Знаменитый шотландский инженер Джон Смитон взялся за совершенствование машины Ньюкомена в 1763 г. Он решил проверить с помощью инженерных расчётов, насколько целесообразно соотношение отдельных частей машины Ньюкомена. Наблюдая за работой различных паровых машин и используя статистические данные о расходе ими каменного угля в единицу времени, сопоставляя размеры топок с размерами котлов и паровых цилиндров, а также меняя длину плеч у балансира, Смитон нашёл оптимальное соотношение всех конструктивных элементов машины Ньюкомена и сумел значительно повысить её мощность.
Смитон обратил внимание, что расход топлива зависит от температуры воздуха в котельной и от степени охлаждения цилиндра. Он ввёл теплоизоляцию парового цилиндра с помощью деревянного кожуха.
Сравнивая расход топлива в различных режимах работы котла, Смитон пришёл к выводу о целесообразности снижения форсировки. С этой целью он стал конструировать паровые машины с двумя и тремя паровыми котлами на один цилиндр.
Важным достижением Смитона считается создание специального расточного станка, на котором обрабатывались цилиндры его паровых машин.
Все эти меры позволили Смитону повысить КПД своих машин с 0,6% до 1%, а расход топлива на 1 л.с. в час понизить до 25 кг каменного угля. Эти усовершенствования позволили английским шахтовладельцам ещё 10 лет сохранять своё производство, углубляясь в недра земли, однако не дали коренного решения проблемы.
Усовершенствованная Смитоном паровая машина получила дальнейшее распространение в различных отраслях производства и в разных странах. Одна такая машина в 1777 г. была установлена в Кронштадте. Она имела три котла и приводила в движение насос, который откачивал воду из бассейна канала Петра Великого. Так в Кронштадте назывался док, в котором ремонтировали подводные части кораблей. Корабль входил в канал, после чего открывались ворота, и вода самотёком быстро уходила в бассейн, расположенный ниже уровня моря. В считанные минуты днище корабля обнажалось для ремонта, но воду из бассейна нужно было выкачать, чтобы принять в ремонт следующий корабль. Для этого и использовался насос, приводимый в действие паровой машиной смитоновской конструкции.
Одновременно со Смитоном или даже несколько раньше его совершенствованием паровой машины занялся молодой механик Глазговского университета Джеймс Уатт. Он работал независимо от Смитона и шёл совершенно иным путём. Уатт открыл новый способ конденсации пара и сумел применить его в паровой машине. Это позволило в несколько раз увеличить как мощность, так и экономичность паровой машины и превзойти все показатели, достигнутые Смитоном.
Это объясняется тем, что Смитон вносил усовершенствования, не меняя основного принципа работы паровой машины, а Уатту удалось улучшить сам этот принцип, самую конденсацию пара, находившегося в цилиндре. Если бы Уатт сумел внедрить своё открытие в кратчайшие сроки, то в улучшениях Смитона не было бы нужды. Однако, сделав действующую модель своей будущей машины в 1765 г., Уатт смог получить патент на неё лишь в 1769 г., а наладить стабильное производство только с конца 1775 г. Это позволило Смитону занять в истории техники прочное место предшественника Уатта.
Полную драматизма судьбу Уатта мы изложим несколько позже, после того, как расскажем ещё о некоторых изобретателях, изобретения которых не получили распространения.
