Уатту удалось превратить свой локомотив в универсальное оборудование. Теперь двигатель можно было использовать во всех видах промышленности, а не только в качестве насоса для откачки воды из шахт.
Что именно изобрел Джеймс Уатт – список открытий и история создания
Джеймс Уатт — известный шотландский исследователь, родившийся в Гриноке. С 1856 года он работал инженером в Глазго. Доподлинно неизвестно, что именно изобрел Джеймс Уатт. Он считается изобретателем парового двигателя. Его научные интересы были связаны со свойствами пара, в частности, с зависимостью температуры насыщенного пара от давления.
- Биография
- Детство
- Образование
- Изобретательство
- Судебные разбирательства по патентам
- Старость
- Главные изобретения Джеймса Уатта
- Паровая машина
- Паровой молот
- Копировальный пресс
- Параллелограмм Уатта
Биография
У Джеймса Уатта довольно интересная биография. Его родители были очень умными и образованными людьми, что не могло не повлиять на развитие мальчика.
Детство
Будущий ученый родился в Гиноке 19 января 1739 года. С детства его здоровье было слабым, и вначале он находился на домашнем обучении. В юности мальчик интересовался химическими исследованиями и астрономией. Он также умел работать руками. Отец дал ему столярные инструменты. Это позволило Джеймсу начать строить модели устройств, которые создал его отец.
После того, как мальчик достиг возраста начальной школы, он пошел в среднюю школу. Там он изучал латынь и углублял свои знания по математике, делая отличные успехи. Мальчик много читал и почти все прочитанное пытался проверить на практике.
Образование
В возрасте 18 лет Уатт потерял мать. Здоровье и деловая ситуация его отца также ухудшились. Так что Джеймсу пришлось самому за себя постоять. Мальчик решил заняться производством измерительных приборов.
Он отправился в Лондон для прохождения практики и с трудом нашел работу у Моргана. Однако неблагоприятная финансовая ситуация позволила Джеймсу оплатить только один год обучения. Более того, он не был зарегистрирован как подмастерье, поэтому молодой человек находился в Лондоне нелегально.
Не будучи экономным, Уатт с головой ушел в работу. Он начал с изготовления простых компасов и линеек, но постепенно перешел к созданию более сложных приборов. Вскоре он построил квадрант, теодолит и аналоговый компас. Во время этого процесса он морил себя голодом и почти не выходил на улицу.
После года стажировки он вернулся в Шотландию и решил открыть собственное дело. Мальчик поселился в доме своего дяди и начал делать параллельные линейки, октанты, барометры и другие инструменты. Однако вскоре Ремесленная палата запретила мальчику заниматься подобной деятельностью, так как он не получил должной подготовки.
Похоже, что мальчик оказался в безвыходной ситуации. Однако удача спасла его. Груз астрономических инструментов был доставлен в Университет Глазго. Их нужно было почистить, настроить и отрегулировать. Благодаря посредничеству своего дяди, Уатту удалось получить работу в университете и открыть небольшую лабораторию при учебном заведении.
В университете молодой человек познакомился с Джозефом Блэком. Он был химиком. Результатом этой встречи стала разработка серии химических приборов. В 1759 году Джеймс начал работать с архитектором и бизнесменом Джоном Крейгом. Они начали производить различные устройства, включая игрушки и музыкальные инструменты. Это приносило высокий доход. Работа продолжалась в течение шести лет — до самой смерти Крейга.
Главные изобретения Джеймса Уатта
За свою жизнь исследователь сделал много важных изобретений, которые внесли значительный вклад в науку.
Паровая машина
Джеймса Уатта нельзя назвать изобретателем парового двигателя. Устройство описано еще в первом веке до нашей эры. Однако Уатту удалось создать универсальный паровой двигатель, усовершенствовав устройство Ньюкомена. Важным новшеством, разработанным ученым, была изолированная конденсационная камера. Уатт запатентовал свою разработку в 1769 году.
Паровой молот
Джеймс получил патент на это устройство в 1784 году. Он был оснащен маховиком, который приводил в движение молоток с помощью рычага. Первое устройство Уатта весило 54,5 кг. В то же время его можно поднять на 8 дюймов. Позже ученый усовершенствовал свое важное изобретение.
Копировальный пресс
Эта разработка исследователя датируется 1780 годом. Копировальный пресс содержал коробку. В нем находились пеналы. В нем также находились ручка, линейка и бумага. В нем также было специальное отделение для кальки. В коробке находились чернила и вода для 24 листов. Для зажима использовалась металлическая крышка. Перед началом работы листы для копирования выдерживались в специальном составе в течение 12 часов.
Копирование осуществлялось путем поворота ручки машины, которую вращали 2 латунных ролика в нижней части корпуса. Копируемый документ помещался на специальную пластину и прижимался к бумаге, смоченной водой. Результат произвел впечатление. Это помогло получить зеркальное изображение документа. После высыхания в течение 24 часов копию можно было использовать.
Параллелограмм Уатта
Уатт изобрел этот механизм в 1784 г. Он придавал линейное движение поршню паровой машины. Устройство состояло из 2 горизонтальных рычагов, шарнирно соединенных на концах вертикальной арматуры. Он был закреплен в середине балки вала и мог вращаться. Сегодня это изобретение используется на задней оси в подвесках отдельных автомобилей.
Джеймс Уатт был известным шотландским ученым, который сделал много важных изобретений. Однако самой важной разработкой исследователя считается универсальный паровой двигатель.
Однотактное чудо
Джеймс Уатт (1736-1819) произвел революцию в технологии, разработав первый паровой двигатель с теплообменником.
Двигатель Ньюкомена был изобретен примерно за пятьдесят лет до этого и использовался для откачки воды в шахтах. По сравнению с ранним паровым насосом, этот двигатель был более совершенным, но работал более неэффективно. Она потребляла много топлива и наводила беспорядок. Эти недостатки не имеют значения, когда двигатель используется в угольной шахте: Там много дешевого угля, и никого не беспокоят вибрации. Однако другие потенциальные клиенты, у которых не было дешевого топлива и которым требовалась бесперебойная работа двигателя, не заинтересовались проектом.
Задавая вопросы
Джеймс Уатт построил университетскую модель двигателя. Он впервые увидел двигатель Ньюкомена и изучил его с большим интересом. Почему это было так неэффективно? Почему движение было таким дерганым? Почему он потреблял так много углерода?
Двигатель Ньюкомена был одноцилиндровым. Внутри цилиндра находился поршень, соединенный с балансиром, который приводил в движение насос. Пар из котла поступал в цилиндр снизу и вызывал подъем поршня, который, в свою очередь, приводил в движение балансир. Пар конденсировался в цилиндре, давление падало, и поршень опускался. Каждый раз, когда в цилиндр впрыскивалась холодная вода, пар конденсировался, и топливо, использованное для производства пара, расходовалось впустую. При следующем подъеме поршня требовался новый пар, а это означало, что котел нужно было снова разогревать, расходуя дополнительное топливо.
Сокращая расходы на топливо
Уатт предложил следующее решение: Второй цилиндр, называемый теплообменником, должен быть добавлен и соединен с первым. Выхлопной пар будет конденсироваться в теплообменнике, и первый цилиндр будет все время оставаться горячим — это позволит снизить расход топлива. Оказалось, что двигатель Уатта использовал лишь четверть того количества топлива, которое требовалось ранее.
Джеймс Уатт был ученым и изобретателем, а не бизнесменом. Если бы не Мэтью Болтон, планы Уатта так и остались бы на стадии проектирования. Теплообменник, разработанный при финансовой поддержке Болтона, был лишь первым вкладом Уатта в конструкцию локомотива, за которым последовали другие. Промышленная революция объединила изобретателей, у которых были интересные идеи, и предпринимателей, у которых был капитал, чтобы превратить эти идеи в конкретные меры, приносящие доход.
Его идеи не принесли ему немедленной славы и богатства. Как и многие другие изобретатели, Уатт не смог собрать деньги на воплощение своих идей в жизнь. Прошло двенадцать лет, прежде чем он смог продать свою первую машину. В 1776 году Уатт стал партнером бирмингемского промышленника Мэтью Болтона (1728-1809), и Болтон помог ему разработать паровые двигатели.
И это было только начало. Уатт продолжал совершенствовать и улучшать механизм и в конце концов нашел способ преобразовать поступательное движение поршня во вращательное.
СОБЫТИЯ И ПРОИСШЕСТВИЯ
- Первым паровым двигателем, использовавшимся в промышленности, был «Друг горняка». Он был запатентован в 1698 году Томасом Сэвери, горным инженером из Корнуолла.
- Когда Джеймс Уатт строил модель своего первого двигателя, он очень торопился. Не найдя необходимой детали, он взял у жены наперсток, чтобы закрыть им конец трубы.
- До своей встречи с Болтоном Уатт настолько потерял веру в успех, что отказался от идеи создания паровой машины и четыре года работал на строительстве каналов в Шотландии.
- Заслуги Уатта не ограничиваются тем, что он усовершенствовал паровую машину. Он изобрел способ копирования документов, основанный на химических процессах, который широко использовался на протяжении последующих ста пет.
- В 1784 году Уатт провел в свою контору трубы из котельной и пустил по ним горячий пар. Таким образом пар был впервые использован для центрального отопления.
- В 1789 году Уатт изобрел регулятор- устройство, позволяющее контролировать скорость работы паровой машины. Это позволило поддерживать постоянную скорость, не зависящую от температуры котла, и облегчило работу.
- В XIX веке в честь Джеймса Уатта была названа единица мощности — ватт.
