James Watt – Šoti insener ja aurumasina täiustaja, vati nimeandja
James Watt — Šoti insener, kes täiustas aurumasinat ja andis nime vatile. Loe tema leiutistest, panusest tööstusrevolutsiooni ja mõjust tänapäeva tehnoloogiale.
James Watt (19. jaanuar 1736 - 19. august 1819) oli šoti matemaatik ja insener. Ta ei leiutanud küll esimest aurumasinat, kuid muutis seda oluliselt paremaks ja tõhusamaks. Selleks ajaks, kui Watt alustas oma tööd, olid juba kasutusel teised patenteeritud aurumasinad (näiteks Savery ja Newcomeni aurumasinad). Tema peamine panus on aurumasina tänapäevase vormi väljatöötamine: eraldi kondensaator, kuuma kooriku (steam jacket) ja teised lahendused vähendasid kütusekulu ning parandasid masina efektiivsust. Watt'i aurumasinat peetakse 18. ja 19. sajandi tööstusrevolutsiooni üheks käivitajaks. James Watt oli silmapaistev insener, kes muuts ka Newcomeni mootorit oluliselt tõhusamaks ning andis aluse laiemale aurujõu rakendamisele tööstuses.
Varajane elu ja töö
Watt sündis Greenockis Šotimaal ja töötas nooruses matemaatiliste instrumentide meisterdamisega. Töö Glasgow ülikoolis, kus ta parandas ja valmistas teaduslikke instrumente, viis ta kokkupuuteni Newcomeni tüüpi aurumasinaga. Masina mehhaanika ja selle peamised energiakadude põhjused — eriti silindri ja kondensaatori temperatuuride erinevus — panid ta mõtlema tõhusamate lahenduste peale.
Peamised tehnilised uuendused
Watt'i tähtsaim leiutis oli eraldiseisev kondensaator, mis võimaldas hoida aurumasina silindrit pidevalt kuumana, kondenseerides auru eraldi anumasse. See vähendas märkimisväärselt soojuskadusid ja seeläbi kütusekulu. Lisaks töötas ta välja mitmeid täiendusi, nagu kuum koorik (steam jacket), topelttoimega silinder (double-acting cylinder), mehhanismid surve ülekandmiseks pöörlevaks liikumiseks (nt sun-and-planet hammasratas) ning regulaatorid ja mõõtmisvahendid, mis parandasid masina juhtimist ja kasutusvõimalusi.
Äri ja koostöö
Watt sai oma leiutiste arendamiseks ja tootmiseks finantstoetust ning tehnilist abi partneritelt. Algsed rahalised raskused tõid ta koostöösse John Roebuckiga, hiljem aga lõi ta eduka tööstuspartnerluse Matthew Boultoniga. Nende firma Boulton & Watt hakkas 18. sajandi lõpul ja 19. sajandi alguses tootma ja litsentseerima Watt’i parandatud aurumasinaid, mis leidsid kasutust kaevandustes, veskites, tehasetes ja mujalt, muutes võimalikuks mehhaniseerimise laiemas majanduses.
Mõõtühik ja pärand
Tänapäeval austavad enamik inimesi teda, andes tema järgi nime võimsuse ühikule, vattidele. Watt ise populariseeris ka mõistet horsepower ehk hobujõud, mida ta kasutas, et võrrelda masinate võimsust hobuste töökusega ja tutvustada oma tehnikat klientidele. Üks hobujõud on ligikaudu 746 vatti.
James Watti töö aitas oluliselt kaasa tööstuse masstootmisele ja energiatõhususe tõusule. Tema ideed ja tehnilised lahendused on jätnud alalisele mõju kogu tööstusliku arengu ajaloole ning tema nimi elab edasi nii tehnikas kui ka mõõtühendus. Tema pärandit tähistavad muuseumid, säilinud aurumasinad ja laiem tunnustus inseneriteaduse arengus.
James Wati portree
Old Bess , vanim säilinud tüvimootor, mille ehitasid Matthew Boulton ja James Watt 1777. aastal. Teadusmuuseum, London
Biograafia
James Watt sündis 19. jaanuaril 1736 Greenockis, Renfrewshire'is. Tema isa oli laevaehitaja, laevaomanik ja töövõtja ning töötas linna peavarahoidjana. Tema ema Agnes Muirhead oli pärit väljapaistvast perekonnast ja hästi haritud. Mõlemad olid presbüterlased ja veendunud Covenanters. Wati vanaisa Thomas Watt õpetas matemaatikat ja oli Cartsburni paruni baillie. Watt ei käinud iga päev koolis. Esialgu õpetas teda peamiselt ema kodus, kuid hiljem käis ta Greenocki gümnaasiumis. Ta näitas suurt osavust oma kätega ja loomulikku võimekust matemaatikas, kuigi ladina ja kreeka keel ei huvitanud teda. Samuti imendas ta endasse šoti rahva legende ja pärimust.
Tsentrifugaalregulaator
Üks Watt'i paljudest uuendustest oli "tsentrifugaalregulaatori" leiutamine mootori pöörlemiskiiruse automaatseks reguleerimiseks. See on kõige ilmsem aurumootorite puhul, kus see reguleerib auru sissepääsu silindrisse. Seda võib leida ka sisepõlemismootoritel ja mitmesuguse kütusega turbiinidel ning mõnes kaasaegses löögikellas.
Tsentrifugaalregulaator on homöostaatiline seade, mis reguleerib mootori pöörlemiskiirust, reguleerides masinat käivitava "vaheaine" (auru) kogust. See hoiab pöörlemiskiiruse peaaegu konstantsena sõltumata koormusest või kütusevarustuse tingimustest. See kasutab proportsionaalse reguleerimise põhimõtet: see tähendab, et (antud juhul) auru seiskumine muutub vastavalt masina kiirusele.
Kui Watt'i lennupalliseadme kiirus suureneb, lendavad pallid kiiremini ringi. Kui nad lendavad kiiremini ringi, liiguvad nad keskpostist välja. Kui nad liiguvad keskpostist välja, sulgevad nad auruvarustuse tugevamalt. Kui nad seda teevad, aeglustub masin ja pallid pöörlevad aeglasemalt ning lasevad rohkem auru silindritesse. Lisaks sellele on süsteemil turvaventiil, mis võimaldab üleliigsel aurul väljuda ilma rattaid ajamata. Aastatel 1775-1800 ehitas firma 500 Boulton & Watt'i mootorit.
Hiljem muutus selline tagasiside tsükkel küberneetika oluliseks vahendiks.
Boulton & Watt'i mootori tsentrifugaalregulaator aastast 1788
Joonis tsentrifugaalse "flyball" regulaatori kohta
Partnerlus
Watt läks partneriks Midlandsi Kuuühingu liikme Matthew Boultoniga. Boulton & Watt'i firma projekteeris ja ehitas aurumootoreid ning oli tööstusrevolutsioonis väga oluline.
Soho valukoda
Kõigepealt koostas seltsing mootorite joonise ja spetsifikatsioonid ning juhendas tööde teostamist, et seda kliendi kinnistul püstitada. Nad ei valmistanud peaaegu ühtegi osa ise. Watt tegi suurema osa oma tööst oma kodus Harper's Hillis Birminghamis, samas kui Boulton töötas Soho manufaktuuris.
Järk-järgult hakkasid partnerid tegelikult üha rohkem ja rohkem osi valmistama ning 1795. aastaks ostsid nad Soho manufaktuurist umbes miili kaugusel, Birminghami kanali kaldal asuva kinnistu. Seal ehitasid nad uue valukoja mootorite valmistamiseks. Soho valukoda avati 1796. aastal, mil Watti pojad Gregory ja James Jr. olid ettevõtte juhtimises tugevalt kaasatud. 1800. aastal, mil Watt pensionile jäi, valmistas ettevõte kokku nelikümmend üks mootor.
Watt läks pensionile 1800. aastal, samal aastal, mil lõppes tema põhipatent ja partnerlus Boultoniga. Kuulus partnerlus läks üle meeste poegadele, Matthew Robinson Boultonile ja James Watt Jr-le. Ettevõtte kauaaegne insener William Murdoch sai peagi partneriks ja firma õitses.
Küsimused ja vastused
K: Kes on James Watt?
V: James Watt oli šoti matemaatik ja insener, kes oli kuulus oma panuse eest aurumasina kaasaegse vormi väljatöötamisse.
K: Kas James Watt leiutas esimese aurumasina?
V: Ei, James Watt ei leiutanud esimest aurumasinat.
K: Milline oli James Watti panus aurumasina arendamisse?
V: James Watti peamine panus aurumasina arendamisse oli selle paremaks muutmine ja aurumasina kaasaegse vormi väljatöötamine.
K: Millised aurumasinad olid kasutusel enne seda, kui James Watt alustas oma tööd nende kallal?
V: Teised patenteeritud aurumasinad, näiteks Savery ja Newcomeni aurumasinad, olid kasutusel enne seda, kui James Watt alustas tööd nende muutmiseks.
K: Mis on James Wati teene?
V: James Wattile omistatakse 18. ja 19. sajandi tööstusrevolutsiooni käivitamine Watt'i aurumasinaga.
K: Kuidas James Watt muutis Newcomeni mootorit?
V: James Watt muutis Newcomeni mootorit, lisades eraldi kondensaatori, vähendades energia raiskamist ja muutes aurumootori tõhusamaks.
K: Mis teeb James Wattile au?
V: Enamik inimesi austab James Wattit, nimetades tema järgi energiaühiku, vatti.
Otsige