Шотландский изобретатель паровой машины. Краткая биография джеймса уатта

Уатт Джеймс (1736-1819), английский физик и изобретатель.

Стремление к знаниям Джеймс унаследовал от отца - кораблестроителя и деда - преподавателя математики. Никаких учебных заведений Уатт не посещал, но к 20 годам сумел получить всестороннее образование, а также приобрести специальности гравировщика, изготовителя оптических и навигационных приборов.

Вскоре он устроился механиком в Университет Глазго, где стал проводить опыты с паровыми машинами. «Все мои помыслы, - писал Уатт другу, - направлены на паровую машину: я не могу ни о чём думать».

Между 1764 и 1784 гг. Уатт работал над созданием теплового двигателя. Конструкция его была более совершенной по сравнению с изобретениями других европейских учёных. Машина действовала за счёт того, что пар из котла поступал в цилиндр и, расширяясь, заставлял двигаться поршень. Одновременно Уатт сумел повысить её мощность, предусмотрев для выхода пара специальное охлаждающее устройство - конденсатор.

Разработанный Уаттом шарнирный механизм превратил паровую машину в универсальный двигатель для прядильных и ткацких станков, позволил применять её на фабриках и заводах, в горном деле. Она заменяла труд десятков людей, которым раньше приходилось приводить станки в движение вручную. Это ускорило развитие английской промышленности.

Другие изобретения Уатта (в частности, копировальный пресс, приспособление для прокладки каналов) также принесли большую пользу.

Заслуги изобретателя оценили не только в Англии. В 1773 г. императрица Екатерина II пригласила его в Россию. Но он остался на родине до самой смерти.

Уатт занимался исследованием свойств воды и водяного пара, определением единицы мощности - лошадиной силы.

Умер 19 августа 1819 г. в Хитфилде. В честь учёного названа современная единица мощности - ватт.

Ватт (обозначение: Вт, W ) - в системе СИ единица измерения мощности. Единица названа в честь шотландско-ирландского изобретателя-механика Джеймса Уатта (Ватта), создателя универсальной паровой машины.

Ватт как единица измерения мощности был впервые принят на Втором Конгрессе Британской Научной ассоциации в 1889 году. До этого при большинстве расчётов использовались введённые Джеймсом Уаттом лошадиные силы, а также фут-фунты в минуту. На XIX Генеральной конференции по мерам и весам в 1960 году ватт был включён в Систему Интернациональную.

В звукотехнике слово «Ватт» сразу ассоциируется с мощность акустической системы и выходной мощность усилителя, но не только. Высокая мощность не есть главным показателем в электроакустике, но есть очень важным параметром.

Джеймс Уатт (англ. James Watt; 19 января 1736, Гринок, Шотландия - 19 августа 1819, Хандсворт, Бирмингем, Англия) - выдающийся шотландский инженер, изобретатель-механик. Член Эдинбургского королевского общества (1784), Лондонского королевского общества (1785), Парижской академии наук (1814). Создатель универсальной паровой машины двойного действия. Изобретение им парового двигателя положили начало индустриальной революции. Его именем названа единица мощности - Ватт.

Джеймс 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».

В 18 лет отправляется для получения специальности в Глазго. Для обучения на мастера по слесарному делу отец в 1754 году отправил Уатта в Лондон. Освоив за год семилетнюю программу, Уатт возвратился в Шотландию и получил место мастера-изготовителя точных и оптических инструментов в Университете Глазго.

В университете Уатт познакомился с химиком Джозефом Блэком. Эта встреча способствовала разработке ряда новых химических приборов, необходимых в дальнейших исследованиях Блэка.

В 1763 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), который на самом деле никогда нормально не работал. Макет был оснащен 2-дюймовым цилиндром и имел рабочий ход поршня в 6 дюймов. Уатт провел ряд эксприментов, 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. Паровую машину стали применять на заводах и фабриках в качестве привода, что привело к резкому повышению производительности труда.

Финансовые трудности вынудили Уатта уже в зрелом возрасте проводить геодезические изыскания, работать на строительстве каналов, сооружать порты и пристани. Денежное положение Уатта выровнялось после того, как он вступил в деловые отношения с бирмингемским промышленником Мэтью Болтоном. В это время Уатту поступает предложение от Российской академии наук 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». Болтон, понимая какую выгоду может принести изобретения Уатта, сделал всё возможное, чтобы Уатт остался на родине.

В 1785 году Уатт запатентовал изобретение новой топки котла, и в этом же году одна из машин Уатта была установлена в Лондоне на пивоваренном заводе Сэмюэла Уитбреда для размалывания солода. Машина выполняла работу 24 лошадей. Машина сохранилась до наших дней.

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.

Паровая машина Т. Ньюкомена.

В 1705 году механик Томас Ньюкомен получил патент на изобретенную им тепловую машину. Паровой насос Ньюкомена начали использовать в Англии для откачки воды из шахт. Главной деталью его был поршень, уравновешенный грузом и двигавшийся в большом вертикальном цилиндре (2). Давление пара, подаваемого в цилиндр из котла (1), поднимало поршень. Впрыскивание холодной воды из резервуара (5) осаждало пар и создавало в цилиндре вакуум. Атмосферное давление опускало поршень вниз. Охлаждающая вода и сконденсированный пар выпускались из цилиндра по трубе (6), а излишний пар из котла - через предохранительный клапан (7).

После этого двигатель вновь был готов к следующему впрыскиванию пара. Основной недостаток машины Ньюкомена состоял в том, что рабочий цилиндр в ней являлся в то же время и конденсатором.

Из-за этого приходилось поочередно то охлаждать, то нагревать цилиндр, и расход топлива оказывался очень велик.

Машина Ньюкомена была громоздкой, работала медленно и с перерывами.
Последующие изобретатели внесли много усовершенствований в насос Ньюкомена. Но принципиальная схема машины Ньюкомена оставалась неизменна на протяжении 50 лет.

Паровой двигатель Джеймса Уатта.

В 1765 году английский механик Джеймс Уатт создает паровой двигатель. В 1763-1764 годах ему пришлось чинить принадлежавший университету образец машины Ньюкомена. Уатт изготовил небольшую ее модель и принялся изучать ее действие. Уатту сразу стало ясно, что для более экономичной работы двигателя целесообразнее держать цилиндр постоянно нагретым. В 1768 году на основе этой модели на шахте горнозаводчика Ребука была построена большая машина Уатта, на изобретение которой он получил в 1769 году свой первый патент.

Самым принципиальным и важным в его изобретении было разделение парового цилиндра и конденсатора, благодаря чему не затрачивалась энергия на постоянный разогрев цилиндра. Машина стала более экономичной . Ее КПД увеличился.

С 1776 года началось фабричное производство паровых машин. В машину 1776 года по сравнению с конструкцией 1765 года было внесено несколько принципиальных улучшений. Поршень помещался внутри цилиндра, окруженный паровым кожухом. Кожух сверху был закрыт, а цилиндр - открыт. Пар поступал в цилиндр из котла по боковой трубе. Цилиндр соединялся с конденсатором трубой, снабженной паровыпускным клапаном. Выше этого клапана был размещен еще один уравновешивающий клапан.

Однако машина совершала только одно рабочее движение, работала рывками и потому могла использоваться только как насос. Чтобы паровая машина могла приводить в действие другие машины, необходимо было, чтобы она создавала равномерное круговое движение. Такой двигатель двойного действия был разработан Уаттом в 1782 году. Огромных усилий потребовало от Уатта создание механизма передающего движение от поршня к валу, но Уатт добился и этого, создав особое передающее устройство, которое так и называется параллелограммом Уатта. Теперь новый двигатель Уатта годился для привода других рабочих машин. За 1785-1795 годы было выпущено 144 таких паровых двигателей, а к 1800 году в Англии работала уже 321 паровая машина Уатта

Для измерения мощности паровых машинУатт ввел понятие "лошадиная сила", которая в качестве общепринятой единицы мощности используется и по настоящее время. Одну из машин Уатта купил пивовар, чтобы заменить ею лошадь, которая приводила в действие водяной насос. При выборе необходимой мощности паровой машины пивовар определил рабочую силу лошади как восьмичасовую безостановочную работу до полного изнеможения лошади. Расчет показал, что каждую секунду лошадь поднимала 75 кг воды на высоту 1 метр, что и было принято за единицу мощности в 1 лошадиную силу.

Паровые двигатели применяли во всех отраслях производства. Они широко использовались в промышленности, на транспорте и стали в свое время "двигателями технического прогресса".

Однако коэффициент полезного действия самых лучших паровых двигателей не превышал 5%! Из каждых 1000 кг топлива на полезную работу тратилось всего лишь 50 кг!

К концу 19 века схема паросиловой установки была значительно усовершенствована, и ее основные принципы сохранились до нашего времени.
___

Интересно, что в 1735 году в здании английского парламента был установлен первый в систории вентилятор, который приводился в движение паровым двигателем.
___

В 1800 году некий американец, владелец шахты по добыче каменного угля придумал первый паровой лифт. В 1835 году этот паровой лифт вошёл в обиход фабричного грузоподъемного дела в Англии, а потом получил распространение в США.
А в 1850-х годах "Компания паровых подъёмников Отиса" установила свой первый пассажирский лифт в пятиэтажном магазине на Бродвее. Лифт брал до пяти человек и вез их со скоростью 20 см в секунду.

Ватт, Джеймс

или Уатт (Watt ) - знаменитый усовершенствователь паровой машины. Родился в Гриноке в г., † в . Отец его был механик, строивший и починявший разнообразные инструменты и машины от музыкальных (органы) до кранов, служивших для подымания тяжестей. В. с детства был окружен инструментами, любил в них всматриваться, делал для себя игрушки , а потом различные модели. Родители его, принимая во внимание слабое здоровье маленького Джеймса, не принуждали его учиться и предоставляли ему много свободы в выборе занятий. Ватт в начальном училище не отличался успехами, но в гимназии шел лучше, хотя болезненный организм и там препятствовал непрерывности его занятий. Во всяком случае, математические занятия в школе и примеры отца не остались без влияния на развитие в юном В. склонности к механике . Вообще же он любил очень многое и, между прочим - занятие естественными науками и медициной , так что сам в юные годы не мог определить, в чем состояло его истинное призвание. Ватт нередко бывал в Глазго у дяди, университетского проф., и там свел знакомство со многими учеными и образованными людьми. Он никогда не проходил никаких специальных курсов, но много читал, размышлял и сам образовал себя и сделался многосторонне знающим человеком.

Отец Ватта, несмотря на свое трудолюбие, был весьма небогатый человек и, зная, что его двум сыновьям придется существовать своим личным трудом, приучал одного к коммерческому делу, а занятиям Джеймса решился дать техническое направление, совершенно соответствовавшее его склонностям, как это впоследствии блистательно подтвердилось. Сначала молодой Ватт учился ремеслу механика в Глазго , а потом в Лондоне, где в течение одного года выучился приготовлению чертежных и астрономических инструментов (секстантов и др.), требовавших очень тщательной работы. Потом В. переселился в Глазго, где его пристроили в качестве механика при Университете. Сначала материальные дела его шли очень туго, но, в конце г. вступив в компанию с Крейгом, Ватт стал получать уже довольно много заказов, а в , приобрев женитьбой право гражданства в Глазго, он открыл мастерскую в самом городе, на что ранее, по правилам тогдашних цехов, он не имел права.

В то время механики еще не разделялись по специальностям, так что В. приходилось, подобно его отцу, заниматься приготовлением самых разнообразных механизмов, а в том числе и музыкальных инструментов. И в этой новой для него технике он умел выказать свои способности, хотя вовсе не имел музыкального слуха. Когда же недоставало заказов этого рода, В. занимался нивелировками и планами различных городских сооружений. Деятельность его в области механики паровых машин началась в г., когда ему поручено было исправление модели так называемой огневой, или атмосферической, машины Ньюкомена, принадлежавшей Университету Глазго. Эта машина приводилась в движение также паром, который приподнимал поршень в цилиндре до самого верха, после чего под поршень выбрызгивалась вода, которая обращала большую часть пара в воду, и тогда атмосферное давление гнало поршень вниз (см. Паровые машины , история их). Такого рода попеременное движение происходило с большим грохотом и чрезвычайно неравномерно. Ватт занялся порученною ему моделью, вдумывался в причины, по которым она действовала неправильно и даже нередко совсем останавливалась; систематически производил опыты с нею и паровичком и нашел, наконец, средство не только сообщить ей более правильное движение, но и существенно изменить ее устройство. Измеряя объемное количество пара , переходящего из котла под поршень , Ватт нашел, что оно во много раз превосходит объем цилиндра под поршнем, потому что первые входящие количества пара обращаются в воду до тех пор, пока не нагреется цилиндр; когда же, наконец, пар поднимал поршень, то для образования пустоты под ним, то есть для уничтожения пара, надо было вбрызгивать туда огромное количество воды, причем цилиндр опять сильно охлаждался. Если же вбрызгивалось мало воды, то она, обращая часть пара в жидкое состояние, сама нагревалась до кипения. В. здесь встретился с явлениями так называемой скрытой теплоты , в то время только что объясненными Блеком , о чем Ватт узнал только впоследствии из переписки с ним.

Паровая машина Ватта и Больтона 1784 г.

Делая систематические опыты над упругостью паров воды при различных температурах, над объемом паров, образовавшихся из определенного объема воды, над нагревательною способностью пара, когда он обращается в воду, В. додумался до нового принципа устройства паровых машин. Преобразование, сделанные В. в машине Ньюкомена и дальнейшие постоянные ее улучшения до такой степени существенны, что В. нередко называют изобретателем паровых машин. Два года употребил В. на эти предварительные ученые опыты и, наконец, в г. подал прошение о выдаче ему привилегии на способы уменьшения потребления пара и, вследствие того, топлива в огневых машинах. Привилегия была дана В. в начале г. на 14 лет. Но трудности практического осуществления идей В. как в механическом отношении, так по недостатку денежных средств и по множеству побочных обстоятельств были таковы, что спустя 6 лет после того машина еще не была выработана. К счастью, нашлись люди, понявшие всю великость изобретений В. и, несмотря на многих противников, выхлопотали ему исключительное пользование его изобретением еще на 25 лет, начиная с г. Известность Ватта в то время была так велика, что в г. русское правительство сделало В. предложение переселиться в Россию . Он отклонил это предложение, желая заняться окончательным осуществлением своего предприятия, что даже в Англии было весьма трудно, так как и там было мало хороших работников, и сначала не было хороших механизмов для вытачивания металлических цилиндров, что составляло необходимое условие для правильного движения поршня. Если бы В. не нашел в лице Больтона предприимчивого заводчика, капиталиста и друга, то неизвестно, когда паровая машина в новом ее виде появилась бы на свете. Больтон , отдав свои заботы и капитал на это дело, одно время был близок к разорению, но не унывал и не расставался с Ваттом. С года, то есть через 14 лет после выдачи В. первой привилегии, их дела пошли лучше, а вскоре потом и совсем поправились. В г., когда кончился второй срок привилегии, В. вступил в 65-й год жизни. Тогда он и Больтон передали дела своим сыновьям, а сами на отдыхе отдались другим занятиям. Ватт устроил машину для копирования статуй и занимался этим делом, как развлечением для себя.

Жизнь Ватта вообще заслуживает изучения, а статья Словаря не может вполне очертить ее, поэтому следует указать на некоторые его биографии. На русском языке можно отметить хороший биографический очерк А. В. Каменского, составляющий одну из книжек биографической библиотеки Ф. Павленкова. На французском языке есть удивительно тепло и умно написанная биография В. в «Oeuvres Complètes de François Arago». См., кроме того, указание источников в упомянутой книжке г. Каменского.

См. также

• Ватт ,

Джеймс Уатт краткая биография выдающегося инженера и изобретателя, создателя парового универсального двигателя, члена королевского Лондонского общества и Парижской академии наук.

Джеймс Уатт краткая биография

Джеймс Уатт появился на свет 19 января 1736 года в городке Гринок, Шотландия. Еще в подростковом возрасте Джеймс увлекся астрономией и химическими опытами. Отец отправляет сына обучаться в Лондон, чтобы он обучался слесарному делу. Освоивши семилетнюю программу всего за год, Уатт возвращается в родную страну и находит себе работу механика по изготовлению точных приборов в университете Глазго.

На работе Джеймс познакомился с такими известными физиками как Дж. Блэк и Дж. Робинсон и берет участие в экспериментах в сфере исследования парообразования, которые они проводили. Стоит отметить, что в тот период создание паровой машины было достаточно популярным делом. Данное дело настолько поглотило механика Уатта, что он приступил к собственным исследованиям. Он изучал свойства водяной пары и исследовал зависимость температур от давления.

В 1769 году он получил патент с уклоном на «способы уменьшения потребления пара в паровых машинах». Джеймс глубоко изучает и делает попытки совершенствовать разные типы паровых машин. Свою первую паровую машину он создал в 1774 году. В 1782 году ученый создал паровой двигатель с двойным действием непрерывного вращения, которую позже назовут его именем. Двигатель имел большое значение, так как способствовал переходу на машинное производство в промышленности.