Как устроены швейные машинки? [Veritasium]
[музыка] Сможете объяснить, как работают швейные машинки? Подумайте, мы все их видели: игла ходит вверх-вниз, а на ткани появляется строчка из стежков. Только вот, знаете ли вы, как они получаются? Иголка ведь не проходит сквозь ткань целиком.
Вручную вы прокалываете ткань с одной стороны, перехватываете иголку с ниткой с другой. Именно поэтому, чтобы изобрести швейную машинку, сначала пришлось заново придумывать, как шить. Занятно, что мало кто помнит о таком важном обстоятельстве, у вас почти наверняка не было ни одной вещи, сшитой без швейной машинки.
В этом видео я покажу, как она работает, и обещаю вам, очень понравится. Вы поймёте, что эти машинки ежесекундно совершают маленькие меха чудеса. Педаль швейной машинки справа, рядом с вашей ногой; нажимаем слегка, сильно давить не надо, плавно жмём — и поехали!
Ну, ладно, а получается потрясающе медитативное занятие, если надо что-то сшить. Вот как можно это сделать: берём иголку и с её помощью протягиваем нить сквозь оба куска ткани. Это обычный смто шов. Есть, конечно, и гораздо более сложные. Но какой бы ручной шов вы ни пытались воспроизвести с помощью механического устройства, возникнет проблема: после того как иглу воткнули в ткань, нужно отпустить её с одной стороны и перехватить с другой.
Для машинки это практически невыполнимая задача, особенно 200 лет назад. Из-за этого и пришлось для начала придумать другой способ делать швы. Потребовалось три нововведения. Первое — устройство иглы. Люди шьют одежду уже десятки тысяч лет. В 2016 году учёные обнаружили в одной из сибирских пещер иглу, которая пролежала там около 50 с лишним лет.
Самое интересное: в той пещере не обитали её, занимали денисовцы — древний вымерший подвид людей. Выходит, шили не только такие, как мы, но и другие из рода хомо. Эта игла сделана из кости, но в остальном ничем не отличается от современной иголки: острым концом протыкает ткань, а через ушко на другом конце продевается нить.
Иголки за несколько десятков тысяч лет практически не изменились. В пещерах во Франции, в Древнем Египте, Греции, Индии, Китае и Японии они мало отличаются друг от друга. Но вот что изменилось: в 1755 году в Англии жил немецкий изобретатель Чарльз Фредерик Визенталь. До конца неясно, что им руководило: некоторые считают, что он пытался изобрести первую в мире швейную машинку, а может, просто устал переворачивать иголку после каждого стежка.
Так или иначе, он придумал заострить оба конца иголки, чтобы она проходила сквозь ткань. Как ни поверни, своё изобретение Визенталь запатентовал как иголку для вышивания, на ткани с которой шить, вероятно, было быстрее. Однако у новой иголки обнаружилось неожиданное достоинство: эта особенность до сих пор сохраняется у игл во всех швейных машинках.
Ушко оказалось рядом с заострённым кончиком. Ну и что такого? Если шить такой иголкой, то нитка почти сразу оказывается с другой стороны. Вытаскиваю иголку, и вместе с ней вытаскивается нитка. Получается, я вообще ничего не сделал: нам же надо, чтобы нитка с другой стороны ткани за что-нибудь зацепилась и не доставалась вслед за иголкой.
Есть два способа этого добиться. Второе — захват нити снизу. Если получится так, что когда мы вытаскиваем иглу, снизу остаётся петля, то сдвинув ткань чуть дальше, можно снова опустить иглу, теперь уже через петлю. Получится своего рода звено. Ещё раз сдвинем ткань, и у нас начнёт образовываться цепочка из стежков. Это так называемые цепные стежки — один из первых швов, которые освоили швейные машинки.
Сложно сказать, кто всё-таки именно изобрёл швейную машинку: над задачей одновременно билось множество умельцев и претендентов на первенство. Много в 1790 году. Томас создал подробные изображения для патента машинки, но неизвестно, дошло ли дело до прототипа. В 1814 в Вене патент получил Йозеф Маркер; у него ушло 10 лет на то, чтобы собрать машинку, но продавать он так ничего и не начал.
Всю оставшуюся жизнь он совершенствовал конструкцию. В 1830 свою швейную машинку создал француз Бартелеми Тимианье. В ней цепной шов делался с помощью иглы с крючком на конце. Тинь оформил патент и открыл швейную фабрику на 80 машинах; там отшивали форму для французской армии. Однако изобретение вызвало шквал недовольства: двести разъярённых портных ворвались на фабрику и переломали всё [музыка] оборудование.
Несколько десятков лет спустя появились машинки, достаточно надёжные для серийного производства. Почти одновременно изобрели два лучших механизма для создания цепного шва. В 1857 патенты каждый на своё изобретение. Не сложно сделать петлю, взявшись занять рукой, но придумать механизм, который сможет делать это без сбоев, куда сложнее.
Чарльз Реймонд использовал специальный крюк: иголка прокалывает ткань и опускается дальше, вместе с ниткой. Когда игла начинает подниматься, натяжение на нити спадает, и возле ушка образуется петелька. В этот удобный момент крючок за неё цепляется и оттягивает вниз. Затем он возвращается в исходную позицию, позволяя вновь игле пройти через петлю на обратном пути. Всё повторяется: возле ушка образуется петелька, за которую цепляется крюк и растягивает её, чтобы пропустить опускающуюся [музыка] иглу.
У Гипса был тот же принцип, только крючок вращался, когда иголка идёт вверх. Он цепляет нитку, описывает круг, отпускает первую петлю и тут же делает вторую. Идеально отладить форму Гипсу удалось только с три сего раза. Столько деревянных прототипов он изготовил, зато доведённые до совершенства детали использовались на протяжении 80 лет в разных моделях машинок. Петлитель крепился особым образом, так, чтобы он не отвалился при этом достаточно свободно, чтобы нить ни за что не цеплялась.
На экране упрощённая картинка, чтобы было понятнее. Чтобы делать цепные стежки, есть заметный недостаток: если нитка оборвётся в одном месте, вся строчка распускается целиком. Контакта с тканью мало, поэтому стежки без проблем выскальзывают один за другим. Каждый стежок держится за предыдущий, и стоит порваться одному — как выскакивает весь шов.
Из-за этого цепной стежок пришлось усложнять, правда, так уходит больше нити. Зато надежнее. Присмотритесь к швам: наверняка они прошиты именно цепным стежком. А ещё ими можно делать декоративную вышивку. Сначала это был в том числе и декоративный элемент, и просто шов, а потом им стали делать и надписи, и цветочные узоры. Тут приходится думать: так, если строчка пойдёт в этом направлении, то куда дальше? Постоянно рассчитываешь наперёд, и конечно, чем больше работаешь со швейной машинкой, тем лучше получается результат.
Забудем на минуту о цепном стежке. Есть и другой способ захватить нить, и в каком-то смысле он гениален. Всё, что нам нужно, — это две отдельные катушки ниток. Нижнюю катушку называют шпулькой. Вот как всё работает: игла протыкает ткань, нитка проходит вниз, а затем нам надо сделать так, чтобы нижняя катушка прошла через петлю рядом с ушком иголки. Затем вытаскиваем иглу, затягиваем петлю, и две нити переплетаются между собой. Такой шов называется челночный. Соответствующий патент в 1846 году оформил Эхо.
Чтобы разрекламировать изобретение, механик организовал демонстрацию. Он и его новоявленный детейще против пяти швейных машинок. Хоу работала, но смотрелась неважно: игла была загнута, ткань свисала сбоку, а строчить можно было только по прямой. Спустя несколько лет значительно усовершенствовал эту машину Ален Уилсон, получил сразу два патента в 1850 и 1851 году. Первый его изобретение — вибрирующий челнок типа лодочка или пуля.
Хотя его и называют вибрирующим, на самом деле он ходит вперёд-назад: внутри у него шпулька с нитками. Челнок проезжает вперёд сквозь петлю, которая образуется из верхней нити, протягивая через неё нижнюю нить. В итоге получается стежок [музыка]. Движение челнока и иглы синхронизировано. Сам челнок закреплён так, чтобы он свободно проходил через петлю, не цепляясь за нитки. Такие швейные машинки широко распространились в конце 19 века.
Только двадцать седьмую модель Зингера ВСС машинок производили миллионами, притом это были очень надёжные механизмы. Многие из них работают до сих пор, а ведь им уже больше 100 лет. Благо в то время про запланированное устаревание никто не думал.
В 1851 году Уилсон получил свой второй патент: он изобрёл то, что легло в основу конструкции всех современных машинок. Вместо челнока, который бегает туда-сюда, Уилсон использовал вращающийся челнок. Посмотрим, как это работает: игла опускается и протягивает верхнюю нитку. Она уходит довольно низко, а потом слегка поднимается, и натяжение в нитке ослабевает.
Вот так потом челнок зацепляется так, чтобы сквозь неё прошла шпулька с нижней нитью. Затем игла поднимается, петля затягивается, и у нас получается крепкий стежок. По началу может показаться, что верхней нити тратится больше, потому что под тканью нам нужно сделать довольно большую петлю под челнок, но вся эта лишняя нитка потом вытягивается наверх.
Наглядности: мы даже заправили нить с градиентом и сняли машинку в слоумо. Тут видно, сколько нитки уходит под ткань, и сколько потом возвращается. В итоге обеих нитей на шов уходит одинаковое количество. Также важно натяжение нити: оно должно быть одинаковым, не только чтобы расходовать одинаковое количество ниток, но и чтобы их переплетение находилось между слоями тканей, иначе шов будет ненадёжным. Это важно как для вращающихся челноков, так и для лодочек.
Но возникает проблема трения. Подумайте, только нитка много раз проходит сквозь ткань вниз и вверх на каждом стежке. Чтобы с этим справиться в игле сделали продольные желобки, что улучшило скольжение нити, когда она шла сквозь ткань вниз, чтобы хватило на петлю, а затем наверх, чтобы её затянуть. Благодаря этому и нить, и ткань оставались целее. Так что почти во всех современных швейных машинках на иголках есть такие же желобки.
Но нам всё ещё чего-то не хватает: стежок мы сделали, но как продвинуть ткань? Третье — продвижение ткани. В первых швейных машинках ткань продвигали вручную после каждого стежка. Разумеется, это медленно и неэффективно. Да и расположение стежков оставляло желать лучшего. Было несколько вариантов решения этой проблемы.
Но автором лучшего снова стал называемую лапку, которая придерживалась ткани снизу и немного [музыка] продвигалась. Почти во всех современных швейных машинках — настолько это надёжный способ. Иногда вносились изменения, например, на машинках для художественной вышивки цепным стежком. У таких машинок внизу есть специальная ручка. Она позволяет поворачивать всю рабочую область. Понятно.
А вот это так называемая прижимная лапка: сдвигает ткань в любом нужном направлении. У этой машинки двигатель стоит тут внизу, тут был механизм; мы его сняли, потому что он больше не нужен. За ручку надо было дёрнуть, и машинка запускалась моментально, потому что маховик крутился постоянно. Все машинки были подключены к одному мотору. Мы уже привыкли, что когда включаешь машинку, можно сначала прибавить, не спеша. Но раньше они стартовали сразу с 10.000 оборотов в минуту.
Да уж, главное — не расслабляться. Да, на фабриках работали настоящие героини, они невероятно обращались с машинками. Самое известное имя в мире швейных машин — Айзик Зингер. К слову, сам он ничего не изобретал. Этот расчётливый бизнесмен скупал патенты и на этом строил свою компанию, сделав элементы машинки взаимозаменяемыми, как при производстве оружия. Он оптимизировал так, что цена швейной машинки снизилась со 100 долларов примерно до 10.
По меркам 223 это около 300 долларов. По такой цене швейную машинку могли позволить себе обычные семьи, а не только огромные компании. Зингер одним из первых предложил платёж в рассрочку и разрешил покупателям платить в течение нескольких месяцев, а не платить всю сумму сразу. Компания Зингера стала одной из крупнейших в мире и первой американской международной компании.
До появления швейных машин на обычную рубашку уходило больше 12 часов, сейчас — меньше получаса. В 1900 средняя американская семья тратила на одежду около 15% своего дохода. В 2003 — меньше. При этом вещей у нас стало больше: в 2019 году их среднее число составляло больше 130 на человека. Ежегодно производится более 100 миллиардов единиц одежды. И, наконец, в одних только США 11.300.000 тонн одежды в год оказываются на помойке — это почти 35 кг мусора на каждого мужчину, каждую женщину и каждого ребёнка ежегодно.
Но не стоит винить в этом швейные машинки. Это великолепное устройство. Их изобретали, совершенствовали и дорабатывали десятки человек. Они изменили мир. Для этого пришлось всего лишь заново придумывать, как шить.
Переведено и озвучено студией Верт Дайдер.