19 января 2011г. исполнилось 275 лет со дня рождения Джеймса Ватта (1736-1819) - английского изобретателя, именем которого названа единица мощности ватт. Паровая машина, которую создал Ватт, принадлежит к самым выдающимся изобретениям в истории человечества. Это было одно из тех изобретений, которые положили начало промышленной революции в Англии во второй половине XVIII века.
История изобретения Ватта интересна тем, что в ней удачно сочетаются университетская наука, бизнес, защита интеллектуальной собственности - все те факторы, о которых так много говорят и пишут в современной Украине.
Свое изобретение Ватт совершил будучи механиком университета Глазго. Это обстоятельство имело чрезвычайно большое значение для будущего и Ватта, и истории техники. В частности, Ватт познакомился с известным физиком и химиком Джозефом Блэком, который в 1754 году открыл углекислый газ, в 1757 - так называемые скрытые теплоты плавления и парообразования, а в 1760 году ввел понятие теплоемкости. Ватт также подружился со многими студентами, которые часто обращались к молодому механику за советом. А он, если не знал ответа на вопрос, начинал его изучать. Чтобы прочитать одну из первых работ, посвященных машинам, Ватт изучил немецкий язык, впоследствии по аналогичному поводу - итальянский.
Зимой 1763-1764 гг. Ватт получил заказ отремонтировать модель паровой машины Ньюкомена, принадлежавшую факультету натуральной философии. В те времена машины такого типа применялись как двигатели насосов откачивающих воду из шахт. Принцип действия машины Ньюкомена основывался на том, что когда в заполненный паром цилиндр впрыскивали холодную воду, то пар конденсировался, образовывалось разрежение, и поршень под действием атмосферного давления осуществлял рабочее движение.
Когда Ватт отремонтировал модель, оказалось, что она нуждается во впрыске чрезмерного количества холодной воды. Заинтересовавшись этим явлением, Ватт начал исследования и пришел к выводу, что плохая работа модели по сравнению с настоящей машиной обусловлена конденсацией свежего пара при его впуске в цилиндр. Он провел опыты, в которых определял температуру кипения воды при различных величинах давления, скрытую теплоту парообразования, удельный объем пара. Следует заметить, что, проводя опыты, Ватт советовался с Дж.Блеком.
Ватт решает, что для наилучшего использования пара необходимо, чтобы цилиндр имел температуру пара, входящего в него, и не охлаждался, и предложил осуществлять конденсацию пара в отдельном холодильнике.
Ватт сделал еще несколько усовершенствований: предложил для уплотнения поршня использовать воск или жир, закрыть цилиндр сверху крышкой, через которую проходит круглый шток, обивать цилиндр деревом или другим утеплителем.
В 1765 г. Ватт строит все более крупные модели своей машины, убеждается в правильности принятых решений, но для продолжения исследований не хватает средств. Ватт заключает соглашение с другом Дж.Блека предпринимателем Ребуком, согласно которому последний обязался финансировать опыты с машиной и оплатить получение патента, за что ему должно было принадлежать две трети будущих прибылей. 5 января 1769 г. Ватт получил на 14 лет патент на «способ уменьшения расхода пара и вследствие этого - топлива в огневых машинах».
В 1773 г. Ребук обанкротился, а машину и права на будущие прибыли выкупил владелец металлообрабатывающего завода в Бирмингеме М.Болтон, заключивший соглашение с Ваттом на тех же условиях, что и Ребук: брал на себя расходы, связанные с опытами и изготовлением паровой машины, а также коммерческую сторону предприятия. Ватт же обязался проводить дальнейшие исследования и конструирования машины.
Но прежде чем организовывать производство машин, Ватт и Болтон обратились в парламент, который продлил действие патента до 1800 года.
Паровая машина Дж. Ваттай В1774 г. Ватт переселился в Бирмингем, и до 1780 г. построил 40 машин. Половину из них было установлено в медных рудниках в Корнуэльсе, где Ватт проводил много времени - занимался установкой машин, их запуском, финансовыми расчетами с владельцами приисков.
Сначала производство не давало прибыли: оно требовало постоянных расходов, а владельцы рудников платили за патент не вовремя. Против неплательщиков подавали иски в суд, что тоже требовало затрат. Только в 1786-1787 гг. дела улучшились, в частности, были выиграны процессы против владельцев рудников насчет вознаграждения.
Ватт постоянно совершенствовал свою машину. Чтобы машину можно было применять для приведения в движение станков, необходимо было превратить колебательное движение балансира на непрерывное вращение вала. Чтобы обойти патент Пикара на кривошипный механизм, Ватт предложил планетарную передачу. Далее Ватт получил патент на машину двойного действия, в которой пар давил на поршень попеременно с обеих сторон. Он также изобрел автоматический регулятор - центробежный регулятор, соединенный с дроссельным клапаном. Впоследствии применил ртутный манометр для измерения давления в котле, водомерное стекло в котлах, ртутный вакуумметр в конденсаторе. Сделал много других изобретений.
Безусловно, в истории паровой машины центральной была личность изобретателя. Но такое большое дело Ватт не смог бы сделать без содействия ученых университета, предпринимателей, а впоследствии - законодателей.
В.Миколаенко