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.

Некогда для откачки воды в шахтах и на судоремонтных предприятиях успешно использовалась паровая машина Ньюкомена, что продолжалось более 50 лет. В то же время вся эта конструкция имела внушительные габариты и требовала постоянного пополнения запасов угля. Временами для снабжения паровой машины топливом приходилось задействовать до 50 лошадей. В общем, все указывало на то, что данный агрегат требует усовершенствования, весь вопрос состоял лишь в том, кому эта идея придет в голову первому.

Начало новой эры в механике

В середине 60-х годов 18 века талантливый механик Джеймс Уатт работал в университете Глазго. Однажды ему поступил заказ на ремонт паровой машины Ньюкомена, и, разобравшись в конструкции агрегата, Уатт решил попробовать ее немного усовершенствовать. Он предположил, что можно будет сократить расход недешевого топлива, если цилиндр паровой машины будет постоянно оставаться в нагретом состоянии. Ведь до этого поршень двигался вниз и совершал полезную работу благодаря тому, что емкость с паром охлаждалась при помощи впрыска воды. Но чтобы воплотить в жизнь данную идею, следовало разобраться с проблемой конденсации пара, которую Уатт решил достаточно элегантно.

Если верить историческим источникам, мысль о том, как можно сконденсировать пар, пришла Уатту в голову совершенно случайно, когда он увидел, как под давлением вырываются его струи из котлов прачечных. Джеймс сообразил, что пар - это обыкновенный газ, который из цилиндра можно легко направить в другую емкость, создав в ней меньшее давление. Для этих целей Уатт решил использовать откачивающий насос и систему металлических отводящих трубок, которые забирали из цилиндра пар.

Паровая машина Джеймса Уатта

Следующее усовершенствование было направлено на то, чтобы заставить поршень в цилиндре совершать полезную работу не за счет атмосферного давления, а с помощью давления пара. Основная сложность состояла в том, чтобы сделать всю конструкцию герметичной, ведь добиться этого в то время было непросто. Но Уатт и здесь продемонстрировал отличную работу мысли - в своей машине он использовал в качестве уплотнителя пеньковую веревку, пропитанную маслом. Она по специальным углублениям наматывалась вокруг поршня, что позволило в большей части решить эту проблему.

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.

19 января родился Джеймс Уатт (1736-1819) — шотландский инженер, изобретатель-механик.

Писал, что «паровая машина была первым действительно интернациональным изобретением…». В создании ее принимали участие француз Папин, немец Лейбниц, англичане Северн, Ньюкомен и Уатт. В России паровую машину изобрел И. И. Ползунов.

Машины Севери и Ньюкомена, работавшие с самого начала XVIII в., имели два существенных недостатка: они могли только откачивать воду и были очень неэкономичны. Топлива они потребляли в сотни раз больше, чем современные двигатели. Существенные улучшения в паровую машину внес Джемс Уатт.

В 1763 г. Д. Уатт, работавший механиком университета в Глазго (Шотландия), получил задание отремонтировать действующую учебную модель паровой насосной установки Ньюкомена. Исправленная Уаттом модель работала очень плохо, и Уатт более пяти лет упорно бился над ней, пока наконец не нашел замечательное решение, которое позволило более чем вдвое снизить расход топлива больших машин.

Уатт первый применил конденсатор: установку, в которой происходит конденсации - превращение пара в воду посредством охлаждения. Подобно тому, как в гидравлических установках работа зависит от разности уровней воды, в паровых установках она зависит от разности температур. Чем выше температура пара в начале его работы и чем ниже в конце, тем экономичнее работает паровой двигатель. Во времена Уатта котлы не могли дать пар с давлением больше 1,1 атм. и температурой выше 100С, поэтому хорошее охлаждение пара в конце работы имело большое значение. Пар тогда, как и сейчас, охлаждали водой, но делали это, вбрызгивая воду в цилиндр машины. Попеременный нагрев и последующее охлаждение цилиндра вызывали большой расход топлива. «Цилиндр должен быть всегда горячим!» - правильно решил Уатт, а пар можно охлаждать в отдельном сосуде - конденсаторе. Введение конденсатора более чем вдвое снизило расход топлива в паровых машинах.

Примерно в те же годы остро встала новая задача: придать валу паровой машины вращательное движение. Над этой проблемой работали многие изобретатели, но наиболее удачным было изобретение Уатта.

В 1784 г. он получил патент на паровой двигатель с вращающимся валом и с конденсатором. Экономичность машины Уатта совершенно затмила успехи его современников, построивших машины с вращающимся валом, и даже вызвала неверное представление о том, что Уатт один изобрел паровую машину.

Все хлопоты по постройке и распространению паровых машин Уатта принял на себя его компаньон Болтон, а Уатт все свои силы отдавал усовершенствованию паровой машины. Он изобрел прибор - индикатор, позволяющий следить за работой пара внутри цилиндра, исследовал работу пара и нашел выгодным впускать пар в цилиндр только на 1\4 хода поршня, предоставляя пару затем расширяться. Расширение пара вызвало значительную экономию, но несколько снизило мощность машины. Для увеличения мощности машины при тех же ее размерах Уатт использовал вторую полость цилиндра и таким образом впервые применил машину двойного действия. Эта машина способствовала получению более равномерного вращательного движения. Она была отмечена как «универсальный двигатель крупной промышленности».

Совершенствуя свою машину, Уатт ввел еще ряд серьезных улучшений. Он впервые применил так называемую «паровую рубашку» - пространство, окружающее цилиндр, через которое пар поступал в машину, постоянно держа стенки цилиндра горячими. Он изобрел и ввел в практику центробежный регулятор - чувствительный прибор, позволяющий автоматически, без участия человека, поддерживать число оборотов вала машины постоянным при любых уменьшениях или увеличениях ее нагрузки.

Машины Уатта быстро распространились и в течение четверти столетия были единственным двигателем в промышленности.

Основные его изобретения: конденсатор, цилиндр двойного действия, паровая рубашка, индикатор и центробежный регулятор применяются и поныне, а имя Уатта навсегда вошло в историю как имя одного из творцов новой техники.

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.

В статье воспроизведен материал из Большого энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона .

См. также

• Ватт ,

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.