Džeimsas Vatas: garo variklio patobulintojas ir vato pavadinimo šaltinis
Džeimsas Vatas: garo variklio patobulintojas, pramonės revoliucijos variklis ir vato pavadinimo šaltinis — sužinokite apie jo inovacijas ir palikimą.
Džeimsas Vatas (1736 m. sausio 19 d., Greenock – 1819 m. rugpjūčio 25 d., Handsworth, šalia Birmingemo) buvo škotų matematikas ir inžinierius. Jis neišrado pirmojo garo variklio (anksčiau tokius variklius yra kūrę ir patentavę kitų išradėjų, pavyzdžiui, Savery ir Niukomeno varikliai), tačiau atliko esminius patobulinimus, dėl kurių garo varikliai tapo ekonomiškesni ir praktiškesni pramonėje. Watt’o darbai laikomi viena pagrindinių XVIII–XIX a. pramonės revoliucijos jėgų.
Pagrindiniai pagerinimai ir išradimai
- Atskiras kondensatorius – viena reikšmingiausių Watt’o inovacijų. Vietoje to, kad kondensacija vyktų paties cilindro viduje (kaip Newcomen’o variklyje), jis pasiūlė kondensatorių atskirai. Tai leido cilindrui išlikti karštam, sumažino energijos nuostolius ir ženkliai pagerino kuro sąnaudas.
- Dvigubai veikiantis cilindras ir sukamasis judesys – Watt tobulino pistono darbą, siekdamas gauti pastovų sukamąjį judesį, reikalingą mašinoms ir gamykloms. Dėl įvairių mechaninių sprendimų (pvz., saulės ir planetų pavara) jo varikliai galėjo sukti velenus ir tiesiogiai varinėti mašinas.
- Mechaniniai patobulinimai – Watt sukūrė „paralelinio judėjimo“ mechanizmą (parallel motion), gerino vožtuvų valdymą ir bendrą variklio konstrukciją, kas padidino patikimumą ir efektyvumą.
Verslo partnerystė ir pramoninė gamyba
Įrenginių gamybą ir komercinį diegimą Watt vykdė kartu su verslininku Matthew Boulton — įmonėje Boulton & Watt. Partnerystė leido gaminti ir montuoti pažangesnius variklius anglies kasyklose, manufaktūrose, malūnuose ir tekstilės cechuose, taip išplėtojant pramoninę gamybą bei sumažinant šaltiniu priklausomybę nuo vietinių energijos išteklių.
Poveikis ir palikimas
Watt’o patobulinimai sumažino kuro sąnaudas ir padidino variklių efektyvumą, todėl garo jėgainės tapo ekonomiškai prasmingos smulkesnėse ir didesnėse pramonės srityse. Tai pagreitino gamybos mechanizavimą ir technologinį vystymąsi, dar labiau pakurstė pramonės revoliuciją.
Šiandien Džeimsas Vatas dažnai minimas dėl to, kad jo vardu pavadintas galios vienetas – vatą. Vienas vatas apibrėžiamas kaip vienas joulis per sekundę (1 W = 1 J/s), ir šis vienetas plačiai vartojamas elektros ir mechaninės galios matavimui.
Atminimas
Watt’as yra pripažintas kaip vienas svarbiausių inžinerijos ir pramonės istorijos veikėjų: jo vardu pavadinti vienetai, statulos ir muziejai primena apie jo indėlį. Jo idėjos ir konstrukciniai sprendimai padėjo perkelti garo energiją iš eksperimentinio etapo į praktinį pramonės jėgos šaltinį.
Jameso Watto portretas
"Old Bess" - seniausias išlikęs sijinis variklis, kurį 1777 m. sukonstravo Matthew Boultonas ir Jamesas Wattas. Mokslo muziejus, Londonas
Biografija
Džeimsas Vatas gimė 1736 m. sausio 19 d. Grenoke, Renfrišyre. Jo tėvas buvo laivų statytojas, laivų savininkas ir rangovas, dirbęs miesto vyriausiuoju bajoru. Jo motina Agnes Muirhead buvo kilusi iš garsios šeimos ir turėjo gerą išsilavinimą. Abu jie buvo presbiterionai ir tvirti pakto šalininkai. Watt'o senelis Thomas Watt'as dėstė matematiką ir buvo Cartsburno barono bajoras. Vatas ne kasdien ėjo į mokyklą. Iš pradžių jį namuose daugiausia mokė motina, bet vėliau jis lankė Greenoko gimnaziją. Jis pasižymėjo dideliu rankų miklumu ir prigimtiniais gebėjimais matematikai, nors lotynų ir graikų kalbos jo nesudomino. Jis taip pat įsisavino škotų tautos legendas ir padavimus.
Išcentrinis reguliatorius
Vienas iš daugelio Watt'o patobulinimų buvo išrastas "išcentrinis reguliatorius", kuris automatiškai reguliuodavo variklio greitį. Tai akivaizdžiausia garo varikliuose, kuriuose reguliuojamas garo patekimas į cilindrą (-us). Jis taip pat naudojamas vidaus degimo varikliuose, įvairiu kuru varomose turbinose ir kai kuriuose šiuolaikiniuose laikrodžiuose.
Išcentrinis reguliatorius - tai homeostatinis įtaisas, kuris reguliuoja variklio greitį, reguliuodamas "tarpinės medžiagos" (garo), kuri varo mašiną, kiekį. Taip išlaikomas beveik pastovus greitis, nepriklausomai nuo apkrovos ar degalų tiekimo sąlygų. Jis naudoja proporcingo valdymo principą: tai reiškia, kad (šiuo atveju) garo stabdymas kinta priklausomai nuo mašinos greičio.
Watt'o skraidančių kamuoliukų įrenginyje, kai mašina pagreitėja, kamuoliukai skrieja greičiau. Greičiau skriejant rutuliukai tolsta nuo centrinio stulpelio. Pasitraukdami nuo centrinio stulpelio, jie stipriau uždaro garo tiekimo sistemą. Tai darant, mašina lėtėja, rutuliukai sukasi lėčiau ir į cilindrus patenka daugiau garo. Be to, sistema turi apsauginį išleidimo vožtuvą, leidžiantį garų pertekliui išeiti, nesukant ratų. Nuo 1775 iki 1800 m. ši įmonė pagamino 500 "Boulton & Watt" variklių.
Vėliau toks grįžtamasis ryšys tapo svarbia kibernetikos priemone.
1788 m. "Boulton & Watt" variklio išcentrinis reguliatorius
Išcentrinio "flyball" reguliatoriaus brėžinys
Partnerystė
Watt'as pradėjo bendradarbiauti su Midlandso Mėnulio draugijos nariu Matthew Boultonu. Boultono ir Watto įmonė projektavo ir gamino garo variklius ir buvo labai svarbi pramonės revoliucijos laikotarpiu.
"Soho Foundry
Iš pradžių bendrija parengė variklių brėžinius ir specifikacijas, taip pat prižiūrėjo, kad varikliai būtų sumontuoti kliento nuosavybėje. Jie patys negamino beveik jokių dalių. Didžiąją dalį darbo Watt'as atliko savo namuose Harper's Hill Birmingeme, o Boultonas dirbo Soho manufaktūroje.
Pamažu partneriai pradėjo gaminti vis daugiau detalių ir 1795 m. įsigijo nekilnojamąjį turtą maždaug už mylios nuo Soho manufaktūros, ant Birmingemo kanalo kranto. Ten jie pastatė naują liejyklą varikliams gaminti. Soho liejykla buvo atidaryta 1796 m., kai Watto sūnūs Gregory ir Jamesas jaunesnysis aktyviai dalyvavo įmonės valdyme. 1800 m., Watt'o išėjimo į pensiją metais, įmonė iš viso pagamino keturiasdešimt vieną variklį.
Watt'as išėjo į pensiją 1800 m., tais pačiais metais, kai baigėsi jo pagrindinis patentas ir partnerystė su Boultonu. Garsioji partnerystė buvo perduota jų sūnums Matthew Robinsonui Boultonui ir Jamesui Wattui jaunesniajam. Netrukus partneriu tapo ilgametis firmos inžinierius Williamas Murdochas, ir firma suklestėjo.
Klausimai ir atsakymai
K: Kas yra Jamesas Wattas?
A: Džeimsas Vatas buvo škotų matematikas ir inžinierius, garsus savo indėliu kuriant šiuolaikinę garo mašiną.
K: Ar Džeimsas Vatas išrado pirmąją garo mašiną?
A: Ne, Džeimsas Vatas neišrado pirmojo garo variklio.
K: Koks buvo Džeimso Vato indėlis kuriant garo variklį?
A: Džeimsas Vatas labiausiai prisidėjo prie garo variklio tobulinimo, nes jį modifikavo, kad geriau veiktų, ir sukūrė šiuolaikinę garo variklio formą.
K: Kokios garo mašinos buvo naudojamos prieš Džeimsui Vatui pradedant jas tobulinti?
A: Kitos patentuotos garo mašinos, pavyzdžiui, Savery ir Newcomen garo mašinos, buvo naudojamos prieš Jamesui Wattui pradedant jas modifikuoti.
K: Už ką Jamesas Wattas yra pelnęs nuopelnus?
A.: Džeimsas Vatas laikomas XVIII ir XIX a. pramonės revoliucijos varomąja jėga, sukūręs Watt'o garo variklį.
K: Kaip Džeimsas Vatas pakeitė Niukomeno variklį?
A: Džeimsas Vatas pakeitė Niukomeno variklį, pridėdamas atskirą kondensatorių, sumažindamas energijos švaistymą ir padidindamas garo variklio efektyvumą.
K: Kuo pagerbtas Džeimsas Vatas?
A: Dauguma žmonių pagerbia Džeimsą Vatą jo vardu pavadindami galios vienetą - vatą.
Ieškoti