James Watt: Skotsk ingeniør bag den moderne dampmaskine og 'watt'
Lær om James Watt — den skotske ingeniør, der forvandlede dampmaskinen, drev den industrielle revolution og gav navn til måleenheden watt.
James Watt (19. januar 1736 - 19. august 1819) var en skotsk matematiker og ingeniør. Han opfandt ikke den første dampmaskine, men han gennemførte afgørende forbedringer, så maskinen blev langt mere effektiv og praktisk anvendelig. Der var allerede andre patenterede dampmaskiner (f.eks. Savery- og Newcomen-dampmaskinerne) i brug, da Watt begyndte at arbejde på dem. Hans største bidrag er udviklingen af den moderne form for dampmaskine – en forbedret maskine, der kunne levere kontinuerlig og økonomisk drivkraft og dermed blive en central teknologi i den industrielle revolution i det 18. og 19. århundrede. James Watt ændrede og videreudviklede især Newcomen-maskinen ved at fjerne et stort tab af energi i hvert arbejdscykel.
De vigtigste tekniske forbedringer
Watt var særlig kendt for en række konkrete opfindelser og tekniske forbedringer, der reducerede energitab og gjorde dampmaskiner mere alsidige:
- Adskilt kondensator: I 1765 udviklede Watt idéen om en separat kondensator, som gjorde, at cylinderen ikke skulle afkøles og genopvarmes for hver cyklus. Det gav en markant bedre virkningsgrad og var hans mest berømte opfindelse.
- Patent og kommercialisering: Watt fik sit første patent på forbedringer af dampmaskinen i 1769 og senere udvidelser, hvilket gjorde det muligt at beskytte og videreudvikle teknologien.
- Omsætning til roterende bevægelse: For at udvide anvendelsesområdet udviklede man metoder til at omdanne stempelbevægelser til roterende bevægelse, så maskiner kunne drive møller, tekstilmaskiner og fabrikker.
- Parallelbevægelse og dobbeltvirkende cylinder: Senere forbedringer, såsom parallelbevægelsen, gjorde stempelsystemet mere præcist, og dobbeltvirkende cylindre øgede ydelsen.
- Regulering: Watt og hans virksomhed indførte også reguleringsmekanismer (fx centrifugal regulatorer) for at holde hastigheden stabil under varierende belastning.
Samarbejdet med Matthew Boulton og Boulton & Watt
For at kunne bygge og sælge sine forbedrede motorer indgik Watt et partnerskab med industrimanden Matthew Boulton i 1775. Firmaet Boulton & Watt blev en af de vigtigste industrielle virksomheder i Storbritannien og leverede dampmaskiner til miner, fabrikker, pumper og senere også andre industrier. Partnerskabet kombinerede Watts tekniske opfindelser med Boultons kapital, produktionskapacitet og forretningssans, hvilket var afgørende for den brede udbredelse af teknologien.
Betydning og arv
Watt's forbedringer gjorde det muligt for dampmaskiner at blive langt mere økonomiske og fleksible i anvendelsen. Det betød, at fabrikker ikke længere nødvendigvis måtte ligge ved vandkraft; man kunne nu placere produktion tættere på råmaterialer, markeder eller transportforbindelser. Det var en af nøglefaktorerne i den industrielle omstilling, hvor mekaniseret produktion voksede hurtigt inden for tekstil-, mine- og andre industrier.
Watt var også optaget af formidling og præcision: for at hjælpe salget af sine maskiner introducerede han begrebet horsepower (hestekraft) som en sammenligningsmålestok for at beskrive en maskines effekt. Senere blev hans navn knyttet til en officiel måleenhed: i 1889 vedtog en international elektrisk kongres at opkalde enheden for effekt efter ham.
I dag ærer de fleste mennesker ham ved at opkalde en enhed for effekt, watt, efter ham. En watt svarer til én joule pr. sekund og bruges universelt inden for fysisk og teknisk måling af effekt (1 watt = 1 J/s). Forholdet mellem watt og hestekraft er også velkendt: cirka 746 watt svarer til én mekanisk hestekraft (1 hp ≈ 746 W).
Personligt og anerkendelse
James Watt blev født i Greenock i Skotland i 1736 og døde i 1819 i Handsworth nær Birmingham. Han var fagligt alsidig — uddannet som instrumentmager og kendt for både praktisk håndværk og teoretisk indsigt — og blev anerkendt i samtiden; han blev bl.a. valgt som medlem af Royal Society. Hans arbejde har efterladt et varigt aftryk på både teknologi og industri, og hans navn lever videre i den måleenhed, der bærer hans navn.
Et portræt af James Watt
Old Bess, den ældste bevarede bjælkemotor, bygget af Matthew Boulton og James Watt i 1777. Science Museum, London
Biografi
James Watt blev født den 19. januar 1736 i Greenock, Renfrewshire. Hans far var skibsbygger, skibsreder og entreprenør og fungerede som byens øverste borgmester. Hans mor, Agnes Muirhead, kom fra en fornem familie og var veluddannet. Begge var presbyterianere og stærke covenanters. Watts bedstefar, Thomas Watt, underviste i matematik og var baillie for baronen af Cartsburn. Watt gik ikke i skole hver dag. I begyndelsen blev han for det meste undervist hjemme af sin mor, men senere gik han på Greenock grammar school. Han udviste stor dygtighed med sine hænder og en naturlig evne til matematik, selv om latin og græsk ikke interesserede ham. Han optog også det skotske folks legender og overleveringer.
Centrifugalregulator
En af Watts mange forbedringer var opfindelsen af en "centrifugalregulator" til automatisk regulering af motorens hastighed. Dette er mest tydeligt på dampmaskiner, hvor det regulerer damptilførslen til cylinderen(e). Den findes også på forbrændingsmotorer og turbiner med forskellige brændstoffer og i nogle moderne slagure.
En centrifugalregulator er en homøostatisk anordning, der styrer en motors hastighed ved at regulere mængden af "mellemstof" (damp), som driver maskinen. Herved opretholdes en næsten konstant hastighed uanset belastning eller brændstofforsyningsforhold. Den anvender princippet om proportional regulering: det betyder, at stoppet af (i dette tilfælde) damp varierer i forhold til maskinens hastighed.
På Watt's fly-ball-apparat flyver kuglerne hurtigere rundt, når maskinen bliver hurtigere. Når de flyver hurtigere rundt, bevæger de sig væk fra den centrale stolpe. Efterhånden som de bevæger sig ud fra den centrale stolpe, lukker de damptilførslen mere fast. Når de gør det, bliver maskinen langsommere, og kuglerne drejer langsommere rundt, og der kommer mere damp ind i cylinderne. Desuden har systemet en sikkerhedsventil, så overskydende damp kan slippe ud, uden at hjulene bliver drevet. 500 Boulton & Watt-maskiner blev bygget af firmaet mellem 1775 og 1800.
Senere blev denne form for feedback loop et vigtigt redskab inden for kybernetikken.
Centrifugalregulator i en Boulton & Watt-motor fra 1788
Tegning af en centrifugal "flyball"-regulator
Partnerskab
Watt indgik et partnerskab med en kollega fra Midlands Lunar Society, Matthew Boulton. Firmaet Boulton & Watt designede og byggede dampmaskiner og var meget vigtigt i den industrielle revolution.
The Soho Foundry
I første omgang udarbejdede partnerskabet tegninger og specifikationer for motorerne og overvågede arbejdet med at opstille dem på kundens ejendom. De producerede næsten ingen af delene selv. Watt udførte det meste af sit arbejde i sit hjem i Harper's Hill i Birmingham, mens Boulton arbejdede på Soho Manufactory.
Efterhånden begyndte partnerne at fremstille flere og flere af delene, og i 1795 købte de en ejendom ca. 1,5 km fra Soho-fabrikken ved bredden af Birmingham-kanalen. Her byggede de et nyt støberi til fremstilling af motorerne. Soho-fabrikken åbnede i 1796 på et tidspunkt, hvor Watts sønner Gregory og James Jr. var stærkt involveret i ledelsen af virksomheden. I 1800, året for Watts pensionering, fremstillede firmaet i alt 41 motorer.
Watt trak sig tilbage i 1800, samme år som hans grundlæggende patent og partnerskab med Boulton udløb. Det berømte partnerskab blev overdraget til mændenes sønner, Matthew Robinson Boulton og James Watt Jr. Den mangeårige ingeniør William Murdoch blev snart partner i firmaet, og firmaet blomstrede.
Spørgsmål og svar
Q: Hvem er James Watt?
A: James Watt var en skotsk matematiker og ingeniør, der er berømt for sit bidrag til udviklingen af den moderne form for dampmaskine.
Q: Opfandt James Watt den første dampmaskine?
A: Nej, James Watt opfandt ikke den første dampmaskine.
Q: Hvad var James Watts bidrag til udviklingen af dampmaskinen?
A: James Watts største bidrag til udviklingen af dampmaskinen var at modificere den, så den fungerede bedre, og udvikle den moderne form for dampmaskine.
Q: Hvilke dampmaskiner var i brug, før James Watt begyndte at arbejde på dem?
A: Andre patenterede dampmaskiner, såsom Savery- og Newcomen-dampmaskinerne, var i brug, før James Watt begyndte sit arbejde med at modificere dem.
Q: Hvad er James Watt krediteret for?
A: James Watt tilskrives æren for at drive den industrielle revolution i det 18. og 19. århundrede med Watt-dampmaskinen.
Q: Hvordan forvandlede James Watt Newcomen-motoren?
A: James Watt forvandlede Newcomen-motoren ved at tilføje en separat kondensator, reducere energispild og gøre dampmaskinen mere effektiv.
Q: Hvad hædrer James Watt?
A: De fleste mennesker ærer James Watt ved at opkalde en kraftenhed, watt, efter ham.
Søge