Паровой двигатель ватта: Первая паровая машина. Джеймс Уатт

Первая паровая машина. Джеймс Уатт

5 января 1769 года Джеймс Уатт получил патент на свою первую паровую машину.

Изобретение паровой машины стало поворотным моментом промышленной и всеобщей истории человечества. На рубеже XVII-XVIII веков появились предпосылки к замене маломощных и неэффективных живых «двигателей», ветряных мельниц и водяных колес на механизмы совершенно нового типа — паровые машины. Именно паровые двигатели сделали возможным свершение промышленной революции и достижение современного уровня развития техники.

Считается, что первую паровую машину изобрел шотландский механик Джеймс Уатт — ведь не зря же его именем названа международная единица мощности Ватт! Так и хочется сказать: «Виват, вам, Джеймс Уатт, виват!»

Паровая машина в начале предназначалась для использования в заводском производстве, но позднее паровой двигатель стали устанавливать на самодвижущихся машинах — паровозах, пароходах, автомобилях и тракторах. Большая роль в его усовершенствовании принадлежит  шотландскому инженеру, изобретателю-механику Джеймсу Уатту. 

Как оказывается изобретательство и механика в семье Уатт –дело семейное. Его отец также был механиком, строивший и починявший разнообразные инструменты и машины от музыкальных (органы) до кранов, служивших для подымания тяжестей. Уатт 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. Уатт 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 Уатте 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. Уатт нередко бывал в Глазго у дяди, университетского профессора, 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.

Джеймс Уатт был ключевой фигурой в Промышленной революции. На самом деле Джеймс Уатт не был первым человеком, который изобрел паровую машину. Подобное устройство было описано Героном Александрийским в первом веке. В 1698 году Томас Сейвери запатентовал паровую машину, которую использовали для откачки воды, и в 1712 году англичанин Томас Ньюкомен запатентовал ее улучшенную версию. Однако машина Ньюкомена обладала такой низкой производительностью, что ее использовали только для откачки воды из угольных шахт.

Паровая машина, сделанная по проекту Джеймса Уатта

Уатт заинтересовался паровой машиной в 1764 году, когда он ремонтировал модель машины, изобретенной Ньюкоменом. Хотя Уатт только год учился на инструментальщика, он обладал большими изобретательскими способностями. Он сделал такие значительные усовершенствования в изобретении Ньюкомена, что правильней было бы считать Уатта изобретателем первой паровой машиной с практическим применением.
Первым таким значительным усовершенствованием, которое Уатт запатентовал 5 января  1769 году, была изолированная камера для конденсации. Он также изолировал паровой цилиндр, а в 1782 году он изобрел машину двойного действия. Вместе с другими, более мелкими усовершенствованиями это изобретение позволило увеличить производительность паровой машины в четыре или более раз. Практически в увеличении производительности и заключалось различие между уже существовавшей умной, но не очень полезной машиной и техническим устройством с огромным промышленным потенциалом.

Уатт также создал в 1781 году целый ряд приспособлений, преобразующих возвратно-поступательное движение во вращательное. Это устройство намного увеличило количество пользователей паровой машины. В дополнение к другим различным усовершенствованиям Уатт, в 1788 году, изобрел  центробежный регулятор, при помощи которого осуществлялся автоматический контроль за скоростью машины, через два года изобрел манометр, счетчик, указатель уровня, дроссельный клапан.

Сам Уатт не обладал хорошей деловой жилкой. Однако в 1775 году он вступил в деловое сотрудничество с Мэтью Баултоном, инженером и очень хорошим бизнесменом. На протяжении двадцати пяти лет фирма Уатта и Баултона произвела большое количество паровых машин, и оба партнера стали очень состоятельными людьми.

Трудно переоценить значение паровой машины. В действительности было много других изобретений, которые сыграли роль в развитии Промышленной революции. Были изобретения в добывающей промышленности, металлургии, во многих областях, связанных с механизацией промышленного производства. Некоторые изобретения, такие как самолетный челнок (Джон Кей, 1733), прядильная машина «Дженни» (Джеймс Харгривс, 1764), даже предшествовали работе Уатта.

Большинство же других изобретений представляли собой весьма незначительные усовершенствования, и ни одно из них не оказало никакого влияния на Промышленную революцию. Совсем по-другому дело обстояло с паровой машиной, которая сыграла решающую роль и без которой Промышленная революция имела бы совершенно другой характер. Первоначально, несмотря на то, что некоторое распространение получили ветряные и водяные мельницы, главным источником энергии всегда были человеческие мускулы. Этот фактор резко ограничивал производительную мощность промышленности. С изобретением паровой машины ограничение было снято. Производство получило большое количество энергии, что вызвало его бурный рост.

Однако паровая машина явилась не только источником энергии для заводов, она нашла много других применений.

К 1783 году маркиз Жоффруа Д’Аббан с успехом использовал паровую машину для приведения в движение судов. В 1804 году Ричард Тревитик построил первый локомотив. Ни одна из этих ранних моделей не имела коммерческого успеха. Однако за несколько десятков лет пароходу и железной дороге предстояло коренным образом изменить всю систему наземного и водного транспорта.

Промышленная революция произошла в одну и ту же историческую эпоху с Американской и Французской революциями. Хотя это сразу не стало очевидным, сегодня мы можем понять, что Промышленной революции суждено было оказать значительно большее влияние на повседневную жизнь людей, чем любой из этих исторических политических революций.  

И поэтому Джеймса Уатта можно с полным основанием считать одной из самых значимых личностей в истории!

Паровая машина Джеймса Уатта

Главная » Темы » Железнодорожный транспорт

Рубрика: Железнодорожный транспорт

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.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:

Джеймс Ватт | Биография, изобретения, паровой двигатель, значение и факты

Джеймс Ватт

Смотреть все медиа

Дата рождения:

19 января 1736 г.
Гринок
Шотландия

Умер:

25 августа 1819 г. (83 года)
Бирмингем
Англия

Изобретения:

отдельный конденсатор
двигатель двойного действия
солнечно-планетарная передача
паровая машина ватт

Роль в:

Шотландское Просвещение

Просмотреть весь связанный контент →

Популярные вопросы

Кем был Джеймс Уотт?

Джеймс Уатт был изобретателем и производителем инструментов 18-го века. Хотя Уатт изобрел и усовершенствовал ряд промышленных технологий, его лучше всего помнят за усовершенствование паровой машины. В конструкцию паровой машины Уатта вошли два его собственных изобретения: отдельный конденсатор (1765 г. ) и параллельное движение (1784 г.). Добавление этих устройств, среди прочего, сделало паровую машину Уатта более эффективной, чем другие паровые машины.

паровой двигатель

Узнайте об этом типе двигателя и о том, как он работает.

Джеймс Уатт изобрел паровой двигатель?

Джеймс Уатт не изобретал паровой двигатель. Однако он усовершенствовал двигатель. В 1764 году Уатт заметил недостаток паровой машины Ньюкомена: она тратила много пара. Уатт пришел к выводу, что отходы возникают из-за одноцилиндровой конструкции паровой машины. В 1765 году Уатт придумал отдельный конденсатор — устройство для уменьшения количества отходов, производимых паровой машиной Ньюкомена. Уатт запатентовал устройство в 1769 году.. В 1776 году Уатт и его деловой партнер Мэтью Боултон установили две паровые машины с отдельными конденсаторами. Модифицированные паровые двигатели не только уменьшили количество отходов, но и сократили расходы на топливо. Следующие несколько лет Уатт совершенствовал свою конструкцию, добавляя к ней шестерню «солнце-планета» (1781 г. ), двигатель двойного действия (1782 г.), параллельный механизм (1784 г.), маховик (1788 г.) и манометр (1790).

Подробнее ниже:
Двигатель Ватта

Томас Ньюкомен

Прочитайте о Томасе Ньюкомене и его ранней модели парового двигателя.

Matthew Boulton

Прочтите о партнерстве Джеймса Уотта с этим английским производителем и инженером.

Как Джеймс Уатт способствовал промышленной революции?

Паровая машина Джеймса Уатта оказала огромное влияние на индустриальное общество 18-го века. Он был более эффективным и экономичным, чем более ранние модели. Более того, паровая машина Уатта открыла совершенно новую область применения: она позволила использовать паровую машину для приведения в действие роторных машин на таких фабриках, как хлопчатобумажные фабрики. Неудивительно, что спрос на паровую машину Уатта был высоким, и она быстро стала применяться во многих отраслях промышленности.

Подробнее читайте ниже:
Двигатель Watt

Промышленная революция: первая промышленная революция

Узнайте о первой промышленной революции в Европе.

Ватт назван в честь Джеймса Ватта?

Так и есть! Вклад Джеймса Ватта в эффективность промышленности был отмечен тем, что в его честь была названа ватт (Вт). Ватт — единица мощности в Международной системе единиц (СИ), равная одному джоулю работы, выполняемой в секунду. Ватт был принят в качестве единицы СИ в 19 г.60, на 11-й Генеральной конференции по мерам и весам. Сегодня большинство электрических устройств оцениваются в ваттах.

Международная система единиц

Узнайте больше о Международной системе единиц и пути ее принятия.

Сводка

Прочтите краткий обзор этой темы

Джеймс Уатт (родился 19 января 1736 года, Гринок, Ренфрушир, Шотландия — умер 25 августа 1819 года, Хитфилд-холл, недалеко от Бирмингема, Уорик, Англия), шотландский производитель инструментов и изобретатель, чей паровой двигатель внес значительный вклад в промышленную индустрию. Революция. Уатт также был известен тем, что запатентовал двигатель двойного действия и один из первых паровозов. Он был избран членом Лондонского королевского общества в 1785 году.0003

Образование и обучение

Отец Уатта, казначей и магистрат Гринока, успешно занимался судостроением и строительством домов. Нежный ребенок, Ватт какое-то время учился дома у своей матери; позже, в гимназии, он выучил латынь, греческий язык и математику. Источником важной части его образования были мастерские его отца, где с помощью собственных инструментов, станка и кузницы он делал модели (например, подъемных кранов и шарманок) и знакомился с корабельными инструментами.

Решив в 17 лет стать мастером математических инструментов, Уатт сначала отправился в Глазго, где одна из родственниц его матери преподавала в университете, а затем, в 1755 году, в Лондон, где нашел мастера, который обучал его. Хотя его здоровье ухудшилось в течение года, за это время он научился достаточно, «чтобы работать не хуже большинства подмастерьев». Вернувшись в Глазго, он в 1757 году открыл магазин в университете и производил математические инструменты (например, квадранты, компасы, весы). Он познакомился со многими учеными и подружился с британским химиком и физиком Джозефом Блэком, разработавшим концепцию скрытой теплоты. В 1764 году он женился на своей кузине Маргарет Миллер, которая перед смертью девять лет спустя родила ему шестерых детей.

Во время ремонта паровой машины модели Ньюкомена в 1764 году Уатт был впечатлен расходом пара. В мае 1765 года, после решения проблемы его улучшения, он неожиданно нашел решение — отдельный конденсатор, свое первое и величайшее изобретение. Уатт понял, что потеря скрытой теплоты (теплоты, связанной с изменением состояния вещества, например, твердого или жидкого) была худшим недостатком машины Ньюкомена и что, следовательно, конденсация должна происходить в камере, отличной от цилиндра, но подключен к нему. Вскоре после этого он встретил британского врача, химика и изобретателя Джона Робака, основателя Carron Works, который убедил его создать двигатель. Он вступил с ним в партнерство в 1768 году, после того как изготовил небольшой испытательный двигатель с помощью кредитов Джозефа Блэка. В следующем году Уатт получил знаменитый патент на «Новый изобретенный метод снижения расхода пара и топлива в пожарных машинах».

Викторина «Британника»

Викторина «Оружие, энергетика и энергосистемы»

Какой английский инженер и изобретатель построил и запатентовал первую паровую машину? Кто разработал первый процесс недорогого производства стали? Проверьте свои знания. Пройди тест.

Тем временем Уатт в 1766 г. стал землемером; в течение следующих восьми лет он был постоянно занят прокладкой маршрутов каналов в Шотландии, работа, которая помешала ему добиться дальнейшего прогресса с паровым двигателем. После того, как Робак обанкротился в 1772 году, английский промышленник и инженер Мэтью Бултон, производитель Soho Works в Бирмингеме, получил долю в патенте Уатта. Устав от геодезии и Шотландии, Уатт иммигрировал в Бирмингем в 1774 году.0003

После того, как патент Ватта был продлен актом парламента, он и Бултон в 1775 году начали сотрудничество, которое продлилось 25 лет. Финансовая поддержка Бултона сделала возможным быстрое развитие двигателя. В 1776 г. были установлены два двигателя — один для перекачивания воды на шахте в Стаффордшире, другой для нагнетания воздуха в топки британского промышленника Джона Уилкинсона, известного мастера по производству железа. В том же году Ватт снова женился; его вторая жена, Энн МакГрегор, родила ему еще двоих детей.

Оформите подписку Britannica Premium и получите доступ к эксклюзивному контенту.
Подпишитесь сейчас

В течение следующих пяти лет, до 1781 года, Уатт подолгу жил в Корнуолле, где устанавливал и контролировал многочисленные насосные машины для медных и оловянных рудников, менеджеры которых хотели сократить расходы на топливо. Уатт, который не был бизнесменом, был вынужден вести активный торг, чтобы получить адекватные гонорары за новые двигатели. К 1780 году у него все было хорошо в финансовом отношении, хотя у Бултона все еще были проблемы с привлечением капитала. В следующем году Боултон, предвидя новый рынок для кукурузных, солодовых и хлопчатобумажных фабрик, призвал Уатта изобрести вращательное движение для паровой машины, чтобы заменить возвратно-поступательное действие оригинала. Он сделал это в 1781 году со своей так называемой солнечно-планетарной передачей, с помощью которой вал совершал два оборота за каждый цикл двигателя. В 1782 году, на пике своих изобретательских способностей, он запатентовал двигатель двойного действия, в котором поршень не только тянул, но и толкал. Двигатель требовал нового способа жесткого соединения поршня с балкой. Он решил эту проблему в 1784 году, изобретя параллельное движение — расположение соединенных стержней, которые направляли шток поршня в перпендикулярном движении — которое он описал как «одну из самых изобретательных и простых частей механизма, которые я придумал». Четыре года спустя его применение центробежного регулятора для автоматического регулирования скорости двигателя, по предложению Боултона, и в 179 г.0 его изобретение манометра фактически завершило двигатель Уатта.

Британика

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• В этот день в истории
• Викторины
• Подкасты
• Словарь
• Биографии
• Резюме
• Популярные вопросы
• Обзор недели
• Инфографика
• Демистификация
• Списки
• #WTFact
• Товарищи
• Галереи изображений
• Прожектор
• Форум
• Один хороший факт

• Развлечения и поп-культура
• География и путешествия
• Здоровье и медицина
• Образ жизни и социальные вопросы
• Литература
• Философия и религия
• Политика, право и правительство
• Наука
• Спорт и отдых
• Технология
• Изобразительное искусство
• Всемирная история

• Britannica Classics
  Посмотрите эти ретро-видео из архивов Encyclopedia Britannica.
• Britannica объясняет
  В этих видеороликах Britannica объясняет различные темы и отвечает на часто задаваемые вопросы.
• Demystified Videos
  В Demystified у Britannica есть все ответы на ваши животрепещущие вопросы.
• #WTFact Видео
  В #WTFact Britannica делится некоторыми из самых странных фактов, которые мы можем найти.
• На этот раз в истории
  В этих видеороликах узнайте, что произошло в этом месяце (или любом другом месяце!) в истории.

• Студенческий портал
  Britannica — лучший ресурс для учащихся по ключевым школьным предметам, таким как история, государственное управление, литература и т. д.
• Портал COVID-19
  Хотя этот глобальный кризис в области здравоохранения продолжает развиваться, может быть полезно обратиться к прошлым пандемиям, чтобы лучше понять, как реагировать сегодня.
• 100 женщин
  Britannica празднует столетие Девятнадцатой поправки, выделяя суфражисток и политиков, творящих историю.