آلات رفع الماء في أعمال الجزري

1995 العلوم والمعارف الهندسية

جلال شوقي

KFAS

الجزري آلات رفع الماء أدوات الهندسة

أورد الجزري تحت النوع الخامس من الحيل الهندسية مجموع آلات شكل (72) ترفع ماء من غمرة وبير ليست بعميقة ونهر جار، ويتكون هذا المجموع من خمس آلات هي:

 

1- آلة ترفع ماء من غمرة إلى مكان مرتفع بدابة تدير سَهْماً، شكلا (73) و (74).

وتعتمد طريقة عمل هذه الآلة على إدارة مغرفة (مغموس طرفها في الماء) لربع دورة، حيث تفرغ محتواها من الماء الذي رفعته عند منسوب محور إدارتها، ويتطلب ذلك استخدام عجلة ذات أسنان مشغلة حول ربع محيطها فحسب، سعياً لإحداث حركة المغرفة من الوضع الرأسي إلى الوضع الأفقي. 

هذا ويجري نقل الحركة (وبالتالي القدرة) من المحور الأفقي إلى العمود (السهم) الرأسي الذي تديره الدابة، وذلك بواسطة زوج من العجلات المسننة (مبين إلى اليمين في الشكل).

وبانتهاء تعاشق المسننة الجزئية مع مسننة عمود المغرفة، تهوي المغرفة، وتنغمس في الماء استعداداً للدورة التالية.

ولعل هذه هي المرة الأولى التي يستعمل فيها مسنن جزئي (Segmental Gear) في الهندسة الميكانيكية.

 

2- آلة ترفع الماء من غمرة أوبير بدابة تديرها .

لم يفت الجزري أن يلحظ أن الآلة السابقة تعطي رفعاً للماء خلال ربع دورة فقط، فإذا ما أمكن زيادة عدد المغارف مع زيادة عدد المسننات الجزئية وتعاقبها بشكل دوري لأمكن (زيادة مغرفة أخرى، ومغرفتين وثلاث – على حد قول الجزري) مع الاستفادة القصوى من هذه الآلة بتدبير أربع مغارف تعمل بطريقة متعاقبة: مغرفة لكل ربع دورة، الأشكال (75) إلى (77).

 

3- آلة رفع الماء باستعمال زنجير ودلاء

تعتمد عملية رفع الماء في هذه الآلة بزنجير طويل موصول الطرفين يحمل دلاء ويمر على دولاب قفصي يحركه عمود مستعرض – متصل – بزوج من المسننات – مع العمود الرأسي الذي تديره الدابة، الأشكال (78) – (80).

ويضم الجهاز ترتيبة بديلة لاستخدام الدابة المسخرة في الإدارة، وذلك بتشغيل تربينة (عنفة) دفعية مبيتة في أسفل الآلة، حيث تدير التربينة العمود (السهم) الرأسي بواسطة زوج من المسننات تمااً كما هو الحال في الحيلة السابقة شكل (78). 

وعلى ذلك تنتقل الحركة (وبالتالي القدرة) إلى العمود الأفقي العلوي الذي يدير دولاب الزنجير لتصعد الدلاء بالماء إلى مستوى العمود الأفقي.

 

4- آلة إخراج الماء بالمغرفة المتأرجحة

هي آلة لرفع الماء بواسطة مغرفة متارجحة منغمسة في ماء البئر، وذلك بواسطة وتد يتحرك داخل خرق (شقب) مشغل بساق المغرفة، يتحرك حركة دورانية حول العمود المستعرض الذي ينتهي طرفه الأيمن بدولاب مسنن رأسي، يتعاشق مع الدولاب المسنن الأفقي والمركب على المحور (السهم) الرأسي الذي تديره الدابة المسخرة.

فبإصعاد كفة المغرفة عن موازاة الأفق يسري الماء من الكفة إلى ذنب المغرفة متجهاً إلى الخارج جاهزاً للاستعمال.  وبخفض الكفة كنتيجة حتمية للحركة الدورانية للوتد داخل الخرق (الشقب) تعود المغرفة إلى الانغماس في ماء البئر لتبدأ دورة جديدة، شكلا (81) و (82).

وجدير بالذكر أن الوتد الذي يتحرك في خرق المغرفة يقوم بأداء عمل رائد يشبه سلوك المرفق (Crank)، أو الحدبة (Cam) أو اللامتمركز (Eccentric)، في الآليات المعاصرة.

 

5- آلة سحب وضخ الماء في أسطوانتين متعاكستين  (Pump with opposed cylinders)

وهذه آلة قصد منها تحويل الحركة الدورانية (Rotary Motion) الناتجة عن دفع الماء لدولاب ذي أجنحة (Paddle wheel) إلى حركة ترددية خطية (Linear Reciprocating Motion) يجري بها تشغيل كابِسَيْن (Pistons) في أسطوانتين (زرافتين) متقابلتين أو متعاكستين.

وذلك بواسطة ذراع متأرجح ذي خرق، يتحرك فيه وتد منتصب مركب على دولاب مسنن ليدور بدورانه، وتنتهي كل من الزراقتين (الأسطوانتين) بأنبوب سحب (مص) وأنبوب دفع (كبس)، ينظم الحركة فيهما صمامات ردَّادان، شكلا (83) و (84).

 

ويجري العمل في هذه المضخة على الوجه الآتي:

تدفع المياه الدولاب ذا الكفات ليدير المحور الأفقي الذي يحمل عجلة مسننة تقوم بدورها بإدارة المسنن السفلي الذي يحمل – قريباً من حافته – الوتد المنتصب الذي يدخل في خرق (شقب) الذراع المتارجح حول مركز تثبيته في أسسفل الآلة.

ويتصل الذراع المتأرجح بقضيبي الكابسين المتقابلين ليقوم بعملية سحب (مص) في إحدى الأسطوانتين بينما يقوم بعملية دفع (كبس) في الأسطوانة الأخرى، وبذلك يُحصل على دفعتين من الماء في كل دورة كاملة للمسنن الحامل للوتد المنتصب.

وحريّ بنا أن نشير هنا إلى أن الجزري تنبه تماماً لمشكلة التسرب (Leakage) عبر الكابس (Piston)، فرتَّب أول مانع للتسرب، ويتمثل في لف خيط من القنب مشبع بالشحم على السطح الأسطواني لكل كابس حتى يقوم بمنع التسرب دون زيادة معاوقة الحركة لوجود الشحم، وبذلك يكون الجزري قد حاز قصب السبق في إدخال مانعات التسرب (Seals) في الآلات.

 

الوقاية من فِعْل الماء

أدرك الجزري تمام الإدراك أهمية حماية أسطح المعادن من تأثير الماء والبيئة، وذلك بتغطيتها بأصباغ معجونة بالدهن، وفي هذا الصدد يقول الجزري في كتابه "الجامع بين العلم والعمل"، النافع في صناعة الحيل" (الشكل الثالث من النوع الخامس):

"… وعند تحرير ما وصفته تصبغ الدواليب والمحاور والكيزان والسواقي وجميع ما اتخذ من النحاس وغيره بألوان الأصباغ معجونة بدهن بذر الكتان الخالص مسحوقة به على الصلايا، فإن الماء لا يؤثر فيه، ولا يغيِّره إلا في زمان طويل…".

ولقد عرفت عملية وقاية الأسطح الملامسة للماء بعملية الرصَّاصة أو البيَّاضة (Tinning)، وذلك عند استعمال كساء من الرصاص أو من القصدير على التوالي.

[KSAGRelatedArticles] [ASPDRelatedArticles]