التقنيات المتقدمة في روما القديمة

التقنيات المتقدمة في روما القديمة
التقنيات المتقدمة في روما القديمة
Anonim

تاريخ إمدادات المياه في الإمبراطورية الرومانية القديمة طويل. كان النقل والتحكم الهيدروليكي بكميات كبيرة من المياه العذبة أحد العوامل وراء النجاح الهائل وغير المسبوق للإمبراطورية الرومانية. كانت المدن الرومانية الرئيسية تقع ، جزئيًا ، في المنطقة المجاورة مباشرة لمصدر جيد للمياه. أدت وفرة المياه إلى تحسين صحة السكان وسمح للحياة الحضرية بتوفير العمل ودعم الأعمال لبناء الاقتصاد الروماني.

جعلت العديد من التطورات التكنولوجية من قبل المهندسين الرومان المياه متاحة للمراكز الحضرية. ومن بين هذه التطورات تصميم قنوات المياه ، والمسح ، وبناء الأنفاق ، وخطوط أنابيب الرصاص ، والسيفونات المقلوبة ، وخزانات الرصاص ، والصمامات. على الرغم من وجود الكثير من المياه ، فقد وضع مفوضو المياه الرومانيون تدابير تحكم لتقييد السباكة غير القانونية والتحكم في التدفق للمستخدمين.

نعم فعلا. اشتهر الرومان القدماء بأنظمة السباكة وتوزيع المياه. إذا كنت رومانيًا ثريًا ، فعلى الأرجح أنك عشت في دوموس - منزل لعائلة واحدة. وإذا كنت ثريًا بما يكفي لامتلاك منزل ، فمن المحتمل أن تتمكن من دفع تكاليف توصيل مياه مدينة أو بلدة.

Image
Image

استخدم الرومان خط أنابيب لتوزيع المياه على المدن والبلدات في جميع أنحاء الإمبراطورية الرومانية. انتشر استخدام خطوط أنابيب الرصاص في القرن الأول قبل الميلاد وعلى مدى القرون العديدة التالية. كان استخدام الصمامات للتحكم في تدفق المياه في أنظمة خطوط الأنابيب هذه منتشرًا أيضًا في الإمبراطورية. يتطلب هذا الاستخدام المتنوع للصمامات والأنابيب مستوى من التوحيد المألوف للمهندسين المعاصرين.

تم استخراج هذه المياه ، غالبًا على مسافات طويلة ، من خلال قنوات المياه ، التي جلبتها إلى صهاريج مركزية كبيرة. من هنا ، نقلته خطوط الأنابيب إلى مناطق مختلفة من خلال أنابيب الرصاص ، ومنها إلى المنازل الخاصة.

Image
Image

تم تنظيم تدفق المياه من إمدادات المياه في المدينة إلى منزلك بواسطة صنبور ، وكان حجم هذا الصنبور ، وبالتالي معدل التدفق الأقصى المحتمل ، هو الذي يحدد المبلغ الذي دفعته للمدينة مقابل هذه الرفاهية.

كما تم تجهيز المنازل المزودة بمرافق السباكة مثل النوافير وأحواض الاستحمام والمسابح بصمامات إضافية لإغلاق أو تنظيم تدفق المياه.

لكن تلك الحنفيات ، المصنوعة من النحاس الأصفر وأحيانًا من الذهب ، تبدو مشابهة بشكل ملحوظ لنا اليوم. لقد استغرقت حضارتنا "المتقدمة" أكثر من ألف عام "لابتكار" ما تم اختراعه بالفعل في روما القديمة.

صورة
صورة

بصرف النظر عن السباكة البلدية ، كان لمعظم المنازل الرومانية خلال العصر الجمهوري وأوائل العصر الإمبراطوري تصميمات متشابهة جدًا. اشتملت على فناء مركزي يسمى الردهة ، حيث فتحت العديد من غرف النوم (cubiculae) حولها. كان للأتريوم فتحة في السقف تسمى الشمعة التي سمحت لمياه الأمطار بالتجمع في بركة زخرفية ضحلة في أرضية الفناء تسمى الصهريج. كان من الممكن جمع المياه من الصهاريج من المياه الصهريجية ، حيث تكمل إمدادات المياه في المنزل.

صورة
صورة

لكن إذا كنت مثل معظم الرومان ، فأنت لا تعيش في منزل ، ولكن في مبنى شاهق يسمى إنسولا. في هذه الحالة ، من المحتمل أن شقتك لا تحتوي على مصدر مياه للمدينة.

في حين أن الشقق الأكثر فخامة في بعض الإينسولز ربما كانت تحتوي على مياه جارية خاصة بها ، فإن معظم الرومان الفقراء من الطبقة العاملة يحصلون على مياههم من النوافير العامة ، والتي توجد في كل زاوية شارع تقريبًا. من هنا ، تملأ سفينتك وتحمل مياه الشرب على الدرج إلى شقتك ، غالبًا عدة مرات في اليوم.

Image
Image

تصميم صمامات المياه الرومانية القديمة مشابه بشكل ملحوظ لتصميمنا الحديث لصمامات الغطاس. تظهر في الصور صمامات مياه بومبيان النموذجية. كانت أجسام الصمام مصنوعة من البرونز بتكوين مدمج نموذجي كما هو موضح في الشكل 1 ، على الرغم من أن الرومان صنعوا أيضًا صمامات زاوية بتصميم مشابه جدًا. يحتوي جسم الصمام على غرفة أسطوانية تم إدخال قابس أسطواني فيها.

تم لحام جسم الصمام بأنبوب الرصاص في كل طرف ، مع إدخال جانب اتحاد الصمام في جلبة أنبوب الرصاص. ثم تم استخدام لحام الرصاص المنصهر في لحام الوصلة على كل جانب من الصمام. على الرغم من أن الرومان كانوا على علم بالأنابيب الملولبة ، إلا أنه لم يتم استخدام وصلات ملولبة معروفة في وصلات الأنابيب أو الصمامات. يتناقص قطر أنبوب جسم الصمام في غرفة السدادة ، مما يؤدي إلى زيادة سرعة الماء وتحكم أكثر دقة في تدفق المياه.

تم صنع قابس الصمام أيضًا من البرونز وكان عبارة عن إدراج أسطواني مجوف مع فتحة بيضاوية على كل جانب من جوانب الأسطوانة لمرور الماء. كما هو الحال مع الصمامات الحديثة ، يتم تدوير القابس داخل جسم الصمام إما للتحكم في التدفق أو توفير الإغلاق.

يحتوي القابس الإضافي أيضًا على فتحة تم صبها أو قطعها في السطح الخارجي لقاعدة الأسطوانة.

Image
Image

درس معهد رايت للحلويات القديمة (WPI) استخدام المياه في مدينة بومبي القديمة. تضمنت هذه الدراسة استخدام صمامات المياه للتحكم في تدفق المياه في المنازل والشركات في المدينة.

يحتوي جسم الصمام على فتحة صغيرة بالقرب من قاعدة الجسم تتزامن مع فتحة المشنقة المحيطة بإدخال السدادة. بعد إدخال القابس في جسم الصمام ، تم تطبيق تأثير لخلق انتفاخ في داخل الجسم مما سمح لسدادة الإدخال بالدوران ، ولكن منعها من إزالتها من الأعلى. منع هذا التصميم أيضًا قابس القابس من السقوط من جسم الصمام بسبب تذبذب ضغط الماء.

من اللافت للنظر أن هذه الصمامات التي يبلغ عمرها 2000 عام تشبه إلى حد بعيد صمامات المياه التي يمكنك شراؤها من متجر الأجهزة المحلي اليوم!

Image
Image

تم نقل الكثير مما نعرفه عن هندسة المياه الرومانية إلينا في كتابين رائعين من تأليف Sextus Julius Frontinus أو De Acis Urbin Romae أو The Water Supply لمدينة روما ، والتي تم كتابتها حوالي عام 97 بعد الميلاد. كان فرونتين أمينًا لحوض السمك ، أو مفوضًا للمياه في روما. يقوم De Aquis Frontinus بتوحيد 15 حجم أنبوب من حيث القطر والمحيط والسعة. تم استخدام معايير الأنابيب هذه في جميع أنحاء الإمبراطورية الرومانية كما تم تطبيق المعايير أيضًا على الصمامات.

أظهرت الدراسات المستقلة أن الصمامات والأنابيب التي صنعها الرومان كانت متماثلة في الأبعاد النسبية. لقد تم توحيدهم. اتضح أن De Aquis كان سلفًا لمعايير ASTM و ASA الخاصة بنا.

كانت الصمامات أيضًا متشابهة جدًا في تكوين المواد. كان النحاس والرصاص والقصدير من المواد المهمة جدًا في صناعة المعادن الرومانية. لقد وفرت مقاومة للتآكل والتآكل ، فضلاً عن الليونة المطلوبة لسهولة التصنيع.

بناءً على الأبحاث المعدنية ، كانت المواد المستخدمة في صب الصمامات الرومانية هي:

73٪ نحاس

19٪ رصاص

8٪ قصدير

Image
Image

العديد من الصمامات القديمة التي تم اختبارها لها نتائج متسقة للغاية مع المواد والنسب المئوية المستخدمة في تصنيعها. كان لدى الرومان مزيج معياري من السبائك المعدنية للصمامات ، وقد تم تصنيعها وفقًا لمعايير عالية من مراقبة الجودة. التركيب المعدني الموضح أعلاه للصمامات القديمة قريب جدًا من معيار ASTM B67 الحالي للمحامل العادية المستخدمة في السيارات وعربات السكك الحديدية.

Image
Image

يتطابق تصميم صمام المياه الروماني جيدًا مع تصميم ضغط الماء لخط الأنابيب الرئيسي ، وقد تم تصميم خط الأنابيب الرئيسي لتطبيقات ضغط الماء المنخفض (باستثناء نادر وهو استخدام خط أنابيب الرصاص كسيفون مقلوب). درس معهد WPI نظام توزيع المياه في بومبي. تم توصيل المياه من خلال نظام برج مائي يحافظ على ضغط الماء عند حوالي 8-9 رطل / بوصة مربعة (18-20 قدمًا). على الرغم من أن ضغط المياه هذا أقل بكثير مما نتوقعه اليوم ، إلا أنه كان كافياً لتوزيع المياه في المدن والبلدات الرومانية.

تم التحكم في تدفق المياه في نظام التوزيع عن طريق تقييد الأنابيب (كاليكس) أو الصمامات. كان هذا هو مفتاح الحفاظ على الإمدادات واستخدامها بشكل صحيح.

في بومبي ، تم توصيل المياه من خلال خطوط أنابيب الرصاص إلى النوافير العامة والحمامات العامة والشركات والمنازل الخاصة. كان إيصال المياه إلى المنزل يعتبر رفاهية وعلامة على الوضع الاجتماعي لأصحاب المنازل ؛ فقط نسبة صغيرة من المنازل الخاصة في بومبي تتلقى المياه في المنزل. في المنازل ، كانت المياه معروضة بالكامل باستخدام ميزات مائية مميزة وفنية.

Image
Image

تتحكم الصمامات في كل منزل على حدة في تدفق المياه إلى كل من المسطحات المائية. كانت معظم مجموعات الصمامات كما هو موضح في الشكل 5. درس معهد WPI استخدام المياه في منزل معين في بومبي يُدعى منزل الشرفة المعلقة. كانت ميزة المياه في هذا المنزل عبارة عن تمثال رخامي لطفل صغير تخرج منه المياه من يده إلى صدفة البطلينوس مع تدفق المياه من صدفة البطلينوس إلى القاعدة. كان للهيكل المائي أيضًا نفاثتان مائيتان سقطتا في نفس البركة الرخامية. كان ضغط الماء المنخفض مثاليًا لميزة المياه في هذا المنزل.

تم تصنيع الصمامات التي تتحكم في التدفق إلى هذه المواقع على رأس أنبوب رئيسي. تم وضع التجميع الموضح في الشكل 5 بالكامل عند سفح هيكل الماء. هذا مثال رائع على خبرة مهندسي تلك الحقبة.

قد يكون من المدهش أن يكون تصميم الصمام الروماني منذ أكثر من 2000 عام مشابهًا بشكل لافت للنظر لتصميمنا "الحديث" ، ولكن الحقيقة هي أن هذه التكنولوجيا تم اختراعها قبل وقت طويل من تقنيتنا.

موصى به: