Джемс Уатт. Изобретатель паровых машин

Наиболее ярко промышленная революция проявилась в Англии, в текстильном производстве. Обострившееся до предела несоответствие между возраставшей потребностью в тканях и возможностью её удовлетворения методами ручного мануфактурного производства обратило конструкторские умы к разработке прядильных и ткацких машин. Навсегда в историю английской цивилизации вошли имена Картрайта, Кея, Кромптона, Харгривса. Славные сыны туманного Альбиона открыли новую страницу в развитии производительных сил. Но с созданием прядильных и ткацких станков возникла необходимость в качественно новом, универсальном двигателе, который бы отдавал этим станкам работу в форме однонаправленного, непрерывного и равномерного вращательного движения. Вот здесь-то во всём своём блеске и многогранности и заявил о себе талант Джемса Уатта, навсегда представшего перед благодарными потомками изобретателем универсального двигателя.

Заслуги Уатта в построении паровой машины велики и разнообразны. Отметим лишь основные узлы его конструктивно-технологических решений. Это отделение конденсатора от цилиндра двигателя, более раннее прекращение впуска пара в цилиндр и расширение пара на значительной части хода поршня, введение попеременной подачи пара с помощью золотника в различные полости цилиндра, применение махового колеса, центробежного регулятора скорости и так называемого «параллелограмма Уатта» для передачи движения от поршня к балансиру.

Эти и другие нововведения решили проблему как собственно универсальности двигателя, так и резкого повышения его экономичности. Уатт увеличил КПД установки в 2,7 раза. Радость промышленников была безмерной. «В Лондоне, Манчестере, Бирмингеме все без ума от машин с вращательным движением»,– писал Уатту его компаньон – предприниматель Мэтью Болтон. Ещё бы. Ведь эффективность установок возросла в 270 раз! Такого в истории не было ни до, ни после этого.

Для развития поточного производства машин изобретателем были разработаны специальные системы формул. Не имея ещё математической символики, они представляли собой лишь словесное описание. Рецептурная система норм и правил позволяла определять оптимальные величины мощности, расхода угля и воды, диаметра цилиндра, хода и скорости поршня, числа оборотов, размеры махового колеса и насоса. Вот лишь два примера. Для определения необходимого расхода воды в котле предписывалось «…умножить квадрат диаметра цилиндра на путь, проходимый поршнем в минуту в футах, и разделить полученное произведение на 288000; частное даёт количество воды, испаряемое в минуту, в кубических футах». А необходимое количество угля определялось по следующему правилу: «Расход угля на 1800 ходов машины равен произведению объёма цилиндра в кубических футах на давление на поршень в футах на квадратный дюйм».

Много сил и времени уделял Уатт организации производства. Он составил инструкции по уходу за машиной с непрерывным вращательным движением, по сборке двигателей с подробным описанием последовательности установки каждой отдельной части, разработаны правила монтажа, эксплуатации и ремонта паровых агрегатов.

Близкие и друзья не раз с доброй улыбкой наблюдали не совсем для них понятные упражнения учёного с лошадьми. По многу часов в день Уатт гонял по луговине животных или впряжённых в повозки с различными грузами, или тянущих прямо на упряже специально подобранные тяжести. При этом исследователь что-то сосредоточенно замерял и высчитывал. Так рождалась получившая впоследствии всеобщее признание единица измерения мощности – лошадиная сила.

Многое, очень многое сделал Уатт для развития и энергетики, и производства в целом. Он блестяще уловил требования времени и лучше других ответил на них. Но невольно встаёт вопрос: а кроме производственных, объективных предпосылок, может быть, были и субъективные, личного свойства моменты – Среда, связи, быт, семья, характер, наконец, просто «его величество случай», которые также вели учёного к успеху и славе? Попробуем разобраться.

Годы детства и отрочества Джемса протекали в тихом патриархальном шотландском городке Гринок, что в 30 км от Глазго, в обстановке по-вседневного труда и большого интереса к наукам. Любовь к ремеслу передавал ребёнку работавший на строительстве кораблей отец, тяга же к знаниям формировалась в мальчугане дедом – преподавателем математики. В 18-летнем возрасте юноша отправился для получения специальности в Глазго. Работая механиком в мастерских, Уатт в течение первых двух лет приобрёл квалификацию гравировщика, мастера по изготовлению математических, геодезических, физических приборов, различных навигационных инструментов.

Другое по технологическим наукам

Производство броневой стали
Наряду с подвижностью и огневой мощью одним из основных боевых качеств танка является надёжная броневая защита, обеспечивающая ему относительную неуязвимость от огня противника. Наличие освоенной в производстве сравнительно лёгкой и достаточно прочной стальной брони являлось одной из важнейших тех ...