Ватт, Джеймс — различия между версиями

Текущая версия на 01:16, 19 декабря 2012

Джеймс Ватт (Уатт,James Watt, 1736-1819), портрет Томаса Лоуренса 1812г.

Ватт, Джеймс

или Уатт (Watt) — знаменитый усовершенствователь паровой машины. Родился в Гриноке в 1736 г., † в 1819. Отец его был механик, строивший и починявший разнообразные инструменты и машины от музыкальных (органы) до кранов, служивших для подымания тяжестей. В. с детства был окружен инструментами, любил в них всматриваться, делал для себя игрушки, а потом различные модели. Родители его, принимая во внимание слабое здоровье маленького Джеймса, не принуждали его учиться и предоставляли ему много свободы в выборе занятий. Ватт в начальном училище не отличался успехами, но в гимназии шел лучше, хотя болезненный организм и там препятствовал непрерывности его занятий. Во всяком случае, математические занятия в школе и примеры отца не остались без влияния на развитие в юном В. склонности к механике. Вообще же он любил очень многое и, между прочим — занятие естественными науками и медициной, так что сам в юные годы не мог определить, в чем состояло его истинное призвание. Ватт нередко бывал в Глазго у дяди, университетского проф., и там свел знакомство со многими учеными и образованными людьми. Он никогда не проходил никаких специальных курсов, но много читал, размышлял и сам образовал себя и сделался многосторонне знающим человеком.

Отец Ватта, несмотря на свое трудолюбие, был весьма небогатый человек и, зная, что его двум сыновьям придется существовать своим личным трудом, приучал одного к коммерческому делу, а занятиям Джеймса решился дать техническое направление, совершенно соответствовавшее его склонностям, как это впоследствии блистательно подтвердилось. Сначала молодой Ватт учился ремеслу механика в Глазго, а потом в Лондоне, где в течение одного года выучился приготовлению чертежных и астрономических инструментов (секстантов и др.), требовавших очень тщательной работы. Потом В. переселился в Глазго, где его пристроили в качестве механика при Университете. Сначала материальные дела его шли очень туго, но, в конце 1759 г. вступив в компанию с Крейгом, Ватт стал получать уже довольно много заказов, а в 1768, приобрев женитьбой право гражданства в Глазго, он открыл мастерскую в самом городе, на что ранее, по правилам тогдашних цехов, он не имел права.

В то время механики еще не разделялись по специальностям, так что В. приходилось, подобно его отцу, заниматься приготовлением самых разнообразных механизмов, а в том числе и музыкальных инструментов. И в этой новой для него технике он умел выказать свои способности, хотя вовсе не имел музыкального слуха. Когда же недоставало заказов этого рода, В. занимался нивелировками и планами различных городских сооружений. Деятельность его в области механики паровых машин началась в 1764 г., когда ему поручено было исправление модели так называемой огневой, или атмосферической, машины Ньюкомена, принадлежавшей Университету Глазго. Эта машина приводилась в движение также паром, который приподнимал поршень в цилиндре до самого верха, после чего под поршень выбрызгивалась вода, которая обращала большую часть пара в воду, и тогда атмосферное давление гнало поршень вниз (см. Паровые машины, история их). Такого рода попеременное движение происходило с большим грохотом и чрезвычайно неравномерно. Ватт занялся порученною ему моделью, вдумывался в причины, по которым она действовала неправильно и даже нередко совсем останавливалась; систематически производил опыты с нею и паровичком и нашел, наконец, средство не только сообщить ей более правильное движение, но и существенно изменить ее устройство. Измеряя объемное количество пара, переходящего из котла под поршень, Ватт нашел, что оно во много раз превосходит объем цилиндра под поршнем, потому что первые входящие количества пара обращаются в воду до тех пор, пока не нагреется цилиндр; когда же, наконец, пар поднимал поршень, то для образования пустоты под ним, то есть для уничтожения пара, надо было вбрызгивать туда огромное количество воды, причем цилиндр опять сильно охлаждался. Если же вбрызгивалось мало воды, то она, обращая часть пара в жидкое состояние, сама нагревалась до кипения. В. здесь встретился с явлениями так называемой скрытой теплоты, в то время только что объясненными Блеком, о чем Ватт узнал только впоследствии из переписки с ним.

Паровая машина Ватта и Больтона 1784 г.

Делая систематические опыты над упругостью паров воды при различных температурах, над объемом паров, образовавшихся из определенного объема воды, над нагревательною способностью пара, когда он обращается в воду, В. додумался до нового принципа устройства паровых машин. Преобразование, сделанные В. в машине Ньюкомена и дальнейшие постоянные ее улучшения до такой степени существенны, что В. нередко называют изобретателем паровых машин. Два года употребил В. на эти предварительные ученые опыты и, наконец, в 1768 г. подал прошение о выдаче ему привилегии на способы уменьшения потребления пара и, вследствие того, топлива в огневых машинах. Привилегия была дана В. в начале 1769 г. на 14 лет. Но трудности практического осуществления идей В. как в механическом отношении, так по недостатку денежных средств и по множеству побочных обстоятельств были таковы, что спустя 6 лет после того машина еще не была выработана. К счастью, нашлись люди, понявшие всю великость изобретений В. и, несмотря на многих противников, выхлопотали ему исключительное пользование его изобретением еще на 25 лет, начиная с 1775 г. Известность Ватта в то время была так велика, что в 1773 г. русское правительство сделало В. предложение переселиться в Россию. Он отклонил это предложение, желая заняться окончательным осуществлением своего предприятия, что даже в Англии было весьма трудно, так как и там было мало хороших работников, и сначала не было хороших механизмов для вытачивания металлических цилиндров, что составляло необходимое условие для правильного движения поршня. Если бы В. не нашел в лице Больтона предприимчивого заводчика, капиталиста и друга, то неизвестно, когда паровая машина в новом ее виде появилась бы на свете. Больтон, отдав свои заботы и капитал на это дело, одно время был близок к разорению, но не унывал и не расставался с Ваттом. С 1783 года, то есть через 14 лет после выдачи В. первой привилегии, их дела пошли лучше, а вскоре потом и совсем поправились. В 1800 г., когда кончился второй срок привилегии, В. вступил в 65-й год жизни. Тогда он и Больтон передали дела своим сыновьям, а сами на отдыхе отдались другим занятиям. Ватт устроил машину для копирования статуй и занимался этим делом, как развлечением для себя.

От выдачи привилегии в 1775 до 1800 г В. постепенно вводил улучшения в свою машину, так что в начале нынешнего столетия она чрезвычайно отличалась от своего первоначального вида. Последовательность изменений и усовершенствований, сделанных В., главнейше заключается в следующем. Первоначально пар был впускаем под поршень, который и поднимался, а обратное движение происходило от груза, но воздух не впускался в цилиндр и не охлаждал его. Впоследствии Ватт стал впускать пар попеременно по обе стороны поршня, который двигался вверх и вниз силою пара; при таком устройстве машина получила название машины двойного действия. Охлаждать пар водою В. уже в первом типе машины стал не в самом цилиндре, а в особом охладнике, куда пар постепенно переходил и постепенно обращался в воду. Этим была устранена главная причина охлаждения цилиндра, а для более полного сохранения в нем теплоты В. окружил его деревянным цилиндром, так называемою рубашкой. Попеременное движение поршня вверх и вниз передавалось в машине Ньюкомена коромыслу посредством цепи, соединявшей его с поршнем; Ватт же снабдил поршень длинным стержнем, который соединялся с концом коромысла особенною системою рычагов, так называемым параллелограммом Ватта. Этим чрезвычайно остроумным изобретением В. решил трудную механическую задачу не препятствовать прямолинейному движению стержня, соединенного с концом коромысла, двигающегося по дуге. Дугообразное движение другого конца коромысла попеременно вверх и вниз передавалось маховому колесу, которое получало от этого непрерывное вращательное движение. Кроме того, при машине находился прибор, который управлял впуском пара в цилиндр в надлежащей мере для того, чтобы ход машины был по возможности спокойный и равномерный; этот добавочный механизм называется коническим маятником, или регулятором. Маховое колесо и подобие регулятора употреблялись и прежде в других механизмах, но В. из всего сделал стройное целое.

Он также улучшил устройство паровых котлов, снабдив их механизмом для регулирования притока в котел воды, которая должна всегда держаться на одном уровне, и другими частностями. Самые первые машины Ватта, несмотря на все их сравнительное несовершенство, настолько были лучше машин Ньюкомена, что эти последние вскоре вышли повсюду из употребления. Новые машины уже в самом начале сберегали заводчикам 3/4 прежде употребляемого на топливо каменного угля. При постановке новых машин заводчики платили стоимость их, и, кроме того, вносили В. и Б. еще ежегодно 1/3 ценности угля, который оставался в экономии от перемены старых машин на новые. Это условие, очевидно выгодное для обеих сторон, наглядно показывает достоинство даже первых машин Ватта. До того времени рудничные шахты, достигнувшие известной глубины и заливаемые почвенною водою, были оставляемы без дальнейшей разработки, потому что машины прежнего устройства были слишком слабосильны для откачивания воды из большой глубины. С введением машины В. покинутые рудники опять подверглись разработке и целые округа оживились. Ватт устроил в 1784 г. первый механизм для приведения в движение большого молота паровой машины. С дальнейшими усовершенствованиями машины В. сделались годными не для одного выкачивания воды, а для множества разнородных технических производств. Прожив до 1819 г., В. имел удовлетворение видеть, что его великое изобретение распространилось по всему свету, а сам он проводил последние годы своей жизни в большом достатке и тем с большим спокойствием, что его здоровье в старости стало лучше, чем было в молодости.

Ватт был богат весьма разнородными способностями, легко изучал языки, читал много не только серьезных книг, но хорошо был знаком с европейской изящной литературой. Знаменитый Вальтер Скотт в предисловии к одному из своих романов выражает удивление разнородности познаний В., которого он знал в последние годы его жизни. В. и смолоду, будучи не более как университетским механиком, привлекал в свою мастерскую не только студентов, которые многому от него научались, но и людей, уже известных своим образованием и ученостью.

Опыты Ватта над свойствами паров дают право задать вопрос: мог бы он приобрести учеными работами такую же известность, какую ему дала паровая машина. Известный французский физик Араго в своей биографии Ватта старается доказать, что В. в своем письме к Пристлею, по поводу опытов последнего и Кавендиша, весьма определительно высказал мысль о том, что вода состоит из водорода и кислорода. Араго утверждает это вопреки тому общему мнению, что Кавендиш первый доказал эту истину.

Как бы то ни было, Ватт пошел не по ученому, но по практическому пути. Таким выбором руководило совсем не стремление наживы, ибо, хотя он разбогател под конец своей жизни, но никогда не был дельцом, практиком в житейских делах. Он был так деликатен в денежных обязательствах и так ненавидел судебные процессы и житейские хлопоты, что, не будь Больтона, Ватт, по всей вероятности, остался бы бедняком. «Как только мне приходится иметь дело с людьми, — писал однажды Ватт, — так я не на своем месте; для инженера совершенно достаточно одной природы, чтобы бороться с нею и видеть, как она на каждом шагу одолевает его». Кроме паровых машин, В. занимался и другими делами; но его изобретения, как копировальный пресс, теперь повсеместно употребляемый, и упомянутая уже машина для копирования бюстов, а равно его инженерная деятельность по снятию планов, постройке каналов и улучшению разных измерительных приборов могут считаться незаметными сравнительно с его паровыми машинами. В. считал себя ленивым человеком, но его деятельность не согласуется с его утверждениями, хотя, наверно, им было высказано идей гораздо больше, чем разработано. Так, напр., ему приписывают мысль о винтовом двигателе для судов.

Семейные обстоятельства знаменитых людей, в особенности давно скончавшихся, всегда обращают на себя внимание биографов, так как они многое объясняют в деятельности общественной. Он был добрый сын, печалился о том, что его первые житейские неудачи не давали возможности улучшить положение отца; брат В. утонул в молодости. Ватт очень любил свою жену-друга, всегдашнюю его поддержку в неудачное время, но имел несчастие ее потерять в 1773 г. Целый год В. не мог после этого заниматься чем-нибудь серьезным. Он не был настолько идеалистом, чтобы через несколько лет не жениться вторично, но вторая жена, при многих несомненных достоинствах, далеко не была для В. тем, чем была первая. В. не был из людей способных на житейские битвы и мирно уступал ей главенство в домашнем быту. К своим детям он был очень привязан, держался дружеских отношений с ними, и они платили ему своей любовью; потеря детей в разные эпохи жизни тяжко отозвалась на душевном спокойствии В. Некоторые из его сыновей воспитывались во Франции, а так как это было в эпоху процветания новых социальных идей, то естественно предположить, что В. не был к ним совершенно безучастен. Он был членом так называемого Лунного общества в Бирмингаме, которое пользовалось репутацией слишком свободных мыслителей в глазах бирмингамцев. Однажды толпа бросилась поджигать дом Пристлея, члена того же общества, и сам В. с Больтоном ожидали с вооруженными рабочими на заводе нападения толпы, которое, однако, не состоялось. Последствием этого было переселение Пристлея в Америку.

Жизнь Ватта вообще заслуживает изучения, а статья Словаря не может вполне очертить ее, поэтому следует указать на некоторые его биографии. На русском языке можно отметить хороший биографический очерк А. В. Каменского, составляющий одну из книжек биографической библиотеки Ф. Павленкова. На французском языке есть удивительно тепло и умно написанная биография В. в «Oeuvres Complètes de François Arago». См., кроме того, указание источников в упомянутой книжке г. Каменского.

Ф. Петрушевский.

В статье воспроизведен материал из Большого энциклопедического словаря Брокгауза и Ефрона.

См. также

• Ватт, Ватт, единица работоспособности

Ссылки

• Уатт, Джеймс //Википедия
• Изобретение практически пригодного универсального теплового двигателя
• Супотницкий М. В. Патенты — на пути технического прогресса.