الجزري

في عام 1206 قُدم عمود الحدبات بواسطة الجزري، وهو عمود تتصل به الحدبات، وقد استخدم هذه الآلية في آلاته كالساعات المائية (مثل ساعة الشموع) وآلات رفع المياه. ظهرت الحدبة وعمود الحدبات أيضًا في الآليات الأوروبية من القرن الرابع عشر.

استُخدم المقبض المركزي في الحجر الدوار لتشكيل آلية المرفق، والتي انتشرت في أنحاء إسبانيا في القرن الخامس قبل الميلاد. يرجع أول دليل على وجود آلية ذراع التوصيل والمرفق إلى منشرة هيرابوليس في القرن الثالث الميلادي في الإمبراطورية الرومانية. تظهر آلية المرفق أيضًا في منتصف القرن التاسع في العديد من الأجهزة الهيدروليكية التي وصفها إخوة بني موسى في كتابهم للأجهزة المبتكرة.[13]

في عام 1206، ابتكر الجزري العمود المرفق البدائي، والذي دُمج مع آلية مرفق ذارع التوصيل في مضخته ذات الأسطوانة المزدوجة. مثل العمود المرفق الحديث، كانت آلية الجزري تتكون من عجلة تضع العديد من مسامير المرفق في مسار تحركها، وتكون حركة العجلة دائرية وتتحرك المسامير ذهابًا وإيابًا في خط مستقيم. العمود المرفقي الذي وصفه الجزري يحول الحركة الدوارة المستمرة إلى حركة ترددية خطية، وهو أساسي للآلات الحديثة مثل المحرك البخاري ومحرك الاحتراق الداخلي وأدوات التحكم الآلية.[14]

استخدم العمود المرفق بقضيب توصيل في اثنين من آلات رفع المياه: مضخة سلسلة الساقية المدفوعة بآلية المرفق ومضخة شفط المكبس مزدوجة الفعل.

مؤرخ التكنولوجيا الإنجليزية دونالد هيل كتب ما يلي:

اخترع الجزري طريقة للتحكم في سرعة دوران عجلة باستخدام آلية الهروب.[16]

الترس القطاعي هو «قطعة لتلقي أو توصيل حركة ترددية من أو إلى عجلة مسننة، تتألف من قطاع من تعشيق التروس الدائري، لها تروس على محيطها أو سطحها».

كتب البروفيسور لين تاونسند وايت:

كان أول استخدام معروف لآلية الموفق داخل مضخة توجد في إحدى ماكينات الساقية التي صنعها الجزري. إن مفهوم تقليل العمل المتقطع تضمنت أولاً في إحدى مضخات الساقية، والتي كانت تهدف إلى زيادة كفاءة مضخة سلسلة الساقية. كما أنشأ الجزري مضخة سلسلة الساقية لجمع المياه التي تُدار بالطاقة الكهرومائية بدلاً من العمل اليدوي. زُودت آلات الساقية -مثل تلك التي وصفها- بالمياه في دمشق منذ القرن الثالث عشر وحتى العصر الحديث، وكانت تستخدم بشكل يومي في جميع أنحاء العالم الإسلامي في العصور الوسطى.[18]

استشهادًا بالسيفون البيزنطي المستخدم في تصريف النار اليونانية كمصدر إلهام، مضى الجزري لوصف أنابيب الشفط الأولى ومضخة الشفط والمضخة مزدوجة الفعل، واستخدم الطرق القديمة للصمامات وآلية ربط العمود المرفقي عندما اخترع مضخة شفط مكبس مزدوجة الترددية. شُغلت هذه المضخة بواسطة عجلة مائية والتي تعمل من خلال نظام التروس على فتحه قضيب التذبذب الذي تعلق عليه قضبان مكابس. تعمل المكابس في أسطوانات معاكسة أفقياً، وتُزود كل منها بأنابيب الشفط التي تديرها الصمامات، كما تُوصل أنابيب التوصيل فوق مركز الماكينة لتشكيل مخرج واحد في نظام الري. كان لآلة رفع المياه هذه أهمية مباشرة لتطوير الهندسة الحديثة.[19]

هذه المضخة رائعة لثلاثة أسباب:

• أول استخدام معروف لأنبوب الشفط الحقيقي (الذي يمتص السوائل في فراغ جزئي) في المضخة.
• أول تطبيق لمبدأ التمثيل المزدوج.
• تحويل الحركة الدوارة إلى حركة ترددية.

يمكن لمضخة مكبس شفط الجزري رفع 13.6 متر من الماء بمساعدة أنابيب التوصيل. كان هذا أكثر تطوراً من مضخات الشفط التي ظهرت في أوروبا في القرن الخامس عشر، والتي كانت تفتقر إلى أنابيب التوصيل.

طور الجزري أول نظام لإمداد المياه ليُدار بواسطة التروس والطاقة الكهرومائية، والذي بُني في دمشق في القرن الثالث عشر لتزويد المساجد ومستشفيات بيمارستان بالمياه.

وفقًا لدونالد هيل، وصف الجزري ساعات الشموع الأكثر تطوراً المعروفة حتى الآن، كما وصف هيل إحدى الساعات الشمعية للجزري على النحو التالي: «كانت الشمعة -التي كان معدل حرقها معروفًا- في الجهة السفلية من الغطاء، ويمرر الفتيل عبر الفتحة. يُجمع الشمع ويمكن إزالته بشكل دوري حتى لا يتداخل مع الحرق المستمر. توجد قاع الشمعة في طبق ضحل له حلقة على جانبه متصلة عبر البكرات بوزن موازن. عندما تحترق الشمعة، يدفعها الوزن للأعلى بسرعة ثابتة تشغل تلك الآلية الذاتية من الطبق في أسفل الشمعة. لا توجد ساعات شمعة أخرى معروفة تحمل هذا التطور.»

اشتملت الساعة الشمعية على مؤشر لعرض الوقت، واستخدمت آلية تجهيز حربة لأول مرة، وهي آلية تثبيت ما زالت تستخدم في العصر الحديث.[21][22]

تتميز ساعة الفيل التي وصفها الجزري في عام 1206 بالعديد من الابتكارات. كانت هذه الساعة الأولى التي تفاعل فيها الأوتوماتون بعد فواصل زمنية معينة (في هذه الحالة، روبوت بشري يصيب الصنج والطيور الروبوتية الميكانيكية) وأول ساعة مائية تسجل بدقة مرور الساعات الزمنية لتتوافق مع طول غير متساو من أيام طوال العام.[12]

كانت ساعة القلعة أكبر ساعة فلكية للجزري، حيث كانت عبارة عن جهاز معقد يبلغ ارتفاعه حوالي 11 قدمًا (3.4 متر)، وكان له وظائف متعددة إلى جانب ضبط الوقت. تضمنت عرضًا للبروج والمدارات الشمسية والقمرية، وكان للجهاز أيضَا ميزة مبتكرة حيث يوجد مؤشر على شكل هلال القمر الذي يتحرك عبر الجزء العلوي من البوابة ويُنقل بواسطة عربة خفية ليتسبب في فتح أبواب أوتوماتيكية ليكشف كل باب عن عارضة أزياء، كل ساعة. ميزة مبتكرة أخرى هي القدرة على إعادة برمجة طول النهار والليل من أجل حساب التغييرات التي طرأت على مدار العام.[23]

ميزة أخرى للجهاز هي خمسة موسيقيين أوتوماتيين يقومون بتشغيل الموسيقى تلقائيًا عندما تنقلهم رافعات تُشغل بواسطة عمود الحدبات المخفي المرفق بعجلة مائية. تضمنت المكونات الأخرى لساعة القلعة خزانًا رئيسيًا مع عوامة، وحوض وصمامات، وبكرتين، وقرص هلالي يعرض البروج، واثنان من كرات الصقر تسقط في المزهريات. تعتبر ساعة القلعة للجزري أول كمبيوتر تمثيلي قابل للبرمجة.