Джеймс Уатт

Паровой Двигатель Паровой Двигатель - ПАРОВОЙ ДВИГАТЕЛЬ, ДВИГАТЕЛЬ, приводимый в действие силой пара. Пар, получаемый путем нагрева воды, используют для движения. В некоторых двигателях сила пара заставляет двигаться поршни, расположенные в цилиндрах. Таким образом создается возвратно-поступательное движение.Подсоединенный механизм обычно преобразует его во вращательное движение. В паровозах (локомотивах) используются ПОРШНЕВЫЕ ДВИГАТЕЛИ. В качестве двигателей используют также ПАРОВЫЕ ТУРБИНЫ, которые дают непосредственно вращательное движение, вращая ряд колес с лопатками.

Паровые турбины приводят в действие генераторы электростанций и винты кораблей. В любом паровом двигателе происходит превращение тепла, вырабатываемого при нагреве воды в паровом котле (бойлере) в энергию движения. Тепло может подаваться от сжигания топлива в печи или от атомного реактора.Самый первый в истории паровой двигателей представлял собой род насоса, при помощи которого откачивали воду, заливающую шахты.

Его изобрел в 1689 г. Томас СЭЙВЕРИ. В этой машине, совсем простой по конструкции, пар конденсировался, превращаясь в небольшое количество воды, и за счет этого создавался частичный вакуум, благодаря чему отсасывалась вода из шахтного ствола. В 1712 г. Томас НЬЮКОМЕН изобрел поршневой насос, приводимый в действие паром. В 1760-е гг. Джеймс ВАТТ улучшил конструкцию Ньюкомена и создал намного более эффективные паровые двигатели.Вскоре их стали использовать на фабриках для приведения в действие станков.

В 1884 г. английский инженер Чарльз Пар-соне (1854-1931) изобрел первую применимую на практике паровую турбину. Его конструкции были настолько эффективны, что ими вскоре стали заменять паровые двигатели возвратно-поступательного действия на электростанциях. Наиболее удивительным достижением в области паровых двигателей было создание полностью замкнутого, работающего парового двигателя микроскопических размеров.Японские ученые создали его, используя методы, служащие для изготовления ИНТЕГРАЛЬНЫХ СХЕМ. Небольшой ток, проходящий по электронагревательному элементу, превращает каплю воды в пар, который движет поршень.

Теперь ученым предстоит открыть, в каких областях это устройство может найти практическое применение. Джеймс Уатт УАТТ ДЖЕЙМС (Watt James) - шотландский инженер и изобретатель. Родился 19 января 1736 г. в городе Гриноке близ Глазго в Шотландии. Джеймс имел от рождения хрупкое здоровье.Мать научила его читать, а письму и арифметике его научил отец. Хотя он начал было учиться в средней школе Гринока, слабое его здоровье, и постоянные недомогания положили этому конец.

Большую часть года он был ограничен стенами своей комнаты, где учился самостоятельно.Друг его отца увидев однажды, что мальчик рисует на очаге мелом какие-то линии и углы, спросил: «Зачем Вы разрешаете ребёнку тратить впустую время; почему бы не послать его в школу?» Джеймс Уатт-старший ответил: «Не судите его слишком быстро; прежде разберитесь, чем он занят.» Оказалось, что он искал решение задачи Эвклида.

Будучи подростком он увлекался астрономией, химическими опытами, научился всё делать своими руками, за что получил от окружающих звание «мастера на все руки». В семнадцать, для обучения на мастера, по слесарному делу, отец отправил Уатта в Лондон. Там поступил в ученики к мастеру - инструментальщику, но вскоре, по одной теории, из-за слабого здоровья, по другой - освоив за год семилетнюю программу Уатт вернуться в Глазго.Здесь он поступил на работу в мастерскую местного университета, где получил место мастера-изготовителя точных и оптических инструментов.

Тут познакомился с талантливыми химиком Дж.Блэком, и физиком –Дж.Робинсоном. Они занимались определением теплоты парообразования, и Уатт принимал участие в обеспечении технической стороны экспериментов, это способствовала разработке ряда новых химических приборов, необходимых в дальнейших исследованиях Блэка и Робинсона.Вскоре он увлекся опытами по определению упругости водяного пара. В 1763 году к Джеймсу Уатту, обратился профессор физики университета Глазго Джон Андерсон с просьбой отремонтировать действующий макет паровой машины Ньюкомена (имелась в виду «огневая машина», изобретённая английским инженером Томасом Ньюкоменом), который на самом деле никогда нормально не работал. Макет был оснащен 2-дюймовым цилиндром и имел рабочий ход поршня в 6 дюймов.

Уатт провел ряд экспериментов.В частности, заменил металлический цилиндр на деревянный, смазанный льняным маслом и высушенный в печи, уменьшил количество поднимаемой за один цикл воды и макет, наконец, заработал.

При этом Уатт убедился в неэффективности машины и внёс в конструкцию многочисленные усовершенствования.Первым значительным усовершенствованием, была изолированная камера для конденсации. Успехи Уайта в создании парового двигателя собственной конструкции основывались в установлении теоретической зависимости между давлением, температурой и объемом пара, а также в количестве теплоты, необходимом для превращения единицы жидкости в пар той же температуры. 5 янв. 1769 г. Уайтом был получен патент, в котором указывалось, что для получения полезной работы следует использовать упругое давление пара, а не атмосферное давление. Таким образом, Уайт предлагал заменить атмосферную паровую машину на машину прямого действия.

При материальной поддержке доктора Ребека, основателя первого металлургического завода в Шотландии, Уатт построил свою первую машину.Модель оказалась неудачной, и сотрудничество с Ребеком прервалось Финансовые трудности вынудили Уатта уже в зрелом возрасте проводить геодезические изыскания, работать на строительстве каналов, сооружать порты и пристани, но Уатт продолжал работать над совершенствованием паровой машины.

Денежное положение Уатта выровнялось после того, как он вступил в деловые отношения с Мэтью Болтоном, инженером и богатым фабрикантом, владельцем металлообрабатывающего завода в местечке Сохо близ Бирмингема.В 1775 Уатт и Болтон заключили соглашение о партнерстве.

В это время Уатту поступает предложение от Российской академии наук работать в России. Предложенное материальное содержание было и велико, и крайне ему необходимо. Намерение Уатта уехать в Россию вызвало переполох.Поэт Эразм Дарвин написал: «О Боже, как я был напуган, когда услышал, что русский медведь зацепил Вас своей громадной лапой и тянет в Россию! Умоляю не ездить, если только это возможно… Я надеюсь, что Ваша огненная машина оставит Вас здесь». Болтон, понимая какую выгоду может принести изобретения Уатта, сделал всё возможное, чтобы Уатт остался на родине.

В 1781 Уатт получил патент на изобретение второй усовершенствованной модели своей машины. Машина имела вертикальный цилиндр, в котором пар попеременно оказывал давление на поршень то с одной, то с другой его стороны также был применен центробежный регулятор, автоматически поддерживавший заданное число оборотов.Вместе с более мелкими усовершенствованиями это изобретение позволило увеличить производительность паровой машины в четыре и более раз. Кроме того, сама машина стала легко управляемой.

Паровую машину стали применять на заводах и фабриках в качестве привода, что привело к резкому повышению производительности труда. Но ученый на этом не остановился.Он изобрел шарнирный механизм — «параллелограмм Уатта» (называется так потому, что часть звеньев — рычагов — входящих в его состав, образует параллелограмм), который преобразовывал возвратно-поступательное движение поршня во вращательное движение главного вала. Теперь ткацкие станки могли работать непрерывно.

На смену водяному колесу пришел новый источник энергии. Созданная Уаттом универсальная паровая машина сыграла большую роль в переходе к машинному производству. Уайту удалось не только создать свою паровую машину, но и проявить свои деловые качества, организовав их производство.Построив свой двигатель и продавая, его Уайт столкнулся с задачей при финансовых расчетов с предпринимателями, сколько можно освободить его паровая машина при трудоемкой откачки воды из каменоугольной шахты.

Не нашлось ничего лучше, как сравнивать ее в сравнении с лошадиной силой. В 1785 году Уатт запатентовал изобретение новой топки котла, и в этом же году одна из машин Уатта была установлена в Лондоне на пивоваренном заводе Сэмюэла Уитбреда для размалывания солода. Машина выполняла работу 24 лошадей.Машина сохранилась до наших дней. Легенда гласит, что однажды Уайт решил предложить купить свою паровую машину одному местному пивовару Вильтбреду.

Изобретатель предложил пивовару установить на его заводе машину, которая будет подавать воду из протекавшей рядом реке. - Согласен заявил пивовар только при одном условии, что твоя машина полностью заменит одну лошадь. - За это ручаюсь ответил Уайт. После этого каждый стал готовиться к соревнованию.Уайт готовить машину, которая должная заставляла бы качать насос, а пивовар выбрал на конюшне самую сильную лошадь, освободил ее от всякой работы и велел ее хорошо кормить. И вот в назначенный день состоялось испытание.

Лошадь впрягли в насос, и конюх стал ее подгонять. А Уайт включил свою машину, которая приводила в движение точно такой же насос. Испытание длилось целых 8 часов.Когда в конце дня стали сравнивать результаты соревнования, то оказалось, что лошадь была чуть не загнана, а машина работала исправно, как часы. А когда посчитали, то оказалось, что за каждую секунду лошадь выполняла по 70 килограммометров работы. Пивовар понял всю полезность нового изобретения и согласился установить на своем заводе машину, которая приводила в движение насос.

Так на заводе был установлен паровой двигатель, который производил 75 килограммометром работы. С тех пор, мощность машин стали измерять в лошадиных силах, приравняв 1 силу к мощности уаттовского двигателя.Эта механическая лошадиной силы всегда больше средней силы лошади, которая работая в течение нескольких часов подряд, развивает мощность лишь 0,7-0,8 ее мощности. С его двигателя можно считать наступил "век машин". Еще при жизни Уайта появились первый паровоз и пароход.

Уатт был разносторонне одарён, легко изучал языки, много читал.Вальтер Скотт в предисловии к одному из своих романов выражает удивление разнородности познаний Уатта, которого он знал в последние годы его жизни. Еще при жизни Уатта появились первый паровоз и пароход. 19 августа 1819 г. в возрасте 83 лет в Хитфилде близ Бирмингема, Джеймс Уатт тихо скончался в своем доме и был похоронен в приходской церкви в Хэндсворте, рядом с могилой Мэтью Болтона, без которого его машина осталась бы на бумаге.

На могиле в Вестминском аббатстве ему воздвигнут памятник, выполненный талантливым скульптором Уантри. На нем высечены такие слова: Его гению удалось путем опыта усовершенствовать паровую машину.Благодаря этому он умножил богатство своего отечества, увеличил мощь людей и поднялся до высоких ступеней среди великих деятелей науки, этих истинных благодетелей человечества.

В октябре 1960 г. IX Генеральной конференцией по мерам и весам была принята система СИ. Теперь мощность выражается в ваттах.Единица мощности названа в честь Д. Уайта. Поэтому она пишется с прописной буквы - Вт. Соотношение между лошадиной силой и киловаттом: 1 кВт -1,35 л.с.; 1 л.с 0,736 кВт. Самая быстрая машина на паровом двигателе Кто сказал, что машины на паровом двигателе не могут быстро ездить? Кто сказал, что это – технологии прошлого? Британские автомобилестроители опровергают это утверждение. Они создали машину на пару, которая разогналась до средней скорости 225,06 километров в час. Машины на паровом двигателе давно вышли из употребления, и сейчас остались разве что в музеях и в частных коллекциях.

Но британские инженеры не смирились со смертью этой технологии, и создали автомобиль с паровым двигателем, который побил новый рекорд скорости для такой категории машин.Предыдущий рекорд был установлен Фредом Марриотом на автомобиле братьев Стэнли в далеком 1906 году, когда машина разогналась до 204 километров в час. Новый рекорд был поставлен в калифорнийской пустыне Мохава.

Для фиксации рекорда необходимо было в течение часа провести два заезда автомобиля Inspiration («Вдохновение»), а в качестве результата указать среднюю скорость, достигнутую в этих заездах.Так в первом заезде автомобиль достиг скорости 219,04 километров в час, а во втором - 243,15. Отсюда и появилась отметка 225,06 километров в час. За рулем автомобиля находился гонщик Чарльз Бернетт III, который и является главным спонсором проекта по созданию «самого быстрого чайника в мире». Так с любовью называют создатели свое детище.