯРПНХК ДЕПЕБЪММСЧ ОСЬЙС, Й РШКЭМНИ ВЮЯРХ ЙНРНПНИ ГЮЙПЕОКЪКЯЪ ЙНРЕК, МЮЦПЕБЮЕЛШИ ДН 400╟я. йЮЙ Х ОПЕДКЮЦЮК кЕНМЮПДН ДЮ бХМВХ, Б ЯОЕЖХЮКЭМШИ ЙКЮОЮМ ОНДЮБЮКЮЯЭ БНДЮ, ЙНРНПЮЪ, ХЯОЮПЪЪЯЭ ЛЦМНБЕММН, БПШБЮКЮЯЭ ОЮПНЛ Б ДСКН, НРВЕЦН АЕРНММНЕ ЪДПН Б НОШРЮУ яЮЙЙЮЯЮ СКЕРЮКН МЮ ПЮЯЯРНЪМХЕ 30-40 Л.
оПНБЕПХРЭ «АШКЭ» Н ОСЬЙЮУ юПУХЛЕДЮ АПЮКХЯЭ РЮЙФЕ ЯРСДЕМРШ СМХБЕПЯХРЕРЮ MIT Х СВЮЯРМХЙХ РЕКЕЯЕПХЮКЮ «пЮГПСЬХРЕКХ КЕЦЕМД», ОПЮБДЮ, АЕГ СЯОЕУЮ, ОНДНАМНЦН ДНЯРХФЕМХЧ яЮЙЙЮЯЮ.
б XIX БЕЙЕ Й ОЮПС БМНБЭ БЕПМСКХЯЭ, МН ЯНГДЮРЭ ПЕЮКЭМН АНЕЯОНЯНАМНЕ НПСФХЕ (ОСЬЙС КХАН ОСКЕЛЕР) МЕ СДЮКНЯЭ. б 1826-1829 ЦНДЮУ ПНЯЯХИЯЙХИ ХМФЕМЕП-ОНКЙНБМХЙ ЙНПОСЯЮ ОСРЕИ ЯННАЫЕМХЪ ю. йЮПЕКХМ ХГЦНРНБХК ЛЕДМСЧ 7-КХМЕИМСЧ (17,5 ЛЛ) НОШРМСЧ ОЮПНБСЧ ОСЬЙС. яРПЕКЭАЮ БЕКЮЯЭ ЬЮПНБШЛХ ОСКЪЛХ ОПХ ОНЛНЫХ БНДЪМНЦН ОЮПЮ, ЯЙНПНЯРПЕКЭМНЯРЭ ДНЯРХЦЮКЮ 50 БШЯРПЕКНБ Б ЛХМСРС. мН ХЯОШРЮМХЪ, ОПНБЕДЕММШЕ Б 1829-Л, МЕ БОЕВЮРКХКХ «ОПХЕЛМСЧ ЙНЛХЯЯХЧ», ЙНРНПЮЪ ЯНВКЮ ОСЬЙС ХГКХЬМЕ ЯКНФМНИ ДКЪ ХЯОНКЭГНБЮМХЪ Б ОНКЕБШУ СЯКНБХЪУ.
Сокращая расходы на топливо
Решение, предложенное Уаттом, заключалось в следующем: надо добавить второй цилиндр, называемый теплообменником, и соединить его с первым. Отработанный пар будет конденсироваться в теплообменнике, а первый цилиндр будет все время оставаться горячим — это сэкономит количество потребляемого топлива. На деле оказалось, что двигатель Уатта расходует лишь четверть того количества топлива, которое требовалось раньше.
Джеймс Уатт был ученым и изобретателем, а не бизнесменом. Если бы не Мэтью Болтон, замыслы Уатта так бы и остались в чертежах. Появившийся на свет при финансовой поддержке Болтона теплообменник был только первым вкладом Уатта в конструкцию паровой машины, за которым последовали другие. Промышленная революция свела вместе изобретателей, у которых были интересные идеи, и деловых людей, у которых были капиталы, чтобы воплотить эти идеи в конкретные дела, приносящие доход.
Его идеи не сразу принесли ему славу и богатство. Подобно многим другим изобретателям, Уатт не мог найти денег, чтобы воплотить свои замыслы в жизнь. Прошло двенадцать лет, прежде чем был продан первый из его двигателей. В 1776 году Уатт стал партнером бирмингемского промышленника Мэтью Болтона (1728—1809), и Болтон помог ему наладить производство паровых машин.
И это было только начало. Уатт продолжал улучшать и совершенствовать механизм и наконец изобрел способ преобразовывать поступательное движение поршня во вращательное.
ФАКТЫ И СОБЫТИЯ
- Первым паровым двигателем, использовавшимся в промышленности, был «Друг горняка». Он был запатентован в 1698 году Томасом Сэвери, горным инженером из Корнуолла.
- Когда Джеймс Уатт строил модель своего первого двигателя, он очень торопился. Не найдя необходимой детали, он взял у жены наперсток, чтобы закрыть им конец трубы.
- До своей встречи с Болтоном Уатт настолько потерял веру в успех, что отказался от идеи создания паровой машины и четыре года работал на строительстве каналов в Шотландии.
- Заслуги Уатта не ограничиваются тем, что он усовершенствовал паровую машину. Он изобрел способ копирования документов, основанный на химических процессах, который широко использовался на протяжении последующих ста пет.
- В 1784 году Уатт провел в свою контору трубы из котельной и пустил по ним горячий пар. Таким образом пар был впервые использован для центрального отопления.
- В 1789 году Уатт изобрел регулятор- устройство, позволяющее контролировать скорость работы паровой машины. Это позволило поддерживать постоянную скорость, не зависящую от температуры котла, и облегчило работу.
- В XIX веке в честь Джеймса Уатта была названа единица мощности — ватт.
Ранние годы
Джеймс Уатт родился в семье строителя кораблей и создателя различных механизмов Джеймса. Его мать, Агнес, была представительницей богатого рода, в свое время она получила отличное образование.
На свет будущий изобретатель появился 19.01.1736 г. Мальчик родился очень болезненным, поэтому начальное образование получал дома от родителей. Ребенок не мог играть со сверстниками из-за слабого здоровья, поэтому основную часть своего времени он тратил на самообразование.
В подростковом возрасте его любимыми предметами были астрономия и химия. Также он любил изготавливать модели механизмов, которые создавал его отец.
По достижении возраста выпускника начальной школы Джеймс поступил в гимназию. Он демонстрировал большие успехи в математике. Юноша любил читать и многое из этого он стремился проверить на практике.
В восемнадцатилетнем возрасте юноша потерял мать. Это отразилось на здоровье и делах отца, поэтому Джеймсу пришлось заботиться о себе самостоятельно. Молодой человек на год переехал из Шотландии в Лондон, чтобы обучиться ремеслу, которое имело отношение к измерительным приборам. Официальное обучение должно было проходить на протяжении семи лет, но денег у Джеймса хватило лишь на один год. Начал он свое обучение с изготовления линеек и циркулей. В скором времени молодой ученик уже мог изготавливать квадранты, геодолиты и другие сложные инструменты.
За этот год юноша практически не выходил на улицу. Все время он работал: по утрам — на хозяина, а вечерами — на заказ. Так он мог прокормить себя. К тому же из-за того, что он не числился официальным учеником, на улице его могли насильно забрать в военный флот.
Биография
Детство
Джеймс Уатт имел от рождения хрупкое здоровье. Мать научила его читать, а письму и арифметике его научил папа. Хотя он начал было учиться в средней школе Гринока, слабое его здоровье, и постоянные недомогания положили этому конец. Большую часть года он был ограничен стенами своей комнаты, где учился самостоятельно. Друг его отца увидев однажды, что мальчик рисует на очаге мелом какие-то линии и углы, спросил: «Зачем Вы разрешаете ребёнку тратить впустую время; почему бы не послать его в школу?» Джеймс Уатт-старший ответил: «Не судите его слишком быстро; прежде разберитесь, чем он занят». Оказалось, что он искал решение задачи Эвклида.
Будучи подростком, он увлекался астрономией, химическими опытами, научился всё делать своими руками, за что получил от окружающих звание «мастера на все руки».
Образование
https://youtube.com/watch?v=Ty2WTVhX6Oo
Джеймс Уатт и паровая машина — Яндекс.Видео.flv
Все видео
В университете Уатт познакомился с химиком Джозефом Блэком. Эта встреча способствовала разработке ряда новых химических приборов, необходимых в дальнейших исследованиях Блэка.
Изобретательство
В 1774 году к Джеймсу Уатту, обратился профессор физики университета Глазго Джон Андерсон с просьбой отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена (имелась в виду «огневая машина», изобретённая английским инженером Томасом Ньюкоменом). Макет был оснащен 2-дюймовым цилиндром и имел рабочий ход поршня в 6 дюймов. Уатт провел ряд экспериментов, в частности, заменил металлический цилиндр на деревянный, смазанный льняным маслом и высушенный в печи, уменьшил количество поднимаемой за один цикл воды и макет, наконец, заработал. При этом Уатт убедился в неэффективности машины и внёс в конструкцию многочисленные усовершенствования. Первым значительным усовершенствованием, которое Уатт запатентовал в 1769 году, была изолированная камера для конденсации. Он изолировал паровой цилиндр, а в 1782 году он изобрёл машину двойного действия. Вместе с более мелкими усовершенствованиями это изобретение позволило увеличить производительность паровой машины в четыре и более раз. Кроме того, сама машина стала легко управляемой.
Попытки Уатта поставить свои изобретения на коммерческую основу не имели успеха до тех пор, пока он не вступил в деловые отношения с предпринимателем Мэттью Болтоном. Совместная компания “Boulton and Watt” успешно действовала на протяжении двадцати пяти лет, в результате чего Уатт стал весьма состоятельным человеком.
Российское предложение
Российская академии наук пригласила Уатта работать в России. Русское правительство предложило английскому инженеру «занятие, сообразное с его вкусом и познаниями» и с ежегодным жалованьем в 1000 фунтов стерлингов. Намерение Уатта уехать в Россию вызвало переполох. Поэт Эразм Дарвин написал: «О Боже, как я был напуган, когда услышал, что русский медведь зацепил Вас своей громадной лапой и тянет в Россию! Умоляю не ездить, если только это возможно… Я надеюсь, что Ваша огненная машина оставит Вас здесь». Уатт в Россию не поехал.
Старость
Уатт был разносторонне одарён, легко изучал языки, много читал. Вальтер Скотт в предисловии к одному из своих романов выражает удивление разнородности познаний Уатта, которого он знал в последние годы его жизни.
Скончался в возрасте 83 лет и был похоронен в приходской церкви в Хэндсворте. Вскорости в Вестминстерском аббатстве был воздвигнут памятник Уатту, выполненный талантливым скульптором Уантри.
