Dobromila Lebrová: James Watt, britský vynálezce - 190. výročí úmrtí

Rubrika: Publicistika – Co je psáno...

V našem povědomí je James Watt představován jako vynálezce parního stroje. On však nebyl jeho vynálezcem, pouze provedl taková zlepšení, že se parní stroj mohl využít v průmyslové výrobě. Druhé připomenutí jeho jména máme v jednotce výkonu - watt.
Ovšem podstatnější význam má James Watt jako jedna z hlavních osobností, která se svými vynálezy a konstrukcemi podílela na nastartování a rozvoji průmyslové revoluce.
Jeho vlastní zkušenosti s objevováním jsou nejlépe vyjádřeny jeho vlastními slovy: „Ze všech věcí v životě není nic bláznivějšího, než vynalézání; a pravděpodobně většina vynálezců došla na základě svých vlastních zkušeností ke stejnému názoru.“
James Watt se narodil 19. ledna 1736 v malé skotské rybářské vesnici Greenock jako nejstarší syn váženého zdejšího občana, loďaře a obchodníka námořními pomůckami a přístroji Jamese Watta. V době, kdy se mu dařilo, zaměstnával Jamesův otec až čtyřicet lidí.

Několikrát byl Jamesův otec zvolen starostou nebo pokladníkem obecní pokladny. Jeho dědeček Thomas Watt byl místně známý jako vynikající matematik a řídící učitel. Byl rovněž znám jako „baillie“ barona z Cartsburnu, což byl místní úředník veřejné správy, odpovědný za některé právní úkony, a také byl obecním starším.
Maminka Agnes Muirhead pocházela rovněž ze starobylé skotské rodiny, s kořeny sahajícími až do 11. století. Některé prameny uvádějí, že James měl čtyři sourozence, kteří se zřejmě dožili dospělosti - i když některé další děti z rodiny se prý ještě před Jamesovým narozením narodily předčasně a nepřežily. Celá Wattova rodina byla presbyteriánská a James byl vychováván jako skotský vlastenec.

Jeden z prvních Wattových životopisců, slavný francouzský fyzik François Arago (1786 - 1853) uváděl příběh z Wattova dětství, že už ve věku šesti let James experimentoval s matčinou konvicí na vodu a řešil geometrické problémy. Tuto epizodu z Wattova života nakreslilo několik malířů a grafiků osmnáctého a devatenáctého století. Pozoruhodné ovšem je, že v podstatných údajích o životě svého významného krajana se i britské prameny liší, ale tuto historku si vzájemně přebírají.

Protože byl James často nemocný, ve škole býval málo. O jeho vzdělání se doma starala hlavně maminka. Zajímal se o matematiku, byl manuálně zručný, latina a řečtina ho nebavily, spíš ho zajímaly staré skotské báje. V místní škole celkem vedl v matematice a často si doma skicoval různé stroje a přístroje a vyráběl jejich malé modely, jak ze dřeva, tak z kovu.
Hodně času trávil v dílně svého otce při pozorování výroby a oprav lodních součástí a navigačních přístrojů. Jeho přáním bylo stát se konstruktérem a výrobcem přístrojů, což v místě nebylo možné.

Když bylo Jamesovi čtrnáct let, zemřela mu maminka. Zanedlouho na to se nešťastnou náhodou potopila loď s nákladem, do kterého vložil Jamesův otec veškerý majetek. James se musel rozhodnout, čím se bude živit. Pokoušel se už dříve učit se u otce tesařem, ale to mu nedovolavalo jeho zdraví. Na studium už rodina peníze neměla.
Některé prameny uvádějí, že se začal učit jemným mechanikem a optikem u příbuzného své matky v Glasgowě už v r. 1754, jiné uvádějí, že to bylo o tři roky později, což je méně pravděpodobné. Brzy zvládl to, co se naučit mohl, ale strýc se spíš zabýval obchodem než jemnou mechanikou, tedy se u něj už James více naučit nemohl. Protože ale nezískal v Glasgowě výuční list, nemohl počítat s tím, že by si tam mohl někdy otevřít vlastní dílnu.

James Watt se při učení sám vzdělával četbou, chodil na přednášky. Seznámil se tak i s bratrem svého přítele Andrewa Andersona - Johnem (1726-1796), který byl význačným přírodovědcem na glasgowské univerzitě, později se stal jejím profesorem. Ten a ještě další učitelé a přátelé z univerzity mu radíli, aby si vzdělání odešel doplnit do Londýna.
V jednom ze životopisů se uvádí, že z Glasgowa vyjel James Watt s jedním vzdáleným příbuzným 7. června 1755 do Londýna koňmo. Cesta trvala dvanáct dní. Měl naplánováno zůstat v Londýně rok a doučit se.

Některé prameny uvádějí, že dostával z domova od otce trochu peněz, jiné, že si našel práci u Johna Morgana v Cornhillu za dvacet guinejí týdně. Podařilo se mi zjistit, že 1 guinea se tehdy platila jako clo za jeden galon ginu, což bylo z hlediska národního hospodářství zřejmě hodně důležité - kolik se za to ale tehdy koupilo chleba, se mi už zjistit nepodařilo...
Podle některých pramenů se u Morgana rovněž doučil. Avšak už po roce ho opět zdraví přinutilo vrátit se domů a pak se na podzim 1756 vrátil znovu do Glasgowa, kde pracoval na univerzitě jako mechanik při opravě optických přístrojů, především dalekohledů, ale i pomůcek pro pokusy při výuce studentů. Znovu se pokoušel o možnost otevřít si dílnu v Glasgowě, ale cechovní mechaničtí a hodinářští mistři to nepřipustili, vzhledem k tomu, že se v Glasgowě nedovyučil. Částečně dělal také jakéhosi obchodního agenta pro svého otce. Zůstal pracovat jako mechanik, kde byl oblíben pro svou povahu, a získal si i pověst všeuměla.

Nebylo to ale v té době obvyklé, aby profesorský sbor podporoval mechanické práce. Watt dokonce zhotovil pro profesora chemie - Josepha Blacka (1728-1799) do jeho bytu varhany. Black a další význačný přírodovědec - lékař a pedagog, profesor filozofie - John Robinson (1739-1805), se stali Wattovými osobními přáteli. Joseph Black se zapsal do dějin vědy objevem kalorimetrie.
Už v r. 1759 doktor Robinson přemlouval Watta, aby se seznámil s principem, fungováním a výhodami a nevýhodami parního stroje. On byl také první, který Wattovi princip vysvětloval.
Princip použití páry byl ale znám už ze starověku, kdy se pokusy s parou zabýval Hérón Alexandrijský, který žil v prvním století př.n.l.

Ale v tomto ohledu znamenal pro Watta značný mezník rok 1763. Glasgowská univerzita získala parní stroj Thomase Newcomena (1663-1729), který potřeboval opravu a snad i úpravu, a James Watt začal stroj opravovat. Thomas Newcomen byl první, jemuž parní stroj fungoval - on je tedy spíš považován za vynálezce parního stroje - a v r. 1712, kdy ho postavil, byl tento stroj určen pro pohon čerpadel pro čerpání vody z dolů. Stroj byl velice neúčinný, spotřebovával hodně paliva.
Podstata Newcomenova parního stroje, kterému se tehdy říkalo “Fire Engine“ (přibližně ohňový stroj), spočívala v ohřátí vody v kotlíku, odkud se odváděla vyvinutá pára pod píst a píst zvedala. Při dosažení horní úvrati pístu se do válce pod píst vstříkla studená voda, čímž pod ním nastalo vakuum a píst se vrátil pomocí atmosférického tlaku rychle zpět do spodní úvratě. Pístová tyč byla spojena s dvoučinnou pákou, která pumpovala vodu.

James Watt si postavil miniaturní model s použitím parního válce a pístu s poháněcím kolem a systémem převodů a jako zásobníku páry používal konvici na vodu, později i Papinův hrnec. Na začátku ventily obsluhoval ručně a pochopitelně zjistil, že je zapotřebí nějaký automatický ventilový rozvod, aby strojek fungoval. Ale pokusy nebyly úspěšné.
Watt zjišťoval důvody malé účinnosti, sledoval poměry mezi hmotností vody a páry, měřil teplotu ve válci. Spolu s profesorem Blackem, který v té době objevil vlastnost tepla, kterou nazval „latentní teplo“ (u nás se častěji používá termín “skupenské teplo“), se často radil a zjistil, že v bodu varu je zkondenzovaná pára schopná ohřát šestinásobek hmotnosti vody použité pro kondenzaci. Nejdříve se snažil zmenšit vodivost pístového válce použitím dřeva napuštěného olejem místo bronzu; pak zmenšit ztrátu tepla, vzniklou ochlazením pod pístem, vedlejším kondenzátorem páry - podle jeho vlastních vzpomínek přišel na tento nápad při nedělní procházce. K tomuto zlepšení došlo v r. 1765.
Mezitím se v r. 1763 Watt oženil se svou sestřenicí Margaret Miller. Z manželství se narodilo pět děti; dvě zemřely malinké - jedno bylo pravděpodobně i příčinou matčiny smrti. Syn, rovněž James (1769-1848), převzal v dospělosti otcovy aktivity, ale nikdy se neoženil. Dvě další dcery se dožily dospělosti, obě se vdaly, ale pouze jedna z nich měla zase dvě dcery. Pravnukem z této strany byl James Watt Gibson (1831-1891), pozdější dědic pradědových patentů.

Po prvních zlepšeních si James Watt pronajal v r. 1765 opuštěnou keramickou dílnu, kde doufal, že bude pokračovat v konstrukčních pracích. Setkal se tehdy také s Johnem Roebuckem (1718-1794), celkem bohatým lékařem, který nedávno spoluzaložil slavné skotské železárny „Carron Iron Works“, a který pochopil nadějnost Wattových myšlenek.
Avšak Watt se velmi zadlužil, a aby uživil rodinu, musel si najít nějakou práci. Během asi dvou let pracoval v důlním průzkumu pro glasgowské úřady. Také pracoval jako stavební inženýr na několika stavbách. Při této příležitosti v r. 1767 přizpůsobil dalekohled pro měření vzdáleností. Také se zabýval chemií a od r. 1768 byl partnerem porcelánky Deltfield se speciálním zaměřením na glazury.
Ale stále se nezbavoval myšlenek na parní stroj.

V r. 1767 byl Roebuch ochoten zaplatit Wattovy dluhy s podmínkou, že on sám bude spolupodílníkem na patentu. Stroj, který by bylo možné patentovat, byl sestrojen v r. 1768 a výkresy a specifikace pro patent potřebné byly hotové v r. 1769. V době jednání o patentu se setkal Watt v Londýně s podnikatelem Mathewem Boultonem (1728-1809), který se o parní stroj velmi zajímal. Udělený patent, který znamenal převrat ve výrobě, se jmenoval „New method of Lessening the Consumption of Steam and Fuel in Fire Engines“ (Nová metoda pro zmenšení spotřeby páry a paliva v ohňovém stroji).
Watt potřeboval klid na svou práci, ale doktor Roebuch velmi naléhal na pokrok, věřil ve zbohatnutí; místo toho ale zbankrotoval. Se souhlasem Roebuchovým nabídl Watt třetinu případných výnosů z patentu Boultonovi. Když začala být naděje na vyřešení hmotné situace, zemřela Wattovi v r. 1773 při narození dítěte manželka.
Podruhé se Watt oženil v r. 1775 s Anne Macgregor. Pak se Wattovi přestěhovali do Handsworthu, což je součást dnešního Birminghamu, na místo nazvané Harper´s Hill. Z druhého Wattova manželství se narodily dvě děti - syn Gregory (1777-1804) a dceruška, která zemřela malá.

Dům Wattových stál nedaleko Boultonovy továrny, postavené v Soho v Birminghamu v r. 1762.
Boultonova továrna byla původně určena k výrobě ozdobného kovového zboží - například knoflíků, řetězů, různých tlačítek, rukojetí, ale i váz a sošek - z bronzu, mosazi, ale i stříbra.
James Watt s Boultonem uzavřel partnerství. Pravděpodobně se doplňovali - o peníze a výnosy se staral Boulton - a Watt měl klid na práci. Boulton byl zároveň i člověk s velkým technickým rozhledem a jazykovým vybavením, který byl přístupný všem technickým změnám a zlepšením své doby. Znal se například s Benjaminem Franklinem (1706-1790).

V r. 1775 se konečně začalo Wattovi dařit - Parlament prodloužil jeho patent na oddělený parní kondenzátor až do r. 1780, on sám zkonstruoval výkonnější čerpadlo, než bylo Newcomenovo. Postupně byly Newcomenovy parní stroje nahrazovány Wattovými. Továrna se postupně měnila na továrnu na parní stroje. Zpočátku musel Boulton provoz dotovat ze svých ostatních podniků, později měl v továrně i personál, s kterým se Wattovi velmi dobře spolupracovalo. O tom, jaký byl Boulton podnikatel, svědčí i to, že získal v r. 1797 právo razit měděné britské mince.

Mezitím Watt pracoval na svém dřívějším nápadu - možnosti nahrazení přímočarého pohybu pohybem rotačním. Uzavřením obou stran parního válce a rozvodem páry z obou stran pístu a s pomocí patřičného převodu lze změnit posuvný pohyb pístu na otáčivý pohyb kliky. Princip si Watt nechal patentovat v r. 1781. V r. 1782 si nechal patentovat druhé významné zařízení, které se jmenuje Wattův odstředivý regulátor. Bylo to zařízení k regulaci otáček parního stroje. Patent byl udělen v r. 1788. Wattův odstředivý regulátor je skvělým příkladem pro výklad základních pojmů automatizace.
Dvojčinné parní stroje daly základ anglické průmyslové revoluci. Pro zajímavost - v této souvislosti je třeba podotknout, že Watt byl přítelem skotského filozofa Adama Smithe (1723-1790), který je obecné pokládán za zakladatele oboru politické ekonomie a propagátora teorie volného obchodu.
Vedle strojírenských a mechanických vynálezů měl Watt i některé objevy na poli chemie.
V roce 1785 byl James Watt zvolen členem Královské společnosti a Skotské královské společnosti.
Byl to James Watt, kdo navrhl a razil dřívější název výkonu HP - Horse Power - koňská síla, u nás se později používal název „kůň“ s převodem 1 HP = 745,7 wattů.

V r. 1790 si Watt nechal v Headsworthu postavit dům Heatfield, kde si zařídil vlastní dílnu pro své další konstrukce.
Do penze odešel Watt v r. 1800, protože vypršely jeho patenty, a spolu s Boultonem předali továrnu svým synům. James Watt mladší spolu s bratrem Gregorym a Mathewem Robinsonem Boultonem mladším (1772-1842) řídili továrnu dál. V r. 1804 Gregory zemřel.
James Watt zůstal pro své syny poradcem a zabýval se různými problémy ve své dílně. Sledoval technické novinky i z jiných zemí. V r. 1802 odjel do Paříže a seznámil se tam s mnohými tamějšími techniky a učenci.
Jeho někdejšími spolupracovníky v Boultonově továrně, kteří pokračovali ve Wattových myšlenkách, byli skotský vynálezce William Murdoch, nebo též Murdock (1754-1838), známý svými vynálezy v oblasti plynojemů a plynových vedení, a cornwallský rodák, pozdější vynálezce vysokotlaké lokomotivy Richard Trevistick (1771-1833).

James Watt byl vedle svého členství v Royal Society a Royal Society of Edinburgh také členem Royal Batavian Society, což byla učená holandská společnost, sídlící v někdejší Batávii, nyní v Džakartě v Indonésii. Od r. 1808 byl dopisujícím členem francouzské akademie Académie des sciences a od r. 1814 členem řádným. Byl také zároveň s Boultonem a dalšími významnými průmyslníky spoluzakladatelem Lunar Society - místní společnosti pro vědy, umění a náboženství. Pro zajímavost - oba dědečkové slavného přírodovědce Charlese Darwina (1809-1882) - Erasmus Darwin (1731-1802) a Josiah Wedgswood (1730-1795) byli rovněž zakládajícími členy.

Posledním Wattovým vynálezem, který řešil ve své dílně, byly stroje pro kopírování soch - jeden pro vytváření kopií v poměrném měřítku, druhý pro vytváření kopií určitého povrchu sochy s případnou možností záznamu na výkres. Tuto práci konzultoval se sochařem Sirem Francisem Chantreym (1782-1841), který byl také autorem jeho pomníku i různých miniatur a medailí s jeho portrétem.
V klidné práci zemřel James Watt právě před 190 lety dne 19. srpna 1819. Pochován byl na farním hřbitově v Handswordu. Protože se ale kostel rozšířil, je místo jeho posledního odpočinku nyní v prostoru kostela.
Jeho čestný náhrobek byl odhalen v r. 1825 v kapli sv. Pavla ve Westminsterském opatství. Mramorovou sochu vytvořil právě sochař Chantrey. Ovšem s umístěním sochy do prostoru malé kaple, která neměla patřičnou statiku, byl problém. Došlo k nějakému poškození rakví, nad kterými byla socha posunována, a byla obava, aby se pomník nezhroutil a nepropadl celý. V r. 1960 byla socha odstraněna a místo ní je nyní ve Westminsterském opatství pobronzovaná plastová busta a symbolický náhrobní kámen. Mramorová socha byla tehdy přemístěna do katedrály svatého Pavla - St. Paul's Cathedral v Londýně.

V závěti James Watt odkázal část svého jmění glasgowské univerzitě a na jeho počest byla pojmenována celá jedna budova této univerzity „James Watt Engineering Building“ (přibližně Technická budova Jamese Watta). Rodné město Greenock získalo peněžní obnos pro zřízení vědecké knihovny.
Pomníky Jamese Watta jsou ve Velké Británii na mnohých místech. Existuje poměrně dlouhá řada jeho portrétů, ať už malby olejem nebo rytin a jiných grafických technik.
Portrét uvedený v úvodu článku je od švédského malíře, který dlouhou dobu pobýval v Anglii, Carla Fredericka von Bredy (1759-1818).
V České republice máme pojmenovány jeho jménem ulice v Praze - Petrovicích a v Ostravě.

Tento článek byl v Pozitivních novinách poprvé publikován 19. 08. 2009.