سرعة الريح تعمل على إدارة هذه الأجنحة

1. مرحبا اخواتي الفراشات


2. الطواحين


3. الطواحين القديمة


4. الطواحين في العصور الإسلامية


5. الطواحين الأوروبية

السلام عليكم ورحمة الله وبركاته

مرحبا اخواتي الفراشات

الطواحين

آلة تحول الرياح إلى طاقة مفيدة، وتكتسب هذه الطاقة من قوة دفع الرياح التي تؤثر على ريش المراوح المائلة التي تتشعب من عمود قائم. وقد يكون هذا العمود متصلا بإحدى الماكينات التي تستخدم في أداء بعض الأعمال مثل طحن الحبوب أو ضخ المياه أو توليد الكهرباء. وعندما يوصل العمود بمضخة مثلا، يطلق على هذه الآلة طاحونة الهواء، ولكن عندما يستخدم في توليد الكهرباء، فإنه يعرف باسم مولد توربينات يعمل بالرياح.

الطواحين القديمة

يرجع تاريخ الطواحين الهوائية إلى زمن بعيد، وكانت الطواحين الهوائية معروفة في سيستان قبل مجيء الإسلام، وسيستان هذه هي الجزء الواقع في أقصى الغرب من أفغانستان الحديثة. كما استخدمت طواحين بسيطة في فارس -إيران حاليا- في القرن السابع الميلادي، بغرض الري وطحن الحبوب. وقد كانت العجلة التي تحمل ريش المراوح في هذه الطواحين القديمة أفقية ويسندها عمود قائم. وقد كانت هذه الطواحين غير ناجحة نسبيا. وعلى الرغم من ذلك، فقد انتشر هذا النوع في الصين والشرق الأوسط بأسره.

الطواحين في العصور الإسلامية

ظهرت الطواحين لأول مرة في العالم الإسلامي في القرن الأول للهجرة. فقد ذكر المسعودي في كتابه مروج الذهب أن أحد الفرس أشار على الخليفة عمر بن الخطاب رضي الله عنه أن يقوم بإنشاء طاحونة هوائية. فوافق الخليفة على طلبه وسمح له بتحقيق حلمه.
ثم ما لبثت أن انتشرت الطواحين الهوائية حتى أضحت سمة رئيسية لجميع المدن الزراعية الإسلامية لكي يكون بإمكانها إطعام الأعداد الكبيرة من سكانها وإعداد منتجات جاهزة من أجل تجارة رائجة. وقد كانت جميع التجمعات السكانية الكبيرة في مدن مثل بغداد و القاهرة و قرطبة تحصل على تموينها بالطحين الوارد من الطواحين. وكل طاحونة منها كانت تحتوي على مجموعتين من حجري الرحى، وباستطاعتها إنتاج عشرة أطنان من الطحين في أربع وعشرين ساعة.
وكانت الطواحين الهوائية المعروفة آنذاك مركبة على قواعد مبنية بشكل خاص على أبراج القصور وعلى قمم الهضاب. وكانت تتألف من غرفة علوية يركب فيها حجرا الرحى، ومن غرفة سفلية يقع فيها الدوار. وكان الم حور الأفقي يحمل اثني عشر ذراعا أو ستة أذرع مغطاة بطبقتين من قماش أو جلد.
وكانت جدران الغرفة السفلية مثقوبة بأقنية على شكل قمع يكون طرفه الضيق موجها نحو الداخل، وذلك من أجل زيادة سرعة الريح التي تعمل على إدارة الأجنحة.
وكانت نوعية حجارة الرحى أساسية في عملية الطحن. فالحجارة هذه يجب أن تكون صلبة ومتجانسة التركيب، لكي لا تنفصل عنها قطع حصى فتختلط مع الطحين. وقد كانت الحجارة الواردة من مناطق معينة مفضلة على غيرها. ففي تونس ، كانت حجارة الرحى تقطع من الجبال المحيطة بمنطقة مجانة، وتصدر إلى أفريقيا الشمالية كلها. وكانت مشهورة بقدرتها على الاستمرار في العمل لمدة تعادل فترة حياة إنسان. ولم تكن بحاجة إلى تقويم، نظرا لشدة صلابتها ولدقة حبيباتها.
أما الحجارة السوداء الموجودة في الجزيرة في بلاد ما بين النهرين، فكانت تسمى حجارة الطواحين، وكانت تستخدم دائما في الطواحين التي كانت تزود العراق بالطحين. أما الحجارة المخصصة لطواحين خراسان فكانت تستخرج من منجم يقع في هضاب بالقرب من مدينة هراة.
أما بالنسبة للطواحين المائية فقد انتشرت في الديار الإسلامية في القرن الثاني الهجري / الثامن الميلادي. ففي عام 134 هجري / 751 م، وبعد معركة أطلخ، أدخل أسرى الحرب الصينيون صناعة الورق إلى مدينة سمرقند . وكان هذا الورق يصنع وفق الطريقة الصينية من قماش وقطع خرق وكتان أو قنب. وبعد ذلك العام بفترة قصيرة من الزمن، تم بناء طواحين لإنتاج الورق في بغداد، والقاهرة، ودمشق وذلك وفق نموذج طواحين سمرقند.
وكانت المنتجات المصنوعة بواسطة هذه الطواحين تحضر بمساعدة مطارق آلية تعمل بالطاقة التي يوفرها الماء، وهي الطريقة المستخدمة في الصين منذ زمن طويل. ولقد أشار البيروني في كتابه الجماهر أن الذهب الخام كان يسحق بهذه الطريقة، على غرار ما كان يفعله صناع سمرقند عند طرقهم للكتان من أجل تحضير الورق. كما كانت طاقة الماء تستخدم أيضا في العالم الإسلامي لصنع القماش والثياب، ولنشر الخشب، ولتحويل قصب السكر.
وقد ذكر المقدسي في كتابه أحسن التقاسيم أن نهر دجلة عند منبعه بإمكانه أن يدير مطحنة واحدة. ولقد وصلت الخبرة بالعلماء المسلمين بشأن الطواحين المائية أنهم كانوا يقومون بتقدير الأنهار تبعا لطاقتها بهدف بناء طواحين. ولقد أشار الإصطخري في كتابه "المسالك والممالك" أن تيار نهر بسيل في مقاطعة كرمان الإيرانية كان بإمكانه تشغيل عشرين طاحونة على الأقل. ولقد ذكر الإدريسي في القرن السادس للهجرة / الثاني عشر الميلادي في كتابه نزهة المشتاق أنه كان يوجد على سد قرطبة في أسبانيا، ثلاثة إنشاءات يتضمن كل واحد منها أربع طواحين.
وكانت الطواحين المائية هذه على طرازين أحدها ذو عجلة تجديف عمودي مثبتة على محور أفقي فوق مجرى الماء. وإطاره مقسم إلى حجرات، ويتم تغذيتها بالماء من فوق. وعادة، يأتي الماء من قناة اصطناعية أو من قناة صرف طاحونة. وتتولد طاقتها بشكل كامل تقريبا عن سرعة الماء، لذلك فهي تتأثر بالتغيرات الفصلية في منسوب مجرى الماء الذي عليه يتم تركيبها. بالإضافة إلى ذلك، قد ينخفض مستوى الماء، فتبقى المجاديف جزئيا أو كليا خارج الماء. كما أن فعالية عجلة التجديف قد تنخفض حتى 22 بالمائة تقريبا، لأن القسم الأكبر من الطاقة المنتجة يتبدد بسبب التداوم والاحتكاكات .
أما الطراز الآخر، فهو عجلة مجاديف مقوسة أو مجوفة، والعجلة مركبة في الطرف الأسفل من محور عمودي، وموضوعة داخل أسطوانة ينصب فيها الماء بشكل متسلسل من مستوى عال. والماء الصادر عن فتحة موجودة في أسفل الخزان يكون موجها نحو المجاديف.
ويتطلب هذان الطرازان من العجلات العمودية مسننتين لنقل الطاقة إلى الطاحونة. فهما يحتويان على عجلة مسننة عمودية مثبتة على أحد طرفي المحور وموجهة نحو الطاحونة. وهي تنشبك مع ترس فناري يمر محوره العمودي عبر أرضية الطاحونة، وعبر حجر الرحى السفلي الثابت، والمحور مثبت في حجر الرحى العلوي المتحرك. ويتم إدخال القمح إلى تجويف الحجر العلوي انطلاقا من عين الطاحونة.
كما وجدت أنواع أخرى من الطواحين تثبت بعجلات مائية على الجسور حتى يمكن تحريكها إلى منتصف مجاري المياه والاستفادة من سرعة التيار في فترات انخفاض منسوب الماء. وقد كانت السدود تشيد من أجل تأمين الطاقة الإضافي ة الضرورية لتشغيل الطواحين وآلات رفع الماء. غير أنه وجدت طواحين في منطقة البصرة تعمل بواسطة المد والجزر . ولم يعرف هذا النوع من الطواحين في أوروبا إلا بعد قرن من الزمان.

الطواحين الأوروبية

تم تطوير الطواحين البرجية في فرنسا، في القرن الرابع عشر الميلادي، وهي تتكون من برج حجري يعلوه غطاء خشبي دوار تتشعب منه ما بين أربعة وثمانية ريش هوائية يبلغ طول كل منها من 3 إلى 9 من العمود. وتغطى الإطارات الخشبية للريش إما بنوع معين من القماش أو تزود بمصاريع خشبية. وتنتقل طاقة العمود الدوار لأسفل عبر نظام معين من العدد والريش إلى آليات الطاحونة في قاعدة المبنى.
ثم أنشئت طواحين أخرى في القرن الخامس عشر الميلادي للقيام بالعديد من المهام مثل ضخ ماء البحر من الأراضي التي تقع أسفل مستوى البحر ونشر الخشب وصناعة الورق وعصر الزيوت من البذور وطحن العديد من المواد المختلفة. وبحلول القرن التاسع عشر، كان الهولنديون قد أقاموا حوالي تسعة آلاف طاحونة.
وخلال تلك الفترة أدخلت العديد من التعديلات على الطواحين ومن بين التعديلات الكبرى التي أجريت على الطواحين اختراع الذيل المروحي وهي آلة اخترعت عام 1158ه / 1745 م وهي تدير الريش المروحية أتوماتيكيا. وفي عام 1185ه / 1772 م، اخترعت الريش الزنبركية. ويتكون هذا النوع من الريش من مصاريع خشبية يمكن التحكم في فتحاتها سواء يدويا أو أتوماتيكيا للحفاظ على سرعة ثابتة للطاحونة في الرياح ذات السرعات المختلفة. ومن بين التعديلات الأخرى التي تم إجراؤها وضع كوابح هوائية لإيقاف دوران الريش واستخدام رقائق معدنية على شكل مراوح بدلا من الريش المعهودة مما يزيد من إمكانية الاستفادة من الطواحين أثناء الرياح الخفيفة.
وفي العقد التاسع من القرن التاسع عشر، استخدمت الدانمارك لأول مرة توربينات الرياح في توليد الكهرباء وما زالت تستخدم هذه الطريقة على نطاق واسع حتى الآن. وقد قامت مولدات توربينية صغيرة تعمل بالرياح بإمداد العديد من المناطق الريفية بالكهرباء حتى الثلاثينات من هذا القرن عندما مدت خطوط الطاقة عبر الولايات المتحدة الأمريكية، وخلال هذه الفترة أيضا، تم إنشاء توربينات ضخمة تعمل بالرياح.
دمتن بخير