Изобрел паровую машину

Один из величайших британских инженеров Джеймс Уатт в начале промышленной революции создал первые надежные двигатели для приведения в действие ткацких станков и откачки воды из шахт. Позже паровыми машинами Уатта были оборудованы повозки, движущиеся по рельсам, локомотивы и суда. Это привело к революционным изменениям транспортных средств, а в Европе и Северной Америке началось строительство железных дорог.

Согласно легенде, идея использовать энергию пара посетила Джеймса Уатта, когда он следил за тем, как крышка стоящего на огне чайника приподнимается под давлением пара. Однако в действительности паровая машина была изобретена до него. Уатт лишь усовершенствовал ее.

Джеймс Уатт родился в 1736 г. в шотландском городке Гриноке, близ Глазго, в семье купца. Еще подростком увлекался астрономией, химическими опытами, любил все делать своими руками. В 1755 г. Уатт уехал в Лондон учиться на механика и мастера по изготовлению астрономических инструментов. Освоив за год семилетнюю программу обучения, вернулся в Глазго, где получил место механика в университете и создал собственную мастерскую.

В 1764 г., пытаясь починить модель паровой машины Ныокоменл 1764 г., Уатт понял, в чем ее несовершенство: на попеременное нагревание и охлаждение цилиндра уходило слишком много энергии, так как цилиндр нагревался паром, а затем охлаждался водой, впрыскивавшейся в него для конденсации пара. Через год Уатт изобрел машину, в которой пар поступал в отдельный конденсатор и цилиндр мог постоянно оставаться горячим; это позволило втрое увеличить мощность машины.

В 1767 г. Уатт уехал в Англию; здесь он познакомился с Мэттыо Боултоном, владельцем завода в Сохо близ Бирмингема, где изготавливались всевозможные изделия из металла (вплоть до пуговиц и пряжек). Позже (в 1797 г.) Боултон изобрел новую британскую медную монету и станки для ее чеканки.

В 1775 г. Боултон и Уатт создали совместное предприятие для изготовления паровой машины Уатта. Первый образец был создан в 1776 г., но для повышения надежности машины потребовалось 5 лет; только тогда удалось приступить к массовому производству. Большинство выпущенных машин использовалось в насосах для рудников вместо машин Ныокомена.

Уатт продолжал работать над своей машиной. Чтобы превратить прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня вверх и вниз во вращательное, в 1781 г. он изобрел планетарный механизм и связанную с ним шатунно-кривошипную систему (так называемый параллелограмм Уатта). Эти усовершенствования позволили применить машину Уатта в качестве привода при производстве токарных и ткацких станков и грузоподъемных кранов. В1782 г. Уатт создал паровую машину двойного действия, в которой пар попеременно поступает на каждую сторону поршня. В 1788 г. он изобрел подъемно-шаровой центробежный регулятор, позволяющий управлять скоростью работы машины, впервые использовав в технике принцип отрицательной обратной связи. В завершение он изобрел манометр для измерения давления пара. К концу XVIII в. в промышленности использовалось около 500 машин Уатта.

В1783 г. Уатт, наблюдая за работой пони в шахте, ввел условную единицу мощности «лошадиная сила». Она равна 75 кгс м/с. Как если бы лошадь могла поднять 75 кг груза на высоту 1 метр за 1 секунду. Человек, например, обладает мощностью в одну десятую лошадиной силы, а семейный автомобиль - мощностью примерно в 20 лошадиных сил.

К другим изобретениям Уатта относится способ копирования документов с помощью специальных химических (ализариновых) чернил. В 1780 г. он запатентовал копировальный аппарат - гектограф. В 1794 г. была создана новая компания «Боултон, Уатт и сыновья», в которой постепенно руководство перешло к сыновьям. В 1800 г. Уатт ушел в отставку и дожил до того времени, когда его сын, Джеймс Уатт-младший, в 1817 г. получил заказ на изготовление паровых машин для «Каледонии» -первого океанского парохода, вышедшего из английского порта.

В честь Уатта названа единица мощности в системе СИ - ватт. В механике 1 ватт равен 1 джоулю в секунду; в электричестве 1 ватт -это количество энергии, выделяемой током в 1 ампер при прохождении через проводник с разницей потенциалов на концах 1 вольт (ватты - амперы х вольты).

Главной частью машины Уатта был отдельный конденсатор (маленький цилиндр слева). На этом рисунке изображены планетарные механизмы в центре большого махового колеса. Они превращают прямолинейное возвратно-поступательное движение поршня во вращательное, что позволяет использовать паровой двигатель в качестве привода для многих других машин.