James Watt — skót mérnök, a gőzgép modernizálója, a watt névadója
Ismerd meg James Watt életét és találmányait: a gőzgép modernizálását, a watt névadóját és meghatározó szerepét az ipari forradalomban.
James Watt (1736. január 19. - 1819. augusztus 19.) skót matematikus és mérnök. Nem ő találta fel az első gőzgépet, de módosította, hogy lényegesen hatékonyabb és sokoldalúbb legyen. Már más szabadalmaztatott gőzgépek (például a Savery- és a Newcomen-gőzgép) is használatban voltak, amikor Watt elkezdett dolgozni rajtuk. Az ő fő hozzájárulása a gőzgép modern formájának kifejlesztésében rejlik: jelentősen csökkentette az üzemanyag-fogyasztást és lehetővé tette a gépek forgó (rotatív) meghajtását, így a gőzgépek ipari alkalmazása új távlatokat nyitott. A Watt-gőzgépnek tulajdonítják a 18. és 19. századi ipari forradalom elindítását. James Watt zseniális mérnök volt, és ő alakította át a Newcomen-gőzgépet is.
Életút
James Watt Greenockban (Skócia) született. Fiatal korában műszerészként és matematikai eszközökkel foglalkozóként képezte magát, ami később nagyban segítette műszaki problémák megértésében és megoldásában. Egyetemi környezetben dolgozva megismerkedett a korszak gőzgépeivel: egy javításra kapott modell Newcomen-gép vizsgálata indította el fejlesztéseit.
Pályafutása során Watt együttműködött neves üzletemberekkel, leginkább Matthew Boultonnal, akivel 1775-ben üzleti partnerséget kötött. A Boulton & Watt cég szerelvényeket és teljes gőzgépeket gyártott, és jelentősen hozzájárult a feltaláló találmányainak elterjedéséhez.
Főbb találmányok és fejlesztések
- Elkülönített kondenzátor (separate condenser) – Watt egyik legfontosabb újítása, amelynek köszönhetően a gőz munkára fordítható hőjét kevésbé pazarolták el a henger újrahűtése során, így az üzemanyag-fogyasztás jelentősen csökkent.
- Kétoldalú (double-acting) henger – a gőz mindkét oldalon tudott munkát végezni, ami növelte a teljesítményt és a hatékonyságot.
- Rotatív hajtás megoldások – a mozgás átalakítására irányuló megoldások (például fogaskerekes áttételek és kapcsolatok) lehetővé tették, hogy a gőzgépek ne csak szivattyúk meghajtására alkalmasak legyenek, hanem ipari gépeket, malmokat és gyárakat is működtessenek.
- Governer és szabályozás – Watt a gépek fordulatszámát szabályozó megoldásokat is alkalmazta, így a teljesítmény stabilabbá vált.
- Mérések és mérnöki precizitás – szakmai háttéréből adódóan Watt finom műszaki megoldásokat fejlesztett a hengerek, tömítések és hajtóművek terén.
Hatás és örökség
Watt fejlesztései lehetővé tették, hogy a gőzgépek ne csak bányákban legyenek hasznosíthatók, hanem textilgyárakban, malmokban és egyéb ipari létesítményekben is. Ez a mobilabb és hatékonyabb energiaforrás nagyban hozzájárult az ipari termelés átalakulásához és a gyárak elterjedéséhez.
A Watt által alapított és Boultonnal közösen működtetett vállalkozás, a Boulton & Watt, kulcsszerepet játszott találmányainak széleskörű elterjesztésében. Watt emellett bevezette a „lóerő” (horsepower) fogalmát is, hogy teljesítmény-összehasonlításokat lehessen végezni.
Ma a legtöbben úgy tisztelegnek előtte, hogy róla nevezik el a teljesítményegységet, a wattot. A watt (jele: W) a nemzetközileg használt teljesítményegység, amely megadja, hogy mennyi energia szabadul fel vagy munkává alakul át másodpercenként.
Személyes adatok és emlékek
James Watt hosszú életet élt, és haláláig aktív maradt a műszaki problémák megoldásában. Számtalan emlékmű, múzeumi gyűjtemény és tudománytörténeti forrás őrzi munkásságát. Nevét és találmányait a mérnöki és technikatörténet fontos mérföldköveként tartják számon.
James Watt portréja
Old Bess , a legrégebbi fennmaradt gerendamotor, amelyet Matthew Boulton és James Watt épített 1777-ben. Tudományos Múzeum, London
Életrajz
James Watt 1736. január 19-én született Greenockban, Renfrewshire-ben. Apja hajóépítő, hajótulajdonos és vállalkozó volt, és a város főbérlőjeként szolgált. Édesanyja, Agnes Muirhead előkelő családból származott, és jól képzett volt. Mindketten presbiteriánusok voltak, és határozottan a Covenanters hívei. Watt nagyapja, Thomas Watt matematikát tanított, és Cartsburn bárójának baillie-ja volt. Watt nem járt minden nap iskolába. Eleinte többnyire otthon taníttatta az édesanyja, de később a greenocki gimnáziumba járt. Nagyszerű kézügyességet mutatott, és természetes képessége volt a matematikához, bár a latin és a görög nem érdekelte. A skót nép legendáit és mondavilágát is magába szívta.
A centrifugális szabályozó
Watt számos fejlesztésének egyike a "centrifugális szabályozó" feltalálása volt, amely automatikusan szabályozta a motor fordulatszámát. Ez a gőzgépeknél a legnyilvánvalóbb, ahol a gőz bejutását szabályozza a henger(ek)be. A belsőégésű motoroknál és a különböző üzemanyaggal működő turbináknál, valamint néhány modern ütőórában is megtalálható.
A centrifugális szabályozó egy homeosztatikus berendezés, amely a gépet meghajtó "köztes anyag" (gőz) mennyiségének szabályozásával szabályozza a motor fordulatszámát. Ez a terhelés vagy az üzemanyag-ellátás körülményeitől függetlenül közel állandó fordulatszámot tart fenn. Az arányos szabályozás elvét alkalmazza: ez azt jelenti, hogy a (jelen esetben) gőz leállítása a gép fordulatszámának megfelelően változik.
Watt fly-ball készülékén, ahogy a gép felgyorsul, a golyók gyorsabban repülnek körbe. Ahogy gyorsabban repülnek, úgy távolodnak el a központi oszloptól. Ahogy távolodnak a központi oszloptól, úgy zárják el egyre erősebben a gőzellátást. Ahogy ezt teszik, a gép lelassul, a golyók lassabban pörögnek, és több gőzt engednek a hengerekbe. Ezenkívül a rendszer rendelkezik egy biztonsági kioldószeleppel, amely lehetővé teszi a felesleges gőz távozását anélkül, hogy a kerekeket meghajtaná. A Boulton & Watt cég 1775 és 1800 között 500 Boulton & Watt motort épített.
Később ez a fajta visszacsatolás a kibernetika fontos eszközévé vált.
Centrifugális szabályozó egy 1788-as Boulton & Watt motorban
Egy centrifugális "flyball" szabályozó rajzolása
Partnerség
Watt társult a Midlands Lunar Society egyik tagjával, Matthew Boultonnal. A Boulton & Watt cég gőzgépeket tervezett és épített, és nagyon fontos szerepet játszott az ipari forradalomban.
A Soho Foundry
Először a társulás készítette el a motorok rajzát és specifikációit, és felügyelte a munkálatokat, hogy a motorokat az ügyfél ingatlanán felállítsák. Az alkatrészek közül szinte semmit sem gyártottak maguk. Watt a munka nagy részét a birminghami Harper's Hill-i otthonában végezte, míg Boulton a Soho Manufaktúrában dolgozott.
Fokozatosan a partnerek egyre több és több alkatrészt kezdtek gyártani, és 1795-re megvásároltak egy ingatlant a Soho manufaktúrától mintegy egy mérföldre, a Birmingham-csatorna partján. Ott építettek egy új öntödét a motorok gyártásához. A Soho-öntödét 1796-ban nyitották meg, amikor Watt fiai, Gregory és ifjabb James már erősen részt vettek a vállalkozás irányításában. Watt nyugdíjba vonulásának évében, 1800-ban a cég összesen negyvenegy motort készített.
Watt 1800-ban vonult nyugdíjba, ugyanabban az évben, amikor alapvető szabadalma és Boultonnal való társulása lejárt. A híres társulás a férfiak fiaira, Matthew Robinson Boultonra és James Watt Jr-ra szállt át. A cég régi mérnöke, William Murdoch hamarosan partner lett, és a cég felvirágzott.
Kérdések és válaszok
K: Ki az a James Watt?
V: James Watt skót matematikus és mérnök volt, aki a gőzgép modern formájának kifejlesztésében való közreműködéséről híres.
K: James Watt találta fel az első gőzgépet?
V: Nem, James Watt nem találta fel az első gőzgépet.
K: Mi volt James Watt hozzájárulása a gőzgép kifejlesztéséhez?
V: James Watt fő hozzájárulása a gőzgép fejlesztéséhez az volt, hogy a gőzgépet úgy módosította, hogy jobban működjön, és kifejlesztette a gőzgép modern formáját.
K: Mely gőzgépeket használták, mielőtt James Watt elkezdte volna a munkáját rajtuk?
V: Más szabadalmaztatott gőzgépek, például a Savery és a Newcomen gőzgépek már használatban voltak, mielőtt James Watt elkezdte volna a módosításukat.
K: Mit tulajdonítanak James Wattnak?
V: James Wattnak tulajdonítják a 18. és 19. századi ipari forradalom elindítását a Watt-gőzgépnek köszönhetően.
K: Hogyan alakította át James Watt a Newcomen-motort?
V: James Watt átalakította a Newcomen-motort azzal, hogy külön kondenzátort épített be, csökkentette az energiapazarlást és hatékonyabbá tette a gőzgépet.
K: Mi tiszteli meg James Wattot?
V: A legtöbben azzal tisztelegnek James Watt előtt, hogy róla nevezték el a teljesítmény mértékegységét, a wattot.
Keres