Если задать вопрос, какая вещь в повседневном быту современного человека имеет первостепенное значение, ответы будут разными. Возможно, назовут мыло, мебель, посуду... И всё-таки без столь полезных без спору вещей, можно как-то обойтись, хотя даже представить это нелегко. А вот если из обихода полностью исчезнет ткань, то мир вокруг нас, согласитесь, изменится неузнаваемо. Ведь именно из ткани шьют одежду, не говоря уж о многих других применениях этого материала.
Так что изобретение пряжи - нитей из шерсти или растительных волокон - и способа изготовления из пряжи ткани - невероятно значимые для человечества достижения. И вовсе не случайно, что едва ли не первыми производственными процессами, которые люди постарались механизировать, были как раз изготовления пряжи и ткани. Более того, технические достижения именно в этой области как бы подстёгивали изобретательскую мысль и в других направлениях. Может быть, не все знают, что промышленная революция XVIII века, которая привела к массовому появлению самых разных машин, началась именно с изобретения достаточно совершенного ткацкого станка.
Впрочем, о том, как человек становился ткачом, лучше, конечно, рассказать по порядку...
Древнейшим образцам ткани, дошедшим до наших дней, насчитывается несколько тысяч лет. Археологи не раз находили в древнеегипетских гробницах тонкие полотна изо льна, а также более плотный материал, расписанный цветными рисунками. Благодаря тому, что в Египте сухой климат и нет резких температурных перепадов, древняя ткань неплохо сохранилась.
По этим археологическим находкам можно судить, что работа древнеегипетских ткачей была весьма качественной, хотя они изготавливали ткань вручную. Под сильным увеличительным стеклом хорошо видно, что нити древних тканей переплетены очень аккуратно, лежат, что вдоль, что поперёк, ровными, прямыми линиями. Впрочем, чему удивляться: древние египтяне были далеко не первыми ткачами - искусству переплетать нити, чтобы получать из них ткани, люди стали учиться ещё за тысячи лет до египетской цивилизации. А натолкнул их на такую мысль ещё более древний навык - плетение корзин, подстилок, сетей, обуви из гибких веток, тростника, длинных побегов травы. Это уже умели и наши далёкие первобытные предки.
Однако для изготовления тканей ни один из этих материалов не годился. Но и тут на помощь первобытному человеку пришла сама природа. Пытливые предки заметили, что из многих растений, например, льна, хлопчатника, конопли и даже крапивы, можно извлечь упругие и прочные волокна.
Годилась для этого и шерсть домашних животных. Но, чтобы приготовить из волокон пряжу, приходилось изрядно потрудиться. Извлечь волокна из стеблей льна, например, особенно нелегко. А шерсть нужно сначала очистить, тщательно промыть, просушить. Из подготовленного сырья скручивали длинные прочные нити. Такой процесс называется прядением, а полученные нити - пряжей. И уже тысячи лет назад человек постарался хоть как-то рационализировать прядение, изобретя веретено - стержень из дерева или камня, на который наматывалась готовая нить. Скручивать её приходилось вручную, постепенно вытягивая из заготовленного сырья пучки волокон. Немного забегая вперёд, стоит сказать, что, в конце концов, человек изобрёл прялку. Теперь прядильщик рукой крутил колесо, соединённое с веретеном ременной передачей. Вращаясь, веретено само постепенно вытягивало пучки волокон, превращая их в нити пряжи. Ну а что касается процесса изготовления ткани, то он тоже постепенно рационализировался. Правда, на заре ткачества он был совсем прост.
Можно представить, с помощью каких нехитрых приспособлений работали первобытные ткачи. В землю вбивались две крепкие ветки с рогульками наверху. Они удерживали деревянный стержень. Примерно такое же устройство, только пониже, мастерят в туристском походе, чтобы подвесить над костром чайник. Древние ткачи привязывали к этому стержню, одну рядом с другой, нити пряжи, свисающие до земли. Чтобы они не спутывались, к их концам крепились грузики. Кстати, и по сей день эти продольные нити называются в текстильном производстве основой. Для превращения основы в ткань продольные нити надо переплести поперечными, которые называются утком.
Сам же этот процесс был несложным, хотя и трудоёмким. Ткач пропускал уток сквозь основу таким образом, чтобы он проходил, например, поверх чётных нитей и под низом нечётных, а в обратную сторону наоборот. Удобнее всего это было делать заострённой палочкой, на которую наматывалась нить утка. При этом надо было следить и за тем, чтобы нити ложились ровно и плотно одна к другой. Так постепенно нити превращались в ткань. Она могла быть разной - лёгкой из льняной пряжи, грубой и тёплой из шерстяной. Как бы то ни было, первобытный человек получил наконец возможность облачиться в одежды, пошитые из ткани. Шить-то он научился ещё раньше, мастеря одеяния из звериных шкур...

Постепенно ткацкое производство совершенствовалось. Сначала древние изобретатели сообразили: если поднимать разом все чётные или нечётные нити основы, то уток можно перекидывать под ними на другую сторону одним движением. Поэтому на концах нитей основы появились деревянные дощечки, называемые ремезами. К одной дощечке крепились чётные нити, к другой нечётные. Мастер, поднимая то один ремез, то другой, последовательно отделял нити друг от друга и перекидывал уток то справа налево, то слева направо. Процесс ткачества стал быстрее в десятки раз. Оставалось только догадаться, что с помощью дополнительных ремезов можно поднимать в каком-то определённом порядке и другие нитки основы, делая их переплетение с утком более сложным. Таким образом, на ткани можно было получить определённый рисунок. Ткачи широко пользовались подобными «хитростями» уже в античные времена.
Постепенно ткацкий станок становился именно станком. В Средние века, например, мастер управлял ремезами, нажимая ногами на педали, руки при этом оставались свободными. Уток можно было перекидывать то вправо, то влево гораздо быстрее, производительность труда выросла. Однако ткань получалась неширокой, как раз такой, насколько хватало длины руки ткача.

Но вот, наконец пришёл XVIII век, когда в текстильном производстве произошли важнейшие перемены. В этом заслуга английских изобретателей Джона Кея и Эдмунда Картрайта. Первый из них в 1733 году придумал конструкцию механического челнока для нити утка. Челнок двигался по направляющим, таща за собой нить, подгоняемый ударами специальных деревянных молоточков, укреплённых по обеим сторонам рамы станка. После каждого движения челнока основа, намотанная на валик, продвигалась вперёд на один «шаг», освобождая место для нового «стежка». Челнок Джона Кея назвали «самолётным».
Как раз с этого изобретения, можно считать, и началась промышленная революция. Дело в том, что ткацкие станки с челноком-самолётом позволили производить гораздо больше тканей, чем раньше. Ткацким предприятиям стало не хватать пряжи, которую по-прежнему вырабатывали вручную. Пришлось изобретать прядильную машину, что и сделал в 1765 году другой английский изобретатель - Джеймс Харгривс. Через несколько лет в Англии появились прядильные фабрики, машины которых работали с помощью водяных двигателей.
Наконец, в середине 80-х годов Эдмунд Картрайт изобрёл ткацкий станок, где все операции были механизированы. Как раз к тому времени ещё один англичанин, Джеймс Уатт, завершил работу над своим паровым двигателем. И Картрайт построил ткацкую фабрику с двадцатью станками, установив для их привода машину Уатта. Так что первое широкое применение паровой двигатель нашёл именно в ткацком производстве.
Конечно, в дальнейшем ткацкий станок непрерывно совершенствовался. Особо стоит отметить французского изобретателя Жозефа Мари Жаккара. В 1801 году он создал... программируемый ткацкий станок. Для этого служили перфокарты - картонные таблички с пробитыми на них в определённом порядке отверстиями. Перфокарты были соединены в ленту, помещавшуюся наверху станка. Каждая перфокарта определённым образом управляла движениями нитей основы, «задавая» станку программу для создания того или иного узора на ткани. Нажимая педаль, мастер мог передвинуть ленту перфокарт и поменять программу. Позже с помощью перфокарт стали задавать программы металлорежущим станкам, но первым-то был ткацкий!
Ну а современные ткацкие станки - сложные, хорошо продуманные агрегаты. Конструкции у них разные - есть многочелночные, а есть станки без челноков - нить утка перебрасывает сжатый воздух. Зато сам главный принцип изготовления тканей переплетением основы и утка остался тот же самый, что придумал ещё первобытный человек.

Игорев, В. Как с ткацкого станка… началась промышленная революция /В. Игорев //А почему?. – 2008. - № 10. – С. 24-26.

ткацкий станок. Имя изобретателя первого ткацкого станка неизвестно. Однако принцип, заложенный этим человеком, жив до сих пор: ткань состоит из двух систем нитей, расположенных взаимно перпендикулярно, и задача станка – их переплести.

Первые ткани , изготовленные больше шести тысяч лет назад, в эпоху неолита, до нас не дошли. Однако свидетельства их существования – детали ткацкого станка – увидеть можно.
Сначала нити переплетали с помощью ручной силы. Даже Леонардо да Винчи, сколько ни пытался, так и не смог изобрести механический ткацкий станок. Вплоть до XVIII века эта задача казалась неразрешимой. И лишь в 1733 году молодой английский суконщик Джон Кей сделал первый механический (он же самолетный) челнок для ручного ткацкого станка. Изобретение исключило необходимости вручную пробрасывать челнок и позволило вырабатывать широкие ткани на машине, обслуживаемой одним человеком (раньше требовались два).
Дело Кея продолжил самый успешный реформатор ткачества Эдмунд Картрайт. Любопытно, что он был по образованию чистым гуманитарием, выпускником Оксфорда со степенью магистра гуманитарных наук. В 1785 году Картрайт получил патент на механический ткацкий станок с ножным приводом и построил в Йоркшире прядильно-ткацкую фабрику на 20 таких устройств. Но на этом не остановился: в 1789 году запатентовал гребнечесальную машину для шерсти, а в 92-м - станок для витья веревок и канатов.
Механический станок Картрайта в своей первоначальной форме был еще настолько несовершенным, что никакой серьезной угрозы для ручного ткачества не представлял. Поэтому до первых лет XIX века положение ткачей было несравненно лучше, чем прядильщиков, их доходы обнаруживали лишь едва заметную тенденцию к понижению. Еще в 1793 году «тканье кисеи было ремеслом джентльмена. Ткачи всем своим видом походили на офицеров в высшем чине: в модных сапожках, гофрированной рубашке и с тросточкой в руке они отправлялись за своей работой и иногда привозили ее домой в карете».
В 1807 году британский парламент направил в правительство меморандум, где утверждалось, что изобретения магистра гуманитарных наук способствовали повышению благосостояния страны (и это чистая правда, Англия не зря слыла тогда «мастерской мира»). В 1809-м палата общин выделила Картрайту 10 тысяч фунтов стерлингов – совершенно немыслимые по тем временам деньги. После чего изобретатель удалился от дел и поселился на небольшой ферме, где занимался усовершенствованием сельскохозяйственных машин.

Станок Картрайта почти сразу же принялись улучшать и модифицировать. И немудрено, ведь прибыль ткацкие фабрики давали нешуточную, и не только в Англии. В Российской империи, например, Лодзь благодаря развитию ткачества за XIX век из маленького поселка превратился в громадный по тогдашним меркам город с населением в несколько сотен тысяч человек. Миллионные состояния в империи часто наживались именно на фабриках этой отрасли – достаточно вспомнить Прохоровых или Морозовых.
Уже к 30-м годам в картрайтовский станок добавили массу технических усовершенствований. В итоге таких машин на фабриках становилось все больше, а обслуживало их все меньшее число работников.
На пути неуклонного повышения производительности труда стояли новые препятствия. Наиболее трудоемкими при работе на механических станках были смена и зарядка челнока. Например, при изготовлении самого простого ситца на станке фирмы Platt ткач тратил на эти операции до 30% времени. Более того, он должен был постоянно следить за обрывом основной нити и останавливать машину для устранения недостатков. При таком положении вещей расширить зону обслуживания не удавалось. Только после того как в 1890-м англичанин Нортроп придумал способ автоматической зарядки челнока, фабричное ткачество совершило настоящий прорыв. Уже в 96-м фирма Northrop разработала и вывела на рынок первый автоматический ткацкий станок. Это в дальнейшем позволило рачительным фабрикантам изрядно сэкономить на зарплатах. Следом появился и серьезный конкурент станку-автомату – ткацкая машина вообще без челнока , которая многократно увеличивала возможность обслуживания одним человеком нескольких устройств. Современные ткацкие станки развиваются в привычном для многих технологий компьютерном и автоматическом направлениях. Но главное сделал еще два с лишним века назад любознательный Картрайт.

4 апреля 1785 года англичанин Картрайт получил патент на механический ткацкий станок. Имя изобретателя первого ткацкого станка неизвестно. Однако принцип, заложенный этим человеком, жив до сих пор: ткань состоит из двух систем нитей, расположенных взаимно перпендикулярно, и задача станка – их переплести.
Первые ткани, изготовленные больше шести тысяч лет назад, в эпоху неолита, до нас не дошли. Однако свидетельства их существования – детали ткацкого станка – увидеть можно.

Сначала нити переплетали с помощью ручной силы. Даже Леонардо да Винчи, сколько ни пытался, так и не смог изобрести механический ткацкий станок.

Вплоть до XVIII века эта задача казалась неразрешимой. И лишь в 1733 году молодой английский суконщик Джон Кей сделал первый механический (он же самолетный) челнок для ручного ткацкого станка. Изобретение исключило необходимости вручную пробрасывать челнок и позволило вырабатывать широкие ткани на машине, обслуживаемой одним человеком (раньше требовались два).

Дело Кея продолжил самый успешный реформатор ткачества Эдмунд Картрайт.

Любопытно, что он был по образованию чистым гуманитарием, выпускником Оксфорда со степенью магистра гуманитарных наук. В 1785 году Картрайт получил патент на механический ткацкий станок с ножным приводом и построил в Йоркшире прядильно-ткацкую фабрику на 20 таких устройств. Но на этом не остановился: в 1789 году запатентовал гребнечесальную машину для шерсти, а в 92-м - станок для витья веревок и канатов.
Механический станок Картрайта в своей первоначальной форме был еще настолько несовершенным, что никакой серьезной угрозы для ручного ткачества не представлял.

Поэтому до первых лет XIX века положение ткачей было несравненно лучше, чем прядильщиков, их доходы обнаруживали лишь едва заметную тенденцию к понижению. Еще в 1793 году «тканье кисеи было ремеслом джентльмена. Ткачи всем своим видом походили на офицеров в высшем чине: в модных сапожках, гофрированной рубашке и с тросточкой в руке они отправлялись за своей работой и иногда привозили ее домой в карете».

В 1807 году британский парламент направил в правительство меморандум, где утверждалось, что изобретения магистра гуманитарных наук способствовали повышению благосостояния страны (и это чистая правда, Англия не зря слыла тогда «мастерской мира»).

В 1809-м палата общин выделила Картрайту 10 тысяч фунтов стерлингов – совершенно немыслимые по тем временам деньги. После чего изобретатель удалился от дел и поселился на небольшой ферме, где занимался усовершенствованием сельскохозяйственных машин.
Станок Картрайта почти сразу же принялись улучшать и модифицировать. И немудрено, ведь прибыль ткацкие фабрики давали нешуточную, и не только в Англии. В Российской империи, например, Лодзь благодаря развитию ткачества за XIX век из маленького поселка превратился в громадный по тогдашним меркам город с населением в несколько сотен тысяч человек. Миллионные состояния в империи часто наживались именно на фабриках этой отрасли – достаточно вспомнить Прохоровых или Морозовых.
Уже к 30-м годам в картрайтовский станок добавили массу технических усовершенствований. В итоге таких машин на фабриках становилось все больше, а обслуживало их все меньшее число работников.
На пути неуклонного повышения производительности труда стояли новые препятствия. Наиболее трудоемкими при работе на механических станках были смена и зарядка челнока. Например, при изготовлении самого простого ситца на станке фирмы Platt ткач тратил на эти операции до 30% времени. Более того, он должен был постоянно следить за обрывом основной нити и останавливать машину для устранения недостатков. При таком положении вещей расширить зону обслуживания не удавалось.

Только после того как в 1890-м англичанин Нортроп придумал способ автоматической зарядки челнока, фабричное ткачество совершило настоящий прорыв. Уже в 96-м фирма Northrop разработала и вывела на рынок первый автоматический ткацкий станок. Это в дальнейшем позволило рачительным фабрикантам изрядно сэкономить на зарплатах. Следом появился и серьезный конкурент станку-автомату – ткацкая машина вообще без челнока, которая многократно увеличивала возможность обслуживания одним человеком нескольких устройств. Современные ткацкие станки развиваются в привычном для многих технологий компьютерном и автоматическом направлениях. Но главное сделал еще два с лишним века назад любознательный Картрайт.

Ткачество кардинальным образом изменило жизнь и облик человека. Вместо звериных шкур люди облачились в одежду, сшитую из льняных, шерстяных или хлопчатых тканей, которые с тех пор стали нашими неизменными спутниками. Однако прежде чем наши предки научились ткать, они должны были в совершенстве освоить технику плетения. Только выучившись плести циновки из веток и камыша, люди могли приступить к "переплетению" нитей.

Прядильно-ткацкая мастерская. Роспись из гробницы в Фивах. Древний Египет

Процесс производства ткани распадается на две основные операции - получение пряжи (прядение) и получение холста (собственно ткачество). Наблюдая за свойствами растений, люди заметили, что многие из них имеют в своем составе упругие и гибкие волокна. К числу таких волокнистых растений, использовавшихся человеком уже в глубокой древности, относятся лен, конопля, крапива, ксанф, хлопчатник и другие. После приручения животных наши предки получили вместе с мясом и молоком большое количество шерсти, также используемой для производства тканей. Перед началом прядения надо было подготовить сырье.

Веретено с пряслицем

Исходным материалом для пряжи служит прядильное волокно. Не вдаваясь в подробности, отметим, что мастеру надо немало потрудиться, прежде чем шерсть, лен или хлопок превратятся в прядильное волокно (наиболее это касается льна: процесс извлечения волокон из стебля растений здесь особенно трудоемок; но даже шерсть, которая, по сути, является уже готовым волокном, требует целого ряда предварительных операций по очистке, обезжириванию, просушке и т.п.). Но когда прядильное волокно получено, для мастера безразлично, шерсть это, лен или хлопок - процесс прядения и ткачества для всех видов волокон одинаковый.

Пряха за работой

Древнейшим и простейшим приспособлением для производства пряжи была ручная прялка, состоявшая из веретена, пряслицы и собственно прялки. Перед началом работы прядильное волокно прикрепляли на какой-нибудь воткнутый сук или палку с развилкой (позже этот сучок заменили доской, которая и получила название прялки). Затем мастер вытягивал из клубка пучок волокон и присоединял к особому приспособлению для скручивания нити. Оно состояло из палочки (веретена) и пряслицы (в качестве которой служил круглый камешек с дырочкой посередине). Пряслица насаживалась на веретено. Веретено вместе с прикрученным к нему началом нити приводили в быстрое вращение и тотчас отпускали. Повиснув в воздухе, оно продолжало вращаться, постепенно вытягивая и скручивая нить.

Пряслица служила для того, чтобы усилить и сохранить вращение, которое иначе прекратилось бы через несколько мгновений. Когда нить становилась достаточно длинной, мастерица наматывала ее на веретено, а пряслица не давала растущему клубку соскользнуть. Затем вся операция повторялась. Несмотря на свою простоту, прялка была удивительным завоеванием человеческого ума. Три операции - вытягивание, кручение и наматывание нити объединились в единый производственный процесс. Человек получил возможность быстро и легко превращать волокно в нить. Заметим, что в позднейшие времена в этот процесс не было внесено ничего принципиально нового; он только был переложен на машины.

После получения пряжи мастер приступал к тканью. Первые ткацкие станки были вертикальными. Они представляли собой два вилообразно расщепленных вставленных в землю бруска, на вилообразные концы которых поперечно укладывался деревянный стержень. К этой поперечине, помещавшейся настолько высоко, чтоб можно было стоя доставать до нее, привязывали одну возле другой нити, составлявшие основу. Нижние концы этих нитей свободно свисали почти до земли. Чтобы они не спутывались, их натягивали подвесами.

Ткацкий станок

Начиная работу ткачиха брала в руку уток с привязанной к нему ниткой (в качестве утка могло служить веретено) и пропускала его сквозь основу таким образом, чтобы одна висящая нить оставалась по одну сторону утка, а другая - по другую. Поперечная нитка, например, могла проходить поверх первой, третьей, пятой и т.д. и под низом второй, четвертой, шестой и т.д. нитей основы, или наоборот.

Такой способ тканья буквально повторял технику плетения и требовал очень много времени для пропускания нити утка то поверх, то под низ соответствующей нити основы. Для каждой из этих нитей необходимо было особое движение. Если в основе было сто нитей, то нужно было сделать сто движений для продевания утка только в одном ряду. Вскоре древние мастера заметили, что технику тканья можно упростить.

Действительно, если бы можно было сразу поднимать все четные или нечетные нити основы, мастер был бы избавлен от необходимости подсовывать уток под каждую нить, а мог сразу протянуть ее через всю основу: сто движений были бы заменены одним! Примитивное устройство для разделения нитей - ремез было придумано уже в древности. Поначалу ремезом служил простой деревянный стержень, к которому через один крепились нижние концы нитей основы (так, если четные привязывались к ремезу, то нечетные продолжали свободно висеть). Потянув на себя ремез, мастер сразу отделял все четные нити от нечетных и одним броском прокидывал уток через всю основу. Правда, при обратном движении утка вновь приходилось поодиночке проходить все четные нити.

Работа ускорилась в два раза, но по-прежнему оставалась трудоемкой. Однако стало понятным, в каком направлении вести поиск: необходимо было найти способ попеременно отделять то четные, то нечетные нити. При этом нельзя было просто ввести второй ремез, потому что первый становился бы у него на пути. Тут остроумная идея привела к важному изобретению - к грузикам на нижних концах нитей стали привязывать шнурки. Вторые концы шнурков крепились к дощечкам-ремезам (к одному - четные, к другому - нечетные). Теперь ремезы не мешали взаимной работе. Потянув то за один ремез, то за другой, мастер последовательно отделял то четные, то нечетные нити и перебрасывал уток через основу.

Работа ускорилась в десятки раз. Изготовление тканей перестало быть плетением и сделалось собственно ткачеством. Легко видеть, что при описанном выше способе крепления концов нитей основы к ремезам с помощью шнурков можно использовать не два, а больше ремезов. Например, можно было привязывать к особой дощечке каждую третью или каждую четвертую нить. Способы переплетения нитей при этом могли получаться самые разнообразные. На таком станке можно было ткать не только миткаль, но и киперную или атласную ткань.

В последующие века в ткацкий станок вносились различные усовершенствования (например, движением ремезов стали управлять с помощью педали ногами, оставляя руки ткача свободными), однако принципиально техника тканья не менялась вплоть до XVIII века. Важным недостатком описываемых станков было то, что, продергивая уток то вправо, то влево, мастер был ограничен длиной своей руки. Обычно ширина полотна не превышала полуметра, и для того чтобы получить более широкие полосы, их приходилось сшивать.

Коренное усовершенствование в ткацкий станок внес в 1733 г. английский механик и ткач Джон Кей, создавший конструкцию с самолетным челноком. Машина обеспечивала продевание челнока между нитями основы. Но челнок был не самодвижущийся: его перемещал рабочий с помощью рукоятки, соединенной с блоками шнуром и приводящей их в движение. Блоки постоянно оттягивались пружиной от середины станка к краям. Перемещаясь по направляющим, тот или иной блок ударял по челноку. В процессе дальнейшего развития этих станков выдающуюся роль сыграл англичанин Эдмунд Картрайт. В 1785 г. он создал первую, а в 1792 г. вторую конструкцию ткацкого станка, обеспечивающего механизацию всех основных операций ручного ткачества: прокидку челнока, подъем ремизного аппарата, пробой бердом уточной нити, сматывание запасных нитей основы, удаление готовой ткани и шлихтование основы. Крупное достижение Картрайта - применение для работы ткацкого станка парового двигателя.

Схема устройства самодвижущегося челнока Кея (нажмите для увеличения): 1 - направляющие; 2 - блоки; з - пружина; 4 - рукоятка; 5 - челнок

Предшественники Картрайта решили задачу механического привода ткацкого станка, использовав гидравлический двигатель.

Позже известный создатель автоматов французский механик Вокан-сон сконструировал один из первых механических ткацких станков с гидравлическим приводом. Эти станки были весьма несовершенны. К началу промышленной революции на практике использовали главным образом ручные ткацкие станки, которые, естественно, не могли удовлетворить нужды быстро развивающейся текстильной промышленности. В ручном ткацком станке лучший ткач мог перебросить челнок через зев приблизительно 60 раз в минуту, в паровом - 140.

Значительным достижением в развитии текстильного производства и крупным событием в совершенствовании рабочих машин явилось изобретение французом Жаккаром в 1804 г. станка для узорчатого тканья. Жаккар изобрел принципиально новый способ изготовления тканей со сложным крупноузорным многоцветным рисунком, применив для этого специальный прибор. Здесь каждая из нитей основы проходит через глазки, выполненные в так называемых лицах. Вверху лицы привязаны к вертикальным крючкам, внизу расположены грузики. С каждым крючком соединена горизонтальная игла, и все они проходят через специальную коробку периодически совершающую возвратно-поступательные движения. С другой стороны прибора расположена призма, укрепленная на качающемся рычаге. На призму одевается цепь из перфорированных картонных карт, число которых равно числу разнопереплетенных нитей в узоре и подчас измеряется тысячами. В соответствии с вырабатываемым узором в картах проделаны отверстия, через которые проходят иглы при очередном ходе коробки, в результате чего связанные с ними крючки занимают вертикальное положение, либо остаются отклоненными.

Прибор Жаккара 1 - крючки; 2 - горизонтальная игла; 3 - лицы; 4 - глазки; 5 - грузики; 6 - возвратно-поступательная коробка; 7 - призма; 8 - перфорированные карты; 9 - верхняя решетка

Процесс образования зева заканчивается движением верхней решетки, увлекающей за собой вертикально стоящие крючки, а с ними «лицы» и те нити основы, которым соответствуют отверстия в картах, после чего челнок протягивает нить утка. Затем верхняя решетка опускается, коробка с иглами возвращается в исходное положение и призма поворачивается, подавая очередную карту.

Машина Жаккара обеспечивала тканье разноцветными нитками, автоматически выполняя различные узоры. При работе на этом станке от ткача совершенно не требовалось виртуозного мастерства и все его умение должно было заключаться лишь в том, чтобы при выработке ткани с новым узором сменить программирующую карту. Станок работал с такой скоростью, которая совершенно не была доступной ткачу, работающему вручную.

Кроме сложной и легко переналаживаемой системы управления, основанной на программировании с помощью перфокарт, станок Жаккара замечателен применением в нем принципа серво-действия, заложенного в механизме зевообразования, который приводился в движение с помощью массивных рычажных передач, действующих от постоянного источника энергии. В этом случае лишь ничтожная доля мощности затрачивалась на перемещение игл с крючками и, таким образом, управление большой мощностью осуществлялось посредством слабого сигнала. Механизм Жаккара обеспечивал автоматизацию рабочего процесса, в том числе заранее запрограммированные действия рабочей машины.

Существенное усовершенствование ткацкого станка, ведущее к его автоматизации, принадлежит англичанину Джеймсу Нартропу. В короткий срок ему удалось создать приспособление, обеспечивающее автоматическую замену пустого челнока полным при остановке машины и на ходу. Станок Нартропа имел специальный магазин челноков, подобный магазину патронов в винтовке. Опорожненный челнок автоматически выбрасывался и заменялся новым.

Интересны попытки создать станок без челнока. Еще и в современном производстве это направление - одно из наиболее примечательных. Такую попытку предпринял немецкий конструктор Иоганн Геблер. В его модели нить основы передавалась посредством якорьков, расположенных по обеим сторонам станка. Движение якорьков чередуется и нитка передается от одного к другому.

В станке почти все операции автоматизированы, и один рабочий может обслуживать до двадцати таких станков. Без челнока вся конструкция станка оказалась значительно проще и работа его намного надежнее, поскольку отпали такие наиболее подверженные изнашиванию части, как челнок, бегун и др. Кроме того, и это, пожалуй, имеет первостепенное значение, исключение челнока обеспечивало бесшумность движения, что предохраняло не только конструкцию станка от ударов и сотрясений, но и рабочих от значительного шума.

Начавшийся в области текстильного производства технический переворот быстро распространился и на остальные области, где не только произошли коренные изменения в технологическом процессе и оборудовании, но и были созданы новые рабочие машины: трепальные - превращающие кипы хлопка в холсты, расщепляющие и чистящие хлопок, укладывающие параллельно одно к другому волокна и вытягивающие их; чесальные - превращающие холст в ленту; ленточные - обеспечивающие более однородный состав лент, и т. п.

В начале XIX в. широко распространились специальные машины для прядения шелка, льна, джута. Создаются машины для вязания, для плетения кружев. Большую популярность завоевал чулочно-вязальный станок, выполнявший до 1500 петель в минуту, тогда как самая проворная прядильщица делала ранее не более ста петель. В 80-90-х годах XVIII в. конструируются станки для основного вязания. Создают тюлевую и швейную машины. Наибольшую известность получили швейные машины Зингера.

Переворот в способе изготовления тканей повлек развитие таких смежных с текстильной промышленностью отраслей, как белильное, ситцепечатное и красильное производство, что, в свою очередь, заставило обратить внимание на создание более совершенных красителей и веществ для отбелки тканей. В 1785 г. К. Л. Бертолле предлагает способ беления тканей хлором. Английский химик Смитсон Теннант открывает новый способ приготовления белильной извести. Под непосредственным влиянием технологии обработки тканей развилось производство соды, серной и соляной кислоты.

Таким образом, техника давала науке определенный заказ и стимулировала ее развитие. Однако, касаясь взаимодействия науки и техники периода промышленной революции, следует подчеркнуть, что характерной чертой промышленной революции конца XVIII - начала XIX в. являлась сравнительно незначительная связь с наукой. Это была революция в технике, революция, происходившая на основе практических исследований. Уайетт, Харгривс, Кромптон были ремесленниками, поэтому главные революционные события в текстильной промышленности произошли без особого воздействия науки.

Важнейшим следствием машинизации текстильного производства было создание принципиально новой машинно-фабричной системы, вскоре ставшей господствующей формой организации труда, резко изменившей его характер, а также положение трудящихся.

В 1580 году Антон Моллер усовершенствовал станок для ткачества- теперь на нем можно было получать несколько кусков материи. И в 1733 году англичанин Джон Кей создал первый механический челнок для ручного станка. Теперь не нужно было вручную перебрасывать челнок, и теперь можно было получать широкие полосы материи, станок уже обслуживался одним человеком.

В 1786 году был изобретен механический ткацкий станок. Его автор - доктор богословия Оксфордского университета Эдмунд Картрайт. Этому предшествовал ряд попыток механизации процесса ткачества различными механиками.

Картрайту удалось механизировать все основные операции ручного ткачества: прокидку челнока через зев; подъем ремизок и образование зева; прибой уточной нити к опушке ткани бердом; сматывание нитей основы; съем выработанной ткани.

Изобретение Картрайтом механического ткацкого станка стало последним необходимым звеном технической революции XVIII века в ткачестве. Оно вызвало коренную перестройку технологии и организации производства, появление целой серии станков и машин, позволяющих резко увеличить производительность труда в текстильной промышленности. Несмотря на то, что Картрайт не создал принципиально новой системы ткачества и его механический станок сохранил все основные черты ручного ткацкого станка, получив лишь механический привод от двигателя, значение этого изобретения было исключительно велико. Оно создало все условия для вытеснения мануфактурного (ручного) способа производства крупной фабричной промышленностью.

Победа механического ткачества над ручным привела к гибели миллионов ручных ткачей на европейском и азиатском континентах.

Механический ткацкий станок Картрайта при всех достоинствах в своем первоначальном виде еще не был настолько совершенным, чтобы представлять серьезную угрозу для ручного ткачества. С учетом вечного принципа „лучшее - враг хорошего" началась работа по усовершенствованию станка Картрайта. Среди других следует отметить механический ткацкий станок Вильяма Хоррокса, отличавшийся от станка Картрайта в основном подъемом ремизок от эксцентриков (1803). В 1813 году в Англии работало уже около 2400 механических ткацких станков, главным образом системы Хоррокса.

Поворотным моментом в истории механического ткачества является появление в 1822 году ткацкого станка инженера Робертса, известного изобретателя в разных областях механики. Он создал ту рациональную форму ткацкого станка, которая полностью соответствует законам механики. Этот станок практически завершил технический переворот в ткачестве и создал условия для полной победы машинного ткачества над ручным.

Паровоз.

История современных паровозов неотъемлемо связана с первыми опытами по созданию компактных паровых машин. В этом деле в конце 18 века больших успехов достиг известный английский инженер Джеймс Уатт. Несомненно, Ричард знал об опытах Уатта, и в свою очередь внес в конструкцию традиционной паровой машины некоторые изменения. Он смело предложил увеличить в несколько раз рабочее давление пара, чтобы еще больше уменьшить габариты паровых агрегатов. В результате его изобретение уже могло устанавливаться на небольших экипажах, конструированием которых Тревитик и занялся. Молодой инженер не обращал внимания на возмущения именитых коллег, в том числе, и самого Уатта, который считал сумасшествием работать с паровыми машинами при таком давлении.

Тем не менее, уже в 1801 году Ричард построил самодвижущуюся повозку на паровом двигателе, которая произвела настоящий фурор на улицах небольшого городка Кэмборн. Местные сразу окрестили изобретение «драконом Тревитика», и посмотреть на медленные перемещения данного механизма по узким улочкам ежедневно собиралась большая толпа зевак.

Но прототип автомобиля не смог долго веселить публику – однажды Тревитик остановился перед корчмой, чтобы перекусить. При этом он забыл уменьшить огонь, подогревающий котел, в результате чего имевшаяся вода выкипела, емкость раскалилась, и вся карета сгорела в несколько минут. Тем не менее, неунывающего оптимиста Тревитика сие происшествие ничуть не смутило, и он продолжил свои опыты с новым рвением. Ричард работал над созданием новой повозки, которая могла бы передвигаться по чугунным рельсам и везти груз. Сегодня эта громоздкая конструкция вызывает у многих улыбку, однако один из первых паровозов с успехом прошел испытания 21 февраля 1804 года. В ходе данной презентации механизм Тревитика успешно вез повозки с углем, общий вес которых составлял целых 10 тонн.

Но неугомонному инженеру этого было мало, и он соорудил новый полигон для испытаний. На одной из окраин Лондона была выбрана площадка, которую огородили высоким забором. Внутри Ричард построил кольцевую рельсовую дорогу и запустил здесь новый паровоз под названием «Поймай меня, если сможешь». Нельзя не отметить и успехи Тревитика в коммерции – все желающие могли посмотреть или прокатиться на диковинном изобретении за определенную плату. Ричард надеялся, что его опытами заинтересуются владельцы фабрик, которые могли бы предложить деньги за новое изобретение, однако ошибся. В то же время, на его небольшой железной дороге случилась авария – лопнул один из рельсов, в результате чего самодвижущийся механизм получил большие повреждения. Ричард уже потерял интерес к этому прототипу, поэтому не стал его чинить, а переключил свой энергичный разум на разработку новых конструкций.

Велосипед

В 1817 году немецкий изобретатель барон Карл Дрейз создал первый самокат, который был назван им «машиной для ходьбы». У самоката был руль и седло. Самокат был назван по имени изобретателя дрезиной, и это слово по сей день используется в русском языке. В 1818 году был выдан патент на это изобретение.

В 1839-1840 годах изобретение было усовершенствовано. Шотландский кузнец Киркпатрик Макмиллан добавил к нему педали. Заднее колесо прикреплялось в педали металлическими стержнями, педаль толкала колесо, велосипедист находился между передним и задним колесом и управлял велосипедом с помощью руля, который в свою очередь был прикреплен к переднему колесу. Несколько лет спустя английским инженером Томпсоном были запатентованы надувные шины для велосипеда. Однако шины были технически несовершенны и не получили распространения в то время. Массовый выпуск велосипедов с педалями был начат в 1867 году. Пьер Мишо и придумал название «велосипед».

В 70-х годах 19 века стали популярными так называемые велосипеды «пенни-фартинг», получившие свое название благодаря соразмерности колес, так как монета фартинг была намного меньше пенни. На втулке переднего большего колеса находились педали, а седло было сверху от них. Велосипед был достаточно опасным из-за того, что центр тяжести был смещен к центру. Альтернативой «пенни-фартинг» были трехколесные самокаты, весьма распространенные в то время.

Изобретение металлического колеса со спицами является следующим важным шагом в эволюции велосипедов. Эта удачная конструкция была предложена изобретателем Каупером в 1867 году, и всего два года спустя у велосипедов появилась рама. В конце семидесятых годов англичанин Лоусон изобрел цепную передачу

Rover – «Скиталец» - первый велосипед, похожий на современные велосипеды. Этот велосипед был сделан английским изобретателем Джоном Кемпом Старли в 1884 году. Спустя всего один год был налажен массовый выпуск этих велосипедов. Rover обладал цепной передачей, имел одинаковые по размеру колеса, место водителя было между передним и задним колесом. Велосипед стал настолько популярен в Европе, что, например, в польском языке это слово означает велосипед. Велосипед отличался от предшественника безопасностью и удобством. Производство велосипедов переросло в производство автомобилей, был создан концерн Rover, который просуществовал до 2005 года и обанкротился.

В 1888 году шотландцем Бойдом Данлопом были изобретены каучуковые шины, получившие широкое распространение. В отличие от запатентованных резиновых шин они были технически совершеннее и надежнее. До этого велосипеды часто называли «костотряски», с резиновыми же шинами езда на велосипеде стала более мягкой. Ездить стало намного удобнее. Девяностые года 19 века называли золотым веком велосипедов.

Годом позже были изобретены педальные тормоза и механизм свободного хода. Этот механизм позволял не крутить педали во время, когда велосипед крутится сам. Примерно в это же время был изобретен ручной тормоз, но широко применяться он стал намного позже.

В 1878 году был сделан первый складной велосипед. В девяностых годах были изобретены алюминиевые велосипеды.

Первый рикамбент, велосипед, позволяющий велосипедисту ехать лежа или полулёжа, был изобретен в 1895 году. Через 9 лет концерн «Пежо» начал массовое производство рикамбентов. А в 1915 году для итальянской армии стали выпускать велосипеды с задней и передней подвеской.

Дирижабль.

Слово «дирижабль» в переводе с французского означает «управляемый». Когда был изобретен воздушный шар, а произошло это более двух веков назад, в 1783 году (Жак Шарль), во Франции, казалось, что большего и желать уже не надо.

В 1852 году Анри Жиффар построил первый дерижабль.

Оболочка дирижабля Жиффара по форме напоминала остроконечную сигару длиной 44 метра и диаметром в самой толстой ее части - 12 метров. На оболочку была наброшена сеть. Снизу к сети прикреплялся деревянный брус, а к нему - небольшая платформочка, на которой размещались котел, паровая машина и запасы угля. Здесь же, перед котлом, находилось окруженное легкими перильцами место воздухоплавателя. Двигать дирижабль должен был трехлопастный пропеллер диаметром почти три с половиной метра.

Баллон дирижабля заполнялся светильным газом, легким (легче воздуха), но горючим и взрывоопасным. Поэтому изобретателю пришлось хорошенько подумать о мерах безопасности. Ведь вблизи оболочки с таким коварным газом горело пламя, и даже маленькая искорка могла вызвать взрыв и пожар! Топку котла Жиффар тщательно экранировал со всех сторон, дымовую трубу направил не вверх, как обычно, а вниз. Вследствие этого в трубе пришлось создавать искусственную тягу с помощью струи пара.

День 23 сентября 1852 года выдался ветреным, и все же Жиффар решил лететь, так сильно было его желание поскорее опробовать воздушный корабль. Он забрался на платформочку и развел в топке котла огонь. Из трубы повалили клубы черного дыма. По команде воздухоплавателя дирижаблю дали свободу, и он плавно пошел вверх. Конструктор, стоя за ограждением, махал рукой.

Через пару минут аэростат поднялся на высоту почти двух километров! Изобретатель дал полный ход машине. И хотя винт быстро вращался, перебороть встречный ветер дирижабль не мог. Удалось лишь немного отклониться в сторону и идти под некоторым углом к курсу. Убедившись в этом, аэронавт затушил огонь в топке и благополучно опустился на землю.

Анри Жиффару не удалось пролететь по кругу, как он этого хотел. Скорость его дирижабля оказалась очень небольшой, всего 11 километров в час. Лишь в полный штиль корабль смог бы стать управляемым. Бороться даже со слабым ветром ему было не под силу. Это вызвало большое разочарование у современников изобретателя. Да и сам он, понятно, был недоволен результатом первого опыта.

На дальнейшие опыты денег у Жиффара не осталось, и он занялся другими изобретениями. В частности, создал паровой инжекторный насос, который нашел широкое применение. Это новшество (оно используется в технике и поныне) принесло Жиффару богатство. И тогда, став миллионером, он снова вернулся к дирижаблю.

Второй управляемый аэростат Жиффара был значительно крупнее первого: в полтора раза длиннее и объемом в 3200 кубических метров.

Жиффар поднялся в воздух не один, а вместе со своим помощником. На высоте часть газа вышла из оболочки (что было нормально), но, уменьшившись в объеме, огромный баллон начал вдруг вылезать из покрывавшей его сетки. Жиффар, видя это, поспешил опустить дирижабль и сделал это вовремя. Едва платформа с воздухоплавателями коснулась земли, как «сигара» выскользнула из сети, взвилась в небо и исчезла в облаках! Несмотря на столь неудачный опыт, упорный изобретатель решил построить воздушный корабль еще больших размеров, почти в сто раз крупнее своего первого аэростата! Это позволило бы установить на нем мощную паровую машину.

Проект дирижабля-гиганта был разработан чрезвычайно тщательно и подробно, но осуществить его Жиффару так и не удалось. Вскоре случилась беда: изобретатель стал слепнуть, а затем и совершенно ослеп, превратился в беспомощного инвалида. Жизнь без творческой работы для него потеряла всякий смысл.

В середине апреля 1882 года Анри Жиффар был найден в своей квартире мертвым с признаками отравления. Талантливый изобретатель покончил жизнь самоубийством. Он оставил завещание, согласно которому все свое огромное состояние передавал частью французским ученым, частью беднякам его родного города Парижа.

Время разрешения проблемы дирижабля между тем приближалось. Спустя два года после смерти Жиффара его соотечественники, военные инженеры Ш. Ренар и А. Кребс, построили аэростат с электрическим двигателем и гальваническими батареями. Это был дирижабль, который впервые в мире смог совершить круговой полет и возвратиться к месту старта. А когда появился (в начале прошлого века) надежный и достаточно легкий бензиновый мотор, дирижабли стали летать уверенно, стали действительно управляемыми, как и подобало им быть.

Пылесос

8 июня 1869 года американский изобретатель Айвз Макгаффни запатентовал первый в мире пылесос, названный им «Whirlwind» («держать в руках и направлять»). В его верхней части располагалась ручка, соединённая ременным приводом с вентилятором. Ручка приводилась в движение рукой. Пылесос был лёгким и компактным, но неудобным в эксплуатации из-за необходимости одновременно крутить ручку и толкать устройство по полу. Макгаффни основал бостонскую компанию «American Carpet Cleaning Company» и стал продавать свои пылесосы по 25 долларов за штуку (немалая сумма по тем временам, если учесть, что в то время 1 американский доллар составлял около 23 грамм серебра)

Новое время - этот период в жизни общества характеризуется разложением феодализма, зарождением и развитием капитализма, что связано с прогрессом в экономике, технике, ростом производительности труда. Меняется сознание людей и мировоззрение в целом. Жизнь рождает новых гениев. Бурно развивается наука, прежде всего, экспериментально-математическое естествознание. Этот период именуют эпохой научной революции. Наука играет все более значительную роль в жизни общества. При этом главенствующее место в науке занимает механика. Именно в механике видели мыслители ключ к тайнам всего мироздания.

Похожая информация.