Джеймс Уатт

19 (30) января 1736 — 19 августа 1819 (83 года)

Страна:: Шотландия (Великобритания)
Сфера деятельности:: Инженер, изобретатель-механик, химик, физик, математик, предприниматель. Начинал как мастер по производству математических приборов (циркули, линейки, теодолиты, секстанты).

Основные открытия

Отдельный конденсатор пара (1765) — ключевая идея, позволившая не охлаждать цилиндр при каждом цикле. Уатт установил, что в машине Ньюкомена почти три четверти энергии тратились на повторный нагрев цилиндра, который охлаждался впрыском воды.
Центробежный регулятор скорости (~1788) — автоматическое устройство, поддерживавшее постоянные обороты вала путём регулирования подачи пара.
Параллелограмм Уатта (1784) — механизм для обеспечения прямолинейного движения конца штока поршня.
Планетарная передача (1781) — для преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное; разработана как обход чужого патента на кривошип.
Индикатор давления (~1790, совместно с Дж. Саузерном) — самопишущий прибор для записи давления в цилиндре в зависимости от объёма пара.
Лошадиная сила — первая единица мощности, выведенная Уаттом экспериментально.
Принцип расширения пара (1782) — отсечка подачи пара в середине хода с последующим расширением под собственным давлением, дававшая выигрыш в экономичности.
Другие изобретения: ртутный манометр, водомерное стекло для котлов, копировальные чернила, портативный копировальный пресс, эйдограф (прибор для копирования скульптур).

Вклад в машиностроение

Уатт не изобретал паровую машину с нуля — он радикально усовершенствовал существовавшую машину Ньюкомена. Его доработки повысили КПД более чем в два раза (с ~1% до ~4,5%) и сократили расход угля примерно на 75%. Главное достижение — превращение парового двигателя из узкоспециализированной машины для откачки воды из шахт в универсальный двигатель, способный приводить в движение фабричные станки, мельницы, подъёмники и транспорт. Фирма «Болтон и Уатт» стала монополистом в производстве паровых машин в Англии до конца XVIII века. Изобретения Уатта запустили промышленную революцию сначала в Великобритании, а затем и во всём мире.

Исторический контекст

Шотландский инженер, чьи усовершенствования паровой машины стали катализатором промышленной революции. Сам по себе паровой двигатель существовал и до него (например, машина Томаса Ньюкомена), но Уатт радикально улучшил конструкцию. Он добавил регулятор скорости, паровую рубашку, трансмиссионный механизм для преобразования движения и реализовал принцип двойного действия. В результате КПД вырос с примерно 1% у Ньюкомена до 4,5% — это позволило эффективно приводить в движение станки на фабриках. Без этого прорыва масштабная механизация производства была бы невозможна.

Механизмы и технологии

Ватт — единица измерения мощности в системе СИ, названа в 1882 году Британской ассоциацией инженеров. Это был первый в истории случай присвоения имени собственному единице измерения. Регулятор Уатта (центробежный регулятор) — автоматический регулятор скорости, применяется до сих пор в различных модификациях. Параллелограмм Уатта — рычажный механизм для прямолинейного движения; используется в подвесках некоторых автомобилей. Кривая Уатта (лемниската Уатта) — математическая кривая.

Важные публикации

«The Origin and Progress of the Mechanical Inventions of James Watt» — посмертное издание (1854), включающее описание его механических изобретений и оригинальный патент 1769 года.
«Correspondence of the late James Watt on his discovery of the theory of the composition of water» (1846) — переписка об открытии состава воды.
«Description of a pneumatic apparatus, with directions for procuring the factitious airs» (1795) — описание пневматического аппарата.
«Specification of James Watt: Steam Engines» — патентная спецификация на паровые машины.
«A System of Mechanical Philosophy» — посмертное издание, отредактированное Джоном Робинсоном.
«An account of the scheme for rendering navigable the rivers Forth and Devon» (1774) — проект судоходства на реках.

Патенты

Патент № 913 (5 января 1769 г.) — «Способы уменьшения потребления пара и топлива в огневых машинах». Описывал отдельный конденсатор, паровую рубашку для цилиндра и проект ротационного двигателя.
Патент 1781 г. — пять методов преобразования возвратно-поступательного движения во вращательное (практическое значение получил «пятый метод» — планетарная передача).
Патент 1782 г. — паровой двигатель с расширением пара и двойным действием.
Патент 1784 г. — параллелограмм (механизм параллельного движения).
Патент 1780 г. — портативный копировальный пресс и копировальные чернила.
Центробежный регулятор Уатт не патентовал — хранил его устройство в секрете.

Цитаты

««Я могу думать только об этой машине» — из письма другу доктору Линду, 29 апреля 1765 г.»

««Не стоит производить лишь для трёх стран; но я нахожу весьма worthwhile делать это для всего мира»»

««Из малых начинаний вырастают великие дела»»

««Я беден как крыса, но не отдал бы своё изобретение и за тысячу фунтов»»

Интересные факты

Чайник и пар. Популярная легенда гласит, что Уатта вдохновило кипение чайника — якобы он наблюдал, как пар поднимает крышку. Сам Уатт это не подтверждал; скорее, идея пришла при ремонте модели машины Ньюкомена.
Самоучка. Уатт не получил систематического образования. Программу слесарного дела, рассчитанную на 7 лет, он освоил за один год в Лондоне.
Отказался от баронского титула. За несколько лет до смерти английское правительство предложило ему баронетство за заслуги, но Уатт отклонил.
Лунное общество. Уатт был членом неофициального «Лунного общества» в Бирмингеме — кружка видных деятелей британского Просвещения, в который входили промышленники и учёные (Эразм Дарвин, Джозайя Веджвуд и др.).
Сын-революционер. Сын Уатта, Джеймс-младший, увлёкся Французской революцией, стал членом Якобинского клуба и даже выступал секундантом на дуэли между Робеспьером и Дантоном, после чего бежал в Италию.
Эйдограф. На склоне лет Уатт изобрёл эйдограф — прибор для точного копирования скульптур, медальонов и барельефов.
Десятичная система. В 1783 году Уатт предложил ввести единую для всех стран десятичную систему мер и весов.
Состав воды. Уатт независимо пришёл к выводу о том, что вода состоит из водорода и кислорода, и обсуждал это в переписке с Джозефом Блэком.
Первый в истории. Присвоение имени «ватт» единице измерения стало первым случаем, когда единицу назвали в честь конкретного человека.
Почётные звания. Член Эдинбургского королевского общества (1784), Лондонского королевского общества (1785), иностранный член Парижской академии наук (1814), почётный доктор права университета Глазго (1806).

← Вернуться к списку учёных