19 січня 2011 р. виповнилося 275 років від дня народження Джеймса Ватта (1736–1819) – англійського винахідника, іменем якого названа одиниця потужності ват. Парова машина, яку створив Ватт, належить до найвидатніших винаходів в історії людства. Це був один з тих винаходів, які поклали початок промисловій революції в Англії у другій половині ХVІІІ ст.
Історія винаходу Ватта цікава тим, що в ній вдало поєдналися університетська наука, бізнес, захист інтелектуальної власності – всі ті чинники, про які так багато говорять і пишуть у сучасній Україні.
Свій винахід Ватт здійснив будучи механіком університету Глазго. Ця обставина мала надзвичайно велике значення для майбутнього і Ватта, й історії техніки. Зокрема, Ватт познайомився з відомим фізиком і хіміком Джозефом Блеком, який у 1754 році відкрив вуглекислий газ, у 1757 р. – так звані приховані теплоти плавлення і пароутворення, а в 1760 році ввів поняття теплоємності. Ватт також подружився з багатьма студентами, які часто зверталися до молодого механіка за порадою. А він, якщо не знав відповіді на запитання, починав його вивчати. Щоб прочитати одну з перших праць, присвячених машинам, Ватт вивчив німецьку мову, згодом з аналогічного приводу – італійську.
Зимою 1763-1764 рр. Ватт отримав замовлення відремонтувати модель парової машини Ньюкомена, що належала факультету натуральної філософії. У ті часи машини такого типу застосовувалися як двигуни насосів, що відкачували воду з копалень. Принцип дії машини Ньюкомена ґрунтувався та тому, що коли в заповнений парою циліндр вприскували холодну воду, то пара конденсувалася, утворювалось розрідження, і поршень під дією атмосферного тиску здійснював робочий рух.
Коли Ватт відремонтував модель, виявилося, що вона потребує вприскування надмірної кількості холодної води. Зацікавившись цим явищем, Ватт розпочав дослідження і дійшов висновку, що погана робота моделі порівняно зі справжньою машиною обумовлена конденсацією свіжої пари при її впуску в циліндр. Він провів досліди, у яких визначав температуру кипіння води при різних величинах тиску, приховану теплоту пароутворення, питомий об’єм пари. Слід зауважити, що, проводячи досліди, Ватт радився з Дж.Блеком.
Ватт вирішує, що для найкращого використання пари необхідно, щоб циліндр мав температуру пари, яка входить у нього, і не охолоджувався, і запропонував здійснювати конденсації пари в окремому холодильнику.
Ватт зробив ще кілька вдосконалень: запропонував для ущільнення поршня використовувати віск або жир, закрити циліндр зверху кришкою, через яку проходить круглий шток, оббивати циліндр деревом або іншим теплоізолятором.
У 1765 р. Ватт будує все більші моделі своєї машини, переконується у правильності прийнятих рішень, але для продовження досліджень не вистачає коштів. Ватт укладає угоду з другом Дж.Блека підприємцем Ребуком, згідно з якою останній зобов’язався фінансувати досліди з машиною й оплатити отримання патенту, за що йому мало належати дві третини майбутніх прибутків. 5 січня 1769 р. Ватт отримав на 14 років патент на «спосіб зменшення витрати пари і внаслідок цього – палива у вогняних машинах».
У 1773 р. Ребук збанкрутів, а машину і права на майбутні прибутки викупив власник металообробного заводу в Бірмінгемі М.Болтон, який уклав угоду з Ваттом на тих самих умовах, що і Ребук: брав на себе витрати, пов’язані з дослідами і виготовленням парової машини, а також комерційну сторону підприємства. Ватт же зобов’язався проводити подальші досліди і конструювання машини.
Але перш ніж організовувати виробництво машин, Ватт і Болтон звернулися до парламенту, який продовжив дію патенту до 1800 р.
У 1774 р. Ватт переселився в Бірмінгем, і до 1780 р. побудував 40 машин. Половину з них було встановлено у мідних копальнях в Корнуельсі, де Ватт проводив багато часу – займався установкою машин, їхнім запуском, фінансовими розрахунками з власниками копалень.
Спочатку виробництво не давало прибутку: воно вимагало постійних витрат, а власники копалень платили за патент невчасно. Проти неплатників подавали позови до суду, що теж потребувало витрат. Тільки в 1786–1787 рр. справи поліпшилися, зокрема, були виграні процеси проти власників копалень щодо винагороди.
Ватт постійно вдосконалював свою машину. Щоб машину можна було застосовувати для приведення в рух верстатів, необхідно було перетворити коливальний рух балансира на неперервне обертання валу. Щоб обійти патент Пікара на кривошипний механізм, Ватт запропонував планетарну передачу. Далі Ватт отримав патент на машину подвійної дії, в якій пара тиснула на поршень поперемінно з обох боків. Він також винайшов автоматичний регулятор – відцентровий регулятор, з’єднаний з дросельним клапаном. Згодом застосував ртутний манометр для вимірювання тиску в котлі, водомірне скло у котлах, ртутний вакуумметр у конденсаторі. Зробив багато інших винаходів.
Безумовно, в історії парової машини центральною була особистість винахідника. Але таку велику справу Ватт не зміг би зробити без сприяння вчених університету, підприємців, а згодом – законодавців.