Džeimss Vats — biogrāfija: skotu inženieris, kas modernizēja tvaika dzinēju

Džeimss Vats — biogrāfija par skotu inženieri, kurš modernizēja tvaika dzinēju, veicināja industriālo revolūciju un iedibināja jaudas mērvienību vatu.

Džeimss Vats (1736. gada 19. janvāris – 1819. gada 25. augusts) bija skotu matemātiķis un inženieris. Viņš neizgudroja pirmo tvaika dzinēju, taču pārveidoja to tā, lai tas darbotos daudz efektīvāk un ekonomiskāk. Laikā, kad Vatss sāka strādāt pie tvaika dzinējiem, jau pastāvēja agrīnās konstrukcijas (piemēram, Saverija un Ņūkomena tvaika dzinēji). Vatss veica virkni tehnisku uzlabojumu, kas padarīja tvaika mašīnas piemērotas rūpnieciskām vajadzībām un bija viens no 18. un 19. gadsimta industriālās revolūcijas galvenajiem virzītājspēkiem. Džeimss Vatss ir plaši atzīts par izcilu inženieri; viņa uzlabotā Ņūkomena tipa mašīna kļuva par industrijas standartu.

Agrīnā dzīve un karjera

Vatss dzimis Greenokā (Skotijā). Viņš apguva precīzās instrumentu izgatavošanas prasmes un strādāja par mehānisko instrumentu meistaru, kas deva viņam praktisku tehnisko bāzi turpmākajiem pētījumiem. 1760. gadu sākumā, strādājot Glāzgovas universitātē, viņš saņēma uzdevumu salabot Ņūkommena tipa tvaika dzinēju — tas izraisīja interesi par to, kā uzlabot iekārtas efektivitāti un samazināt degvielas patēriņu.

Galvenie izgudrojumi un uzlabojumi

• Atsevišķais kondensators: ap 1765. gadu Vatss izstrādāja atsevišķu kondensatoru, kas ļāva kondensēt tvaiku ārpus galvenā cilindra. Šis risinājums būtiski samazināja siltuma zudumus un palielināja darbības efektivitāti; par to Vatss ieguva patentu 1769. gadā.
• Divpusēja iedarbība (double-acting) un rotācijas kustības pārvēršana: turpmākie uzlabojumi un mehānismi — tai skaitā ierīces, kas ļāva iegūt rotācijas kustību no svārsta (beam) tipa dzinēja — padarīja mašīnas piemērotas industriālām iekārtām, piemēram, tekstilrūpniecībai un raktuves ūdens sūknēšanai.
• Paralēliskā kustība (parallel motion) un citas mehānikas inovācijas: Vatss radīja mehānismus, kas nodrošināja taisnvirziena kustības vadību un precizitāti, kā arī uzlaboja dzinēju drošību un darbības kontroli.
• “Horsepower” koncepcija: lai tirgotos ar savām iekārtām, Vatss ieviesa vienību «horsepower» (zirgspēks) kā praktisku salīdzinājumu ar zirgu veiktspēju — tas palīdzēja klientiem saprast dzinēju jaudu un degvielas ekonomiju.

Sadarbība, uzņēmējdarbība un sabiedriskā darbība

Pirms lielā izrāviena Vatss sadarbojās ar John Roebuck, kurš sniedza finanšu atbalstu pirmajiem pētījumiem. Vēlāk Roebuck finansiālo grūtību dēļ pārdeva savas tiesības, un Vatss nodibināja ilgstošu un veiksmīgu sadarbību ar ražotāju Matthew Boulton — uzņēmumā Boulton & Watt (dibināts formāli 1775. gadā). Šī partnerība apvienoja Vatša tehnisko meistarību ar Boultona ražošanas kapacitāti un biznesas prasmēm; kopā viņi izplatīja modernizētās tvaika mašīnas visā Apvienotajā Karalistē un ārpus tās.

Džeimss Vatss bija arī Lunar Society loceklis — intelektuāla un tehniska kopiena Birmingemā, kurā darbojās tādi domātāji kā Erasmus Darwin, Josiah Wedgwood un Joseph Priestley. 1785. gadā Vatss tika ievēlēts par Fellow of the Royal Society, atzīstot viņa nozīmīgo ieguldījumu zinātnē un rūpniecībā.

Ietekme un piemiņa

Vatša tehniskie uzlabojumi padarīja tvaika mašīnas daudz efektīvākas un ekonomiskākas, veicinot rūpniecisko ražošanu, dzelzceļu un citus tehnoloģiskus attīstības virzienus. Boulton & Watt iekārtas tika izmantotas rūpnīcās, raktuves ūdens sūknēšanai un citur, kas kopumā paātrināja pārveidi uz centralizētu, mehānisku ražošanu.

Mūsdienās lielākā daļa cilvēku viņu godina, nosaucot viņa vārdā jaudas mērvienību - vatu.

Personiskie dati un beigas

Vatss mira 1819. gada 25. augustā Handsvortā (netālu no Birmingemas), un tiek uzskatīts par vienu no nozīmīgākajiem industriālās inženierijas pionieriem. Viņa mantojums nav tikai atsevišķi izgudrojumi, bet arī paātrināta tehnoloģiskā pārveide, kas iespaidoja moderno rūpniecību un enerģijas izmantošanu visā pasaulē.

Centrbēdzes regulators

Viens no daudzajiem Vata uzlabojumiem bija "centrbēdzes regulatora" izgudrojums, lai automātiski regulētu dzinēja ātrumu. Tas vislabāk redzams tvaika dzinējos, kur tas regulē tvaika ieplūdi cilindrā(-os). Tas ir atrodams arī iekšdedzes dzinējos un ar dažādu degvielu darbināmās turbīnās, kā arī dažos mūsdienu pulksteņos.

Centrbēdzes regulators ir homeostatiska ierīce, kas regulē dzinēja apgriezienus, regulējot "starpvielas" (tvaika) daudzumu, kas darbina mašīnu. Tādējādi tiek uzturēts gandrīz nemainīgs ātrums neatkarīgi no slodzes vai degvielas padeves apstākļiem. Tas izmanto proporcionālās regulēšanas principu: tas nozīmē, ka (šajā gadījumā) tvaika apturēšana mainās atkarībā no mašīnas ātruma.

Vata lidojošo bumbiņu ierīcē, mašīnai paātrinoties, bumbiņas lido ātrāk. Kad lodītes lido ātrāk, tās virzās prom no centrālā staba. Attālinoties no centrālā staba, tās ciešāk noslēdz tvaika padevi. Tā kā lodītes griežas lēnāk, mašīna palēninās un lodītes griežas lēnāk, un cilindros ieplūst vairāk tvaika. Turklāt sistēmai ir drošības vārsts, kas ļauj liekajam tvaikam izplūst, nesavācot riteņus. No 1775. līdz 1800. gadam uzņēmums Boulton & Watt uzbūvēja 500 dzinēju.

Vēlāk šāda veida atgriezeniskās saites cilpa kļuva par svarīgu kibernētikas instrumentu.

Centrbēdzes regulators Boulton & Watt 1788. gada dzinējā


Centrbēdzes "flyball" regulatora rasējums

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir Džeimss Vats?

Vai Džeimss Vats izgudroja pirmo tvaika dzinēju?

J: Kāds bija Džeimsa Vata ieguldījums tvaika dzinēja attīstībā?

J: Kuras tvaika mašīnas tika izmantotas, pirms Džeimss Vatss sāka pie tām strādāt?

J.: Par ko Džeimss Vatss ir pelnījis atzinību?

J: Kā Džeimss Vats pārveidoja Ņūkomena dzinēju?

J: Kas godina Džeimsu Vatu?

Meklēt pēc burta