James Watt – skotsk ingenjör som utvecklade ångmaskinen (watt)
James Watt — skotsk ingenjör som förbättrade ångmaskinen och drev den industriella revolutionen. Upptäck hans innovationer och arvet bakom enheten "watt".
James Watt (19 januari 1736–19 augusti 1819) var en skotsk matematiker och ingenjör. Han uppfann inte den första ångmaskinen, men han modifierade den så att den fungerade bättre. Det fanns andra patenterade ångmaskiner (t.ex. Saverys och Newcomens ångmaskiner) i bruk när Watt började arbeta med dem. Hans främsta bidrag är att han utvecklade den moderna formen av ångmaskinen. Ångmaskinen från Watt anses ha drivit fram den industriella revolutionen under 1700- och 1800-talen. James Watt var en briljant ingenjör och han omvandlade även Newcomen-maskinen.
I dag hedrar de flesta honom genom att namnge en enhet för effekt, watt, efter honom.
Tidig bakgrund och utbildning
James Watt föddes i Greenock, Skottland. Han var utbildad som instrumentmakare och arbetade med fina mekaniska instrument, vilket gav honom god praktisk erfarenhet av precisionsteknik. Genom sitt arbete kom han i kontakt med vetenskapliga och tekniska kretsar, bland annat vid University of Glasgow, och började intressera sig för hur man kunde göra ångmaskiner mer effektiva.
Viktigaste förbättringarna
Watt gjorde flera avgörande förbättringar av den befintliga ångmaskinen som tillsammans gjorde motorn betydligt mer ekonomisk och praktisk:
- Separat kondensator: Den mest kända förbättringen. Genom att låta ångcylindern hållas varm medan kondensationen skedde i en separat, kall kondensator minskade han energiförlusterna kraftigt. Detta gav en mycket lägre bränsleförbrukning jämfört med Newcomens maskin.
- Dubbelverkande cylinder: Senare patenterade Watt en konstruktion där ånga verkar i båda riktningarna i cylindern, vilket gav jämnare kraft och bättre verkningsgrad.
- Rotationsrörelse och växelsystem: För att göra ångmaskinen användbar i industrin utvecklade Watt mekanismer som överförde den linjära kolvrörelsen till rotation — bland annat genom sol-och-planet-växeln — och möjliggjorde drift av maskiner och fabriksutrustning.
- Parallell-länkage (parallel motion): En mekanism som gjorde kolvstångens rörliga rörelse mer kontrollerad och hjälpte till att förenkla konstruktionen av maskinen.
- Indikatordiagram och reglering: Under Watts tid utvecklades instrument för att mäta och beskriva en ångmaskins prestanda (t.ex. ångindikatorn), samt enklare regleringsmekanismer som centrifugalregulatorn för att hålla varvtalet konstant.
Affärssamarbete och tillverkning
För att kunna tillverka och sälja sina förbättrade maskiner gick Watt i partnerskap med industrimannen Matthew Boulton år 1775. Företaget Boulton & Watt blev mycket framgångsrikt och levererade effektiva ångmaskiner till gruvor, järnbruk, textilfabriker och andra industrier i Storbritannien och utanför. Genom denna kommersialisering spreds Watts förbättringar snabbt och bidrog starkt till industrins omvandling.
Betydelse för industrin och samhällsutvecklingen
Watt gjorde ångmaskinen praktiskt användbar utanför gruvdrift genom att minska bränslekostnaderna och möjliggöra driften av verkstäder och fabriker oberoende av vattendrag. Det öppnade för storskalig tillverkning och bidrog till omvälvningar i produktion, transport och samhällsorganisation under den industriella revolutionen.
Senare år, erkännande och arv
James Watt fortsatte arbeta med tekniska förbättringar och patent under hela sitt liv. Han blev vida erkänd som en av sin tids främsta ingenjörer och tekniska innovatörer. Watt avled 1819 och hans namn lever kvar genom effektenheten watt, som idag används internationellt för att ange effekt (1 watt = 1 joule per sekund). Hans arbete har också lämnat bestående spår i teknikhistoria, industridesign och ekonomisk utveckling.
Personligt liv
Watt var känd som noggrann och metodisk, både i sitt ingenjörsarbete och i sin personliga verksamhet. Han gifte sig och hade familj; flera av hans släktingar och medarbetare var involverade i hans verksamhet. Partnerskapet med Boulton var avgörande för att realisera hans idéer på industriskala.
Sammanfattning: James Watts förbättringar av ångmaskinen — framför allt den separata kondensatorn och de mekaniska lösningar som gjorde maskinen mångsidig — förändrade energianvändning och produktionsteknik i grunden. Hans tekniska och affärsmässiga insatser gjorde honom till en nyckelfigur i den industriella revolutionen och förklarar varför hans namn lever kvar i enhetens beteckning för effekt.
Ett porträtt av James Watt
Old Bess, den äldsta bevarade strålmotorn, byggd av Matthew Boulton och James Watt 1777. Science Museum, London
Biografi
James Watt föddes den 19 januari 1736 i Greenock, Renfrewshire. Hans far var skeppsbyggare, rederiägare och entreprenör och var stadens chef för den lokala hamnstyrelsen. Hans mor, Agnes Muirhead, kom från en förnäm familj och var välutbildad. Båda var presbyterianer och starka covenanters. Watts farfar, Thomas Watt, undervisade i matematik och var baillie till baronen av Cartsburn. Watt gick inte i skolan varje dag. Till en början fick han mest skolundervisning hemma av sin mor, men senare gick han på Greenock grammar school. Han uppvisade stor skicklighet med händerna och en naturlig förmåga till matematik, även om latin och grekiska inte intresserade honom. Han tog också till sig det skotska folkets legender och läror.
Centrifugalregulatorn
En av Watts många förbättringar var uppfinningen av en "centrifugalregulator" för att automatiskt reglera motorns hastighet. Detta är tydligast på ångmaskiner där det reglerar ångans inflöde i cylindern/cylindrarna. Den finns också i förbränningsmotorer och turbiner med olika bränslen samt i vissa moderna slagklockor.
En centrifugalregulator är en homeostatisk anordning som reglerar en motors varvtal genom att reglera mängden "mellansubstans" (ånga) som driver maskinen. På så sätt hålls ett nästan konstant varvtal oavsett belastning eller bränsletillgång. Den använder sig av principen om proportionell reglering: detta innebär att stoppet av (i det här fallet) ånga varierar beroende på maskinens hastighet.
På Watts fly-ball-apparat flyger bollarna runt snabbare när maskinen ökar hastigheten. När de flyger runt snabbare rör de sig ut från den centrala stolpen. När de rör sig ut från den centrala stolpen stänger de ångtillförseln hårdare. När de gör det saktar maskinen ner och bollarna snurrar långsammare och släpper in mer ånga i cylindrarna. Dessutom har systemet en säkerhetsventil som gör att överflödig ånga kan komma ut utan att hjulen drivs. 500 Boulton & Watt-motorer byggdes av företaget mellan 1775 och 1800.
Senare blev denna typ av återkopplingsslinga ett viktigt verktyg inom cybernetiken.
Centrifugalregulator i en Boulton & Watt-motor från 1788
Ritning av en centrifugalregulator "flyball".
Partnerskap
Watt blev partner med en kollega i Midlands Lunar Society, Matthew Boulton. Företaget Boulton & Watt konstruerade och byggde ångmaskiner och hade stor betydelse för den industriella revolutionen.
Gjuteriet i Soho
Till en början gjorde partnerskapet ritningar och specifikationer för motorerna och övervakade arbetet med att uppföra dem på kundens egendom. De tillverkade nästan inga delar själva. Watt utförde det mesta av sitt arbete i sitt hem i Harper's Hill i Birmingham, medan Boulton arbetade vid Soho Manufactory.
Efter hand började delägarna tillverka allt fler delar och 1795 köpte de en fastighet ungefär en mil från Soho-manufakturen, vid stranden av Birminghamkanalen. Där byggde de ett nytt gjuteri för tillverkning av motorerna. Soho Foundry öppnade 1796 vid en tidpunkt då Watts söner Gregory och James Jr. var starkt involverade i ledningen av företaget. År 1800, året då Watt gick i pension, tillverkade företaget sammanlagt fyrtioett motorer.
Watt gick i pension år 1800, samma år som hans grundläggande patent och partnerskap med Boulton löpte ut. Det berömda partnerskapet övergick till männens söner, Matthew Robinson Boulton och James Watt Jr. Företagets mångåriga ingenjör William Murdoch blev snart delägare och företaget blomstrade.
Frågor och svar
F: Vem är James Watt?
S: James Watt var en skotsk matematiker och ingenjör som är känd för sitt bidrag till utvecklingen av den moderna formen av ångmaskinen.
F: Uppfann James Watt den första ångmaskinen?
S: Nej, James Watt uppfann inte den första ångmaskinen.
F: Vad var James Watts bidrag till utvecklingen av ångmaskinen?
S: James Watts viktigaste bidrag till utvecklingen av ångmaskinen var att modifiera den så att den fungerade bättre och utveckla den moderna formen av ångmaskin.
F: Vilka ångmaskiner var i bruk innan James Watt började arbeta med dem?
S: Andra patenterade ångmaskiner, som Savery och Newcomen, var i bruk innan James Watt började arbeta med att modifiera dem.
F: Vad är James Watt känd för?
S: James Watt är känd för att ha drivit på den industriella revolutionen under 1700- och 1800-talen med Watt-ångmaskinen.
F: Hur förändrade James Watt Newcomens motor?
S: James Watt förändrade Newcomen-motorn genom att lägga till en separat kondensor, minska energislöseriet och göra ångmaskinen mer effektiv.
F: Vad hedrar James Watt?
S: De flesta hedrar James Watt genom att döpa en enhet för effekt, watt, efter honom.
Sök