Джеймс Уатт не просто изобрёл паровой двигатель. Он его усовершенствовал.
Родившийся в Гринлоке, Шотландия, в 1736 году, Уатт в значительной степени был самоучкой. Он начал свою карьеру как мастер по изготовлению инструментов. Позже он работал над каналом Форт и Клайд. Он знал, как устроены механизмы, и знал, как они ломаются.
Томас Ньюкомен создал первый практически применимый паровой двигатель несколькими десятилетиями ранее. Он откачивал воду из шахт. Он был громоздким. Он расходовал много топлива. Он был неэффективным.
Уатт увидел проблему. Двигатель остывал каждый раз при сбросе давления. Энергия терялась в виде тепла. Он придумал, как это предотвратить.
Отдельный конденсатор, изменивший всё
В 1769 году Уатт запатентовал отдельный конденсатор.
Это стало прорывом. Вместо охлаждения всего цилиндра он охлаждал отдельную камеру. Основной цилиндр оставался горячим. Пар конденсировался в другом месте. Это небольшое изменение резко повысило эффективность.
Он не строил их в одиночку. Мэтью Болтон обеспечил финансирование и производственные площади. Вместе они начали выпуск нового двигателя в 1775 году.
Болтон и Уатт стали партнёрами. Бизнес рос. Растущий спрос на эффективную энергию удовлетворялся.
От толчка к тяге: Революция вращения
Первоначальные двигатели двигались только вверх и вниз. Это было поступательное движение. Большинство машин требовали вращения.
В 1781 году Уатт добавил вращательное движение. Он использовал планетарную передачу «солнце-планета», чтобы преобразовать возвратно-поступательное действие во вращение. Теперь двигатель мог приводить в действие фабричные механизмы. Он мог вращать колёса. Он мог заменить лошадей.
Но у него всё ещё были ограничения.
Двигатель двойного действия и промышленный масштаб
К 1782 году Уатт представил паровой двигатель двойного действия.
Раньше пар толкал поршень в одну сторону. Теперь он толкал и тянул. Мощность удвоилась. Эффективность снова улучшилась.
Это потребовало нового способа соединения поршня с коромыслом. Шток должен был двигаться по прямой линии. Он не должен был шататься.
Уатт решил эту задачу в 1784 году. Он разработал систему связанных стержней. Шток поршня направлялся перпендикулярно. Механика была жёсткой. Двигатель был устойчивым.
Управление, безопасность и наследие
Двигатель, вышедший из-под контроля, опасен. Уатт заботился об управлении.
В 1788 году он применил центробежный регулятор. Это устройство автоматически регулировало скорость двигателя. Оно реагировало на изменения нагрузки. Если двигатель вращался слишком быстро, регулятор замедлял его. Если он замедлялся, регулятор ускорял его. Автоматическое управление. На десятилетия опередившее своё время.
Он также изобрёл манометр в 1790 году. Безопасность имела значение. Мониторинг давления имел значение.
Эти дополнения практически завершили создание двигателя Уатта.
Почему это важно сегодня
Двигатель Уатта имел колоссальные последствия. Он обеспечил энергией Индустриальную революцию. Фабрики больше не нуждались в расположении рядом с реками. Они могли находиться где угодно. Производство выросло на порядки. Города росли.
Уатт ввёл понятие лошадиная сила, чтобы рекламировать свои двигатели. Ему нужен был способ, чтобы фермеры и производители могли понять, сколько мощности они покупают.
Он умер в 1819 году в Хитфилд-Холл, недалеко от Бирмингема.
Но его имя осталось.
Ватт — это единица мощности.
