Уатт, Джеймс

Джеймс Уатт
англ. James Watt
Портрет Джеймса Уатта автор Генри Ховард, 1797 год
Дата рождения	19 января 1736(1736-01-19)
Место рождения	Гринок, Ренфрюшир, Шотландия
Дата смерти	19 августа 1819(1819-08-19) (83 года)
Место смерти	Хэндсворт, Бирмингем, Англия
Научная сфера	изобретатель-механик
Известен как	изобретатель паровой машины
Автограф
Медиафайлы на Викискладе

Джеймс Уа́тт (англ. James Watt; 19 января 1736, Гринок, Шотландия — 19 августа 1819, Хэндсворт, Англия) — шотландский инженер и изобретатель, является значимой фигурой промышленной революции.

Его достижения вдохновили многих и он стал именем единицы мощности в системе СИ — ваттом. Он предложил первую единицу мощности — лошадиную силу, и его изобретение паровой машины двойного действия изменило подход к производству.

Уатт был членом Лондонского королевского общества, Парижской академии наук и Эдинбургского королевского общества, что подчёркивает его заслуги перед наукой. Его открытия радикально изменили ход промышленного развития не только в Великобритании, но и по всему миру.

Биография

Родился Джеймс 19 января 1736 года в небольшом шотландском городке Гринок, который находится в 30 километрах от Глазго. Джеймс наследовал стремление к знаниям от своего отца, кораблестроителя, и деда — преподавателя математики. Несмотря на то, что Уатт не посещал учебные заведения, он смог получить всестороннее образование к 20 годам, освоив специальности гравировщика, изготовителя оптических и навигационных приборов.

После того как он устроился механиком в Университете Глазго, где начал проводить опыты с паровыми машинами, Уатт сосредоточил все свои усилия на разработке новаторского теплового двигателя. Его конструкция была значительно передовой по сравнению с тем, что предложили другие учёные в Европе. Пар из котла поступал в цилиндр, расширялся и заставлял двигаться поршень. Уатт также усовершенствовал машину, добавив специальное охлаждающее устройство — конденсатор.

С помощью разработанного Уаттом шарнирного механизма паровая машина стала универсальным двигателем, который использовался на прядильных и ткацких станках, на фабриках, заводах и в горнодобывающей промышленности. Это позволило заменить работу десятков людей, которые ранее вручную приводили станки в движение, и ускорило развитие промышленности в Англии. В дальнейшем другие изобретения Уатта, такие как копировальный пресс и приспособление для прокладки каналов, тоже принесли значительную пользу. Заслуги этого изобретателя были признаны не только в Англии.

В 1773 году императрица Екатерина II пригласила его в Россию, но он предпочёл остаться на родине до конца своих дней. Уатт изучал свойства воды и водяного пара, исследовал понятие единицы мощности, известной как лошадиная сила. Джеймс Уатт скончался 19 августа 1819 года в Хитфилде. В его честь была названа современная единица мощности — ватт.

Детство

У Джеймса Уатта с самого детства были проблемы со здоровьем. Семья приняла решение обучать его дома. Мать занималась с сыном правописанием, а отец учил его математике. Позднее Джеймс пошёл учиться в школу, но из-за своего состояния здоровья пришлось прекратить посещение. Родители не настаивали на формальном образовании и утверждали, что если Джеймс захочет научиться чему-то, то он сможет сделать это самостоятельно. Трудно охарактеризовать детство молодого Джеймса как особенно радостное. Почти год он провёл внутри своей комнаты, где самостоятельно изучал различные науки. Ему не было дано гулять с другими детьми, и единственным его увлечением на улице была рыбалка.

Постепенно подрастая, молодой математик заинтересовался астрономией и начал проводить химические эксперименты. Отец передал ему свою самую ценную науку — умение работать руками. Друзья называли его «мастером на все руки». От отца в подарок он получил столярные инструменты и с тем же упорством, что было свойственно всем Уатт, начал изготавливать различные устройства и механизмы, задуманные им самим. По достижении определённого возраста, он поступил в гимназию, где изучал латынь и совершенствовал свои математические знания.

Образование

В 1755 году, когда Джеймсу было восемнадцать лет, умерла его мать. Данное событие подорвало здоровье отца и повлияло на деловое положение семьи. Молодой Уатт решил попробовать зарабатывать себе на жизнь самостоятельно, занимаясь ремеслом, связанным с изготовлением измерительных приборов. Однако для обучения этому делу в Шотландии не было возможности, поэтому ему пришлось отправиться на обучение в Лондон.

Из-за отсутствия финансовых средств он не мог официально устроиться на работу, поэтому договорился о стажировке у мастера Моргана. Ему хватило средств только на оплату одного года обучения. Джеймс с настойчивостью впитывал знания и навыки, начиная с изготовления простых линеек и циркулей, а затем переходя к более сложным инструментам. Он научился создавать квадранты, секторы, теодолиты. По прошествии года он вернулся в Шотландию и поселился у своего дяди в Глазго, где решил начать свой бизнес. Джеймс начал заниматься ремонтом и настройкой телескопов, октантов и барометров. Однако союз ремесленников вынудил его прекратить деятельность из-за отсутствия соответствующего образования. Позже его назначили мастером научных инструментов в университете.

В 1759 году архитектор и предприниматель Джон Крейг пригласил Джеймса стать его партнёром. Вместе они создали производство для изготовления разнообразных устройств и механизмов. Их совместная работа принесла ему финансовую стабильность. Появившиеся средства позволили ему нанять помощников. Они продолжали работать вместе ещё шесть лет, до самой смерти бизнесмена.

Смерть

Жизнь знаменитого учёного завершилась 25 августа 1819 года, когда ему исполнилось 83 года. Джеймс Уатт похоронен на кладбище возле церкви Святой Марии в Хэндсворте. В настоящее время церковь была расширена, и его захоронение находится под её сводами. В память о Джеймсе Уатте был установлен памятник в Вестминстерском аббатстве. Великий изобретатель изображён сидячим с бумагой и пером в руках.

Личная жизнь

В 1763 году Джеймс Уатт вступил в брак со своей кузиной Маргарет (Пегги) Миллер. У них в браке появилось 5 детей. В 1772 году после последних родов его жена скончалась. Второй брак Джеймса был заключён в 1777 году с Энн МакГрегор. У них также появились двое детей.

Изобретения

Паровая машина

Джеймс Уатт не был первым изобретателем паровой машины. Устройство подобного типа было описано Героном Александрийским в I веке н. э. Фактически работающая паровая турбина была изобретена в средневековом Египте в XVI веке арабским инженером, который предложил способ использования парового потока для вращения веретена через направление пара на лопасти колеса. Джеймс Уатт усовершенствовал паровую машину Ньюкомена, которая использовалась для откачки воды из угольных шахт, создав универсальный паровой двигатель. Одним из значительных новшеств стала изолированная камера для конденсации, за которую Уатт получил патент в 1769 году. Важно отметить, что он не изобрёл новую паровую машину, а усовершенствовал паровой двигатель, поддерживая постоянную температуру, равную температуре пара.

В следующем шаге он работал над тем, чтобы заставить поршень в цилиндре выполнять полезную работу через давление пара, а не атмосферного давления. Затем он изолировал паровой цилиндр и в 1782 году придумал машину двойного действия, повысив производительность в четыре раза и сократив расход угля на 75 %. Помимо прочих усовершенствований, Уатт также создал центробежный регулятор для автоматического контроля скорости машины, манометр и дроссельный клапан.

Паровой молот

Помимо работы над паровой машиной и её усовершенствованиями, Уатт также разработал паровой молот. Он получил патент на этот изобретение в 1784 году, сразу после получения патента на паровую машину. Эта устройство было оборудовано маховым колесом для привода обычного рычажного молота того времени. Первая модель молота Уатта весила 54,5 килограмма и поднималась на высоту 8 дюймов (203 миллиметра). Затем Уатт создал рычажный паровой молот с падающими частями весом около 380 килограмм, который мог выполнять 300 ударов в минуту. Этот паровой молот считался одним из важнейших изобретений своего времени и оставался востребованным в машиностроении в течение 90 лет.

Копировальный пресс

В 1780 году Джеймс Уатт придумал и запатентовал портативный копировальный пресс. Этот пресс включал в себя коробку с отделениями для карандашей, ручки, линейки и бумаги, а также специальный отсек для копировальной бумаги. Внутри металлической коробки находились запасы краски и воды на 24 листа копирования. Для фиксации оригинала использовалась металлическая крышка. Перед процессом копирования листы документа выдерживались в специальном составе в течение 12 часов. Для фактического копирования пресса необходимо было повернуть ручку устройства, которая вращала два латунных валика в нижней части корпуса. Оригинал документа помещался на копировальную пластину между поднимающимися крышками, зажимая его к влажной копировальной бумаге для создания отпечатка. Таким образом, на копировальных листах появлялась зеркальная копия документа, которая после сушки в течение 24 часов становилась готовой к использованию.

Компания, основанная Уаттом, производила подобные машины до конца XIX века, и такие известные личности, как Бенджамин Франклин, Джордж Вашингтон и Томас Джефферсон, использовали их в своей работе. В пожилые годы учёный также работал над машиной для копирования скульптурных произведений, эйдографом, механическим устройством, обеспечивающим высокую точность в копировании барельефов, медальонов, статуй и других объектов сложной формы.

Параллелограмм

В 1784 году Уатт разработал механизм для обеспечения прямолинейного движения поршня в паровой машине. Этот механизм представлял собой параллелограмм, состоящий из двух горизонтальных рычагов, соединённых шарнирно с концами вертикального рычага. Вертикальный рычаг был закреплён в центре балки моста и имел возможность вращения. Поворот вертикального рычага компенсировал неравномерность движения во время вращения. В современные времена этот механизм применяется на задней оси некоторых автомобильных подвесок.

Измерение мощности

Джеймс Уатт предложил использовать понятие «лошадиная сила» в качестве единицы измерения мощности. Этот термин был широко применяется в расчётах до 1882 года, когда Британская ассоциация инженеров решила переименовать единицу мощности в Ватт в честь Уатта. Этот момент стал первым в истории техники случаем присвоения единице измерения имени конкретного учёного.

Заслуги

• В 1784 году Джеймс Уатт был избран членом Эдинбургского королевского общества.
• В 1787 году его выбрали членом Батавского общества экспериментальной философии в Роттердаме.
• В 1806 году университет Глазго присвоил ему звание почётного доктора права.
• В 1960 году, на 11-й Генеральной конференции по мерам и весам, ватт был включён в Международную систему единиц в качестве единицы мощности.

Примечания

Данная статья имеет статус «готовой». Это не говорит о качестве статьи, однако в ней уже в достаточной степени раскрыта основная тема. Если вы хотите улучшить статью — правьте смело!