Распространение прядильных станков привело к перекосу в текстильном производстве: ткачи на примитивных ткацких станках не успевали вырабатывать столько пряжи, сколько поставляли прядильщики. Нужно было изобрести ткацкий станок, который бы ускорил и удешевил процесс ткачества. Первый механический ткацкий станок запатентовал английский изобретатель Эдмунд Картрайт в 1786 г.
Ткацкие новшества
За века древняя конструкция ткацких станков несколько изменилась. Распространение получили ручные горизонтальные ткацкие станки . В этих станках нити основы были намотаны на вал — ткацкий навой — и продевались в петли ремезков, натянутых на две рамы ремезов. Чётные нити отделялись от нечётных поочерёдным поднятием ремезов, управляемых ножными педалями . В образующийся зев (разделительное пространство между чётными и нечётными нитями) вручную продевали челнок с нитью утка .
Прокинутый через основу уток прибивали к опушке готового полотна гребнем, который позднее заменился бёрдом — рамкой с вертикальными планками, сквозь которые продевали нити основы. Бёрдом, вставленным в большую раму — батан, качающийся на станине, вручную прибивали нить утка к опушке ткани. Наткав часть полотна, ткач подтягивал его грудницей и наматывал на товарный вал, вращая его рукой. Вращение товарного вала подтягивало и нити основы с ткацкого вала .
Самолёт для ткачей
При ручном прокидывании утка ширина ткани ограничивалась размахом рук ткача, который должен был дотянуться от одного края полотна к другому. Более широкие ткани ткались вдвоём — один ткач продевал челнок слева, другой вытягивал его справа и перебрасывал обратно. В 1733 г. английский суконщик Джон Кей придумал челнок-самолёт, толкаемый гонками, которые дёргал ткач. Челнок на роликах скользил через зев по нитям основы на дне челночной полки, прикреплённой к батану под бёрдом. Батан наклоняли вперёд, бёрдо прибивало уток, а позади него ремезы сменяли нити основы. Челнок прокидывали, когда батан шёл назад, открывая зев перед собой. Челнок Кея ускорил работу и позволил ткать широкие ткани в одиночку.
Дар поэта
После изобретения самолётного челнока для создания механического ткацкого станка осталось механизировать движение ремезов (образование зева), движение батана с бёрдом (прибой утка), вращение ткацкого навоя и товарного валика (отпуск нитей основы и наматывание готового полотна). Попытки сделать такой станок безуспешно велись с ХУП-ХУШ вв., а удалось это человеку, далёкому не только от ткачества, но и вообще от любой техники, — поэту и священнику Эдварду Картрайту. Услышав как-то в разговоре, что никому не удаётся механизировать процесс ткачества так, как было механизировано прядение, Картрайт решил сам сконструировать механический станок. Первое его детище вышло неудачным. Совершенно не разбираясь в ткачестве, Картрайт сделал станок непривычным, вертикальным, работающим слишком медленно и требующим огромных усилий. Но через год Картрайт исправил недостатки в новом станке и механизировал все операции ручного ткачества, в 40 раз ускорив процесс.
Ткач на станке Картрайта крутил колесо распределительного вала с насадками-кулачками. Кулачки преобразовывали вращательное движение вала в возвратно-поступательное движение педалей, поднимающих и опускающих ремезы, и гонок, толкающих челнок-самолёт. Также вращение главного вала через шатун передавало качательное движение батану с бёрдом, прибивающим уток. И наконец, вращаясь, вал сматывал готовую ткань на товарный вал и подтягивал нити основы с ткацкого навоя. Точный расчёт позволил согласовать действие всех частей механизма и обеспечить чёткую бесперебойную работу станка.
История механического ткацкого станка — пример того, как важно бывает взглянуть на решение проблемы со стороны.
Развитие идеи
Картрайт вместе с компаньонами открывал фабрики, где его станки работали от паровых машин. Коммерческие просчёты и бунты недовольных конкуренцией ткачей, поджигавших фабрики Картрайта, мешали повсеместному внедрению его станков. Но протесты ткачей не могли остановить победное шествие механического ткачества, и примеру Картрайта последовали многие изобретали, открывая фабрики, где работали механические ткацкие станки их конструкций. Одним из первых широкое применение в производстве нашёл механический ткацкий станок В. Хоррокса 1803 г. В 1801 г. французский ткач Ж.-М. Жаккар изобрёл жаккардовый станок со многими ремезами, отдельно управляющими группами нитей основы для создания узорного переплетения тканей. Ткани, узор которых образуется переплетением цветных или однотонных нитей, так и называются — жаккардовыми.
Ткацкий станок: от создания, до наших дней.
Ткацкий станок: от создания, до наших дней.
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.
Читайте также: Шахматные фигуры своими руками из ткани
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.
Жозеф Мари Жаккар. Кибернетика ткацкого ремесла
Там, где зарождалась автоматизация
Сидя сегодня перед экранами компьютеров, мы не задумываемся о том, что все эти «электронные удобства» мы получили не только благодаря успехам в областях электроники, математики, кибернетики и химии. Как бы странно это не звучало, но развитие текстильной промышленности сыграло немаловажную роль в появлении того, что мы называем «компьютер».
На протяжении всей истории существования вида homo sapiens человек придумывал различные способы упрощения своего труда. Не стала и исключением такая сфера деятельности, как производство одежды. Первые упоминания о ткацких станках датируются пятым тысячелетием до н. э. Эти примитивные механизмы представляли собой простую вертикальную раму, на которую были натянуты нити основы. Ткачу приходилось держать в руках большой челнок с нитью и переплетать основу. Это была очень трудоемкая работа, так как нити требовалось последовательно перебирать руками, они часто рвались, а ткань получалась очень толстая. Немного позже в Египте появился ткацкий станок с горизонтальной рамой. За такой рамой человек работал стоя, при этом от слова «стоять» и произошли слова «стан», «станок». Как бы то ни было, труд ткача все равно оставался тяжелым.
Лишь в XVIII веке начали появляться механические ткацкие станки. В 1733 году английским суконщиком Джоном Кеем был изобретен механический челнок для ручного ткацкого станка. Изобретение позволило не пробрасывать челнок вручную, а также дало возможность ткачу вырабатывать широкие ткани на машине без помощи подмастерья. В 1771 году английском городе Кромфорде начала работать прядильная фабрика крупного промышленника и изобретателя Эдмунда Аркрайта, машины в которой приводились в движение водяным колесом. Воодушевленный посещением фабрики Аркрайта, другой английский изобретатель Эдмунд Картрайт в 1785 году получил патент на механический ткацкий станок с ножным приводом и организовал в Йоркшире ткацкую фабрику с 20 такими машинами.
Бурное развитие технической мысли в области ткацкого ремесла в XVIII веке, безусловно, сильно упростило труд ткачей, но, тем не менее, многие вопросы остались нерешенными. Так, например, изготовление тканей со сложными узорами было настоящей проблемой. Производство таких тканей было под силу лишь лучшим мастерам, и работали они не одни. Внутри станка должен был находиться подмастерье, который по команде мастера вручную поднимал и опускал нити основы, количество которых могло исчисляться сотнями. Такой процесс был чрезвычайно трудоемким и медленным, он требовал колоссальной сосредоточенности, а за ошибки, случавшиеся довольно часто, приходилось расплачиваться уймой времени. Кроме того, затратным по времени был и процесс переоборудования станка с производства одного узора на другой, который занимал несколько дней.
Конечно же, пытливый ум человека не мог обойти эту проблему стороной. Исходя из поставленной задачи, были сформированы два требования: новый механизм должен воспроизводить движения ткача и его подмастерья по заранее заданному сценарию; он должен обладать неким запоминающим устройством, чтобы хранить последовательность команд для изготовления определенных узоров. Справиться с этой задачей пытались многие изобретатели, среди которых были Базиль Бушон, Жан-Батист Фалькон, Жак Вокансон. Их механизмы отчасти удовлетворяли сформулированным требованиям, но по различным причинам работа не была доведена до логического конца, и их станки не получили распространения в ткацкой промышленности. Единственный, кому это удалось, был французский изобретатель Жозеф Жаккар. Его творческие годы пришлись на время, когда бушевали две революции – Великая французская и Промышленная. Все менялось, и Жаккар стал одним из источников этих перемен.
Читайте также: Основные поставщики мебельных тканей
Биография Жаккара
Жозеф Мари Шарль (Joseph Marie Charles), впоследствии известный под фамилией Жаккар (Jacquard) – прозвищем, присвоенным его семье, родился 7 июля 1752 года во французском городе Лионе. Он был пятым из девяти детей Жана Шарля, мастера ткацкого дела, работавшего в мастерской по изготовлению парчи, и его жены Антуанетты Ривье. Как и многие сыновья ткачей того времени Жозеф Мари не посещал школу, так как был нужен отцу в качестве подмастерья. Читать он научился лишь в 13 лет, благодаря сводному брату Баррету, очень образованному человеку. Мать Жозефа умерла в 1762 году, а отец в 1772. После смерти родителей Жаккар получил в наследство апартаменты отца и его мастерскую, оборудованную двумя ткацкими станками. В 1778 году он сам стал мастером ткацкого дела и торговцем шелками. В том же году он женился на богатой вдове Клаудии Боишон. В этом браке в 1779 году у них родился единственный сын Жан Мари.
 |
| Жозеф Мари Жаккар |
В течение ряда лет Жаккар совершил несколько сомнительных сделок, в результате которых влез в долги и потерял все свое наследство и часть собственности жены. В итоге, Клаудия осталась с сыном в Лионе, где работала на фабрике по производству соломенных шляп, а Жозеф отправился по Франции в поисках удачи. Он успел поработать и обжигальщиком извести, и чернорабочим на карьерах, и в результате, в конце 1780-х вернулся домой.
В начале Великой французской революции Жозеф вместе со своим сыном принимал участие в безуспешной обороне Лиона против сил Национального конвента. Когда город пал, им удалось бежать. После этого под вымышленными именами они присоединились к Революционной армии. В одном из кровопролитных сражений Жана Мари намертво сразило пулей, и потеряв смысл жизни, Жозеф Мари Жаккар в 1798 году возвратился в Лион. После лечения в госпитале, он брался за любую посильную работу – ремонт ткацких станков, шитье тканей, отбеливание соломенных шляп, управление повозками. Так продолжалось до 1799 года, когда он решил заняться автоматизацией ткацких станков. Эта затея, в итоге, принесла ему славу.
Изобретательская деятельность
Большой опыт работы со станками в качестве подмастерья, ткача и наладчика дал понять Жаккару, что производство ткани хоть и является довольно сложным и скрупулезным занятием с одной стороны, с другой же – это просто рутинный процесс с большим количеством повторяющихся действий. Он полагал, что вышивание сложных узоров может быть автоматизировано, то есть, сведено к минимальному набору простых движений. К тому же, он был осведомлен об успехах и неудачах своих соотечественников на поприще автоматизации ткацкого производства.
В результате, Жаккар задумал систему, работа которой зависела от последовательности отверстий на специальных твердых пластинах. Сегодня мы назвали бы их перфокартами. Необходимо также заметить, что подобные прообразы перфокарт были реализованы на станках Бушона, Фалькона и Вокансона, но их устройства либо могли управлять небольшим числом нитей, либо были слишком сложны и дороги в производстве и обслуживании. Учтя все недостатки своих предшественников, Жаккар сделал перфокарты со множеством рядов отверстий, это позволило машине оперировать с большим количеством нитей. Также он упростил механизм подачи перфокарт в считывающее устройство станка, сделав из них длинную замкнутую ленту. При этом каждая карта соответствовала одному проходу челнока. Считывающий механизм станка представлял собой набор щупов, которые были связаны со стержнями, управляющими движением нитей. При проходе карты щупы прижимались к ней и оставались неподвижными, при этом если на пути каких-либо щупов встречались отверстия, щупы проваливались в них и поднимали вверх соответствующие нити основы, тем самым, образуя верхнюю часть зева, то есть основные перекрытия в ткани. Опускание нитей основы происходило под действием силы тяжести грузиков. Опущенные нити основы образовывали нижнюю часть зева или уточные переплетения в ткани. Таким образом, правильная последовательность просеченных и непросеченных мест на перфокартах позволяла осуществить необходимое чередование подъемов и опускания нитей основы, что в конечном итоге и формировало требуемый узор.
 |
| Ткацкий станок Жаккара |
Первый образец собственного ткацкого станка Жаккар сделал в 1801 году. Машина, однако, предназначалась не для вышивания сложных узоров на ткани, а для плетения рыболовных сетей, так как из газеты Жозеф Мари узнал, что английское Королевское общество поддержки искусств объявило конкурс на изготовление подобного механизма. В итоге, он одновременно выставил свое детище на конкурсах Королевского общества поддержки искусств и Общества поощрения ремесел и искусств во Франции. В Великобритании его станок не был отмечен какой-либо наградой, зато у себя на родине, во Франции, изобретение обратило на себя внимание заинтересованных лиц, и в результате в 1804 году Жаккар был приглашен в Париж, где в мастерских Консерватории искусств и ремесел он должен был завершить постройку своего механизма. Там Жаккар обнаружил коллекцию машин из кабинета Вокансона, среди которых попался образец узорчатого станка. Внимательно ознакомившись на практике с принципом его действия, Жозеф Мари внес в собственную разработку некоторые улучшения.
Читайте также: Механическая ткань это древесина пробка или лубяные волокна
Годом позже Жаккар и его изобретение были удостоены внимания самого Наполеона. Император Франции хорошо осознавал важность текстильного производства для экономики страны, и потому разместил крупный заказ на сукно в Лионе, городе, издавна славившемся своими ткачами. В апреле 1805 года во время своего визита в город Наполеон со своей супругой Жозефиной посетили мастерскую Жаккара, где ему продемонстрировали чудо-станок. Оценив эффективность и простоту обслуживания этого механизма, император пожаловал Жаккару пенсию в 3000 франков и право получать отчисление в размере 50 франков с каждого станка, работавшего на французской мануфактуре. Патент же на изобретение Наполеон распорядился передать в общественное пользование. Так Жаккар лишился интеллектуальной собственности, но приобрел солидный по тем временам доход и государственную поддержку. Кроме того, масштаб распространения станков Жаккара рос как на дрожжах, что увеличивало его прибыль и, в итоге, сделало его одним из богатейших людей в городе. К 1812 году во Франции работало свыше 11000 таких ткацких машин, и, несмотря на попытки французского правительства сохранить технологию в тайне, аналогичные станки стали появляться в других странах.
Хотя изобретение и принесло Жаккару славу и известность, среди соотечественников находились и те, кто напрямую осуждали его и даже переходили к открытому противостоянию. Конечно же, это были лионские ткачи, разгневанные тем, что массовое внедрение в производство новых ткацких машин многих лишало работы. А для города, в котором ткацкое ремесло является ведущим, это становится особенно критично и взрывоопасно. Еще до приобретения Жаккаром широкой известности некоторые ткачи сообразили, какую опасность может нести для них новая машина, и однажды, ворвавшись в его мастерскую, разломали там все механизмы. Сам же изобретатель был неоднократно бит, но, невзирая ни на что, втайне продолжал работать над своим детищем, пока не получил состояние, славу и одобрение верховной власти.
Остаток дней Жаккар прожил в достатке и умер в тихом городке Уллене, расположенном на юго-востоке Франции недалеко от Альп. Спустя шесть лет благодарные жители Лиона воздвигли в его честь памятник на том самом месте, где находилась его мастерская.
Влияние изобретения Жаккара на дальнейшее развитие технической мысли
Принцип «программирования» механизмов посредством перфокарт, положенный в основу ткацкого станка Жаккара, для своего времени стал революционным. Широкое распространение подобных машин подталкивало и других изобретателей и мастеров на мысль об использовании данного принципа в своих разработках.
Пионер русской кибернетики Семен Николаевич Корсаков (1787–1853) в 1832 году подал в Императорскую академию наук заявку на изобретение «машины для сравнения идей». Эта «машина» представляла собой ряд устройств, которые были объединены в своеобразную систему информационного поиска. Используя современные термины, ее можно было бы назвать «средство для создания и обработки баз данных». Основными носителями информации в этих устройствах являлись перфокарты, которые хранились в специальных картотеках и механически сортировались по определенным признакам. С перфокартами Корсаков впервые познакомился за два десятилетия до подачи этой заявки. Он участвовал в Отечественной войне 1812 года, а затем в Заграничном походе против Наполеона 1813-1814 годов, в ходе которых вместе с русской армией побывал в Париже, где и увидел работающий станок Жаккара с заранее заложенной в него программой, «написанной» на перфокартах. Вернувшись в Россию, Корсаков стал начальником статистического управления, и рутинная работа со статистическими материалами натолкнула его на создание ряда устройств с использованием перфокарт в качестве носителей информации. Механизмы Корсакова, к сожалению, не получили широкого распространения, хотя сам он успешно применял их для составления баз данных в процессе своей работы.
 |
| Семен Николаевич Корсаков |
В 1834 году английский математик Чарльз Бэббидж (Charles Babbage, 1791–1871) приступил к работе над автоматическим устройством для решения широкого спектра математических задач – «аналитической машиной». До этого он имел неудачный опыт построения «разностной машины», огромного и сложного механизма, оперировавшего большим количеством шестерней. Теперь, по замыслу Бэббиджа, на смену шестеренкам должны были прийти перфокарты. Для этого он специально ездил в Париж для изучения принципа «программирования» станков Жаккара посредством перфокарт. Достроить машину до конца Бэббиджу не удалось ввиду сложности и недостатка финансовых средств, однако, принципы, заложенные в ее основу, способствовали дальнейшему развитию вычислительной техники.
 |
| Чарльз Бэббидж |
В вычислительной технике практическую полезность и значимость перфокарты приобрели благодаря американскому инженеру и изобретателю Герману Холлериту (Herman Hollerith, 1860-1929). В 1890 году для нужд Бюро переписи населения США он разработал табулятор – механизм для обработки статистических данных с перфокартами в качестве носителей информации. В 1911 году Tabulating Machine Company, компания основанная Холлеритом, была переименована в International Business Machines (IBM). Перфокарты же с успехом использовались в вычислительной технике до второй половины прошлого века, пока на смену им не пришли более совершенные носители информации.
 |
| Герман Холлерит |
 |
| Современная жаккардовая машина |
Что же касается жаккардовых машин, то они до сих пор применяются при изготовлении высококачественных изделий. Основным отличием от станков двухсотлетней давности является использование компьютера и сканера изображений. Сегодня дизайнеры при помощи сканера переносят узор, который необходимо нанести на ткань, в компьютер, далее по полученному изображению составляется программа для станка с необходимой последовательностью операций. Естественно, такой процесс задания алгоритма выкройки занимает намного меньше времени, чем у первых «программистов».
Перевод: Mikhail R по заказу РадиоЛоцман
- Свежие записи
- Балкон в многоквартирном доме: является ли он общедомовым имуществом?
- Штраф за остекление балкона в 2022: что это и как избежать наказания
- Штраф за мусор с балкона: сколько заплатить за выбрасывание окурков
- Оформление балконного окна: выбираем шторы из органзы
- Как выбрать идеальные шторы для маленькой кухни с балконом