خبر

  • تک بورد - بازسازی مهندسی صنایع روم

    بازسازی مهندسی صنایع روم
    17 روز و 15 ساعت قبل

    چگونه یک طراحی خاص باعث افزایش کارایی یک آسیاب آبی باستانی شده است.
    طاقهای کولوسئوم ، گنبد پانتئون ، زباله های آرنج ... معماری رومی به ظرافت و نبوغ شهرت دارد. یک یادگار کنجکاو ، که در زیرزمین موزه به هم چسبیده است ، نشان می دهد که طراحی رومی همچنین باعث افزایش کارایی یک مجموعه صنعتی باستانی شده است که به جای تأثیرگذاری ، برای کارکرد ساخته شده است.

    مجتمع آسیاب آبی باربگال در قرن 2 در جنوب فرانسه هیچ بنای یادبودی برای جلب توجه مردم نبود. اما کارخانه آسیاب زنی هم نبود. این نیرومندترین غلظت توان مکانیکی شناخته شده در دوران باستان بود - مجموعه ای از 16 چرخ چرخ ، قادر به خرد کردن تقریبی 55000 پوند آرد به صورت روزانه است.

    کارایی موثر این آرایه هزاران سال پیش به مهندسی دقیق احتیاج داشت. و در حال حاضر ، با ویرانی مجتمع آسیاب ، یک تیم بین المللی از متخصصان باستان شناسی ، زمین شناسی و مکانیک سیالات لازم بود تا سرنخ هایی از سیستم ناودانهای چوبی را که آب را به طور م throughثر از طریق مجتمع کانال می کند ، جمع کند. م keyلفه اصلی تیم تحقیقاتی کشف یک ناودان آب به شکل عجیب و غریب بود ، از لحاظ طراحی منحصر به فرد است: دودکش آرنج.

    مهندسی کارآمد

    به حداکثر رساندن کارایی در مجموعه آسیاب باربگال یک معمای مشکل بود ، زیرا چنین بود یک سیستم مفصل یک سری قنات ها از نزدیکترین رودخانه به بالای تپه ای که مجموعه آسیاب در آن ساخته شده بود آب می آوردند. سپس آب از روی چرخ های آبی که در دو ردیف هشت تایی قرار گرفته بودند و به طور موازی از دامنه تپه عبور می کردند ، جاری شد. چرخهای آب خود را در حوضچه هایی تراشیده شده از صخره قرار دادند.

    "مجموعه آسیاب خاص است" ، گفت Cees Passchier. او یک نویسنده اصلی در این مطالعه و همچنین یک استاد بازنشسته زمین شناسی ساختاری و تکتونیک در دانشگاه ماینتس در آلمان است. "این تنها نمونه ای است که ما از مجموعه چند آسیاب رومی می شناسیم. به طور معمول فقط آسیاب های کوچک پیدا می کنید. "

    یک آسیاب معمولی دارای یک مخزن است. آب از مخزن از طریق یک دودکش به یک چرخ آب در پایین دست منتقل می شود. دستکاری عمق آب در مخزن با سد و دروازه شلنگ آسان است. این بدان معناست که جریان آب قبل از ورود به دود ، تحت کنترل دقیق است و خود دودکش می تواند یک ناودان ساده و مستقیم باشد که آب را به سمت چرخ هدایت می کند.

    تبلیغات

    اما مجموعه چند طبقه باربگال یک مخزن نداشت. در عوض ، آن ردیف های حوضچه های تراشیده شده در یک صف قرار داشت که در سراشیبی قرار داشتند. حوضه ها یک هدف دوگانه داشتند: گرفتن آب از یک چرخ افتاده و همزمان نقش منبع آب چرخ بعدی در این سری را بازی می کرد. در مقایسه با یک مخزن واحد ، کنترل عمق آب در این حوضه ها سخت تر بود. Passchier و همکارانش فکر می کنند که دودکش آرنج با دقت شکل - یک ناودان تقریباً هفت فوت طول از یک طرف مانند نوک چوب هاکی خم شده - برای رفع این چالش منحصر به فرد طراحی شده است.

    "چنین نیست اشکال از آسیاب های مدرن یا از آسیاب های قرون وسطایی شناخته می شوند. "

    بازسازی آسیاب

    تقریباً از آسیاب های باربگال شناخته شده نبود. از کل مجموعه صنعتی ، فقط یک اسکلت باقی مانده است. چرخ های آب چوبی و سایر ماشین آلات مدت هاست که پوسیده شده و عملکرد داخلی کارخانه های باربگال را تا حد زیادی یک معما باقی می گذارد. اما سرنخ هایی از این سیستم باقی مانده است زیرا آب غنی از مواد معدنی منطقه چیزی را پشت سر گذاشت: کربنات کلسیم ، متحد قدیمی باستان شناسان.

    "حتی اگر چوب از بین رفته باشد ، به دلیل ارگانیک بودن ، همه چیز بود خراب شد ، ذخایر معدنی - که اساساً یک سرامیک سخت است - باقی مانده است "، گفت: جان لامبروپولوس ، استاد مهندسی مکانیک در دانشگاه روچستر ، که در این تحقیقات مشارکت نداشته است.

     The Barbegal مجتمع آسیاب یک مجتمع صنعتی برای تولید مواد غذایی بود. Enlarge / مجتمع آسیاب باربگال یک مجتمع صنعتی برای تولید مواد غذایی بود. Carole Raddato / Musée de l'Arles عتیقه

    با گذشت سالها ، این رسوبات کربنات به یک لایه سنگ مانند تبدیل شده بود در حوضه های سنگی ریخته و بر روی ماشین آلات چوبی قالب ریزی شده است. هنگامی که مجموعه آسیاب برای اولین بار در دهه 1930 حفاری شد ، برخی از این رسوبات کربنات به محققان کمک می کند تا در مورد ماشین آلات داخلی ، مانند ابعاد و محل قرارگیری چرخ های آب ، استنباط کنند. اما بسیاری از گچ های کربنات فقط قطعاتی بودند که در قرون متمادی شکسته شدند. خوشبختانه ، حتی اینها نیز نجات یافتند - با زحمت کشیده شده و در موزه باستان شناسی در آرل ، نزدیکترین شهر نگهداری شدند.

    "به مدت 80 سال ، این قطعات در جایی در زیرزمین عظیم موزه وجود داشت ، "پاسچی گفت. با وجود شکسته شدن آنها ، قطعات کربنات هنوز کلید اشکال ماشین آلات چوبی را که روی آنها تشکیل شده بودند ، در دست داشتند. پاسچی و همکارانش آنها را تمیز و مرتب کردند. "ما دریافتیم که بعضی از قطعات در این شکل آرنج به هم چسبیده اند. و به وضوح بخشی از ناودان آب بود. "

    تبلیغات

    برای درک اینکه این ناودان عجیب در مجموعه آسیاب باربگال کجا قرار دارد ، تیم تحقیقاتی الگوهای لایه های کربنات را بررسی کرد - که اطلاعاتی در مورد چگونگی آب جریان داشت - و هم ابعاد قطعات و هم مجموعه آسیاب. آنها با محاسبه چگونگی جریان آب در آسیاب ، امکانات مختلفی را مدل کردند و نتیجه گرفتند که از فلوم آرنج شکل برای هدایت آب از حوضچه در پایین یک چرخ آب به بالای چرخ آب بعدی به پایین استفاده شده است.

    اما با نوسان عمق آب حوضه های متعدد مجموعه آسیاب ، فقط هدایت آب کافی نبود - برای تنظیم جریان ، دودکش های باربگال مورد نیاز است. پاسچیر گفت ، دودها باید شیب دار باشند ، بنابراین آب با دور افتادن از حوضچه به سرعت بالایی می رسد. اما آنها همچنین باید کم عمق باشند ، بنابراین آب با زاویه درست به چرخ می افتد.

    "شما نمی توانید همزمان یک ناودان شیب دار و کم عمق داشته باشید - بنابراین راه حل ساختن آرنج. "

    دادن آرنج به آن

    یک قطره شدید در نزدیکی جایی که آب از حوضچه خارج می شود شتاب جریان سریع را فراهم می کند. سپس خمیدگی آرنج آن جریان را کنترل می کند ، آب تقریباً به صورت افقی در امتداد پای بلندتر فلوم حرکت می کند تا اینکه به چرخ بعدی برسد.

    قبل از آوردن آن روی چرخ آب ، دودکش آرنج سرعت آب را تسریع می کند. از طریق یک کشش مسطح و طولانی. Enlarge / دودکش آرنج سریعاً آب را تسریع می کند قبل از اینکه آن را از طریق یک کشش مسطح روی چرخ آب بیاورد. John Timmer

    این یک پاسخ ساده و زیبا برای یک معمای طراحی پیچیده بود. به گفته هوبرت چانسون ، استاد ارشد مهندسی هیدرولیک در دانشگاه کوئینزلند استرالیا ، این امر نشان می دهد که رومیان باستان درک مکانیکی سیالات و مهندسی هیدرولیک را بهتر از آنچه دانشمندان و مورخان تصور می کردند ، داشته اند.

    چانسون ، كه پیش نویس اولیه نسخه دستنویس زباله آرنج را بررسی كرد ، اما در غیر این صورت درگیر تحقیق نبود ، گفت: "[پاچچیر و همكارانش] در واقع ایده ای را ارائه می دهند كه در واقع رومی ها از اینكه می توانند كلی كارآیی خود را بهبود ببخشند ، فهمیده اند." . "چه درست باشد ، چه کسی می داند؟ اما مطمئناً این یک رویکرد کاملاً محکم است. "

    در دوران مدرن ، بعید به نظر می رسد که کشف زبانه آرنج تأثیر زیادی در مدیریت آب فعلی داشته باشد - فناوری بسیار فراتر از محدوده Barbegal پیشرفت کرده است. در دو هزاره گذشته اما از نظر Passchier ، تحریک کارهای از دست رفته فناوری باستان ارزشمند است.

    "[زبانه آرنج]] روشی را که ما جهان را می بینیم تغییر نمی دهد - اما موارد دیگری نیز وجود دارد باستان شناسی که می تواند به ما در یافتن راه حل های ارزان برای مشکلات موجود کمک کند. " "آنچه نشان می دهد این است که ، همچنین در دوران باستان ، مردم خلاق بودند. آنها مشکلی داشتند و باید یک راه حل خلاقانه پیدا می کردند. "

    آلیس مک براید نویسنده و بوم شناس اهل ماین است. وی در حال حاضر در رشته MIT مشغول تحصیل در رشته علوم نویسی است.

    لیست لیست توسط Wikimedia Commons





خبرهای دیگر از علوم پایه