Что изобрел джеймс уатт
Пять главных изобретений Джеймса Уатта
Фото: Wikimedia Commons
19 января 1736 года родился выдающийся шотландский инженер, изобретатель-механик Джеймс Уатт, труды которого положили начало промышленной революции сначала в Англии, а затем и во всем мире. Мы решили рассказать о пяти изобретениях Уатта.
Паровая машина
В полном смысле этого слова Джеймс Уатт не был первым человеком, который изобрел паровую машину. Подобное устройство было описано Героном Александрийским в I веке н.э. Реальная паровая турбина была изобретена намного позже, в средневековом Египте, арабским инженером XVI века, который предложил метод вращения вертела силой потока пара, направляемого на лопасти, закрепленные по ободу колеса. Джеймс Уатт изобрел универсальную паровую машину, усовершенствовав паровую машину Ньюкомена, которую во времена Уатта использовали для откачки воды из угольных шахт. Первым таким значительным новшеством стала изолированная камера для конденсации: 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. Следующее усовершенствование было направлено на то, чтобы заставить поршень в цилиндре совершать полезную работу не за счет атмосферного давления, а с помощью давления пара. Позднее он также изолировал паровой цилиндр, а в 1782 году изобрел машину двойного действия, которая позволила увеличить производительность паровой машины в четыре раза, что дало 75% экономию в себестоимости угля. В дополнение к другим различным усовершенствованиям паровой машин Уатт также изобрел центробежный регулятор, при помощи которого осуществлялся автоматический контроль за скоростью машины, манометр и дроссельный клапан.
Видео
Джеймс Уатт, создатель инструментов
Примечания
[1] [Pope] Возможно, и к лучшему – последователь Аристотеля в средние века мог бы счесть параллели между Богом и Ньютоном святотатством.
[2] Quoted in Friedrich Klemm, trans. Dorothea Waley Singer, A History of Western Technology (Cambridge, Mass.: MIT Press, 1964), 242-243.
[3] Ben Russell, James Watt: Making the World Anew (London: Reaktion, 2014), 48-52, 69-70. Smeaton quoted in Larry Stewart, “Science and the Eighteenth-Century Public,” in The Enlightenment World, P. Jones, et. al., ed. (Abingdon: Routledge, 2004), 240.
[4] Samuel Smiles, Lives of the Engineers, Volume II: Harbours – Lighthouses – Bridges. Smeaton and Rennie. (London: John Murray, 1874), 136.
[5] John Smeaton, “An Experimental Enquiry concerning the Natural Powers of Water and Wind to Turn Mills, and Other Machines, Depending on a Circular Motion,” Philosophical Transactions of the Royal Society 51 (1759), 105-106.
[6] The emergence of this new cultural synthesis between science and handicrafts is surveyed in Robert Friedel, A Culture of Improvement (Cambridge, MA: MIT Press 2010), 198-201.
[7] Richard L. Hills, Power from Steam: A History of the Stationary Steam Engine (Cambridge: Cambridge University Press, 1993), 37; Reports of the Late John Smeaton, F.R.S. vol. 2 (London: Longman, Hurst, etc., 1812), 348.
[8] Milton Kerker, “Science and the Steam Engine,” Technology and Culture 2, 4 (Autumn 1961), 381. This is not a direct quote of any historian, but rather Kerker’s summary of a certain point of view on science and the steam engine.
[9] Поэтому тут мы используем древнегреческие концепции, описывая разницу количественных и качественных оценок,
[10] Francis Bacon, Joseph Devey, ed., Novum Organum (New York: P.F. Collier & Son, 1902), 152-53.
[11] Thomas L. Hankins, Science and the Enlightenment (Cambridge: Cambridge University Press, 1985), 74-80.
[14] Hankins, 75-76. Измерить скрытое тепло пара было сложнее, поэтому цифры Блэка не совсем точны.
[15] Hankins, 75. Иоганн Уилке из Швеции пришёл к тому же выводу, и назвал эту способность «относительным теплом» по аналогии с «относительной плотностью» материала.
[16] Samuel Smiles, Lives of Boulton and Watt (London: William Clowes and Sons, 1865), 83-85; Irene Maver, “Eighteenth-century Glasgow,” Feb. 17, 2011, bbc.co.uk (https://www.bbc.co.uk/history/british/civil_war_revolution/scotland_glasgow_01.shtml)
[18] Smiles, 102-103; Russell, 41-45.
[22] Модель была основана на двигателе с цилиндром в 122 см. Стена такого цилиндра была бы толщиной от 8 до 25 мм. При масштабировании цилиндра пришлось бы сделать очень тонкую и хрупкую стенку (толщиной около полумиллиметра). Вместо этого изготовитель сделал стенку в пять раз толще. Hills, 51-52.
[23] О степени заслуг Блэка или Уатта в усовершенствовании парового двигателя ведутся споры. См, например, Donald Fleming, “Latent Heat and the Invention of the Watt Engine,” in Otto Mayer, ed., Philosophers and Machines (New York: Science History Publications, 1976), 121-124. Но для наших целей это вряд ли имеет значение. Припишем ли мы Блэку открытие скрытого тепла или Уатту его переоткрытие – оба этих результата получились в результате применения новой экспериментальной философии.
[26] F. M. Scherer, “Invention and Innovation in the Watt-Boulton Steam-Engine Venture,” Technology and Culture
6, 2 (Spring, 1965), 168-170; Smiles, 153-157. Как указывает на 179-й странице Шерер, возможно, двигатель конструкции Уатта можно было бы заставить работать, используя схему изоляции поршня Ньюкомена, не будь Уатт таким перфекционистом. Она бы всё равно была более эффективной, но не такой эффективной, как итоговый двигатель от Boulton & Watt.
[27] Scherer, 177-78. Уатт также экспериментировал с разными вариантами других компонентов своего двигателя.
[28] Hills, 58-58; Вскоре после этого точность работы сверлильной машины ещё улучшили, используя винт в качестве направляющей. E. A. Forward, “The Early History of the Cylinder Boring Machine,” Transactions of the Newcomen Society 5, 1 (1924), 24-38.
vova_91
Всё самое интересное в одном журнале
Фото: Wikimedia Commons
Выдающийся шотландский инженер, изобретатель-механик Джеймс Уатт, труды которого положили начало промышленной революции сначала в Англии, а затем и во всем мире.
В полном смысле этого слова Джеймс Уатт не был первым человеком, который изобрел паровую машину. Подобное устройство было описано Героном Александрийским в I веке н.э. Реальная паровая турбина была изобретена намного позже, в средневековом Египте, арабским инженером XVI века, который предложил метод вращения вертела силой потока пара, направляемого на лопасти, закрепленные по ободу колеса. Джеймс Уатт изобрел универсальную паровую машину, усовершенствовав паровую машину Ньюкомена, которую во времена Уатта использовали для откачки воды из угольных шахт. Первым таким значительным новшеством стала изолированная камера для конденсации: 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. Следующее усовершенствование было направлено на то, чтобы заставить поршень в цилиндре совершать полезную работу не за счет атмосферного давления, а с помощью давления пара. Позднее он также изолировал паровой цилиндр, а в 1782 году изобрел машину двойного действия, которая позволила увеличить производительность паровой машины в четыре раза, что дало 75% экономию в себестоимости угля. В дополнение к другим различным усовершенствованиям паровой машин Уатт также изобрел центробежный регулятор, при помощи которого осуществлялся автоматический контроль за скоростью машины, манометр и дроссельный клапан.
Мастерская Джеймса Уатта Фото: Frankie Roberto/Wikimedia Commons
В 1780 году Уатт изобрел и запатентовал портативный копировальный пресс, который состоял из коробки, в которой были отделения для карандашей, ручки, линейки и бумаги, а также специальный отсек для копировальной бумаги. В металлизированной коробке был запас краски и воды на 24 листа копирования. Для зажима листа оригинала использовалась металлическая крышка. До начала работы копировальные листы 12 часов выдерживались в специальном составе. Фактическое копирование производилось поворотом ручки аппарата, вращавшей два латунных валика, расположенных в нижней части корпуса. Оригинал документа помещался на копировальную пластину между подъемными крышками. Его прижимали к влажной копировальной бумаге для получения оттиска, и, таким образом, на копировальных листах получалась зеркальная копия документа, которая после 24 часов сушки была готова к использованию. Компания, основанная Уаттом, выпускала подобные машины до конца XIX века, ее использовали в своей работе такие известные люди, как Бенджамин Франклин, Джордж Вашингтон и Томас Джефферсон.
В преклонных годах изобретатель также трудился над машиной для копирования скульптурных произведений, эйдографом — механическим приспособлением, позволяющим с высокой точностью копировать барельефы, медальоны, статуи и прочие вещи самой сложной формы.
Механизм, изобретенный Уаттом в 1784 году для придания поршню паровой машины прямолинейного движения. Параллелограмм состоит из двух горизонтальных рычагов, шарнирно прикрепленных к концам вертикального рычага, который закреплен в центре балки моста и имеет возможность вращения. За счет поворота вертикального рычага компенсируется неравномерность движения в поворотах. В наши дни используется на задней оси в некоторых автомобильных подвесках.
Паровая машина Уатта. Фото: Eclipse.sx/Wikimedia Commons
В качестве измерения мощности Уатт предложил использовать понятие «лошадиная сила». Эта единица измерения использовалась при большинстве расчетов до 1882 года, пока Британская ассоциация инженеров решила назвать единицу мощности именем Уатта — Ватт. Это был первый в истории техники случай присвоения собственного имени единице измерения.
Джеймс Уатт
Фото Все
Видео Все
Джеймс Уатт и паровая машина.
Джеймс Уатт и его паровая машина
Технические изобретения Промышленного переворота (рус.) Новая история
Джеймс Уатт — биография
Джеймс Уатт — гениальный шотландский инженер, механик, изобретатель. Его работы дали толчок к промышленной революции. Его именем названа единица мощности СИ— Ватт, он ввёл понятие первой единицы мощности — лошадиной силы. Ему принадлежит изобретение паровой машины двойного действия.
Шотландский инженер, член Лондонского королевского общества, член Парижской академии наук и член Эдинбургского королевского общества. Эти регалии принадлежат великому изобретателю, учёному Джеймсу Уатт. Благодаря его открытиям кардинально изменило развитие промышленности, не только в Великобритании, но и во всём мире.
Мужчины рода Уатт прославляли свою фамилию задолго до рождения Джеймса. Его прадед был известный землевладелец из Абердиншира. Принял участие в войне 1644-1647 годов на стороне ковенантеров. Во время одного из сражений он погиб. Все его земли, имущество, дом было конфисковано. А сын Томас, дед Джеймса, был вынужден переехать к родственнику, проживающего около Гринока.
Благодаря настойчивости и трудолюбию, он достиг уважения в обществе. Преподавал математику и мореходство, позже занял должность окружного судьи, являлся председателем церковного совета. Трудолюбие и тягу к знанию унаследовал его сын Джеймс, отец будущего всемирно известного изобретателя. Джеймс –старший был очень разносторонним человеком. Его любимым занятием было что-то мастерить руками. И его пристрастие переросло в бизнес. Он строил корабли, чинил различные механизмы, занимался морской торговлей. Его жена Агнес Мюрхед принадлежала к богатому роду, и была образованна.
Детство
Портрет Джеймса Уатта в детстве
Особо счастливым детство юного Джеймса назвать трудно. Почти год он провёл в четырёх стенах своей комнаты где самостоятельно изучал различные науки сам. Гулять вместе с детьми он не мог, единственным увлечением вне дома это была рыбалка.
Как-то присутствующий в гостях у Уаттов знакомый заметил, что Джеймс младший рисует что-то мелом на очаге, и возмутился говоря, что ребёнок попросту тратит время. Но отец ответил, что в начале нужно разобраться, что это за рисунки. Какого же было удивление взрослых, когда они поняли, что Джеймс пытается найти решение задачи Эвклида.
Немного повзрослев юный математик, увлекается астрономией и его начинают интересовать химические опыты. К тому времени отец передал ему своё самое главное богатство — умение работать руками. Позже знакомые его называли «мастер на все руки». В подарок от отца он получил столярные инструменты. И стал с упорством присущим всем Уатт, изготовлять различные устройства и механизмы, придуманные его отцом. По достижению возраста, он поступает в гимназию. Учит латынь, совершенствует свои знания в области математике.
Образование
Устроится официально нет финансовых возможностей, и он договаривается об обучении у мастера Моргана. Средств хватило на оплату только одного года. Он начинает с упорством осваивать профессию, и скоро он от изготовления самых простых линеек и циркулей, переходит к изготовлению более сложных инструментов. Ему подвластно сделать квадрант и сектор, теодолит. Всё это время он почти не покидает дом, так как на это просто нет времени. Живёт впроголодь.
Джеймс Уатт в молодости
По истечении года он вернулся в Шотландию. Джеймс поселяется у своего дяди в Глазго, и решает открыть своё дело. Начинает ремонтировать телескопы, октанты, барометры. Но союз ремесленников заставляет его прекратить работу, так как по сути у него не было должного образования. Но ему подворачивается счастливый случай. Его приглашают в университет Глазго для ремонта и настройки астрономических инструментов будущей обсерватории. Позже его назначат мастером научных инструментов при университете. Наступает долгожданное время, когда он стал достаточно зарабатывать на жизнь.
Архитектор и бизнесмен Джон Крейг в 1759 году приглашает Джеймса стать его партнёром. Совместно они организовали производство по изготовлению разных устройств и механизмов. Их совместная работа принесла ему полное избавление от нужды. Появившиеся средства позволили ему нанять себе помощников. Вместе они проработали ещё шесть лет, до самой смерти предпринимателя.
Изобретательство
Джон Робинсон, давний приятель Джеймса Уатта, заинтриговав его как – то вопросом по использованию пара в качестве двигательной энергии. Созданная пятьдесят лет назад паровая машина Ньюкомена использовалась только для откачки воды из шахт. За всё время её существования никто не пытался её как-то усовершенствовать. И Джеймс начинает исследование пара с нуля. Первые попытки создания новой паровой машины потерпели неудачу.
Паровая машина Джеймса Уатта
Но в 1763 году по просьбе профессора из университета он ремонтирует действующую паровую машину Ньюкомена. Он вносит в конструкцию много усовершенствований. Первую свою идею он запатентовал в 1769 году. Это изолированная камера для конденсата. Но создать полноценную машину он не может. Нужны деньги. Ему оказывают помощь Джозеф Блэк и Джона Роубака.
А через год это изобретение стало работать на предприятиях, к примеру эта машина была востребована на пивоварнях. Именно там и появилось понятие «лошадиная сила», так до появления этого механизма воду накачивали с помощью лошадей. Для точности эксперимента на одном пивоваренном заводе, хозяин в течении рабочей смены использовал одну самую выносливую лошадь. Джеймс выяснил, что она за час перегнала 75 кг воды. Это и стало единицей измерения мощности— лошадиная сила равняется 75 килограмм-силам на метр в секунду.
Первые созданные машины были очень громоздкие, и для них строили отдельное помещение. Но позднее Уатт модернизировал не только внутренние механизма агрегата, но и внешний вид.
В конце XVIII века значения разработанного двигателя оказалось по истине неоценимым вкладом в развитие промышленности и прогресса. По аналогии он создал копировальный пресс, который он запатентовал в 1780 году.
Копировальный пресс Джеймса Уатта
В 1800 году Джеймс Уатт уходит на пенсию, к этому времени уже закончился срок его патента, но это не значит, что великий изобретатель прекратил свои изыскания. Он ещё создаст эйдограф — прибор для «клонирования» скульптур, медальонов, сосудов и прочих предметов искусства.
Личная жизнь
В 1763 году состоялась свадьба, Уатт взял себе в жёны свою кузину Маргарет (Пегги) Миллер. В браке родилось 5 детей. При последних родах в 1772 году его жена умерла. Второй брак состоялся в 1777 году. Его избранницей стала Энн МакГрегор. У пары родилось ещё двое детей.
Смерть
Жизнь великого учёного закончилась 25 августа 1819 года. Он умер на 83 году жизни. Джеймс Уатт захоронен на кладбище возле церкви Святой Марии в Хэндсворте. На сегодняшний день церковь расширили и его захоронение находится под его сводами.
Память Джеймса Уатта увековечена памятником в Вестминстерском аббатстве. Великий изобретатель высечен сидящем, с бумагой и пером в руках.
Ссылки
Джеймс Уатт
шотландский ученый, изобретатель паровой машины
Джеймс Уатт
Джеймс Уатт (англ. James Watt) родился 30 января 1736 года в Шотландии, в Гриноке близ Глазго. Отец отправил его в Лондон, чтобы Джеймс обучился слесарному делу. За один год он освоил программу, рассчитанную на 7 лет, и, вернувшись на родину, стал работать механиком в университете Глазго.
Познакомившись с физиками Дж. Блэком и Дж. Робинсоном, Уатт принимал участие в проводимых ими экспериментах по определению теплоты парообразования. В то время было очень популярно создавать паровые машины, среди которых к тому времени существовали «огневая машина» француза Д. Папена, паровой водоподъемник Т. Севери, пароатмосферная машина Т. Ньюкомена.
Уатт приступает к совершенствованию паровой машины. Джеймс Уатт впервые сумел добиться того, чтобы пар не охлаждался внутри цилиндра, в противном случае образовывался конденсат, и эффективность машины падала. В машине Уатта применялось избыточное давление пара, это улучшало экономичность и снижало габариты установки (эта особенность была запатентована в 1768 году).
Работы инженера заинтересовали фабриканта Мэтью Болтона, владевшего металлообрабатывающим заводом в местечке Сохо близ Бирмингема, и он заключает с Уаттом соглашение о партнерстве. В 1782 году Уатт создает первую паровую машину двойного действия.
Болтону принадлежала идея измерять мощность двигателя в лошадиных силах, а по имени Уатта была названа единица мощности – Ватт. Фирма «Болтон и Уатт» до конца века была монополистом в Англии по производству паровых машин. Паровая машина Уатта сыграла большую роль в промышленном перевороте и переходе к машинному производству.
Кроме того, Уатту принадлежат и другие изобретения и открытия: ртутный манометр, водомерное стекло в котлах, копировальные чернила, индикатор давления.
Умер Джеймс Уатт 19 августа 1819 года в Хитфилде близ Бирмингема (Англия).