Watt James
 
Encyklopedia
Watt
[uot]
James Wymowa, ur. 19 I 1736, Greenock (Szkocja), zm. 19 VIII 1819, Heathfield k. Birmingham,
wynalazca brytyjski.
Kalendarium
Urodził się 19 I 1736 w Greenock (Szkocja). James, z uwagi na delikatne zdrowie, kształcił się głównie w domu, chętnie przyglądając się pracy rzemieślników w przedsiębiorstwie ojca, zaopatrującym okręty. Od 1755 był czeladnikiem J. Morgana, wytwórcy przyrządów optycznych i nawigacyjnych w Londynie. Od jesieni 1756 zajmował się konserwacją i reperacją instrumentów naukowych na uniwersytecie w Glasgow, zyskując uznanie w miejscowym środowisku akademickim; pozostawał w bliskich kontaktach zwłaszcza z J. Blackiem (twórcą podstaw nauki o procesach cieplnych). Od 1759 Watt prowadził też dodatkowo własny warsztat w mieście i całkiem nieźle prosperował.
Znakomity pomysł
Od 1759 interesował się możliwością wykorzystania energii pary wodnej, eksperymentując z kociołkiem Papina własnej konstrukcji. Reperując zimą na przełomie 1763/1764 uniwersytecki model maszyny parowej Newcomena, zdał sobie sprawę z jej licznych niedostatków. Zastanawiając się nad sposobami usprawnienia jej funkcjonowania wpadł na kluczowy dla dalszego rozwoju silników parowych pomysł przeniesienia operacji kondensacji pary z roboczego cylindra do oddzielnego skraplacza. Pozwalało to na utrzymywanie stałej wysokiej temperatury cylindra roboczego, podnosząc przeszło trzykrotnie sprawność cieplną maszyny i analogicznie zmniejszając zużycie paliwa. Był to znakomity pomysł, ale urzeczywistnienie go długo dosłownie wisiało na włosku, gdyż Watt łatwo zniechęcał się trudnościami. Brakowało mu też pieniędzy na konieczne związane z tym przedsięwzięciem wydatki.
Mimo wsparcia finansowego Blacka (który udzielał mu także konsultacji), Watt popadł w długi. Sprzedał 1766 swój warsztat, przestał zajmować się problematyką napędu parowego i zaangażował się w pomiary terenowe związane z planowaną budową kanału mającego połączyć zatokę Firth of Forth z rzeką Clyde. W III 1767 przedstawił ich wyniki komisji parlamentarnej w Londynie. Pobyt w stolicy wykorzystał do pogłębienia wiedzy inżyniersko-budowlanej.
I próba jego realizacji
W 1768 Watt powrócił do pomysłów dotyczących napędu parowego — zbudował model maszyny z dwoma kondensatorami, wykonujący 20 suwów tłoka na minutę. Zapoznawszy się z tym modelem przedsiębiorca J. Roebuck (pionier rewolucji przemysłowej w Szkocji) zgodził się spłacić długi Watta (wynoszące 1200 funtów) i pokryć koszty opatentowania i budowy tej maszyny w zamian za 2/3 zysków z praw patentowych. Watt uzyskał patent 5 I 1769 i w ciągu tego roku zbudował w Kinneil swą pierwszą maszynę parową, borykając się z kłopotami szczegółowych rozwiązań konstrukcyjnych. Było to zadanie wyczerpujące nerwowo i Watt jako człowiek wrażliwy, głęboko przeżywał huśtawkę nastrojów w trakcie tej roboty. Był też rozczarowany tym, że Roebuck okazał się znacznie mniej hojny, niż Watt oczekiwał.
Nowy menedżer
Zrażony i zmęczony, od schyłku 1769 do 1774 ponownie zajmował się pracami mierniczymi i sporządzaniem planów, głównie związanych z regulacją rzek i projektami kanałów w Szkocji, ale też z budownictwem portowym w Glasgow. Zaprojektował nawet w tym czasie most przez rzekę Clyde w Hamilton.
W III 1773 Roebuck zbankrutował, a jego udział w prawach patentowych do maszyny parowej Watta odkupił Matthew Boulton. Boulton okazał się idealnym dla Watta menedżerem. Zaopiekował się nim, kiedy ten przeżywał załamanie po śmierci żony (IX 1773), a w V 1774 zabrał go z dziećmi do Birmingham i oddał im dom do dyspozycji. W 1775 nakłonił parlament do przedłużenia praw patentowych Watta do 1800. Jednocześnie uruchomił w swych zakładach metalowych w Soho koło Birmingham produkcję maszyn Watta — pierwsze z nich rozpoczęły pracę w III 1776. Boulton nie ograniczał się do finansowania produkcji i dostarczania wynalazcy pomocy technicznej i organizacyjnej, ale też podtrzymywał go na duchu w licznych chwilach zwątpienia. Pod jego opieką Watt konsekwentnie ulepszał swój silnik, wprowadzając doń kolejne ważne udoskonalenia — czynił to w sposób przemyślany i planowy.
Ulepszenia wprowadzone przez Watta
Pierwszym ulepszeniem było wykorzystanie w maszynie pary o ciśnieniu nieco wyższym od atmosferycznego. Wymagało to odpowiedniej szczelności i wytrzymałości cylindrów i stało się możliwe dzięki wynalezieniu 1774 przez J. Wilkinsona udoskonalonej wytaczarki. Podwyższyło to sprawność maszyny.
Kolejnym było przystosowanie silnika do napędu maszyn obrotowych, umożliwiające rozszerzenie zakresu jego stosowania. Nie mogąc użyć do zamiany ruchu posuwistego tłoka na obrotowy korbowodu (gdyż jakiś spryciarz wpadł już na pomysł opatentowania znanej od niepamiętnych czasów zasady funkcjonowania korby), z konieczności zastosował w tym celu przekładnię planetarną, uzyskując patent 1781.
Kolejnego ważnego udoskonalenia dokonał Watt 1782, doprowadzając parę do cylindra z obu stron tłoka, co wyeliminowało jego ruch jałowy. Powstał w ten sposób znacznie wydajniejszy silnik podwójnego działania. Patent z 1784 dotyczył urządzenia umożliwiającego zarówno pchanie, jak i ciągnięcie tłoka.
Wreszcie, 1788 Watt wprowadził odśrodkowy regulator prędkości obrotowej, zapewniający równomierność ruchu, niezbędną przy napędzaniu większości maszyn produkcyjnych. Było to pierwsze urządzenie samoczynne zastosowane w epoce rewolucji przemysłowej.
Po tych ulepszeniach silnik Watta był już w pełni użyteczną maszyną, nadającą się do zastosowania we wszystkich gałęziach przemysłu. Nadal jednak był wykorzystywany głównie w górnictwie. Z powodu niskiego ciśnienia pary (0,7–1,3 at) nie nadawał się m.in. do napędu pojazdów. Było to ograniczenie świadome narzucone niską wytrzymałością ówczesnych kotłów. Do 1780 zakłady w Soho wyprodukowały 40 maszyn parowych, które dopiero ok. 1785 zaczęły wytwórcom przynosić dochody. Do końca XVIII w. zbudowano ich ok. 500. Watt wprowadził do praktyki standardową jednostkę „konia mechanicznego”.
Kiedy 1800 wygasły jego prawa patentowe Watt wycofał się z interesów, nadal jednak konstruował rozmaite urządzenia w pracowni warsztacie znajdującym się obecnie w londyńskim Science Museum w stanie, w jakim go pozostawił. Zmarł 19 VIII 1819 w Heathfield koło Birmingham.
Ilustracje
Regulator Watta wyk. Studio BAMA/Archiwum Ilustracji WN PWN SA © Wydawnictwo Naukowe PWN
Przeglądaj encyklopedię
Przeglądaj tabele i zestawienia
Przeglądaj ilustracje i multimedia