یکی از بزرگ‌ترین و مهم‌ترین اسطوره‌های مهندسی و مکانیک که نقش به سزایی در شکل‌گیری نخستین انقلاب صنعتی ایفا کرد، جیمز وات است. James Watt مهندس مکانیک، شیمی‌دان و مخترع اسکاتلندی بود که اصلی‌ترین دلیل شهرت او ساخت موتور بخار بر اساس طرحی از توماس نیوکامن است. اختراعات این مخترع بزرگ نه تنها در شکل‌گیری اولین انقلاب صنعتی در منطقه بریتانیا، بلکه در سراسر جهان تأثیرگذار بود. در ادامه این راهنما با Watt بیشتر آشنا خواهیم شد. با ما همراه باشید.
دوران تولد و تحصیل جیمز وات
Watt متولد ۱۹ ژانویه سال ۱۷۶۳ در گریناک، بندری در منطقه خور کلایدر در کشور اسکاتلند است. پدرش کشتی‌ساز و جزو مقامات دولتی و مادرش دارای تحصیلات عالی و از خانواده‌ای اشرافی بود. همچنین، پدربزرگ وی معلم ریاضیات و نماینده بارون کارتسبرن در آن دوران شناخته می‌شد. این دانشمند بزرگ برای گذراندن تحصیلات ابتدایی به مدرسه نرفت و مادرش به وی آموزش داد.
پس از گذر چند سال به تصمیم خانواده، وی به مدرسه گرامر گریناک وارد شد و در سال‌های ابتدایی تحصیل خود توانست با تکیه بر علاقه وافری که به ریاضیات داشت مهارت کار با ابزار آلات مهندسی را به دست آورد. اما او برخلاف اکثر دانشمندان بزرگ دیگر به یادگیری زبان‌های خارجی نظیر یونانی و لاتین علاقه‌ای نشان نداد.
زمانی که Watt ۱۸ ساله شد، مادرش را از دست داد و وضعیت پدرش نیز از لحاظ سلامت وخیم بود. در این دوره او به منظور آموزش طراحی و ساخت ابزار آلات مهندسی به مدت ۱ سال به لندن مهاجرت کرد و بعد از اتمام این دوره به گلاسکو (شهر تجاری اسکاتلند در آن دوران) بازگشت و کسب و کار شخصی خود را راه‌اندازی کرد. در آن سال‌ها جیمز انواع ابزارهای اندازه‌گیری پرکاربرد نظیر فشارسنج، اکتنت، ترازو، قطعات مورد نیاز برای ساخت تلسکوپ و… را طراحی و تعمیر می‌کرد.
متأسفانه درست زمانی که کسب و کار جیمز در حال رونق گرفتن بود، سازمان‌های قانون‌گذار قرن ۱۸ در اسکاتلند کسب و کار وی را به تعطیلی کشانده و او با بن بست کاری مواجه شد. اما در این زمان الکساندر مک فارلینِ منجم، ابزارهای اندازه‌گیری نجومی را به دانشگاه گلاسکو برد و جیمز در دانشگاه اقدام به تعمیر و طراحی مجدد آن‌ها کرد. در حقیقت، به این ترتیب وات از بن بست کاری رها شد. ابزارهایی که توسط این دانشمند بزرگ تعمیر و بازسازی می‌شدند، بعد از مدتی در رصدخانه مک فارلین مورد استفاده قرار می‌گرفتند.
شروع فعالیت تخصصی و انجام تحقیقات
Watt در کارگاه دانشگاهی خود ابزار آلات علمی را نگه داری و در صورت نیاز تعمیر می‌کرد. نمایش و معرفی و توسعه ساخت ابزارهای اندازه‌گیری موسوم به «چارک» از دیگر حیطه‌های فعالیت وی بود. تجربه فعالیت در این حوزه سبب شد که جیمز ایده تأسیس کسب و کار اختصاصی را عملی کند و جان کریگ تاجر و معمار فردی بود که در عملی شدن این ایده به وی کمک کرد.
در این شرکت نوپا علاوه بر ابزارآلات کاربردی و علمی، ابزار آلات موسیقی و اسباب‌بازی نیز طراحی و ساخته می‌شد. کریگ و وات حدود ۶ سال با یک‌دیگر همکاری کردند و در طی این سال‌ها تعداد کارگران این شرکت به ۱۶ نفر رسید. سرانجام در سال ۱۷۶۵ کریگ از دنیا رفت و الکس گاردنر جایگزین وی شد. قابل ذکر است که این شرکت تا قرن ۲۰ به فعالیت خود ادامه داد.
در سال ۱۷۶۴ Watt با مارگارت میلر (دختر عموی جیمز) ازدواج کرد که حاصل ازدواج آن‌ها ۵ فرزند بود. در سال ۱۷۷۲ همسر این مخترع خوش‌نام از دنیا رفت و او با دختر صنعت‌گری ازدواج کرد و حاصل ازدواج آن‌ها ۲ فرزند بود.
طراحی و ساخت اولین موتور بخار توسط وات
در سال ۱۷۷۶ پس از انجام آزمایش‌های تجربی بخار، نخستین نمونه‌های تجاری موتور بخار Watt نصب شدند. موتورهای مذکور برای پمپاژ کردن آب با حرکت رفت و برگشتی شافت‌های پمپ مورد استفاده قرار می‌گرفتند. جالب است بدانید که این مخترع بزرگ به مدت ۵ سال بعد از نصب اولین موتور، درگیر طراحی و ساخت و اجرای مدل‌های دیگری برای مشتریان به ویژه معدن‌های منطقه کارنوال بود.
محصولاتی که به عنوان نخستین موتورهای بخار Watt وارد بازار می‌شدند، از لحاظ ابعاد بسیار بزرگ بودند. قطر پیستون برخی از مدل‌های آن ۱.۲ متر و ارتفاع آن‌ها بیش از ۷ متر ساخته می‌شد. همچنین، برای نگه داری و بهره‌گیری از این موتورها می‌بایست ساختمانی اختصاصی در نظر گرفته می‌شد. به مرور زمان این موتورها دستخوش تغییراتی مثبت شدند که یکی از موارد بهبود کارایی این تجهیزات، تبدیل خروجی‌های خطی موتور به دوّار بود که با گذشت زمان در صنایع مختلفی نظیر سنگ‌زنی، نساجی و فرزکاری مورد استفاده عمده قرار گرفت.
سرانجام در طی پروسه اعمال تغییرات بر این تجهیزات در سال ۱۷۸۱ Watt طرح چرخ خورشیدی را ارائه کرد. با تکیه بر این طرح و عملی کردن آن، موتورهای دوکاره‌ای که بخار در آن در دو سوی پیستون استفاده می‌شد، روی کار آمد. افزون بر این، موتوری ترکیبی طراحی شد که از کنار هم قرارگیری چند موتور بخار به منظور افزایش کارایی و قدرت بهره می‌برد.
مروری بر سایر اختراعات جیمز وات
علاوه بر موتورهای بخار، وات بعد از سال‌ها فعالیت در صنعت و دانشگاه با کسب تجربه‌هایی ارزشمند توانست ایده‌های خود در سایر حوزه‌های علمی و کاربردی را عملی کند. البته تمامی دستگاه‌هایی که پس از موتور بخار تولید شدند به اندازه نمونه اولی موفق و کاربردی نبودند. ناگفته نماند که در فرآیند طراحی و بهبود عملکرد موتورهای بخار، یافته‌های ریاضیاتی وات نیز معرفی شدند که در طول زمان در صنایع گوناگون مورد استفاده قرار گرفتند. شایان ذکر است که به افتخار وی واحد توان در اس آی به نام او نامیده شده که هر یک وات، یک ژول بر ثانیه محاسبه می‌شود.
پیش از سال ۱۷۸۰ هیچ تکنیک کاربردی برای کپی کردن اسناد کاغذی نظیر نقاشی‌ها و نامه‌های مهم وجود نداشت. در حقیقت در آن دوره تنها از یک طرح مکانیکی که از متشکل از چند قلم متصل به هم بود بهره‌گیری می‌شد. وات در ابتدا سعی کرد این روش را بهبود بخشد اما بعد از گذشت مدتی در سال ۱۷۷۹ آزمایش‌های متعددی برای کشف فرمول استفاده بهینه از جوهر، انتخاب کاغذ مناسب، کشف برترین روش به منظور مرطوب کردن کاغذ نازک و همچنین ساخت پرسی برای ایجاد فشار بهینه روی کاغذها انجام داد. در نهایت وی موفق شد یک سال بعد از شروع آزمایش‌ها پتنتی برای روش جدید خود به ثبت رساند.
سخن پایانی
جیمز وات یکی از برترین و موفق‌ترین مخترعان و دانشمندان بزرگ در حوزه فیزیک و شیمی بوده که در طول حیات خود توانست دستگاه‌هایی کارآمد و موثر بر بهبود زندگی بشر ارائه دهد. شما چه اطلاعات دیگری در مورد وات دارید؟ لطفاً نظرات و پیشنهادات خود را با ما و کاربران عزیز تکه کابل در میان بگذارید.
261 بازدید
محمد یاری پور
