James Watt nélkül nem indulhatott volna el az ipari forradalom

James Watt (kép forrása: Wikimedia Commons)

James Watt gőzgépe nem csupán felgyorsította és egyszerűbbé tette a közlekedést és a gyártást – erős lökés volt, mely beindította az ipari forradalmat. Nem túl gyakori jelenség, hogy James Wattot nevezik meg az ipari forradalom atyjaként, azonban a skót mérnök nélkül az nem lett volna lehetséges. Nevéről megemlékezett a fizika tudománya is, a teljesítmény mértékegységeként alkalmazva azt. Fő találmánya, a Watt-féle gőzgép indította el az emberiséget a túlnyomórészt földműveléssel foglalkozó társadalmaktól a technológia- és innováció-központúak felé. Több értelemben is elmondható róla, hogy egyúttal a modern gyártási folyamatok megalkotója.

A feltaláló elme gyökerei

James Watt 1736. január 19-én született a skóciai Greenock kikötővárosban. Mindkét szülője tanult ember volt, és mindent megtettek annak érdekében, hogy fiuknak is hasonló lehetőségei legyenek az életben. A gyermekkorában sűrűn betegeskedő Watt ideje nagy részét otthon töltötte olvasással. Már egészen kis korától kezdve nagy affinitást mutatott a műszaki tudományok iránt, 18 évesen pedig Londonba ment, hogy műszerkészítést tanuljon. A hajózási műszerekhez és a matematikához való tehetsége nem kerülte el tanárai figyelmét sem.

Amikor azonban egy év után visszatért Skóciába, hogy üzletet indítson Glasgow-ban, a glasgow-i fémművesek céhébe való belépési kérelmét elutasították. Rendkívüli észjárása ide vagy oda, nem volt meg a kellő tapasztalata – a céh hét évnyi mester keze alatti munkát követelt meg, és nem volt hajlandó kivételt tenni Watt esetében sem.

E kedvezőtlen fordulat ellenére Watt hamar talált munkát – egy szállítmány csillagászati műszert kellett restaurálnia, amely Jamaicáról érkezett a Glasgow-i Egyetemre. Az egyetem vezetése meg volt elégedve Watt munkájával, és megengedték neki, hogy az intézmény területén műhelyt állítson fel valamikor 1757 körül. Watt itt fontos kapcsolatokra tett szert tudományos körökben, és ezáltal ismerkedett meg behatóbban a gőz erejével is, John Robinson professzornak köszönhetően. Robinson volt az, aki egy gőzüzemű automobil létrehozásának lehetőségét vizsgálta, ez pedig inspirálta Wattot is (maga Robinson egyébként később a szirénát találta fel).

Metszet, amelyen a gyermek Watt már a családi asztalnál a gőz tulajdonságaival ismerkedik (kép forrása: All That's Interesting)

Ellentétben a közszájon forgó történettel – amelyet valószínűleg Watt fia, ifjabb James Watt terjesztett –, a feltalálónak nem egy tűzhelyen sípoló vízforraló kannáról jutott eszébe feltalálni gőzgépét. Valójában Watt találmánya előtt már számos különféle változatban léteztek gőzgépek, azonban nem igazán működtek hatékonyan. Az egyetlen, amelyben volt némi potenciál, Thomas Newcomen angol vaskereskedő 1712-es modellje volt, amely azonban nem volt ténylegesen munkára fogható.

Watt tehát mások kudarcaiból tanulva határozta el, hogy saját gőzgépprototípust fejleszt. Eleinte ő sem járt sikerrel. Az áttörés 1763-ban jött, amikor az egyetem arra kérte fel, hogy hozza újra működőképes állapotba az intézmény saját Newcomen-féle gőzgépét. Az eltelt 50 év során nem mentek át nagy fejlődésen a gőzgépek, amelyek egyetlen felhasználása az volt, hogy bányajáratokból velük szivattyúzzák ki a vizet. Azonban ahogy egyre mélyebbre ásták a járatokat, egyre több vízzel (és annak a munkaterületre való halálos, hirtelen beömlésével) néztek szembe a bányászok, a gőzgépek pedig már egyre kevésbé tudtak megbirkózni a fokozott igénybevétellel.

A Newcomen-féle gép elégtelen teljesítménye mellett másik hátulütője az volt, hogy rendkívül drágán volt csak működtethető. Wattnak nem csupán egy erősebb, de egy jóval kevesebb szenet igénylő gőzgépet kellett létrehoznia, ha sikeres akart lenni.

Küzdelem a géppel

Watt 1764-ben vette feleségül unokatestvérét, Margaret Millert, akitől hat gyermeke született. Anyagi kiadásai az évek során megnőttek, és gőzgéppel kapcsolatos kísérletei is egyre több pénzt emésztettek fel – Watt hamar adósságban találta magát. Nem veszítette el azonban soha a fókuszt, 1765-re kiismerte Newcomen gőzgépének minden tulajdonságát, és egy alapvető tervezési hibát is felfedezett, amely lassította a szerkezet működését: a forró gőz lehűlt a dugattyúhengerben, ami miatt a bojler elvesztette hőenergiája nagy részét. Ez azzal járt, hogy percenként az egyébként lehetségesnél hat-nyolc fordulattal kevesebbet tett meg.

James Watt a műhelyében elmélkedik Newcomen gőzgépén (kép forrása: ThoughtCo)

Napi sétái egyikén aztán Watt elméjében zseniális szikra keletkezett: miért ne lehetne külön kondenzátort építeni a dugattyúhengertől függetlenül? Műhelyébe visszatérve épített egy makettot ötletéből. A külön kondenzátor működött: kétszeresre növelte a gőzgép fordulatszámát. Figyelemreméltó felfedezése azonban korántsem állt készen arra, hogy piacra dobják – a súlyosan eladósodott Wattnak nehezére esett olyan kovácsot találni, aki képes elkészíteni az alkatrészeket egy életnagyságú példányhoz. Ez már csak azért sem volt könnyű feladat, mert ekkora gőzgépet még soha senki nem épített.

Wattnak tőkére volt szüksége, mielőtt bármihez kezdeni tudott volna találmányával. Földmérőként vállalt munkát több folyami csatornaépítésen, egészen 1768-ig, amikor – továbbra is nehéz helyzetben – megismerkedett John Roebuck üzletemberrel, aki ekkoriban éppen egy olyan bányát bérelt, amelyben súlyos gondok voltak a beázással. Megegyeztek abban, hogy Roebuck finanszírozza a fejlesztés költségeit és a szabadalmi díjat, a várható bevétel kétharmadáért cserébe. 1769-ben a feltaláló végre kiválthatta leghíresebb alkotására a szabadalmat. Úgy tűnt, találmánya végre testet ölthet.

Az eddigre már nagycsaládos Watt azonban kénytelen volt ismét felhagyni gőzgépe fejlesztésével és visszamenni földmérőnek, hogy legyen bevétele. 1773-ban aztán tragédia érte: felesége belehalt a szülésbe, majd befektetője, Roebuck is csődbe ment.

Boulton és a siker

Roebuck mégis kulcsfontosságú szerepet töltött be Watt pályafutásában, nem csupán a szabadalmi díj megelőlegezésével: ő mutatta be Wattot Matthew Boulton birminghami ipari mágnásnak. A feltalálónál nyolc évvel idősebb Boulton Roebucktól hallott Watt találmányáról, és nagy érdeklődést mutatott iránta. Boulton számos befolyásos ismerőssel rendelkezett, köztük volt a vaskereskedők királyának nevezett, az ágyúgyártást forradalmasító John Wilkinson is. Wilkinson személyében Wattnak végre a rendelkezésére állt az a fajta vasgyártó kapacitás, amelyre szüksége volt gőzgépének sikeres megteremtéséhez. Időközben ráadásul újranősült, és további két gyermeke született.

Matthew Boulton (kép forrása: Wikimedia Commons)

Találmánya elkészültével egy időben Watt új mértékegységet talált fel ereje méréséhez: a lóerőt. Ez egy igen pontatlan mértékegység volt, amely azon alapult, hogy egy póniló mennyi tömeget tud megmozgatni egy négyórás műszak alatt. Watt önkényesen meghatározta, hogy egy ló (amelyet ilyen célokra ritkán használtak, ezért nem volt mérhető) másfélszer erősebb egy póninál, így jutott el a végül kerekített 33 000 láb-font/perc teljesítményértékhez. Ha a teljesítmény pontos mérésére nem is, a marketingre mindenesetre kiválóan alkalmas volt az új mértékegység, amely előre jelezte az állati igaerő gépi erő általi felváltását.

Watt gőzgépe rendkívül népszerű lett: Boulton üzeme 11 éven át gyártotta és értékesítette őket, többnyire bányászvállalkozásoknak, de előfordultak más vásárlók is – egy Watt-féle gépet 1775-ben például beszereltek a londoni Whitbread sörfőzdébe is a maláta őrlésére. Ez a gőzgép egy hatlovas járgányt váltott fel. Boulton rájött, hogy Watt gépének számtalan haszna lehet a vízszivattyúzáson túl is.

A legtöbb nagy teljesítményű gépet ekkoriban – a vízimalmokhoz hasonlóan – természetes vagy a célnak megfelelően becsatornázott folyóvíz hajtotta, lapátkerék segítségével. Watt gőzgépe csupán egy vonalban fejtett ki erőt, Boulton javaslatára azonban megvizsgálták a rotációs, körkörös mozgás lehetőségét is. Így írt üzlettársának:

A Boulton & Watt rotációs gőzgép egyik legkorábbi fennmaradt példánya, melyet maga James Watt épített 1788-ban (kép forrása: Science Museum Group)

„Nem áll szándékomban siettetni, de úgy gondolom, egy vagy két hónapon belül érdemes lenne szabadalmat kiváltanunk a rotációs mozgatás bizonyos módjainak védelmére (…) Cornwallból csak egy van, és gépeink fogyasztásának legvalószínűbb iránya a malmokban való alkalmazás, amely kétségtelenül kiterjedt terület.” (A délnyugat-angliai Cornwall a mezőgazdaság és a textilipar egyik jelentős központja volt.)

Watt ezt követően találta fel a napkerék-bolygókerék átvitelt, amely mára ismerős a gőzmozdonyokról és más hasonló elven működő gépekről. E találmánnyal együtt vált a gőzgép az ipari forradalom óriási feldolgozó- és gyártóüzemeinek jellegzetességévé, és így váltotta fel a gőzerő az emberi és állati izomerőt az ipar számtalan területén. Ahogyan azonban minden ilyen léptékű változás esetében, ennek nyomán is nagymértékű bizonytalanság várt a lakosság számos csoportjára, ahogy addig végzett munkájuk feleslegessé vált.

A szabadalmak meghozták Watt, Boulton és üzlettársaik számára a sikert. Ugyan Watt később is rukkolt elő sikeres találmányokkal – mint például 1780-ban szabadalmaztatott asztali másológépével –, a gőzgép gyártásával váltak gazdagokká. 1800-ra már 84 brit gyapotfeldolgozó használt Boulton & Watt gépeket, valamint számos lisztőrlő malom és gyapjúfeldolgozó is. Boulton és Watt gyakorlatilag monopolhelyzetben voltak, ami a gőzerőt illette. 1790 után mindketten átadták vállalkozásaik vezetését fiaiknak, és visszavonultak. Boulton 1809-ben, 80 évesen halt meg, Watt pedig 1819-ben, 83 évesen. Az úttörő üzlettársakat egymás melletti sírhelyeken helyezték örök nyugalomra.

19. századi gőzmozdony (kép forrása: american-rails.com)

Habár Watt nevével ma már a teljesítmény modern mértékegységeként (amely a sors fintoraként az általa feltalált lóerőt váltotta fel a műszaki irodalomban) a fosszilis üzemanyagokkal, elektromossággal és számtalan egyéb módon működő szerkezetek esetében találkozhatunk, az általa feltalált gőzgép és annak messzire nyúló hatásai nélkül nem csupán a nevét nem ismernénk, de talán az általunk ismert modern világ sem létezne, vagy korántsem olyan formában, mint napjainkban.

https://mult-kor.blogstar.hu/./pages/mult-kor/contents/blog/70452/pics/15530976459560283_800x600.jpg
 
Feliratkozás blogértesítőre

Ha mindennap szeretnél értesülni a legfrissebb bejegyzésekről, akkor iratkozz fel a blogértesítőre.

Feliratkozom

Hozzászólások

Ezeket a cikkeket olvastad már?