James watt jest wynalazcą silnika parowego. Lokomotywy parowe autorstwa thomas newcomen i james watt

Wat (symbol: W, W ) to jednostka miary mocy w układzie SI. Nazwa jednostki pochodzi od nazwiska szkocko-irlandzkiego wynalazcy mechanicznego Jamesa Watta (Watt), twórcy uniwersalnego silnika parowego.

Wat jako jednostka miary mocy została po raz pierwszy przyjęta na Drugim Kongresie Brytyjskim Stowarzyszenie Naukowe w 1889 roku. Wcześniej większość obliczeń wykorzystywała moc wejściową Jamesa Watta, a także stopo-funty na minutę. Na XIX Generalna Konferencja Miar i Wag w 1960 r. wat został włączony do systemu międzynarodowego.

W inżynierii dźwięku słowo „wat” od razu kojarzy się z mocą system głośników i moc wyjściowa wzmacniacza, ale nie tylko. Wysoka moc nie jest głównym wskaźnikiem w elektroakustyce, ale jest bardzo ważnym parametrem.

James Watt (angielski James Watt; 19 stycznia 1736, Greenock, Szkocja - 19 sierpnia 1819, Handsworth, Birmingham, Anglia) - wybitny szkocki inżynier, wynalazca-mechanik.Członek Królewskiego Towarzystwa Edynburskiego (1784), Królewskiego Towarzystwa Londyńskiego (1785), Paryskiej Akademii Nauk (1814). Twórca uniwersalnego silnika parowego dwustronnego działania... Jego wynalazek silnika parowego zapoczątkował rewolucję przemysłową. Jego imieniem nazwano jednostkę mocy - Watt.

James urodził się w kruchym zdrowiu. Jego matka nauczyła go czytać, a ojciec nauczył go pisania i arytmetyki. Chociaż zaczął uczęszczać do Greenock High School, jego zły stan zdrowia i ciągłe dolegliwości położyły temu kres. Przez większość roku był przykuty do ścian swojego pokoju, gdzie uczył się sam. Kiedy przyjaciel ojca zobaczył, że chłopiec rysuje kredą na palenisku linie i kąty, zapytał: „Dlaczego pozwalasz dziecku marnować czas; dlaczego nie wysłać go do szkoły? James Watt senior odpowiedział: „Nie osądzaj go zbyt szybko; najpierw dowiedz się, co robi ”. Okazało się, że szukał rozwiązania problemu Euklidesa.

Jako nastolatek lubił astronomię, eksperymenty chemiczne, nauczył się robić wszystko własnymi rękami, za co otrzymał od otoczenia tytuł „walca wszystkich zawodów”.

W wieku 18 lat wyjeżdża do Glasgow na specjalizację. W 1754 roku jego ojciec wysłał Watta do Londynu, aby szkolił się na ślusarza. Po opanowaniu siedmioletniego programu w ciągu roku Watt wrócił do Szkocji i otrzymał pracę jako mistrz konstruktora przyrządów precyzyjnych i optycznych na Uniwersytecie w Glasgow.

Na Uniwersytecie Watt poznał chemika Josepha Blacka. Spotkanie to przyczyniło się do opracowania szeregu nowych instrumentów chemicznych potrzebnych w dalszych badaniach Blacka.

W 1763 r. do Jamesa Watta zwrócił się profesor fizyki z Uniwersytetu Glasgow, John Anderson, z prośbą o naprawę działającego modelu silnika parowego Newcomena (czyli „silnika strażackiego” wynalezionego przez angielskiego inżyniera Thomasa Newcomena), który w rzeczywistości nigdy nie pracował normalnie. Manekin był wyposażony w cylinder 2” i miał skok tłoka 6”. Watt przeprowadził serię eksperymentów, w szczególności wymienił metalowy cylinder na drewniany, naoliwił olejem lnianym i wysuszył w piecu, zmniejszył ilość wody podnoszonej w jednym cyklu, a układ w końcu zadziałał. W tym samym czasie Watt przekonał się o nieefektywności maszyny i wprowadził liczne ulepszenia w projekcie. Pierwszym znaczącym ulepszeniem opatentowanym przez firmę Watt w 1769 roku była izolowana komora kondensacyjna. Odizolował cylinder parowy, aw 1782 wynalazł maszynę dwustronnego działania. Wraz z mniejszymi ulepszeniami wynalazek ten czterokrotnie lub więcej zwiększył wydajność silnika parowego. Ponadto sama maszyna stała się łatwa do kontrolowania. Silnik parowy zaczął być wykorzystywany w fabrykach i fabrykach jako napęd, co doprowadziło do gwałtownego wzrostu wydajności pracy.

Trudności finansowe zmusiły Watta już w wieku dorosłym do prowadzenia badań geodezyjnych, prac przy budowie kanałów, budowy portów i przystani. Pozycja gotówkowa Watta ustabilizowała się po tym, jak nawiązał współpracę z przemysłowcem z Birmingham, Matthew Boltonem. W tym czasie Watt otrzymał od Rosyjskiej Akademii Nauk propozycję pracy w Rosji. Rosyjski rząd zaoferował angielskiemu inżynierowi „zawód zgodny z jego gustem i wiedzą” oraz roczną pensją w wysokości 1000 funtów szterlingów. Zamiar wyjazdu Watta do Rosji wywołał poruszenie. Poeta Erasmus Darwin napisał: „O Boże, jak bardzo się bałem, gdy usłyszałem, że rosyjski niedźwiedź zahaczył cię swoją wielką łapą i ciągnie do Rosji! Błagam, abyś nie jechał, jeśli tylko to możliwe ... Mam nadzieję, że twoja maszyna przeciwpożarowa cię tu zostawi ”. Bolton, zdając sobie sprawę, jakie korzyści mogą przynieść wynalazki Watta, zrobił wszystko, co w jego mocy, aby Watt pozostał w swojej ojczyźnie.

W 1785 roku Watt opatentował wynalazek nowego pieca kotłowego, aw tym samym roku jedna z maszyn Watta została zainstalowana w Londynie w browarze Samuel Whitbread do mielenia słodu. Maszyna wykonała pracę 24 koni. Samochód przetrwał do dziś.

Watt był obdarzony wieloma sposobami, łatwo uczył się języków, dużo czytał. Walter Scott w przedmowie do jednej ze swoich powieści wyraża zdziwienie niejednorodnością wiedzy Watta, którego znał w ostatnie lata jego życie.

Zmarł w wieku 83 lat i został pochowany w kościele parafialnym w Handsworth. Wkrótce w Opactwie Westminsterskim wzniesiono pomnik Watta, wykonany przez utalentowanego rzeźbiarza Huantry.

Lokomotywa parowa T. Newcomena.

W 1705 r. mechanik Thomas Newcomen otrzymał patent na silnik cieplny... Pompa parowa Newcomena zaczęła być używana w Anglii do pompowania wody z kopalń. Jego główną częścią był tłok wyważony ciężarem i poruszający się w dużym pionowym cylindrze (2). Ciśnienie pary dostarczanej do cylindra z kotła (1) podniosło tłok. Zastrzyk zimna woda para osadzała się ze zbiornika (5) i w cylindrze wytworzyła się próżnia. Ciśnienie atmosferyczne spowodowało obniżenie tłoka. Wodę chłodzącą i skroploną parę odprowadzano z cylindra przewodem (6), a nadmiar pary z kotła przez zawór bezpieczeństwa (7).

Potem silnik znów był gotowy do kolejnego wtrysku pary. Główną wadą maszyny Newcomena było to, że znajdujący się w niej cylinder był jednocześnie skraplaczem.

Z tego powodu musiałem na zmianę potem ostudzić, potem podgrzać cylinder, a zużycie paliwa okazało się bardzo wysokie.

Maszyna Newcomena była nieporęczna, powolna i przerywana.
Kolejni wynalazcy wprowadzili wiele ulepszeń do pompy Newcomen. Ale Schemat obwodu Maszyny Newcomena pozostały niezmienione przez 50 lat.

Silnik parowy Jamesa Watta.

W 1765 r. angielski mechanik James Watt tworzy silnik parowy. W latach 1763-1764 musiał naprawić próbkę maszyny Newcomena należącej do uczelni. Watt wykonał mały model i zaczął badać jego działanie. Od razu stało się dla Watta jasne, że za więcej ekonomiczna praca wskazane jest, aby cylinder był stale ogrzewany. W 1768 roku na podstawie tego modelu zbudowano w kopalni właściciela kopalni Rebuk dużą maszynę Watta, na której wynalazek otrzymał swój pierwszy patent w 1769 roku.

Najistotniejszym i najważniejszym w jego wynalazku było oddzielenie cylindra parowego i skraplacza, dzięki czemu energia nie była zużywana na ciągłe nagrzewanie cylindra. Samochód stał się bardziej ekonomiczne... Jego wydajność wzrosła.

Od 1776 zaczął produkcja fabryczna silniki parowe. W maszynie z 1776 roku wprowadzono kilka zasadniczych ulepszeń w porównaniu z projektem z 1765 roku. Tłok został umieszczony wewnątrz cylindra, otoczony płaszczem parowym. Pokrywa była zamknięta od góry, a cylinder otwarty. Para weszła do cylindra z kotła przez boczną rurę. Cylinder był połączony ze skraplaczem przewodem wyposażonym w zawór spustowy pary. Nad tym zaworem umieszczono kolejny zawór równoważący.

Maszyna wykonała jednak tylko jeden ruch roboczy, pracował w zrywach i dlatego może być używany tylko jako pompa. Aby maszyna parowa mogła napędzać inne maszyny, konieczne było stworzenie jednostajnego ruchu okrężnego. Taki silnik dwustronnego działania został opracowany przez Watta w 1782 roku. Stworzenie mechanizmu przenoszenia ruchu z tłoka na wał wymagało od Watta ogromnego wysiłku, ale Watt również to osiągnął, tworząc specjalne urządzenie przekazujące, które nazywa się równoległobok wat. Ale już nowy silnik Watt był dobry do napędzania innych pracujących maszyn. W latach 1785-1795 wyprodukowano 144 takich maszyn parowych, a do 1800 było już w Anglii 321-watowe maszyny parowe.

Aby zmierzyć moc silników parowych, Watt wprowadził koncepcję "Koń mechaniczny", który jest nadal używany jako ogólnie przyjęta jednostka mocy. Jeden z samochodów Watta został kupiony przez piwowara, aby zastąpić konia napędzającego pompę wodną. Przy doborze wymaganej mocy silnika parowego piwowar określał siłę roboczą konia jako osiem godzin nieprzerwanej pracy, aż do całkowitego wyczerpania konia. Obliczenia wykazały, że co sekundę koń podnosił 75 kg wody na wysokość 1 metra, co przyjęto jako jednostkę mocy w 1 koniu mechanicznym.

Maszyny parowe były używane we wszystkich gałęziach przemysłu. Były szeroko stosowane w przemyśle, transporcie, a kiedyś stały się „silnikami postępu technicznego”.

ale współczynnik przydatne działanie najlepsze lokomotywy parowe nie przekraczały 5%! na każde 1000 kg paliwa, użyteczna praca wydano tylko 50 kg!

Pod koniec XIX wieku schemat elektrowni parowej został znacznie ulepszony, a jej podstawowe zasady przetrwały do ​​​​naszych czasów.
___

Co ciekawe, w 1735 roku w budynku parlamentu angielskiego zainstalowano pierwszy w historii wentylator, który był napędzany maszyną parową.
___

W 1800 roku Amerykanin, właściciel kopalni węgla, wynalazł pierwszą windę parową. W 1835 roku ta winda parowa weszła do użytku w fabryce podnoszenia ciężarów w Anglii, a następnie stała się powszechna w Stanach Zjednoczonych.
A w latach 50. XIX wieku firma Otis Steam Lift Company zainstalowała swój pierwszy winda osobowa w pięciopiętrowym sklepie na Broadwayu. Winda zabierała do pięciu osób i niosła je z prędkością 20 cm na sekundę.

19 stycznia 1736 roku urodził się wybitny szkocki inżynier, wynalazca mechaniki James Watt, którego prace zapoczątkowały rewolucję przemysłową najpierw w Anglii, a potem na całym świecie. Postanowiliśmy porozmawiać o pięciu wynalazkach Watta.

Silnik parowy

V pełny rozsądek tego słowa, James Watt nie był pierwszą osobą, która wynalazła silnik parowy. Podobne urządzenie opisał Heron z Aleksandrii w I wieku naszej ery. Prawdziwy turbina parowa został wynaleziony znacznie później, w średniowiecznym Egipcie, przez arabskiego inżyniera z XVI wieku, który zaproponował metodę obracania rożna siłą strumienia pary skierowanej na ostrza zamocowane wzdłuż obrzeża koła. James Watt wynalazł wszechstronny silnik parowy, ulepszając silnik parowy Newcomena, który był używany w czasach Watta do pompowania wody z kopalń węgla. Pierwszą tak znaczącą innowacją była izolowana komora kondensacyjna: James Watt złożył patent na swój wynalazek w 1769 roku. Jednocześnie w dokumencie stwierdzono, że wynalazł on nie nową maszynę parową, ale maszynę parową, której temperatura była zawsze równa temperaturze pary. Kolejne ulepszenie miało na celu sprawienie, aby tłok w cylindrze wykonywał użyteczną pracę nie dzięki ciśnieniu atmosferycznemu, ale dzięki ciśnieniu pary. Później wyizolował również cylinder parowy, aw 1782 wynalazł maszynę dwustronnego działania, która czterokrotnie zwiększyła wydajność silnika parowego, co dało 75% oszczędności kosztów węgla. Oprócz różnych innych ulepszeń silnika parowego, Watt wynalazł również regulator odśrodkowy, za pomocą którego automatyczna kontrola za prędkością maszyny, manometrem i zaworem dławiącym.

Wideo

Młot parowy

Oprócz silnika parowego i jego ulepszeń Watt wynalazł również młot parowy. Wynalazca uzyskał na nią patent w 1784 roku, zaraz po otrzymaniu patentu na silnik parowy. To urządzenie było wyposażone w koło zamachowe do napędzania młota dźwigniowego, co było wówczas powszechne. Pierwszy z młotów Watta ważył 54,5 kilograma i wzniósł się na wysokość 8 cali (203 milimetry). Następnie Watt zbudował młot parowy typu dźwigniowego z opadającymi częściami ważącymi około 380 kilogramów, wytwarzającymi 300 uderzeń na minutę. Młot parowy był jednym z najważniejsze maszyny swego czasu i przez 90 lat dominował w inżynierii mechanicznej.

Kopiuj naciśnij

W 1780 r. Watt wynalazł i opatentował przenośną prasę kopiującą, która składała się z pudełka zawierającego przegrody na ołówki, długopisy, linijki i papier oraz wydzielonej przegródki na papier do kopiowania. Metalizowane pudełko zawierało zapas farby i wody na 24 kserokopiarki. Do zaciśnięcia oryginalnego arkusza użyto metalowej osłony. Przed rozpoczęciem pracy odbitki trzymano w specjalnym składzie przez 12 godzin. Właściwe kopiowanie odbywało się poprzez przekręcenie rączki aparatu, która obracała dwie mosiężne rolki umieszczone w dolnej części obudowy. Oryginał dokumentu został umieszczony na płycie kopiującej między pokrywami windy. Dociskano go do mokrego papieru kserograficznego w celu uzyskania odcisku, dzięki czemu na arkuszach kopii uzyskano lustrzaną kopię dokumentu, który po 24 godzinach schnięcia był gotowy do użytku. Założona przez Watta firma produkowała takie maszyny do końca XIX wieku, a w swojej pracy wykorzystywali ją tak znani ludzie jak Benjamin Franklin, George Washington czy Thomas Jefferson.

W zaawansowanych latach wynalazca pracował także nad maszyną do kopiowania rzeźb, eidografem - urządzeniem mechanicznym, które pozwala z dużą dokładnością kopiować płaskorzeźby, medaliony, posągi i inne rzeczy o najbardziej skomplikowanych kształtach.

Wideo

Równoległobok Watt

Mechanizm wynaleziony przez Watta w 1784 roku, aby nadać tłokowi silnik parowy ruch prosty... Równoległobok składa się z dwóch ramion poziomych, które są obrotowo przymocowane do końców ramienia pionowego, które jest zamocowane w środku belki mostowej i jest obrotowe. Nierówne pokonywanie zakrętów jest kompensowane przez obracanie ramienia pionowego. Używany dzisiaj w dniu tylna oś w niektórych zawieszeniach samochodów.

Pomiar mocy

Watt zasugerował użycie pojęcia „konie mechaniczne” jako miary mocy. Ta jednostka miary była używana w większości obliczeń do 1882 roku, kiedy Brytyjskie Stowarzyszenie Inżynierów zdecydowało się nazwać jednostkę mocy nazwą Watt - Watt. Był to pierwszy przypadek zawłaszczenia w historii techniki. własne imię jednostka miary.

Kiedyś maszyna parowa Newcomen była z powodzeniem wykorzystywana do pompowania wody w kopalniach i stoczniach, która przetrwała ponad 50 lat. Jednocześnie cała ta konstrukcja miała imponujące rozmiary i wymagała ciągłego uzupełniania zapasów węgla. Czasami do zasilania maszyny parowej paliwem trzeba było używać nawet 50 koni. Ogólnie wszystko wskazywało na to, że to urządzenie wymaga poprawy, całe pytanie brzmiało tylko, kto pierwszy wpadnie na ten pomysł.

Początek nowej ery w mechanice

W połowie lat 60. XIX wieku utalentowany mechanik James Watt pracował na Uniwersytecie w Glasgow. Kiedy otrzymał zlecenie naprawy silnika parowego Newcomen i po zrozumieniu konstrukcji urządzenia, Watt postanowił spróbować go trochę ulepszyć. Zasugerował, że możliwe byłoby zmniejszenie zużycia drogiego paliwa, gdyby cylinder silnika parowego był stale nagrzewany. Przecież wcześniej tłok opadł i wykonał pożyteczną pracę dzięki temu, że pojemnik z parą był chłodzony wtryskiem wody. Aby jednak zrealizować ten pomysł, konieczne było uporanie się z problemem kondensacji pary, który Watt rozwiązał dość elegancko.

Jak podają źródła historyczne, pomysł, jak skondensować parę, przyszedł do głowy Wattowi zupełnie przypadkowo, gdy zobaczył jego dysze uciekające z kotłów pralni pod ciśnieniem. James zdał sobie sprawę, że para jest zwykłym gazem, który można łatwo skierować z butli do innego pojemnika, wytwarzając w nim niższe ciśnienie. W tym celu Watt zdecydował się na zastosowanie pompy opróżniającej oraz systemu metalowych rur wydechowych, które pobierały parę z cylindra.

Lokomotywa parowa Jamesa Watta

Kolejne ulepszenie miało na celu sprawienie, aby tłok w cylindrze wykonywał użyteczną pracę nie dzięki ciśnieniu atmosferycznemu, ale dzięki ciśnieniu pary. Główną trudnością było uszczelnienie całej konstrukcji, ponieważ w tamtych czasach nie było to łatwe. Ale i tutaj Watt wykazał się doskonałą pracą myśli - w swoim samochodzie użył konopnej liny nasączonej olejem jako uszczelnienia. Nawinięto go wokół tłoka w specjalne rowki, co pozwoliło w większości rozwiązać ten problem.

Znaczenie nowego lokomotywy parowej do budowy parowozu

James Watt zarejestrował patent na swój wynalazek w 1769 roku. Jednocześnie w dokumencie stwierdzono, że wynalazł on nie nową maszynę parową, lecz maszynę parową, której temperatura była zawsze równa temperaturze pary. Prawdopodobnie utalentowany mechanik nawet wtedy nie wiedział, jak znaczące będzie jego ulepszenie w przyszłości dla parowozów. Ze względu na to, że tłok w nowym silniku poruszał się pod wpływem pary, można było wielokrotnie zwiększać jego moc, po prostu wytwarzając większe ciśnienie. Dzięki temu nie było potrzeby ponownego zwiększania wymiarów - ostatnie słowo pozostał dla kompaktowych silniki parowe, który bardzo szybko zaczął być stosowany we wszystkich branżach.

James Watt urodził się 19 stycznia 1736 - angielski wynalazca, którego nazwa pochodzi od jednostki mocy wat. Udoskonalenie silnika parowego przez Watta jest jednym z najważniejszych osiągnięć w historii techniki. Był to jeden z tych wynalazków, które zapoczątkowały rewolucję przemysłową w Anglii w drugiej połowie XVII wieku.

Biografia Jamesa Watta jest niezwykle ciekawa i pouczająca. Może być przykładem biografii świetnego inżyniera, który nie tylko coś wymyśla, ale także wnosi sprawę do produkcji i szerokiego wykorzystania swojego wynalazku.

Do silnika parowego

James Watt urodził się w małym szkockim miasteczku Greenock. Jego ojciec budował domy i statki, a także prowadził warsztat, w którym wyrabiano różne narzędzia. Mały James Watt był słabym dzieckiem. Chociaż został wydany wcześnie, aby za darmo Szkoła Podstawowa, z powodu choroby często przebywał w domu. Samodzielnie zdobyłem dobrą znajomość nauk fizycznych i matematycznych. Szczególne wrażenie zrobiła na nim książka holenderskiego naukowca Gravesanda „Podstawowe zasady fizyki”, napisana pod wpływem idei Newtona. W warsztacie moich rodziców opanowałem różne instrumenty.

Kiedy Watt miał 18 lat, postanowili nauczyć go być mechanikiem - tak nazywał się mistrz, który robił dokładne instrumenty matematyczne, geofizyczne i fizyczne w ogóle. Latem 1754 roku James Watt wyjechał na studia rzemieślnicze do Glasgow u swojego wuja Muirheada, profesora języków starożytnych na Glasgow University. Spędziłem rok jako praktykant w jednym warsztacie, ale stało się jasne, że nie da się tam gruntownie przeszkolić. Dzięki mojemu wujowi poznałem kilku profesorów uniwersyteckich, co później się przydało.

Za zgodą ojca Watt wyjechał do Londynu. Okazało się, że tutaj, aby zostać mistrzem, zgodnie z prawem cechowym, trzeba było przez siedem lat być praktykantem i płacić znaczne kwoty czesnego. Jamesowi udało się znaleźć wolne miejsce u zegarmistrza, który również nauczył go grawerowania. Po pewnym czasie Watt został uczniem w warsztacie Johna Morgana na rok z czesnego w wysokości 20 £. Biznes ojca pogorszył się, młody Watt żył bardzo ekonomicznie, szukał Dodatkowy dochód... Mimo to Watt wykazał wielką chęć opanowania rzemiosła. Zaczynając od robienia proste prace, rok później wyprodukował tak wyrafinowane instrumenty, jak refleksyjny sekstans.

Pod koniec 1756 r. J. Watt wyjechał do Glasgow, gdzie chciał otworzyć własny warsztat do produkcji instrumentów matematycznych, ale nie otrzymał od warsztatu zezwolenia. Na szczęście z pomocą znajomych profesorów udało mu się zostać mechanikiem na Uniwersytecie w Glasgow. Praca na uniwersytecie z pewnością miała kluczowy dla przyszłości i Watta i historii technologii. W szczególności Watt spotkał słynnego fizyka i chemika J. Blacka, który odkrył tak zwane utajone ciepło parowania. Watt zaprzyjaźnił się również z wieloma studentami. Słynny profesor Robison wspominał, jak jako student poznał Watta i był zdumiony jego wiedzą. Studenci borykający się z trudnościami często zwracali się o radę do młodego mechanika. A on, jeśli nie znał odpowiedzi na pytanie, zaczął je studiować. Aby przeczytać jedną z pierwszych prac o maszynach, Watt uczył się niemieckiego, a później, przy podobnej okazji, włoskiego.

Wynalazek

Poważnie, Watt rozpoczął pracę nad maszyną parową po zimie 1763-1764. naprawił model silnika parowego Newcomena, który należał do Wydziału Filozofii Naturalnej Uniwersytetu w Glasgow.

Silnik parowy Newcomen został wynaleziony w 1711 roku i ostatecznie znalazł szerokie zastosowanie do pompowania wody z kopalń węgla. Ulepszona maszyna Newcomena działała w następujący sposób. W kotle gotowała się woda. Nad kotłem znajdował się cylinder maszyny przymocowany do belki domu. Gdy tłok uniósł się, do cylindra wpuszczono parę. Po dotarciu do tłoka najwyższa pozycja, dopływ pary został odcięty, a do cylindra wstrzyknięto zimną wodę. Para skondensowała się, powstała próżnia, a pod wpływem ciśnienia atmosferycznego tłok przesunął się w dół - to był ruch roboczy maszyny.

Kiedy Watt naprawiał model samochodu Newcomen, okazało się, że potrzebuje on wtryśnięcia nadmiernej ilości zimnej wody. Zaintrygowany tym zjawiskiem Watt rozpoczął szeroko zakrojone badania. Doszedł do wniosku, że słaba wydajność modelu w porównaniu do prawdziwy samochód Nowicjusz jest spowodowany kondensacją świeżej pary podczas wchodzenia do cylindra. Prowadził eksperymenty, w których badał podstawowe właściwości pary: związek między ciśnieniem a temperaturą, wyznaczanie objętości właściwej pary, utajone ciepło parowania. Następnie szuka sposobów na ograniczenie początkowej kondensacji pary. Zdecydowałem, że dla lepiej używać para, konieczne jest, aby cylinder miał temperaturę wchodzącej do niego pary i nie chłodził. W związku z tym Watt wpadł na pomysł kondensacji pary w osobnej lodówce. Należy zauważyć, że prowadząc eksperymenty Watt konsultował się z J. Blackiem.

Oprócz oddzielnej lodówki Watt wprowadził kilka innych ulepszeń: zasugerował użycie wosku lub smaru do uszczelnienia tłoka, zamknięcie górnej części cylindra pokrywką, przez którą przechodzi okrągły pręt. Ponadto zasugerował, aby cylinder był pokryty drewnem lub inną izolacją.

Realizacja wynalazku

W 1765 Watt buduje coraz więcej duże modele jego samochód i upewnia się, że podjęte decyzje, ale nie było wystarczających środków na kontynuowanie badań. Przyjaciele, zwłaszcza Black, próbowali pomóc Wattowi, organizując wsparcie jakiegoś kapitalisty. Najpierw Wattowi pomógł przyjaciel Blacka, dr Rebuk, słynny chemik i producent żelaza.

Umowa zawarta przez Watta i Rebuka przewidywała, że ​​ci ostatni będą otrzymywać dwie trzecie zysków z eksploatacji maszyny parowej. Zamiast tego zobowiązał się sfinansować eksperymenty z maszyną i zapłacić za patent. 5 stycznia 1769 roku Watt otrzymał patent na „sposób zmniejszenia zużycia pary, a w efekcie paliwa w maszyny przeciwpożarowe”. Patent został przyznany na 14 lat. Produkcja już się rozpoczęła duże samochody, ale później sprawy Rebuka pogorszyły się i praca ustała.

Należy zauważyć, że w 1768 r. J. Watt spotkał wybitnego inżyniera i przedsiębiorcę M. Boltona - właściciela zakładu obróbki metali w Birmingham - i chciał go przyciągnąć jako trzeciego w firmie, ale Bolton odmówił. Kiedy Rebuk zbankrutował w 1773 roku, samochód Watta i prawa do przyszłych dochodów przeszły pod jurysdykcję wydziału upadłości wierzycieli, a Bolton wykupił je. Jednocześnie zawarł z Wattem umowę na takich samych warunkach jak Rebuk: wziął na siebie koszty związane z eksperymentami i produkcją maszyny parowej, a także strona handlowa przedsiębiorstw. Firma Watt zobowiązała się do przeprowadzenia dalszych badań i projektowania maszyny.

W 1774 roku Watt przeniósł się do Birmingham i od tego czasu rozpoczął najbardziej owocny okres swojej działalności - realizację wstępnego projektu maszyny do podnoszenia wody i stworzenie nowego typu maszyny - zwłaszcza do celów fabrycznych.

Najpierw przeprojektowali niektóre części, zmontowali i uruchomili maszynę wyprodukowaną w zakładzie Rebuka z cylindrem o średnicy 18 cali (457 mm) i skoku tłoka 5 stóp (1,5 m). Testy wykazały, że samochód ten jest 3-4,5 razy oszczędniejszy od samochodów Newcomena.

Ale przed zorganizowaniem produkcji maszyn Watt i Bolton zajęli się rozszerzeniem patentu. Kwestia ta była rozpatrywana przez parlament, który przedłużył patent na 25 lat, czyli do 1800 roku.

Zaczęły napływać zamówienia na samochody. W 1780 roku Watt zbudował 40 maszyn, z których połowa została zainstalowana w kopalniach miedzi w Kornwalii. Bolton robił interesy w fabryce, a Watt musiał spędzać dużo czasu w Kornwalii - montować samochody, uruchamiać je, testować, kalkulować z właścicielami kopalń. Początkowo produkcja nie przynosiła zysku: organizacja produkcji wymagała kosztów stałych. Ponadto właściciele kopalń zapłacili za patent w niewłaściwym czasie. Naruszono procesy sądowe przeciwko niewypłacalności, które, jak to jest w zwyczaju w Anglii, były bardzo powolne i kosztowne. Dopiero w latach 1786-1787. sprawy uległy poprawie, w szczególności toczyły się postępowania przeciwko właścicielom kopalń dotyczące wynagrodzenia.

Były też inne trudności. W szczególności fabryka nie miała wystarczającej liczby dobrych pracowników. Z powodu braku wykwalifikowanych asystentów sam Watt przeprowadzał eksperymenty, wykonywał rysunki i instalował swoje maszyny. Z biegiem czasu zakład opracował „normalny” typ maszyn do podnoszenia wody prosta czynność(patrz rysunek), który służył do wypompowywania wody.

Ulepszanie silnika parowego

Pierwszym i jednym z najważniejszych usprawnień w silniku parowym było zastosowanie rozprężania pary, dopływ pary do cylindra nie był pełna prędkość tłok. Watt opatentował ten wynalazek w 1782 roku. W opisie wynalazku Watt wskazał ćwierć skoku tłoka jako korzystny czas wtrysku pary.

Aby maszyna parowa mogła być wykorzystywana do napędu obrabiarek konieczne było przekształcenie ruchu oscylacyjnego balansu na ciągły obrót wału. Najłatwiej było to zrobić za pomocą korbowodu z korbą. Ale w 1780 roku jakiś Picard wyciągnął patent na użycie korby w „wozach strażackich”. Dlatego Watt znalazł inne sposoby rozwiązania problemu, w szczególności wynalazł mechanizm, tzw. „koło słoneczne i planetarne”, który był używany w maszynach Watta aż do wygaśnięcia patentu Picarda.

Watt następnie wykupił patent na maszynę dwustronnego działania, w której para tłoczyła się na tłok naprzemiennie z obu stron. Jednak stworzenie maszyny dwustronnego działania wymagało zmiany sposobu przenoszenia siły z tłoka na wyważarkę: stosowana wcześniej przekładnia łańcuchowa nie mogła przenosić sił ściskających. Następnie Watt stworzył tak zwany równoległobok Watta.

Maszyna przeznaczona do napędzania obrabiarek musi charakteryzować się wysoką jednolitością ruchu. Aby to zapewnić, Watt wynalazł automatyczny regulator- centralny regulator podłączony do przepustnicy.

Następnie wprowadził wiele innych innowacji - użył manometru rtęciowego do pomiaru ciśnienia w kotle, szklanego wodowskazu w kotłach, wakuometru rtęciowego w skraplaczu. Dokonał także wielu innych wynalazków.

Następnie zasługi Watta zostały powszechnie uznane. W 1784 został wybrany członkiem Edynburskiego Towarzystwa Królewskiego, w 1785 - Londynu, aw 1814 - Paryskiej Akademii Nauk.