Все мы проходили историю индустриальной революции в текстильной промышленности. И что мы там узнали? Прялка Дженни ля-ля-ля, ватер-машина Аркрайта ля-ля-ля … все. Никакой информации о логике эволюции текстильных станков. Большинство популярных книг даже умудряются забыть про победителя этой гонки — мюльную машину (о ней даже нет статьи в русской википедии)… Надеюсь после прочтения статьи вам станет понятно что конкретно происходило и почему.
Итак, мы уже ознакомились с важнейшими доиндустриальными изобретениями для получения нити — веретеном и самопрялкой. Как мы помним, с первыми самопрялками с нитью работали одной рукой, и ее можно было использовать лишь в утке(горизонтальные нити на рисунке). Почему?
Возьмите кусочек ваты и потяните за волокна, ОДНОВРЕМЕННО закручивая их. Получившаяся нить будет на удивление равномерной. Дело в том что нам помогает физика. В первую очередь скручиваются тонкие места, скрутка прижимает волокна друг к другу и делает тонкие места прочнее, в результате растягиваются толстые места. При одновременном вытягивании и закрутке волокна стремятся к более равномерному распределению.
Именно благодаря этому пряха может работать с приличной скоростью даже одной рукой (long draw, видео). Но если она хочет уменьшить эластичность нити и увеличить ее прочность ей надо сначала слегка вытянуть волокна между пальцами обоих рук (short draw, видео), не допуская закрутки волокон в этом промежутке. Предварительное вытягивание «выбирает слабину», выпрямляет волокна и прижимает их друг к другу. После этого волокна закручиваются и растягиваются в промежутке между рукой и веретеном.
Нить, изготовленная первым способом, хорошо работает в утке — гибкая эластичная нить лучше укладывается между нитями основы. Но нитям основы нужна максимальная жесткость и прочность. На деле пряха комбинирует оба способа, регулируя свойства нити — иногда повышенная прочность нужна и от утка, иногда надо добавить эластичности/пушистости основе.
Пусть мы хотим увеличить производительность пряхи. Несложно добавить несколько веретен и закрутить их от одного колеса, но пряха не сможет работать с несколькими нитями. Самопрялка автоматизировала закрутку и наматывание нити, теперь настало время автоматизировать вытягивание — заменить пальцы пряхи механизмом. Очевидно, в первую очередь нам стоит попробовать имитировать более простое прядение одной рукой.
Именно это и делается в прялке Дженни — нити просто зажимаются между двумя деревянными планками, затем оператор тащит планки на себя, вытягивая нити, и одновременно закручивает их веретенами. Как мы помним, веретено умеет закручивать нить если она идет параллельно оси веретена и наматывать его если нить идет перпендипукулярно. В прялке Дженни в обычном положении нити закручиваются веретеном, потом оператор прижимает их вниз доской и они начинают наматываться. Мастер способный изготовить самопрялку без труда справится и с прялкой Дженни.
(зажатые нити обведены зеленым, обведенная красным скоба опустила нити для намотки на веретена)
(зеленым обведен открытый зажим для нитей, обведенная красным скоба поднята для закрутки нитей, оператор готов захватить нити и начать новый цикл)
Нетрудно заметить что нить в прялке Дженни не растягивается перед закруткой. Она получается пушистой и эластичной и годится лишь для утка. Пучок волокон (ровницу) надо готовить гораздо тщательней чем для работы с веретеном/самопрялкой, в хлопок желательно добавить лен, имеющий более длинные волокна.
Прялка Дженни работает циклами — захватить нить и вытянуть ее, одновременно закручивая, потом намотать результат. Но технология предпочитает непрерывные процессы. Кажется соблазнительной идея просто захватить волокна парой роликов, а затем подать их на более быструю пару роликов — волокна между роликами будут растягиваться.
Реализовать эту идеи получилось у Аркрайта. В его машине 3-4 пары роликов вытягивали и, за счет увеличения скорости вращения роликов, растягивали волокна, которые затем закручивались и наматывались на катушку. Расстояние между роликами регулировалось — чуть больше средней длины волокон, подвесные грузы позволяли точно регулировать усилие захвата. В паре один ролик покрыт кожей, поверхность второго покрыта рифлением.
Нетрудно понять что ролики ухудшают равномерность пучка волокон — если в нем есть тонкое место, то оно будет растянуто сильнее чем толстое.
При последующем закручивании и вытягивании это будет частично исправлено. Проблема в непрерывности работы машины Аркрайта. Закрутка нити в первую очередь стремится к только что вышедшим из роликов нескрученным волокнам. Это значит что эффект увеличения равномерности нити уменьшается при непрерывном процессе. Пряха могла непрерывно формировать хорошую нить благодаря высокой чувствительности и точности работы пальцев, но у грубых механизмов 18 века не было никаких шансов. Только во второй половине 19 века качество подготовки сырья удалось довести до того уровня что непрерывный процесс начал выдавать нить приличного качества (ring spinning).
Даже после тщательной настройки роликов и тщательной подготовки сырья Аркрайт мог производить лишь грубую (но крепкую!) низкокачественную пряжу. Тем не менее низкая цена обеспечила ему финансовый успех.
Нетрудно заметить что ролики позволяют имитировать предварительное растягивание пучка волокон руками пряхи при изготовлении нити для основы — как раз то чего не хватает прялке Дженни для получения жесткой нити.
Удивительно, но эта идея была реализована лишь через 10 лет после успеха Аркрайта. Нам известно множество попыток усовершенствовать имеющиеся машины в этот промежуток, но все они концентрируются на усовершенствовании либо Дженни, либо роликов. Возможно, на интуитивном уровне изобретателям казалась противоестественной идея совмещения прерывистого и непрерывного процесса.
Наконец, в 1779 Кромптону удается заставить работать свое изобретение. Волокно растягивается роликами, затем оператор откатывает тележку (каретку) с вращающимися веретенами, вытягивая и закручивая нить. Мюльная машина (ее назвали в честь мула, поскольку она использовала идеи обоих предшественников) позволяла регулировать эластичность нити и выдавала качественную равномерную нить даже на сырье 18 века. Устройство куда сложней чем у прялки Дженни, но массовое производство мюльной машины началось задолго до революции в металлообработке, произведенной Модсли.
ВИДЕО работы мюльной машины, с 37-ой секунды видна работа роликов.
Для хорошего результата работы мюльной машины надо учитывать много тонкостей. Веретена докручивают нить после остановки тележки, закрутка натягивает нить и для избежания обрыва надо ослабить натяжение работой роликов или движением тележки. При смотке нитей нельзя допускать их провисания, иначе свежезакрученная нить сразу свернется в нераспутываемый комок, и нельзя накручивать со слишком большим усилием, иначе нить порвется. При этом тяжелая тележка движется неравномерно, а веретено забирает все больше и больше нити при каждом обороте. При намотке нити закрутка нити концентрируется у роликов, этот эффект снова надо компенсировать, выдав немного незакрученной нити работой роликов.
Удовлетворительную автоматическую мюльную машину удалось создать лишь через 50 лет, в 1830, и даже после этого от оператора требовалось постоянно регулировать ее работу для получения хорошего результата. До этого механизация была частичной — привод от паровой машины отводил тележку в автоматическом режиме, растягивая и закручивая нить, после чего оператор вручную накатывал ее обратно, регулируя намотку нити и работу роликов рычагами.
Четыре хода машины в минуту на полтора метра выдавали по 6 метров качественной нити на каждом веретене (напомним что с самопрялкой пряха выдавала порядка 4 метров нити в минуту, каждое веретено заменяло пряху). И типичная мюльная машина имела полтысячи-тысячу веретен, а оператор обслуживал сразу две (с мелкой работой ему помогало несколько детей).
Улучшение обработки сырья позволило перейти к непрерывным процессам и обрекло мюльную машину на вымирание. Но для обычного попаданца этот период менее интересен из-за возросшей сложности технологии.
Пара уточнений:
Часто называют что на 1 пряху приходилось 3 кардера (чесателя шерсти/хлопка). Но данные по цене и затратам не показывают такого перекоса.
> in 1755, carding and roving had accounted for 33% of the cost of making the yarn and the final spinning for 67%.
Для хлопка очистка от семян (cotton gin-ом, история которого началась задолго до Уитни) могла занимать больше чем прядение (в зависимости от сырья и совершенства джина), но для льна и шерсти подготовка сырья однозначно требовала меньше работы чем прядение.
Возможно, 3х кратное число кардеров — результат частичной занятости. Типичная пряха работала примерно половину дня, возможно кардинг, требовавший еще меньше оборудования и квалификации, привлекал работников которые могли уделять еще меньше времени.
===
Одно веретено потребляет порядка ватта, так что ~50, максимум 100 веретен предел для мюльной машины с ручным приводом.
анимация работы Дженни https://youtu.be/4ZA9RMDrQ9s?t=3
Мне непонятен один момент. При ручном прядении пряха вытягивает волокна вручную из кудели, и сразу закручивает в нить. Прялки же типа Дженни и дальнейшие в качестве исходного материала использовали ровницу, а не просто комок расчесанного хлопка. Собственно как эту ровницу получали? Вытягивание ровницы не требует особых усилий, но механизировать его сложнее, чем собственно прядение.
Вытягивали вручную https://www.youtube.com/watch?v=VuATtpYolRU
плюс упоминается что самопрялку как-то применяли и для вытягивания ровницы, возможно без рогульки с большой катушкой, но иллюстраций/видео я не находил.
вот еще ручная машина https://www.youtube.com/watch?v=oaQIK5jJuYk
в целом механизация этого дела отдельная тема, насколько я понимаю для льна и шерсти дело шло сложнее чем для хлопка. Этим. плюс зарегулированностью более старых отраслей льна и шерсти, и обьясняется более быстрый прогресс по хлопку. (ну и еще моменты, вроде того что лен труднее хранить и транспортировать)
>> Описанные прядильные машины, представляя огромный выигрыш в производительности, лишены, однако, способности уравнивать толщину нити, что производилось при ручном П. пальцами рабочего. Материал для механического П. должен быть доставлен к машине в виде уже выровненной и утоненной ленточки — ровницы, приготовление которой составило задачу предпрядения, а равно и всего подготовительного отдела.
>> Что касается обработки других материалов: льна и шерсти, то вследствие длины льняного волокна и особенностей его строения, задача механического П. льна долго оставалась неразрешенной. Решившим ее следует считать француза — Филиппа Жирара (1810), применившего при вытягивании льна падающие гребни (gills) и способ мокрого П. на ватере.
>> Так как эта шерсть не выносит вытягивания, то подготовка ее к П. ограничивается повторным кардованием, причем особый аппарат образует ровничные нити прямо из слоя ватки, снимаемого с барабана кард-машины.
Да, похоже так. Возможно, еще до появления прялки Дженни стали разделять вытягивание ровницы и собственно прядение.
А когда перешли на механическое кардование, сразу с валика машины стали получать ровницу. Прпвда, ее еще несколько раз сдваивали и вытягивали на других машинах, чтобы достичь равномерности.
Кстати, сам я пробовал шерсть прясть, нитку для носков и рукавичек — сильно скручивать ее не надо, и веретеном немного по другому работают. Правда, для прочности хб нитка добавлялась.
Похоже, операцию вытягивания ровницы и само прядение разделили до появления Дженни, что и определило успех подобных прялок
https://www.researchgate.net/figure/Carding-roving-and-spinning-cotton-by-hand-in-Lancashire-as-illustrated-in-Richard_fig2_348525782
Только не могу понять, почему эта операция, требующая ручного труда, такой малый вклад в конечную стоимость давала.
Думаю, ровница на порядок-другой толще нити, так что и трудоемкость изготовления ниже.
Кажется что подготовка ровницы — это главный секрет промышленного прядения.
Прялку Дженни использовали в основном частники, ровницу дома готовили сами.
Хорошая книга — Цейтлин Е.А. Очерки истории текстильной техники
«Нетрудно понять что ролики ухудшают равномерность пучка волокон — если в нем есть тонкое место, то оно будет растянуто сильнее чем тонкое.»
Тонкая вытягивается сильнее толстой или толстая сильнее тонкой?
Спасибо. Тонкая вытягивается сильнее толстой конечно.
//Попытки усовершенствовать самопрялку предпринимались неоднократно: в 1692, 1723 и 1729 гг. в Англии выдаются патенты на усовершенствование самопрялки, но, по сути дела они мало что меняли. Причина заключалась в том, что эти изобретения касались лишь процессов кручения и наматывания, а процесс вытягивания оставался ручным.
Только изобретение вытяжного прибора могло освободить пальцы прядильщика, непосредственно соприкасавшиеся с волокном. Эту функцию следовало передать машине. Такой аппарат в форме вытяжных цилиндров был изобретен англичанином Джоном Уайаттом (Wyatt) (1700-1766). Как свидетельствует «Сборник искусств, мануфактур и сельского хозяйства» 1818 г., он рано проявил себя как талантливый механик, сделавший ряд усовершенствований в разных областях техники. Мысль о конструировании прядильной машины возникла у него около 1730 г. Через 3 года им была получена первая хлопчатобумажная пряжа без помощи человеческих пальцев, причем сам изобретатель стоял рядом в ожидании, волнуемый одновременно чувством радости и тревоги.
…
Патент был получен в 1738 г. В нем указывалось, что конец расчесанной на карде ленты волокон помещают между двумя валиками или цилиндрами, которые вследствие своего вращательного движения увлекают подвергаемый прядению хлопок или шерсть, а последовательный ряд цилиндров, вращающихся со все большей скоростью, вытягивают его в нить какой угодно тонины. Следует признать, что основные опыты Уайатт проводил с хлопком, который гораздо лучше вытягивается, чем шерсть. Шерсть имеет цепкость, а хлопок относительно гладкое и короткое волокно.
Как шутил Карл Маркс, машина Уайатта отобрала прядение у человека и «эта роль досталась ослу»*. Дело в том, что в качестве привода для машины автор применил колесо, которое вращал запряженный осел.
В 1740 г. Уайатт и Пауль организовали мастерскую в Бирмингеме с одной прядильной машиной, но успеха это предприятие не принесло. В 1750 г. родственник Пауля Э. Кэв открыл в Нортгемптоне мануфактуру, оснащенную гидравлическим приводом (водяным колесом) и 5 машинами по 80 веретен каждая. Лента получалась механическим способом на кардной машине (рис. 6), изобретенной в 1748 г. Паулем при участии Уайатта. В 1764 г. мануфактура закрылась из-за плохой организации производства. Дополнительная трудность заключалась в отсутствии компактного и удобного двигателя, способного вращать тяжелые машины, которые уже не могли приводиться в движение рукой рабочего. Тем не менее, Маркс полагал, что Уайатт своим изобретением возвестил оначале промышленной революции, позволив выпрядать одновременно несколько десятков нитей и исключив человеческую руку из технологического процесса.
К сожалению, прядильная машина Уайатта осталась практически неизвестной широкому кругу специалистов, и в прядении в середине XVIII века по-прежнему господствовала самопрялка.
//
//В описываемое время в деревне Лай около Варингтона работал механик Томас Хайе (Heys). Именно он в 1767 г. изобрел прядильное устройство на базе самопрялки, которое в чем-то было схоже с машиной Уайатта — Пауля. На машине Хайса ровница 1 (рис. 7, а) проходила через вытяжные валики 2, пропускалась через полую центральную часть рогульки 3 и направлялась через крючок 4 на катушку 5. В верхней части рогульчатого веретена происходило скручивание пряжи, а в нижней — наматывание на катушку. Об этом узнал Ричард Аркрайт (Arkwright) (1732-1792) — парикмахер из г. Престон. Переманив к себе помощника Хайса, Аркрайт в 1769 г. воспроизводит его прядильную машину (рис. 7, б), а затем при участии банка Райт открывает в Ноттингеме небольшую мастерскую и берет патент на упомянутое изобретение, где фигурирует в качестве его единственного автора.
…
кипучая деятельность Аркрайта была направлена на собирание известных технических решений, которые позволили бы полностью механизировать процесс изготовления пряжи. Первой жертвой его «любознательности» стала кардочесальная машина Борна (рис. 8), изобретенная в 1748 г., и запатентованная Аркрайтом почти без изменений. Кардную машину Аркрайт дополнил в 1775 г. питающим прибором, напоминающим конвейерную ленту, который был предназначен для равномерной подачи хлопка в зону чесания. Автором этого узла был Джон Лис из Манчестера, сконструировавший его в 1772 г., но не взявший патента.
…
обычно на прядильную машину подается полуфабрикат — ровница, получаемая из ленты путем вытягивания и очень незначительного скручивания. Удивительно простое и надежное устройство для получения ровницы придумал Бенджамен Бутлер. Помимо вытяжного прибора, оно содержало приемный таз, вращение которого вокруг своей оси сообщало ровнице небольшую крутку. Этим устройством Аркрайт заполнил пробел в цепочке машин, осуществляющих все технологические переходы в прядении.//
Забавно, оказывается Аркрайт сам ничего не изобретал, а успешно компилировал другие изобретения
//Тем не менее, механик Кониалл Вуд (Wood) в 1772 г. усовершенствовал «Дженни», сконструировав машину «Билли» периодического действия (рис. 13), позволявшую получить достаточно прочную пряжу. Важнейшим решением Вуда была установка легких веретен на подвижной каретке, а тяжелых катушек с ровницей — на неподвижной станине. Над катушками располагался неподвижный пресс. Каретка стала существенно легче, и возникла возможность увеличения числа веретен до 120. В то же время практически исчезло ограничение по весу катушек с обрабатываемым полуфабрикатом. За счет установки Вудом кардных цилиндров волокна полуфабриката получали дополнительную параллелизацию, и пряжу средних номеров стало можно получать даже из ленты, минуя ровничный переход.
//
Водяная прядильная рама Аркрайта. Приводной ремень поворачивает и валики сверху, вытягивающие ровницу, и катушки снизу, скручивающие волокна в нить.
https://hsto.org/r/w1560/getpro/habr/post_images/6fb/189/471/6fb1894711905fd11d634b68905c67c2.jpg
https://habr.com/ru/post/583140/
Уатт разрабатывал двигатель совсем другого типа, именно для вращательного движения. Он назвал его паровым колесом.
Паровое колесо состояло из полой кольцевой трубы, разделённой на три отсека, между которыми находились односторонние клапаны. Через полые спицы в отсеки подавался пар. Поступая в один из отсеков, пар выталкивал шарик ртути через правый клапан в соседний отсек, что, согласно закону Ньютона, создавало равное по силе и противоположное по направлению воздействие на закрытый клапан слева, что и двигало колесо по кругу по часовой стрелке. [10]
Уатт, по сути, разработал усложнённую версию героновой турбины, только у него пар оставался внутри трубы, и совершал реальную работу, а не просто улетал в атмосферу. Используя «поршень» из жидкого металла Уатт хитроумным способом решил проблему, преследовавшую его паровой насос – проблему изолирования поршня в стенках цилиндра. Но, несмотря на многолетние опыты, у Уатта так и не получилось заставить эту схему работать эффективно (к счастью для здоровья британцев, если учесть вред от ртутных паров).
Дело было не в бобине…
В описанном виде — это «вечный движитель». Ну или вибрационный, с храповиком и дикой тряской.
Прекратим подачу пара — шарик ртути висит на газовой подушке сбоку от центра тяжести колеса и поворачивает его. Те механизм действия гравитационный. (и для заталкивания шарика вверх нужна энергия так что это не вечный двигатель)
Большой шарик неустойчив — он даст пару пройти через себя. Много парралельных трубок? Думаю там тоже добавляется геммора — делать много клапанов? А если один сдохнет? Делать один общий? А как гарантировать что вся ртуть ушла в трубки и относительно равномерно?
Ну и удельная мощность получается не очень, как всегда с гравитацией…
В описании он не гравитационный а инерционный получался… Разогнали — колесо повернулость, затормозили — повернулось обратно (ну или попыталолсь)…
(и я не про вечный двигатель, а движитель… затык не в энергии, а в импульсе)
Гравитационный вариант работоспособен, но слабосилен — всё верно. Как и с храповиком — так себе затея.
//Улучшение обработки сырья позволило перейти к непрерывным процессам и обрекло мюльную машину на вымирание. Но для обычного попаданца этот период менее интересен из-за возросшей сложности технологии.//
Имхо, вот именно улучшением качества сырья и стоит заняться.
Для получения равномерной нити ровницу нужно подвергнуть сдваиванию и вытягиванию, при которой несколько лент ровницы складываются вместе и вытягиваются до нужной тонины. Для этого используются такие же вальцы, как в машине Аркрайта — в целом ничего принципиально сложного при понимании принципа. При этом неравномерности в исходной ровнице нивелируют друг друга, и все ухищрения, реализуемые в мюль-машине, становятся попросту ненужными. Для льна и осносительно толстой хлопковой нити подойдет обычное рогульчатое веретено, как в самопрялке; для особо тонкого хлопка колпачковый или кольцевой ватер.
И, опять же, не стоит забывать о том, что хотя прядение хлопка и взлетело в определенный исторический период в определенном месте, и повлекло за собой дальнейшую промышленную революцию, в других условиях и сырье, и требуемые технологии окажутся совершенно другими.
В A History of Technology by Charles Singer V3 есть немного. Вот например
https://www.dropbox.com/s/5ftb60ovwicba6v/A%20History%20of%20Technology%20by%20Charles%20Singer%20V3%2097.png
кардинговая машина 1748 года с четыремя цилиндрами.
// Для этого используются такие же вальцы, как в машине Аркрайта — в целом ничего принципиально сложного при понимании принципа. При этом неравномерности в исходной ровнице нивелируют друг друга, и все ухищрения, реализуемые в мюль-машине, становятся попросту ненужными.
Складывание ровниц уменьшает неравномерность пропорционально корню числа ровниц. Десять ровниц втрое равномернее одной, сто вдесятеро.
Но для того чтобы сложить много ровниц вам надо сделать их тонкими. Вытягивание ровниц одними валиками будет увеличивать их неравномерность. Не знаю какая там зависимость, но сильно сомневаюсь что достаточно слабая.
//Складывание ровниц уменьшает неравномерность пропорционально корню числа ровниц.//
Откуда такой рассчет? Ровница, особенно полученная механическим вытягиванием, в целом достаточно равномерна, но включает случайные дефектные участки, которые то и мешают механическому прядению. Складывание трех ровниц уменьшит неравномерность в три раза, десяти — в десять, потому что вероятность совпадения дефектов в одном месте мала.
Для хлопка нужно брать 4-8 ровниц и повторять процесс 2-3 раза.
//Вытягивание ровниц одними валиками будет увеличивать их неравномерность//
Одновременное вытягивпние нескольких ровниц не будет увеличивать их неравномерность, а наоборот уменьшать ее.
Одна из основных причин, почему этот процесс оказалось достаточно сложно механизировать, состоит в том, что в случае обрыва одной из входящей ровниц нужно быстро остановить работу машины, чтобы исправить разрыв. Но пути решения этой проблемы вполне понятны.
Из ЭСБЕ
//Для лучшего распрямления и параллелизации волокон обыкновенно производят В. не один раз, а чтобы обрабатываемые ленты не утонялись или, по крайней мере, не утонились излишне и через то не утратили своей прочности, на ленточных машинах между валиками пропускается сразу целый ряд лент, которые подвергаются совместному вытягиванию и вслед за тем соединяются в одну общую или такой же толщины, как прежние, или немного тоньше их. Подобное сдваивание лент способствует сверх того их выравниванию, так как, не говоря уже о том, что совпадение утонений одних из лент с утолщениями других должно иметь следствием получение в результате более однородной ленты, даже и при сложении или толстых, или тонких частей между собою, степень однородности новой ленты в этих местах останется — в самом неблагоприятном случае — такой же, как была в первоначальных, но уменьшиться никак не может.//
> Откуда такой рассчет?
Для нормального распределения ошибка вычисления среднего убывает пропорционально корню из числа опытов.
Можно конечно считать что у нас доминирует один вид ошибки и в результате «равномерная ровница с редкими дефектами», но имхо это скорее признак плохой технологии. Репьи там изредка проходят и корежат все или что то в этом роде. При нормальном процесс все будет «ни шатко ни валко» то туда 2% то сюда 4%
> Одновременное вытягивпние нескольких ровниц не будет увеличивать их неравномерность, а наоборот уменьшать ее.
Если у нас тонкое место, то его и растянет в первую очередь — оно станет еще тоньше.
У вас несколько ровниц и их растянет в разных местах? Ну сложение менее равномерных функций даст менее равномерный результат.
//Если у нас тонкое место, то его и растянет в первую очередь — оно станет еще тоньше.
У вас несколько ровниц и их растянет в разных местах? Ну сложение менее равномерных функций даст менее равномерный результат.//
Это справедливо лишь для вытягивпния единственной ленты. Если валики вытягивают пучок из 4 ровниц, и на одной тонкое место, остальные 3 ровницы не дадут ему чрезмерно вытянуться. Почиьайте статью в ЭСБЕ, на которую я ссылался.
Вообще, ИМХО, вы несколько однобоко рассматриваете развитие прядильной техники.
Ватер-машина Аркрайта производила вполне качественную нить, а не какой-то суррогат, основная проблема была с прядением именно хлопка и именно тонких нитей с низкой прочностью, которые под натяжением, создаваемым рогульчатым веретеном, легко рвались. Но собственно такая же проблема была и у самопрялки с точно таким же рогульчатым веретеном, и нить для тонких тканей типа муслина пряли на простейшей прялке.
С изобретением колпачкового и кольцевого веретена стало возможным прясть тонкий хлопок (и дело тут опять в первую очередь не в качестве сырья); для льна, пеньки и других волокон вполне подходило и обычное рогульчатое веретено.
Мюльная машина, хоть и была более универсальной (на ней можно прясть любое волокно любой тонины и крутки), все же имела значительно меньшую производительность и требовала большей квалификации рабочих, и в итоге была практически вытеснена.
В Америке же мюльная машина практически не использовалась, за дефицитом рабочих рук, и вся хлопковая промышленнлсть развивалась в направлении усовершенствования ватера.
Опять же имхо, попаланцу этап мюль-машины вполне можно прлпустить, если, конечно, его не угораздит попасть во в вполне определенное место в определенное время, а именно Англию начала промышленной революции.
Какой механизм? Если подумать, то несколько ровниц могут становиться и более равномерными — если одна толще остальных, то она примет на себя большую часть усилия валиков, а тонкое место останется незахваченным и нерастянутым. «остальные 3 ровницы не дадут ему чрезмерно вытянуться» — не вижу как остальные ровницы могут «помочь» четвертой кроме как раздвинув валики.
Вопрос в том насколько этот способ применим к технологиям 18 века. То что мюльная на них работала, даже в ручном варианте, и давала нить лучшего качества чем все предшественники мы знаем. Аркрайт прижимал ролики рычагами с весами — они реагируют на вибрацию, обтягивал валики мягкой кожей — это уменьшает требования к точности изготовления, но и уменьшает выравнивающий эффект — идеально жесткий ролик сконцентрирует все усилие на бОльшей ровнице, мягкий отдаст часть и меньшей. Какой результат можно было бы получить с теми роликами неизвестно.
Если способ с несколькими ровницами и валиками был пропущен изобретателями 18 века — замечательно, но так ли это…
> С изобретением колпачкового и кольцевого веретена стало возможным прясть тонкий хлопок
Кольцевое появилось минимум в 1828, а когда оно стало преобладать?
>> The ring frame, originating in New England in the 1820s, was little used in Lancashire until the 1890s. It required more energy and could not produce the finest counts.[6]
>> собственно такая же проблема была и у самопрялки с точно таким же рогульчатым веретеном
В книгах упоминается что самые тонкие нити, в частности шерстяные, продолжали производить на самопрялках и во второй половине 19го.
Имхо тут механизм простой — автоматизировать выгодно производство вещей попроще. Это снижает спрос на/цену высококвалифицированных работников старой технологии и позволяет им долгое время конкурировать в областях требующих качества.
>> попаланцу этап мюль-машины вполне можно прлпустить
Мюльная победила в реале. И на уровне простой модели механизм ее работы выглядит максимально «самоисправляющимся», а значит устойчивым к топорности изготовления.
Возможно на современном уровне и можно придумать что-то получше, но сомневаюсь что мы сможем это убедительно обосновать без основания минифабрики с полным циклом производства, включая выращивание сырья.
//Какой механизм?//
Механизм, по-моему, очевиден без привлечения математических абстракций, но даже не в этом дело. В процитированной выше статье из ЭСБЕ прямо написано, что складывание и совместное вытягивание нескольких ровниц производится для улучшения равномерности. Даже в википедии то же самое пишут
>>Doubling is a textile industry term synonymous with combining. It can be used for various processes during spinning. During the carding stage, several sources of roving are doubled together and drawn, to remove variations in thickness.>>
//Вопрос в том насколько этот способ применим к технологиям 18 века.
…
Какой результат можно было бы получить с теми роликами неизвестно//
Ватер-машина с рогульчатым веретеном начала активно применяться в 1769 г, сначала для уточной нити и чулочной пояжи, но в 1773 г. Аркрайт уже производил полностью бумажную ткань — на сырье XVIII в. К 1775 г. Аркрайт полностью механизировал весь цикл от сырого хлопка до готовой нити.
А чуть позже рогульчатый ватер приспособили к прядению шерсти, льна, конопли и т.д.
Мюльная машина (1779 г) же занала другую нишу, прядение нитей для особо тонких тканей, и уж никак не вытеснила ватер.
>>Если машины Аркрайта положили начало машинному производству ситцев в Англии, то мюли дали возможность изготовлять фабричным способом тончайшие сорта бумажных тканей — муслины (кисею).>>
Очевидно, массовое производство обычных тканей типа ситца, а также парусины, канатов и веревок — это более важная задача, чем тюлей и муслинов.
//В книгах упоминается что самые тонкие нити, в частности шерстяные, продолжали производить на самопрялках и во второй половине 19го.//
Вы смешиваете прялку с механическим приводом веретена (простого стержня), и самопрялку саксонского типа с рогулькой. На первой можно прясть любую пряжу, на второй — нет.
>> Механизм, по-моему, очевиден без привлечения математических абстракций
Если игнорировать ухудшение равномерности при вытягивании роликами одиночной ровнины то все очевидно. Правда тогда непонятно почему ролики не могли в тонкую нить.
===
SAMUEL CROMPTON’S CENSUS OF THE COTTON INDUSTRY IN 1811 10.1093/ej/40.supplement_1.107
Четыре с половиной миллиона мюльных веретен и 300 тысяч вотерфреймных. А это еще 1811ый, даже до trostle frame еще ~20 лет, в ближайщие годы преимущества прерывного процесса только увеличиваются — там автоматизацию наращивают — см The Development of the Spinning Mule 10.1179/004049678793691494
Вотерфрейм жрал вдесять раз больше энергии см Measurement of Power in Early Steam-Driven Textile Mills. Technology and Culture, 13(1), 25–43. doi:10.2307/3102654 и хуже справлялся с уточной нитью.
Во-первых, очевидно, что веретено ватера не может потреблять в 10 раз больше мощности (при одинаковом уровне изготовления механизма), потому что в обоих случаях совершается примерно одинаковая работа.
Во-вторых, если полностью прочитать абзац по приведенной ссылке, виднл, что даже автору такая разница кажется сомнительной.
>>The figure of 100 spindles to each horsepower was probably widely used as a rule of thumb by the turn of the century, in mills where the spinning was being done on machines of the Arkwright type. Robertson Buchanan, who quoted this figure in 1808, also noted that when flax was being spun rather than cotton, seventy-five spindles could be driven by 1 horsepower; but when cotton was being spun on a mule rather than on machines of the Arkwright type, 1,000 spindles were equivalent to 1 horsepower.5 This large figure may indicate that Buchanan was thinking about mills where mule spinning was not yet fully mechanized. In every case, the figures refer not only to the power used to drive the spinning machines but also to the carding and roving machines that neces- sarily accompanied the spinning. >>
Если взять более современные данные, например, из технической энциклопедии
https://books.google.ru/books?id=0x0gBwAAQBAJ&pg=PT277&lpg=PT277&dq=%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8B%D0%B9+%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80&source=bl&ots=lt3G3kLJHR&sig=ACfU3U11G0VAYM9LuZnvyaIcujhnc9vVcg&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwjdhd_WktbzAhXDlIsKHdRBCOcQ6AF6BAgTEAI#v=onepage&q=%D1%80%D0%BE%D0%B3%D1%83%D0%BB%D1%8C%D1%87%D0%B0%D1%82%D1%8B%D0%B9%20%D0%B2%D0%B0%D1%82%D0%B5%D1%80&f=true
То видно, что на мюльной машине 1 лс достаточна для 100 веретен, на ватере же для 100 веретен нужно 1.5 лс. Но и производительность последнего в 1.5 раза больше. Эти данные для шерсти, но сомневаюсь, что для хлопка разница будет больше.
Здесь приводятся более точные цифры
https://books.google.ru/books?id=rh0gBwAAQBAJ&pg=PT7&lpg=PT7&dq=%D0%BF%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5+%D0%BC%D0%BE%D1%89%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8+%D0%BD%D0%B0+%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%BE&source=bl&ots=cCEb143y7B&sig=ACfU3U0wsMZ_0MhHW1Ep63DscufSrwnYqA&hl=ru&sa=X&ved=2ahUKEwiBhdWNmdfzAhUixosKHYWaAs4Q6AF6BAgvEAI#v=onepage&q=%D0%BF%D0%BE%D1%82%D1%80%D0%B5%D0%B1%D0%BB%D0%B5%D0%BD%D0%B8%D0%B5%20%D0%BC%D0%BE%D1%89%D0%BD%D0%BE%D1%81%D1%82%D0%B8%20%D0%BD%D0%B0%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%BE&f=true
Мюль машина расходует 1 лс при прядении на 110-130 веретенах, в зависимости от номера пряжи. Поичем потребление энергии очень неравномерно в ходе цикла прядения.
Поэтому ни о каких 50 и 100 веретен на мюле с ручным приводе речи быть не может. Скорей 8-10, максимум 20, и приводить в действие такую машину должен сильный и квалифицировпнный работник. Механизировать привод тоже явно сложнее, чем ватер, постоянно потребляющий одинаковую мощность и имеющий неподвижно закрепленные веретена.
Так а что с
> Четыре с половиной миллиона мюльных веретен и 300 тысяч вотерфреймных.
и
> Мюльная машина … в итоге была практически вытеснена.
? Понятно что автор мог и приврать. Но таки это цензус писался для предоставления в парламент, так что ну в 2, в в 3 раза, но разницу в пятнадцать раз одним привиранием не объяснишь.
То что она была вытеснена это конечно да. Но в каком году и в какую «технологическую эпоху»?
>> Поэтому ни о каких 50 и 100 веретен на мюле с ручным приводе речи быть не может.
Пардон муа, но
> Crompton’s first mule had 48 spindles and could produce 1 pound (0.45 kg) of 60s thread a day. This demanded a spindle speed of 1,700 rpm, and a power input of 1⁄16 horsepower (47 W).[8]
ежу понятно что бывают разные режимы. Кромптон возможно концентрировался на самой тонкой нити, да и как изобретатель он знал все до последнего винтика и выдавал околопредельный результат. Где-нибудь в 1800-1830х было выгоднее выкинуть побольше ваттов, зато упростить механизм и понизить квалификацию, да и нити могли быть потолще/позакрученнее. Опять таки первые ватеры банально делались кое-как и с расчетом на минимальную квалификацию, так что и 10х кратная разница для худших моделей имхо реальна.
Имхо выравнивание ровницы одновременным прокатом нескольких на валиках и последующим складыванием отличная вещь. Надо поискать пользовались ли ей в 18ом. Но я сильно сомневаюсь что до до-Молди вский уровень «машиностроения» произведет ролики которые смогут утончать сырье до приличной нити, плюс проблемы с избыточной аттенуацией для уточной и тп тд
Имхо само распространение мюльной в начале 19го это прекрасный признак того что это как раз то что надо попаданцу.
//Четыре с половиной миллиона мюльных веретен и 300 тысяч вотерфреймных//
Было бы интересно посмотреть данные по другим годам, а также не только по англии и хлопку.
Данные Кромптона недостаточно объективны, скорей всего преобладание мюльных машин в 4-5 раз. К 1845 году мюльных машин 74%, тростл-фрайм (по сути тот же ватер) 26%.
//Надо поискать пользовались ли ей в 18ом.//
Так на фабриках того же Аркрайта использовали, там вообще полностью механизировали весь цикл от сырого хлопка до нити.
В то время как мюльные машины до 1790 г были с ручным приводом.
//Опять таки первые ватеры банально делались кое-как и с расчетом на минимальную квалификацию//
Вот-вот, почему то все рассматривают только первую ватер машину, хотя в это же время ее тоже активно улучшали. Тростл-фрейм это тот же ватер, только с улучшенным приводом роликов и веретен — не индивидуальными шестеренками, а общей передачей, как на дженни.
//1 pound (0.45 kg) of 60s thread a day//
48 веретен — меньше 10 г нити в день на каждое.
А при ручном прядении на самопрялке пряха (женщина) производила 0.5 фунта нити, хоть и более грубой (16-20 номер).
Вообще увеличение количества веретен в n увеличивало производительность далеко не в те же n раз. Для дженни с 10 веретенами производительность в 3 раза выше, чем для ручного. Для ручного мюля — должно быть соизмеримо для одинаковй нити, или чуть меньше.
Опять же, возвращаясь к подготовительным операциям — внедрение одной мюльной машины или той же самой дженни приведет к тому, что лимитировать будет стадия подготовки сырья, как это раньше случилось с самолетым челноком.
Поэтому стоит сразу механизировать весь цикл производства, что проще в случае ватера.
А сама по себе мюльная машина решит лишь одну частную проблему — производство тонких тканей из хлопка.
Китайская самопрялка с 3 веретенами
https://dl.dropboxusercontent.com/s/m9hvae2t5pp1ikj/%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%BB%D0%BA%D0%B0%202%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B0.png?dl=0
https://dl.dropboxusercontent.com/s/umpo0t2w6whbwi7/%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%BB%D0%BA%D0%B0%203%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD%D0%B0.png?dl=0
Пять веретен
https://dl.dropboxusercontent.com/s/sc9h34sq98iiahx/%D1%81%D0%B0%D0%BC%D0%BE%D0%BF%D1%80%D1%8F%D0%BB%D0%BA%D0%B0%206%20%D0%B2%D0%B5%D1%80%D0%B5%D1%82%D0%B5%D0%BD.png?dl=0
Да, насколько я понимаю для прядения утка одной рукой. Вообще скорее именно такие штуки были основным вдохновлением для Дженни
weave lace https://coub.com/view/2ynyxq
коротко но понятно и оч хорошая анимация https://www.youtube.com/watch?v=YwRbyTCqOQY
Очень дорогая графика, видимо компания решила оторваться.