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瓦特发明了什么,詹姆斯瓦特发明了什么

2022年05月21日 01:32:03 生活 60 投稿:七月的小雨滴1

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一个苹果砸中了牛顿的脑袋,万有引力被发现了。

——这是伏尔泰他们编的。

爱迪生7岁那年,妈妈得了阑尾炎,爱迪生用镜子聚光帮助医生成功的做完手术。

——世界首例阑尾手术发生在爱迪生39岁那年。

华盛顿小时候砍倒了家里的一棵樱桃树,诚实的向父亲承认错误,终当一代伟人。

——华盛顿童年居住的地带压根没有樱桃树。

年幼的瓦特观察茶壶盖,长大后发明了蒸汽机。

——最早蒸汽机模型出现早于瓦特出生57年。

这全假的啊,从小到大老师都在骗我们!别生气,给牛人写点正能量的故事激励一下后人,老师都是为你好。

蒸汽机的发明绝不是这么简单和偶然的。瓦特的青少年时期是中国的乾隆早期,中国落后的原因,似乎完全是因为那会儿的中国熊孩子们——他们竟然没有一个肯多看一眼开水壶。虽然并没有发明蒸汽机,但这一点儿都不耽误瓦特在科学史上吹泡。电影《寻梦环游记》就说过:真正的死亡是世界上再没有一个人记得你。功率的单位就是以瓦特的名字来命名,他终将与人类文明一起不朽。

瓦特发明了什么

瓦特牛的地方是改良了蒸汽机。

早期的蒸汽机效率很低,有大约80%的蒸汽热量都耗费在维持气缸的温度上面。瓦特想到将冷凝器与气缸分离开来,使得气缸温度可以持续维持在注入的蒸汽的温度。将蒸汽机的效率提高了三倍之多。

后来,瓦特公司的雇员威廉·默多克发明了一种称为“太阳与行星”的曲柄齿轮传动系统(也是汽车差速器的早期原型之一),并以瓦特的名义成功申请了专利。它可以将蒸汽机的直线往复运动转化为圆周运动,使得蒸汽机能为绝大多数机器提供动力。

瓦特又发明了双向气缸,使得蒸汽能够从两端进出推动活塞双向运动。再后来引进了高压蒸汽。所有这些革新结合到一起,使得新型蒸汽机的效率又提升了将近一倍。

高效的动力机构推动了工业革命,在瓦特的努力下工业文明从此一路凯歌高奏。

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实际上瓦特最伟大的发明是设计离心调速器并用于蒸汽机,很可惜这么牛的一件事总是被人们忽略。

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新式蒸汽机效率如此的高,就像一只奔腾跳跃的猛兽。瓦特获取了蒸汽膨胀时像火山一般的力量,他必须要控制这股力量。离心调速才是机器的关键。将两个铅球装在两根硬杆的两端与蒸汽机同频率旋转。当蒸汽机活塞运动越快,铅球也转的越快,硬杆就会上升顶起上部开关。开关就会关闭一部分蒸汽进气阀门,降低转速,直到平衡。

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调速器也并不是瓦特的发明,他同样是改进了这个技术。这个事牛在它是人类史上第一个可以称作全自动控制系统的机构。

自动化控制听起来非常高端,但这并不是什么新鲜事,我们的祖先早就抱有这种原始的期望。

宋代周去非在《岭外代答》里记载了一个很好玩的东西。在贵州惠水流域的百姓们曾经发明过一个酒量控制器。大伙围一桌喝酒的时候,每人一根细竹吸管,做一个银制浮标(两头尖的椎体)放进吸管。一旦喝挂了浮标会掉下去堵住入口,狂饮之徒猛吸又会堵住出口。只有斯斯文文的人才能享受到小酒之乐。更高的是,这根管子实际上是插在鼻子里,“鼻饮”问你服了没?

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不过这个装置跟古时的指南车一样还算不上自动控制系统。它们都具备了结果反馈功能,但是没有自动调整的部分。

指南车上的木人如果手拿一把牧草,吸引着马匹修正前进方向,就差不多能算自动装置了。

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人类早期的计时装置除了日晷还有水钟,利用浮力升起指针计时。但是这个东西有很大缺陷。随着供水槽放水,水越少压力就低,水流会逐渐变慢。时钟自然也是越走越慢。亚历山大港的发型总监托尼老师,不对,是克特西比乌斯老师,发明了带有供水调节的钟。采用两级供水,两级之间装一个圆锥形浮子,尖端向上戳进上级供水底部管子里(实际是个倒转的漏斗)。水从上边管子流出来,漫过浮子进入下边的供水槽。这个时候,浮子会浮起来进入倒转的漏斗把管子堵死,限制水的流量。当水稍微变少的时候,浮子又会往下沉,重新打开管子,让更多的水流入。也就是说,这个浮子——管子装置能够实时地调节两极之间的水流量,使第二级水槽中的水保持恒定,计时指针这边的进水速度严格一致稳定。这台钟自然是异常精准了。

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认真点看,你会发现抽水马桶跟这玩意居然是一样的。

又过了一百多年,进入公元前二世纪。也是在亚历山大港的海伦老师写了一本百科全书巨著《气体力学》,里面塞满了他的各种发明,琢磨出了很多种不同的自动浮力装置。不过这些发明基本上都是服务于宴会分酒的。里边有个“喝不完的高脚杯”,这家伙通过它底部的一个管子可以不停的续杯,让杯子里的酒永远那么多。事实上在海伦之后的两千年里,我们所有的反馈系统都是照着这个思路来的。

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“所有”这个词太绝对了,事必有例外。造出第一艘潜水艇的荷兰发明家科内利斯·德雷贝尔弄了一个新思路。这个大哥是集炼金术、透镜加工、纵火狂、潜艇制造于一身的多面手。他在胡日鬼炼金子的时候,出于对暴富的崇高理想的最求,他发明了恒温器。这是除了浮力系统之外另一种吹泡的热胀冷缩反馈系统。

德雷贝尔怀疑是由于加热温度波动太大,所以铅变不成金子。他用玻璃管子依次装上酒精、水银,最后连着一个开关。把这个管子装在炉子上,一旦过热,酒精膨胀推动水银,水银再推动开关,炉子的风口就给关上了;等炉子火小降温,酒精体积回缩,风口又会被打开。用脚后跟想也能知道,这么牛的东西恰恰对点石成金没有任何帮助,所以这个发明根本就没人知道。直到后来有个法国人发现了他的设计,用这个思路做了一个孵化小鸡的恒温器。

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到了瓦特弄成功全自动控制系统,咱们都会觉得世上无难事了。其实不然,直到新中国成立那会儿,还有一个大问题没法解决。

就是轧钢板。

从炼钢炉中流出的钢水并不能直接运输使用。必须经过形状上的加工,钢板自然是最重要的一种。以前的钢板就从来没有平整均匀过,主要是因为这个轧制过程太复杂。轧辊的速度过快钢板就厚一些;钢板的牵引力大小也影响厚度;钢铁自身的温度也产生影响……最少有6、7个因素混在结果里。一辈儿又一辈儿的工程师前赴后继盯着一个个条件来修正,又花了更多时间来同步协调。结果很意外,根本玩不转!减慢速度会升高温度;降低温度会增加拉力;降低拉力又提高了速度……所有的因素都在相互影响。当轧出的钢板厚度不对,是不可能追查到罪魁祸首的。

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究竟怎么才能解决问题呢?咱们就用一个条件来补偿所有偏差。

轧钢板的时候只测量新轧出的钢板厚度,然后光凭着这一个信号来改变钢板的牵引力。所有的因素都是相互关联的,只要控制住其中一个对钢板厚度直接起作用的因素,那么你就等于间接地控制住了所有的因素。尽管每个因素都会干扰其他因素,但是靠着这个反馈——控制系统的连续性和瞬间响应性,仍然可以搞定这一群乱麻般的关系网。不管罪魁祸首是不平整的原料、磨损的轧辊、不当的温度,还是其他什么,都没关系。最终出来的一定是厚度均匀的钢板。

这种思路成为了一个一般性的原理。

究竟是那个因素在作怪?系统究竟在什么时候如何的达成一致?可能远超出我们的认识能力范围。最最重要的一点是,咱们完全没有必要知道。

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掌握了自动信息收集以及反馈补偿的能力,人类才可以好好的利用那些不怎么原始的动力,才可以开天辟地造就新世界。

...The End...

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