من مكبسين إلى ستة

يطلب منك هذا الدرس أن تبحث في التطور التاريخي لنظام هيدروليكي أو هوائي، وأن تسأل لماذا طُوِّر وكيف جرى تحسينه، وأن تصف المكوّنات الشائعة في هذه الأنظمة ووظيفة كل منها. ويقدّم المتحف مضختين من كتابين من العصور الوسطى، إحداهما بمكبسين والأخرى بستة، ولهما مكابس وصمامات؛ أما الأنظمة الحديثة وآثارها الاجتماعية والتاريخ الكامل للمضخات فعلى صفّك أن يتناولها. ¹

قارن بين المضختين. عدِّد الأجزاء المشتركة بينهما والجزء الذي تضيفه كل منهما. ماذا يقول كل سجل إن التصميم قُصد به؟

ابحث عن مواضع الصمامات في المضخة التي قرأت عنها. ماذا سيحدث للماء من دونها؟

انظر داخل أسطوانة واحدة من مضخة الجزري ذات المكبسين. في كل أسطوانة نحاسية صمامان رفرفيان لا يسمحان بالحركة إلا إلى أعلى: أحدهما عند أنبوب أخذ الماء والآخر عند أنبوب رفعه ². والمكبس بقضيب حديدي في نهايته قرصان بينهما حشو من حبل القنب، يملأ الفراغ ويحكم التماس داخل الأسطوانة الملساء ². وتلتقي قناتا الرفع في أنبوب رأسي واحد ³. والآن اسأل: ماذا يفعل الماء في الشوط الهابط لو غاب الصمام عند أنبوب الرفع؟

تذكر السجلات ما أُريد لكل تصميم، لا لماذا أخذه صاحبه. فالجزري تصفه TDV مهندساً يعنى بتحسين ما سبقه ⁴. وفي مضخة تقي الدين يقرأ السجل المقصود تعاقب رفع الماء بدلاً من الاقتصار على دفعة من مكبس واحد ⁵. ويقارن الحسن الآلة بمضخة الجزري، ويذكر سوابق للكامة عند هيرون وفي الصين ⁶.

الأكثر من القصبات ليس قاعدة. فنص تقي الدين يجيز العمل بقصبة واحدة، ويفضل ألا تقل عن ثلاث لتناسب صعود الماء، ويذكر إمكان تحقق المقصود باثنتين ⁷. والأفضلية ليست حداً يمنع أي ضخ بأقل من ثلاث ^{7 8}.

تُقرأ المضخة ذات القصبات الست في نص طبعة أحمد يوسف الحسن، لا في آلة أصلية ⁵. والدراسة الهندسية الحديثة لها تصرح بأنها لا تملك دليلاً على صنعها تاريخياً، وأن أبعاداً كثيرة في نموذجها مفترضة ⁹. أما نموذج المتحف للمضخة ذات المكبسين فهو إعادة بناء ¹⁰.

يجيز نص تقي الدين العمل بقصبة واحدة، ويفضل ثلاثاً، ويقول إن اثنتين تكفيان. لماذا قد يفضّل المصمم قصبات أكثر حين تعمل أقل، وماذا تقيس لتختبر هذه الأفضلية؟

• المضخة ذات المكبسين: الصمامات والحشو والأنبوب الرأسي.
• المضخة ذات القصبات الست: ستة مكابس تحركها كامات وتعيدها أثقال.
• تقي الدين بن معروف: مؤلف الكتاب الذي يصفها.

اقرأ عن المضخة ذات المكبسين والمضخة ذات الأسطوانات الست. اصنع جدولًا بصف لكل مضخة، وأعمدة لمصدر القوة وعدد المكابس وطريقة خروج الماء.