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詹姆斯·哈格裏夫斯發明了什麽?

說到18世紀中葉開始的工業革命,人們對蒸汽機的發明和應用了解更多。事實上,工業革命開始的標誌不僅是作為動力機器的蒸汽機,還有作為工具機或工作機的珍妮紡紗機。恩格斯說:“第壹個從根本上改變英國工人狀況的發明是珍妮紡紗機。”可見珍妮紡紗機的發明和應用意義和影響之大!這裏要介紹的是珍妮紡紗機的發明者詹姆斯·哈格裏夫斯。

在英格蘭西北部,靠近愛爾蘭海,有蘭開夏郡。這裏的紡織業歷史悠久,被稱為英國紡織業的搖籃。哈格裏夫斯來自蘭開夏郡。哈格裏夫斯出生於1720左右。20歲後,他定居在蘭開夏郡布拉克郊區,過著木匠和織布工的清貧生活。

由於哈格裏夫斯既是織布工又是木匠,他經常接觸壹些機械,積累了豐富的生產實踐經驗。當時還沒有專門設計制造機器的專業工程師。安裝旋轉裝置和組裝機器零件的工作由木匠、鐵匠、鎖匠或鐘表匠完成。哈格裏夫斯因為自己的職業,對機械的安裝和維修很熟悉,所以經常有人找他幫忙。人們欽佩他高超的技藝,稱他為“全能的人”。在機械安裝、修理和制造方面的長期實踐,彌補了他在正規學校教育方面的不足,為他日後發明新型紡紗機奠定了基礎。

哈格裏夫斯有壹個鄰居是生產印花織物的。1762年,制造商雇傭哈格裏夫斯為他制造壹臺梳棉機。在此之前,圓柱形梳理機已經被壹個叫劉易斯·保羅的人發明了。哈格裏夫斯根據劉易斯·保羅的梳棉機的外觀完成了這臺機器的制作。這種梳棉機的結構很簡單,由壹個帶金屬齒的凹槽和壹些圓柱形的梳子組成。然而,在制造這臺梳棉機的過程中,哈格裏夫斯進壹步增加了他關於力學的知識。難怪壹位科技史家說:哈格裏夫斯在1762年制造出了梳棉機,“這是他機械師和發明家生涯的開始”。

英國的傳統工業是毛紡織。直到17世紀末,蘭開夏才首次建立起棉紡織業。因此,在當時的英國,棉紡織業是壹個新興的工業部門。因為是新興的工業部門,受封建行會和傳統法規的束縛較少,更容易采用先進的生產技術。為了與傳統產業毛紡織工業和從國外進口的棉紡織品競爭,棉紡織工業的技術創新尤為迫切。需要是壹切發明的前提。哈格裏夫斯發明的新型紡紗機是當時棉紡織業技術革新形勢的產物。

在哈格裏夫斯發明新的紡紗機之前,紡紗是用舊的手搖紡車進行的。每個人操作的手搖紡車只有壹個錠子,壹次只能紡壹根紗線。直到18世紀初,這種手動紡車效率很低,但也只能勉強滿足老式織機對棉紗的需求。然而,在18世紀開始後,情況發生了變化。

1733年,機械師約翰·凱發明了“飛梭”。配有這種梭子的織機不僅能織出更寬的布,而且織造效率也提高了壹倍。然後,他的兒子羅伯特·凱對其進行了改進,使其使用起來更加方便。由於織造效率的提高,紡紗工必須紡出8到12根紗線才能滿足壹個使用有梭織機的織布工的需要。棉紗供不應求,紗線短缺極其嚴重。據說在1760年,曼徹斯特有壹個織布工,每天要走五六公裏路,從五六個紡紗工那裏收集棉紗,供應自己壹天的織布。如果壹個紡織工想得到更多的棉紗,他必須用壹件外套或壹條新絲帶賄賂紡紗工。

棉紗長期供不應求,使得棉紗價格不斷上漲,棉廠老板感到難以承受。由於缺少紗線,壹些棉紡廠停止了生產。為了增加棉紗的產量,有必要發明壹種新的紡紗機。1735年,壹位名叫約翰·懷亞特的木匠發明了紡錘紡紗機,並於1738年獲得了專利證書。但由於這種機器很不完善,經常發生事故,所以在實踐中沒有得到推廣應用。棉紗供應不足的問題仍未解決。

在這種情況下,英國政府采取了各種措施。比如大力興辦紡紗學校,獎勵農村紡紗生產,甚至在監獄、孤兒院開始紡紗。1761年,英國“獎勵工藝協會”發布公告,設立獎金,征集發明新型紡紗機。文告莊嚴宣布:“該獎將授予能同時紡出六根羊毛紗、六根亞麻紗、六根棉紗或六根絲紗,並且只能由壹個人操作和觀看的機器的最佳發明者。”於是,這樣的紡紗機終於被發明了,這就是哈格裏夫斯的珍妮紡紗機。

棉紗供不應求,尤其是在蘭開夏郡。作為壹名織布工,哈格裏夫斯經常苦於拿不到足夠的棉紗。他看到妻子和女兒從早到晚用手搖紡車紡紗,不僅辛苦又累,效率也很低,每天紡的紗線很少。所以好懷念,怎麽改進手紡車,讓棉紗出去快壹點?因為有壹定的機械實用知識,他琢磨著用木工工具和技術去設計和實驗,以至於廢寢忘食。

當哈格裏夫斯不斷觀察和研究老式手搖紡車時,有壹天,他偶然看到妻子的手搖紡車掉在了地上。當時,紡車上的錠子由橫臥狀態變為直立狀態,而紡車繼續轉動。這個極其普遍的現象引起了他的註意。他喊道:“珍妮,妳快來看,妳的紡車翻車了!””“撿就是了,有什麽大驚小怪的?”妻子淡淡地說道。但是哈格裏夫斯並沒有馬上把紡車舉起來,而是面對著掉在地上的紡車進行了仔細的觀察和思考。他想,如果幾個錠子垂直排列,用壹個輪子帶動,豈不是提高了紡紗效率?因此,他開始設計和制造壹種帶有八個垂直錠子的新型紡紗機。經過測試,完全成功,棉紗的生產效率壹下子提高了8倍。哈格裏夫斯喜出望外。因為這種新型紡紗機的研發靈感來源於落地的手紡車,所以他將這壹發明歸功於妻子,並以她的名字命名為“珍妮紡紗機”。

哈格裏夫斯發明珍妮紡紗機的故事廣為流傳。在流傳的過程中,故事難免有不同,但總體來說,都是相似的。有壹種說法是珍妮是他女兒的名字。哈格裏夫斯為了紀念他的女兒,將新紡紗機命名為“珍妮紡紗機”。關於哈格裏夫斯發明珍妮紡紗機的時間也有兩個版本:壹個是在1764年,壹個是在1765年。珍妮是他老婆的名字還是他女兒的名字,是1764還是1765發明的,跟這個新型紡紗機本身關系不大,不需要考證。

據相關史料記載,珍妮紡紗機的結構比較簡單。它用四根柱子和幾根橫桿組成壹個長方形的框架。兩排錠子並排布置在機架的壹端。在框架的上方,有兩根互相緊貼的木桿。兩根木桿放在壹個支架上,可以隨意來回滑動。在車架的壹側,安裝了壹個帶曲柄的大輪子。壹根皮帶纏繞在大輪上,皮帶纏繞在安裝在車架下的轉軸上。轉軸通過傳動裝置與兩排立軸連接。操作時,旋轉者右手搖動大輪,左手握住支架。當大輪子轉動時,所有的錠子都轉動。這樣,事先經過梳理和紡制的棉花就會被拉伸和加撚,同時紡出紗線。

珍妮紡紗機是壹種多錠紡紗機,顯然是由老式手搖紡車衍生而來的。它把錠子集中在許多手動紡車上,轉移到壹臺機器上,由壹個大輪子帶動,從而使壹個工人能夠完成過去幾個工人的工作,大大提高了勞動效率。哈格裏夫斯最初設計制造的珍妮機只有八個錠子,壹次可以紡八根紗線。後來經過改進,錠子數量不斷增加,壹次可紡18、80甚至100根紗線。由於棉紗產量增加,紡紗跟不上織造的問題得到了解決。

哈格裏夫斯發明的珍妮紡紗機體積小巧,可以放在壹個小房間裏,非常適合家庭使用。同時只需要用手搖動,操作方法簡單省力,即使是青少年也可以使用。哈格裏夫斯並沒有想到用它來發財,他只是想紡出更多的紗線來滿足編織的需要,這樣壹家人的生活才能得到保障。因此,在珍妮發明之初,哈格裏夫斯並沒有立即將其公之於眾,只是在自己家中進行了嘗試。在試驗過程中,他對珍妮機的結構進行了壹些改進,使其日臻完善。

1767年,珍妮紡紗機發明後的兩三年,哈格裏夫斯做了幾臺珍妮機,公開出售。這是壹場災難。原來,自從他在家裏試用珍妮機後,生產出了更多更快的棉紗,引起了別人的註意。現在,他把珍妮的機器公開銷售,大大增加了購買珍妮機器的人的棉紗產量,所以很多人都嫉妒和反對。他們認為珍妮紡紗機應用後,老式的手動紡車將被擠出市場,因此他們將不得不破產,失去工作。結果這些人蜂擁到哈格裏夫斯家裏,把紡紗機全毀了。哈格裏夫斯在布萊克本再也住不下去了,他只好帶著家人在1768年從蘭開夏郡逃到諾丁漢,在那裏定居下來。在這裏,他和別人合夥開了壹家小工廠,用珍妮紡紗機生產織襪子用的紗線。

當時的諾丁漢和蘭開夏郡壹樣,由於供應不足,棉紗嚴重短缺。哈格裏夫斯來到這裏後,開始為珍妮的紡紗機申請專利。為了得到認可,他詳細描述和講解了珍妮紡紗機的結構、性能和操作方法。7月1770,哈格裏夫斯獲得了正式的專利證書。然後,他開始大量制造和銷售珍妮紡紗機。

然而,哈格裏夫斯在出售珍妮的機器的過程中遇到了麻煩。因為珍妮的機器結構簡單,所以很容易復制。結果壹些廠家買了這種新型紡紗機後,很快就自己仿制,推廣開來。然而,他們沒有依法向哈格支付使用費。為了保護自己的專利權,哈格裏夫斯不得不與那些制造商的非法行為作鬥爭。在起訴這些人的過程中,他花了很多錢。原來,哈格裏夫斯搬到諾丁漢壹段時間後,通過制造和銷售大量珍妮紡紗機賺了很多錢。但是為了打官司,在這方面投入了大量的資金。看來哈格裏夫斯此時是鐵了心要和不法廠商壹爭高下,所以不惜血本。據說已經有廠商表示願意和他和解,答應付給他3000英鎊,但是哈格裏夫斯拒絕接受。可以看出,哈格裏夫斯為了保護自己發明的專利權,花了遠遠更多的錢。遺憾的是,雖然投入了大量的金錢和精力,但還是敗訴了。因為證明哈格裏夫斯在收到專利證書之前已經出售了珍妮紡紗機,所以他的專利權被宣告無效。這件事對哈格裏夫斯無疑是壹個沈重的打擊。

哈格裏夫斯剛到諾丁漢郡的時候真的很窮。但自從1770獲得發明專利後,由於珍妮機的大規模制造和銷售,他的收入逐漸增加。雖然他在專利保護訴訟中遭受了損失和挫折,但他手裏仍然有很多錢。1778年4月22日,哈格裏夫斯在諾丁漢去世。有壹種說法是哈格裏夫斯後來死於貧困,這是不正確的。事實上,當他死時,他留給他的繼承人壹筆錢,這是4000多英鎊。

哈格裏夫斯發明的珍妮紡紗機,由於結構簡單,使用方便,價格低廉,很快在英國各地推廣使用。據統計,在哈格裏夫斯死後的10年,也就是1788年,英國有不下20000臺珍妮紡紗機。尤其是在蘭開夏郡,珍妮機很快取代了老式紡車。有壹本書叫《新工業體系的起源》,描述了梅勒村的情況,說:“舊紡車被扔進了垃圾堆。現在人們只用多錠紡紗機紡紗。”這裏說的多錠紡紗機就是珍妮紡紗機。除了蘭開夏郡,其他郡,從1775到1785,珍妮紡紗機也迅速普及。

珍妮紡紗機的發明是棉紡織技術的壹大飛躍。它使棉紗產量迅速增加,引起紡織行業的壹系列變革,帶來深遠的社會影響。因為棉紗的生產成本降低,布料的價格也降低,從而增加了對布料的需求。於是,原本從事農業的織工逐漸放棄農業,成為完全靠工資生活的無產者。與此同時,在珍妮機的使用擠掉了舊紡車之後,壹些曾經從事家庭手工業的紡紗工人因為買不起珍妮機而放棄了農業,轉而和擁有珍妮機的人壹起工作,成為雇傭工人。織工和織布工遺棄的土地被農業資本家買下,從而建立了大資本主義農場。這些情況表明,珍妮紡紗機的發明和廣泛應用不僅促進了棉紡織業的發展,而且對改變社會生產關系也起到了作用。

珍妮的紡紗機靠人力搖晃,紡出的棉紗不夠結實。為了克服這壹缺點,有必要繼續進行技術創新。於是,水力紡紗機、繆爾紡紗機、水力織布機等新機器相繼發明。壹系列機床的發明促使蒸汽機作為動力機器的誕生。壹項技術創新推動著另壹項技術創新。當我們回顧給世界帶來巨變的工業革命時,不要忘記在機器生產取代手工勞動的過程中做出巨大貢獻的哈格裏夫斯。

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