James Watt był szkockim wynalazcą, inżynierem mechanikiem i chemikiem najbardziej znanym ze swojej pracy nad pierwszą na świecie nowoczesną maszyną parową. Zmodyfikował silnik parowy Newcomena, aby poprawić jego wydajność poprzez kreatywne myślenie i naukową wiedzę na temat projektowania instrumentów. Praca Jamesa nad parowozem okazała się znaczącym wkładem dla świata, który w dużej mierze przyczyniłby się do napędzania Rewolucji Przemysłowej w Wielkiej Brytanii i w reszcie świata.,
James początkowo podjął pracę przy budowie instrumentów na Uniwersytecie w Glasgow. W tym czasie zainteresował się parowozami. Szybko zdał sobie sprawę, że istniejące silniki parowe marnują energię przez wielokrotne chłodzenie i podgrzewanie cylindra. Aby to rozwiązać, wprowadził prostą, ale znaczącą poprawę w projekcie. Oddzielny skraplacz. Dzięki temu uniknięto konieczności marnowania energii i radykalnie Poprawiono moc, wydajność i opłacalność silników parowych.
James Watt stopniowo poprawiał konstrukcję silnika na przestrzeni lat., Dodał ruch obrotowy i rozszerzył zastosowania silników do zastosowań wykraczających poza pompowanie wody. Watt próbował skomercjalizować swój wynalazek, ale doświadczył wielu niepowodzeń finansowych. Tak było do czasu, gdy w 1775 roku zawarł związek partnerski z Matthew Boultonem. Para utworzyła nową firmę, Boulton i Watt, która ostatecznie odniosła wielki sukces. Watt ostatecznie stał się bardzo zamożnym człowiekiem.
podczas emerytury Watt nadal majstrował. Opracował kilka nowych wynalazków, ale żaden z nich nie był tak znaczący jak silnik parowy., Zmarł w wieku 83 lat.
Wczesne lata
James Watt urodził się 19 stycznia 1736 roku w Greenock.Renfrewshire, Szkocja. Jego ojciec był skarbnikiem i sędzią w Greenock. Zajmował się również budownictwem okrętowym i mieszkaniowym.
jego matka, Agnes Muirhead, pochodziła z wybitnej rodziny i była dobrze wykształcona., Oboje jego rodzice byli Prezbiterianami i silnymi przymierzami. Dziadek Watta, Thomas Watt, był nauczycielem matematyki i Bailee barona Cartburn. Co ciekawe, biorąc pod uwagę fakt, że był wychowywany przez religijnych rodziców, później stał się deistą.
dzieciństwo Jamesa nękają bóle zębów i migreny. Z powodu choroby nie mógł regularnie uczęszczać do szkoły. Z tego powodu James był początkowo wychowywany w domu przez rodziców. Jego matka nauczyła Jamesa czytać, podczas gdy ojciec uczył go arytmetyki i pisania., Później uczęszczał do gimnazjum, gdzie uczył się łaciny, greki i matematyki.
James Watt wykazałby się dużą zręcznością manualną, umiejętnościami inżynierskimi i zdolnością do matematyki. Inne tematy, takie jak łacina i Greka, nie interesowały go zbytnio.
ważną częścią edukacji Jamesa były warsztaty jego ojca. Tutaj James pracował z własnymi narzędziami, ławką, a nawet kuźnią. Spędzał swój czas w warsztatach robiąc modele, takie jak dźwigi i organy beczkowe., Szybko zapoznał się również z instrumentami okrętowymi.
czas spędzony na warsztatach ojca pomógł mu szybko zdecydować, co chce robić ze swoim życiem, przynajmniej na początku. W latach młodzieńczych jego ojciec stracił spadek z powodu katastrof handlowych i śmierci matki.
James wybiera swoje przeznaczenie
w wieku 17 lat James postanowił zostać twórcą instrumentów matematycznych. James Watt najpierw przeniósł się do Glasgow, gdzie jeden z krewnych jego matki wykładał na Uniwersytecie. James spotykał się również z Robertem Dickiem podczas pobytu w Glasgow., Dick zachęcił Watta do opanowania umiejętności tworzenia instrumentów, przeprowadzając się i pracując jako praktykant w Londynie. James skorzystał z tej rady i w 1755 przeniósł się do Londynu po znalezieniu chętnego mistrza, który go uczył.
tym chętnym mistrzem był jeden John Morgan. Był producentem instrumentów, który zgodził się go przyjąć, ale z niewielkim wynagrodzeniem. James pracował przez wiele godzin w zimnym warsztacie. Z tego powodu jego stan zdrowia się pogorszył.,
jego umiejętności przewyższały innych uczniów Johna i był w stanie ukończyć swoją kadencję w ciągu jednego roku, która zwykle przedłużała się do siedmiu lat. Stan zdrowia Jamesa załamał się w ciągu roku, ale nauczył się wystarczająco dużo, aby ” pracować, jak większość czeladników.”Po tym czasie James ponownie wrócił do Glasgow.,
ponieważ James nie ukończył oficjalnego siedmioletniego stażu, Glasgow Guild of Hammerman (organizacja, która miała jurysdykcję nad rzemieślnikiem używającym młota) zablokowała jego podanie, mimo że w Szkocji nie było wtedy żadnych twórców instrumentów matematycznych.
sytuacji Watta pomogło przybycie z Jamajki instrumentów astronomicznych, które zostały przekazane uniwersytetowi w Glasgow. Instrumenty te wymagały specjalistycznej uwagi. Wattowi udało się przywrócić je do pracy i odpowiednio zmieniono numerację. Instrumenty te zostały ostatecznie zainstalowane w Macfarlane Observatory. Ze względu na jego doskonałą pracę nad instrumentami, trzech profesorów zaoferowało mu możliwość założenia małego warsztatu w ramach Uniwersytetu.,
zakładanie sklepu
rozpoczęło się to w 1757 roku. Tutaj produkował i sprzedawał Instrumenty matematyczne, takie jak ćwiartki, kompasy i wagi. Pomagał również przy demonstracjach. Podczas pobytu w kampusie uniwersyteckim James spotkał wielu naukowców, a zwłaszcza zaprzyjaźnił się z brytyjskim chemikiem i fizykiem Josephem Blackiem.
Joseph później rozwinął koncepcję ciepła utajonego. James zaprzyjaźnił się również ze słynnym Adamem Smithem.,
w 1758 roku James poznał Johna Craiga, lokalnego biznesmena i architekta. Obaj stworzyli partnerstwo, które pozwoliło Jamesowi otworzyć kolejny sklep w Glasgow, w którym sprzedawano Instrumenty Muzyczne,a także zabawki. Ta współpraca trwała sześć lat, a para ostatecznie zatrudniała do szesnastu pracowników. Craig zmarł w 1765 roku. Jeden z ich pracowników, Alex Gardner, ostatecznie przejął firmę, która faktycznie trwała dobrze do 20 wieku.,
w 1764 ożenił się ze swoją kuzynką Małgorzatą Miller, która przed śmiercią dziewięć lat później przy porodzie urodziła mu sześcioro dzieci.
Silnik Jamesa
w 1764 roku James naprawił model parowozu Newcomen. Watt szybko zdał sobie sprawę, jak nieefektywny był projekt, marnował dużo pary. James postanowił zmierzyć się z projektem, aby poprawić jego wydajność. W 1765 roku ostatecznie znalazł rozwiązanie.,
Silnik Newcomen był używany przez prawie 50 lat do pompowania wody z kopalń. Jego konstrukcja w tym czasie niewiele się zmieniła.
pomysł Jamesa polegał na wyposażeniu silnika w oddzielny skraplacz. Był to jego pierwszy i największy wynalazek. Watt zauważył, że problemem z silnikiem parowym Newcomena była utrata utajonego ciepła. W tym czasie zrozumienie parowozu było w bardzo prymitywnym stanie. Nauka termodynamiki nie zostałaby sformalizowana przez co najmniej kolejne 100 lat.,
James zdołał naprawić model, ale prawie nie zadziałał. Kontynuował z nim eksperymenty i odkrył, że około trzech czwartych energii cieplnej silnika były zużywane do ogrzewania cylindra silnika w każdym cyklu. Energia ta została zmarnowana, ponieważ później w cyklu zimna woda była wtryskiwana do cylindra w celu skraplania pary w celu zmniejszenia jej ciśnienia., Tak więc przez wielokrotne podgrzewanie i chłodzenie cylindra silnik marnował większość swojej energii cieplnej zamiast przekształcać ją w energię mechaniczną.
ta utrata ciepła utajonego była w opinii Jamesa ogromną wadą silnika Newcomena. Rozwiązanie Watta wymagałoby kondensacji w komorze różniącej się od głównego cylindra, ale połączonej z nim.
, Źródło: Andy Dingley / Wikimedia Commons
James hits on an idea
w 1765 roku Watt został uderzony przez natchnienie. Zorientował się, że para będzie się skraplać w oddzielnym cylindrze, poza tłokiem. James zdał sobie również sprawę, że silnik będzie musiał utrzymywać temperaturę cylindra w tej samej temperaturze, co wtryskiwana para, otaczając go „płaszczem parowym”.”
oznaczałoby to, że za każdym razem, gdy cylinder się obracał, pochłaniało bardzo mało energii., Spowodowałoby to znaczny wzrost dostępności energii do wykonywania pożytecznych prac.
James spotkał później brytyjskiego lekarza, chemika i wynalazcę Johna Roebucka. John był założycielem Carron Works i to on zachęcił Jamesa do stworzenia własnego silnika. James Watt i John mieli wejść w partnerstwo razem po tym, jak zrobił mały silnik testowy. Jego prototyp był możliwy dzięki pożyczce od Josepha Blacka.,
Roebuck mieszkał w Kinneil House, w tym czasie Bo ' ness i Watt pracował przy udoskonalaniu silnika w małym sąsiednim domku. Muszla i bardzo duża część jednego z jego eksperymentów istnieją do dziś.
postęp silnika został zatrzymany z powodu trudności w obróbce tłoka i cylindra dla jego silnika. Hutnicy w tym czasie byli bardziej podobni do kowali niż dzisiejsi mechanicy. Nie byli więc w stanie wyprodukować komponentów z wystarczająco dużą precyzją.
w następnym roku Watt wyjął słynny patent na „nową wynalezioną metodę zmniejszania zużycia pary i paliwa w silnikach pożarniczych.”Było to realizowane przy wielkich kosztach kapitału.,
James dostaje pracę
James Watt dostał za gotówkę. Zmusiło go to do poszukiwania pracy. W 1766 został geodetą Ziemskim. Kolejne osiem lat jego życia pochłonęło wytyczanie tras dla kanałów w Szkocji. Praca ta poważnie pochłonęła jego czas, a jego praca nad nowym parowozem została poważnie wstrzymana.
jego partner Roebuck niestety zbankrutował w 1772 roku. Angielski producent i inżynier Matthew Boulton, który był również producentem Soho Works w Birmingham przejął udziały Roebucka w patencie Watta., Po ośmiu latach prac geodezyjnych James został znużony tym zadaniem. Częściowo dzięki nowemu partnerstwu z Boultonem, James przeniósł się do Birmingham w 1774 roku.
jego współpraca z Boultonem zapewniłaby Jamesowi dostęp do jednych z najlepszych hutników na świecie. To bardzo pomogło w produkcji części z wystarczającą precyzją potrzebną do jego silnika.
, Źródło: VileGecko / Wikimedia Commons
silnik Jamesa Watta był natychmiastowym hitem
patent Jamesa Watta został rozszerzony przez brytyjski parlament w 1775 roku. W tym samym roku Boulton i Watt utworzyli bardziej oficjalne partnerstwo, które trwało ponad 25 lat. Wsparcie finansowe udzielane przez Boultona pozwoliło na szybki rozwój silnika Watta. Tak szybko, że do 1776 roku zainstalowano dwa silniki i w pełni sprawne.
jeden silnik został dostarczony i zainstalowany do pompowania wody w Staffordshire colliery., Drugi był używany do wdmuchiwania powietrza do pieców w kuźniach Johna Wilkinsona. W 1776 James ożenił się ponownie ze swoją nową żoną Ann MacGregor. Urodziła mu jeszcze dwoje dzieci.
przez następne pięć lat, aż do 1781 roku, James Watt spędzał długie okresy czasu w Kornwalii. Tutaj zainstalował i nadzorował liczne silniki pompowe dla lukratywnych kopalni miedzi i cyny w okolicy. Silnik Jamesa stał się bardzo poszukiwany, ponieważ menedżerowie kopalni szukali sposobów na obniżenie kosztów, w tym kosztów paliwa.,
produkcja franczyzowa
wczesne silniki Jamesa Watta nie były produkowane bezpośrednio przez Boultona i Watta. Raczej były one licencjonowane przez innych po rysunki i plany wykonane przez Watta. James często był potrzebny jako inżynier konsultingowy przy ich produkcji. Montaż silnika i przetrząsanie były początkowo nadzorowane przez Watta osobiście. Później przez innych mężczyzn w ich firmie pracy.
te wczesne maszyny były dość duże. Jeden z pierwszych, na przykład, miał cylinder o średnicy 127 cm i wysokości 7 metrów., Były one wymagane do montażu w przeznaczonym do tego budynku. Boulton i Watt pobierają roczną opłatę za Maszyny. Wartość ta została ustalona jako 1/3 wartości zaoszczędzonego węgla w porównaniu z istniejącym silnikiem Newcomena wykonującym tę samą pracę.
Watt, ze względu na swoją wiedzę naukową i inżynierską nie był biznesmenem. Był zobowiązany do wytrwałych negocjacji w celu uzyskania odpowiednich honorariów za swoje silniki. Pomimo tego, w 1780 roku James radził sobie całkiem dobrze finansowo. Jego partner, Boulton, miał jednak trudności z pozyskaniem kapitału., W następnym roku Boulton otworzył nowy rynek w przemyśle kukurydzy, słodu i bawełny.
Boulton dostrzega nowe możliwości
James Watt został namówiony przez boultona do wynalezienia jakiejś formy ruchu obrotowego dla swoich silników parowych. Pomysł polegał na zastąpieniu działania odwzajemniającego oryginału. W 1781 dokonał tego., Jego tzw. przekładnia słoneczno-planetarna zapewniała ruch, za pomocą którego wał wytwarzał dwa obroty dla każdego cyklu silnika.
W 1782 roku James był na fali. Wynalazł i opatentował silnik dwustronnego działania. Silnik ten miał tłok, który pchał, jak również ciągnął. Silnik wymagał nowej metody sztywnego łączenia tłoka z belką.,
jego rozwiązanie zostało opracowane w 1784 roku, kiedy wynalazł ruch równoległy. Jest to układ korbowodów, które prowadziły tłoczysko w ruchu prostopadłym—który opisał jako ” jeden z najbardziej pomysłowych, prostych elementów mechanizmu, jakie wymyśliłem.”Boulton zasugerował później potrzebę zastosowania regulatora odśrodkowego do automatycznego sterowania prędkością silnika. Watt przyjął jego sugestie i zastosował je z powodzeniem w 1788 roku. W 1790 roku wynalazł i dodał ciśnieniomierz. To praktycznie uzupełniło to, co znamy dzisiaj jako silnik Wat.,
w późniejszych latach
zamówienia szybko zalały jego silnik z papierni, młynów, bawełniarni, hut żelaza, gorzelni, kanałów i wodociągów. Tak wielu, w rzeczywistości, że do 1790 Watt stał się zamożnym człowiekiem. Do tej pory otrzymał około £76,000 tantiem z jego patentów w ciągu ostatnich 11 lat. Jego późniejsze lata nie zostały jednak całkowicie pochłonięte przez jego silniki parowe.
James Watt był członkiem Towarzystwa księżycowego w Birmingham. Była to grupa pisarzy i naukowców, którzy chcieli rozwijać nauki i sztuki., Watt spędzał również czas na eksperymentowaniu na wytrzymałości materiałów. James był również często zaangażowany w postępowanie sądowe w celu ochrony swoich patentów.
w 1785 roku Watt i Boulton zostali wybrani na członków Royal Society of London. Zaczął także spędzać czas na wakacjach. Kupił nawet posiadłość w Doldowlod, Radnorshire. W 1795 roku Watt zaczął powoli wycofywać się z działalności. W 1880 roku James szybko zbliżał się do wieku emerytalnego. Rok 1880 był również rokiem, w którym jego patenty i partnerstwo zaczęły wygasać.,
Watt założył nową firmę w 1794 roku, Boulton and Watt. Przedsiębiorstwo to zbudowało Soho Foundry, aby produkować silniki parowe bardziej konkurencyjne. Również w tym czasie syn Watta z pierwszego małżeństwa, James, zaczął przysparzać mu problemów.
problemy rodzinne
James Watt Junior był młodym sympatykiem Rewolucji Francuskiej. Był otwarcie krytykowany w parlamencie za wygłoszenie w 1792 roku przemówienia z Manchester Constitutional Society do Société des Amis de la Constitution (Klubu jakobinów) w Paryżu.,
Przeżył także wielu swoich starych i najbliższych przyjaciół. Mimo to James udał się do Szkocji, Francji i Niemiec, kiedy w 1802 roku podpisano traktat w Amiens.
James Watt kontynuowałby swoją pracę na strychu swojego domu. Tutaj zbudował i wyposażył go jako mały warsztat. James kontynuował Majsterkowanie i wymyślanie, a właściwie opracował maszynę rzeźbiarską, za pomocą której odtwarzał oryginalne popiersia i figury dla przyjaciół.,
Osiągnięcia Watta zostały docenione za jego życia. W 1806 r. został doktorem prawa Uniwersytetu w Glasgow, a w 1814 r.członkiem Francuskiej Akademii Nauk.
śmierć i dziedzictwo
James Watt zmarł 25 sierpnia 1819 roku. Miał 83 lata.
silnik parowy Jamesa Watta był naprawdę przełomowym rozwojem i prawdopodobnie kluczem do rewolucji przemysłowej., Jego maszyna stała się niezwykle popularna i została zainstalowana w wielu firmach w Wielkiej Brytanii. Taki był jego wkład w naukę i technologię, że jednostka mocy została nazwana na jego cześć, Wat.
Wat, w przypadku nieświadomości, jest jednostką SI równą jednemu Dżulowi wykonywanej pracy na sekundę. Odpowiada to około 1/746 koni mechanicznych (dla mechanicznych i elektrycznych koni mechanicznych). Niektórzy naukowcy twierdzą również, że wynalezienie jego ruchu równoległego (lub silnika o podwójnym działaniu) w 1784 roku powinno oznaczać początek kontrowersyjnej epoki antropocenu., Jest to jak dotąd nieoficjalny przedział czasu geologicznego.
w maju 2009 roku Bank Anglii ogłosił, że Boulton i Watt pojawią się na nowym banknocie o nominale 50 funtów. Ten projekt jest pierwszym, który zawiera podwójny portret na dowolnym banknocie Bank Of England. Ten obraz przedstawiał dwóch mężczyzn, obok siebie, zestawionych z obrazami silnika parowego Watta i prac Boultona Soho., Cytaty przypisywane każdemu z mężczyzn są wypisane na notatce: „sprzedaję tu, sir, to, co cały świat pragnie mieć-moc” (Boulton) i „nie mogę myśleć o niczym innym, jak tylko o tej maszynie” (Watt).
w 2011 roku James Watt był również jednym z siedmiu inauguracyjnych członków Scottish Engineering Hall of Fame.
Via: Britannica, The Famous People, Smithsonian Mag
