كتاب الأجهزة المبتكرة

وصف الأخوان بنو موسى عددًا من أنظمة التحكم الآلي المبكرة . ^{[ 11 ]} وقد طوّر الأخوان بنو موسى أنظمة تحكم ثنائية الخطوات لمستوى السوائل، وهي شكل مبكر من أنظمة التحكم ذات البنية المتغيرة غير المتصلة. ^{[ 12 ]} كما وصفا أيضًا نظام تحكم تغذية راجعة مبكرًا . ^{[ 13 ]} وكتب دونالد روتليدج هيل ما يلي عن أنظمة التحكم الآلي التي تقوم عليها الأجهزة الميكانيكية المبتكرة الموصوفة في الكتاب:

تُحدث الأوعية المُبتكرة تأثيراتٍ مُتنوعة. فعلى سبيل المثال، قد يسكب أنبوبٌ واحدٌ في وعاءٍ ما النبيذ أولًا، ثم الماء، وأخيرًا مزيجًا منهما. ورغم أنه لا يُمكن الجزم بأهمية النتائج بحد ذاتها، إلا أن الوسائل التي تم بها الحصول عليها تُعدّ ذات أهمية بالغة لتاريخ الهندسة. فقد برع بنو موسى في استغلال التغيرات الطفيفة في الضغط الهوائي والهيدروستاتيكي ، وفي استخدام الصمامات المخروطية كمكوناتٍ مُدمجة في أنظمة التدفق، وهو أول استخدامٍ معروفٍ للصمامات المخروطية كوحدات تحكمٍ آلية. ^{[ 14 ]}

كما طور بنو موسى نظامًا مبكرًا للحماية من الأعطال لاستخدامه في أجهزتهم الخادعة، كما وصفه هيل:

في العديد من هذه الأوعية، يمكن سحب كميات صغيرة من السائل بشكل متكرر، ولكن إذا تم سحب كمية كبيرة، فلا يمكن إجراء المزيد من عمليات السحب. وبتعبير حديث، يمكن تسمية الطريقة المستخدمة لتحقيق هذه النتيجة بنظام آمن من الأعطال. ^{[ 14 ]}

يظهر ذراع التدوير غير اليدوي في العديد من الأجهزة الهيدروليكية التي وصفها بنو موسى في كتابهم " الأجهزة المبتكرة" . ^{[ 15 ]} وتظهر هذه الأذرع ذاتية التشغيل في عدة أجهزة، اثنان منها يحتويان على آلية عمل تُحاكي آلية عمل عمود المرفق ، مما سبق اختراع الجزري بعدة قرون، وظهوره الأول في أوروبا بأكثر من خمسة قرون. لم يكن ذراع التدوير الأوتوماتيكي الذي وصفه بنو موسى ليسمح بدوران كامل، ولكن كان من الممكن تحويله إلى عمود مرفق حقيقي بإجراء تعديل بسيط. ^{[ 16 ]}

من الآليات التي طورها بنو موسى، والتي لها أهمية خاصة في التطورات اللاحقة، الصمام المخروطي ، الذي استُخدم في تطبيقات متنوعة. ^{[ 8 ]} ويشمل ذلك استخدام الصمامات المخروطية كمكونات "مدمجة" في أنظمة التدفق، وهو أول استخدام معروف للصمامات المخروطية كوحدات تحكم آلية. ^{[ 14 ]} ومن بين الصمامات الأخرى التي وصفوها:

• صمام سدادة ^{[ 13 ] [ 14 ]}
• صمام عائم ^{[ 13 ]}
• اضغط ^{[ 17 ]}

كان السيفون المزدوج المتحد المركز والقمع ذو الطرف المنحني لصب السوائل المختلفة، وهما ابتكاران أصليان من ابتكار الأخوين بني موسى، ولم يظهرا في أي من الأعمال اليونانية السابقة. ^{[ 6 ]} ومن بين الآليات الأخرى التي وصفوها غرفة عائمة ^{[ 11 ]} ومستشعر ضغط تفاضلي بدائي . ^{[ 18 ]}

يصف الكتاب بناء أنواع مختلفة من النوافير الأوتوماتيكية ، وهو جانب أُهمل إلى حد كبير في المؤلفات اليونانية السابقة حول التكنولوجيا. ^{[ 6 ]} في إحدى هذه النوافير، "يندفع الماء من رأس النافورة على شكل درع ، أو كزهرة زنبق الوادي "، أي "تُطلق الأشكال بالتناوب - إما طبقة من الماء مقعرة للأسفل ، أو رذاذ ". نافورة أخرى "تُطلق درعًا أو تيارًا واحدًا"، بينما يتميز نوع آخر منها بتناوب مزدوج، أي أن لها رأسي نافورة، أحدهما يُطلق تيارًا واحدًا والآخر درعًا، ويتناوبان بشكل متكرر. يتميز نوع آخر برأس نافورة رئيسي واحد واثنين أو أكثر من الرؤوس الفرعية، بحيث عندما يُطلق الرأس الرئيسي تيارًا واحدًا، تُطلق الرؤوس الفرعية دروعًا، ويتناوبان. ^{[ 3 ]}

وصف الأخوان بنو موسى أيضًا أقدم نافورة معروفة تعمل بالطاقة الهوائية ، ^{[ 19 ]} والتي وُصفت بأنها "تعمل بالرياح أو الماء، وتُطلق نافورة واحدة أو نافورة على شكل زهرة زنبق الوادي". يشتمل أحد أنواع هذه النافورة على ترس دودي ، بينما يتميز نوع آخر بتناوب مزدوج الحركة. ويصف الكتاب أيضًا نافورة ذات تدفق متغير. ^{[ 3 ]} كما يصف نوافير تغير أشكالها على فترات. ^{[ 14 ]}

ابتكر بنو موسى آلة موسيقية ميكانيكية مبكرة ، وهي في هذه الحالة أورغن يعمل بالطاقة المائية ويعزف أسطوانات قابلة للتبديل تلقائيًا. ووفقًا لتشارلز ب. فاولر، ظلت هذه "الأسطوانة ذات الدبابيس البارزة على سطحها" هي الأداة الأساسية لإنتاج الموسيقى وإعادة إنتاجها ميكانيكيًا حتى النصف الثاني من القرن التاسع عشر. ^{[ 20 ]}

اخترع بنو موسى أيضًا آلة عزف على الناي أوتوماتيكية ، ربما كانت أول آلة قابلة للبرمجة . ^{[ 21 ]} كانت أصوات الناي تُنتج بواسطة البخار الساخن ، وكان بإمكان المستخدم ضبط الجهاز على أنماط مختلفة للحصول على أصوات متنوعة منه. ^{[ 22 ]}

إنّ الملقط الميكانيكي ، ^{[ 6 ]} وتحديدًا الملقط الصدفي ، ^{[ 14 ]} هو اختراع أصلي للأخوين بني موسى، ولا يظهر في أيٍّ من الأعمال اليونانية السابقة. ^{[ 6 ]} وقد استُخدم الملقط الذي وصفاه لاستخراج الأشياء من تحت الماء، ^{[ 3 ]} واستعادة الأشياء من قيعان الجداول. ^{[ 14 ]}

وصف بنو موسى أيضًا منافيخ يمكنها إزالة الهواء الفاسد من الآبار. ^{[ 3 ]} وأوضحوا أن هذه الأدوات تسمح للعامل "بالنزول إلى أي بئر يرغب فيه لفترة من الوقت ولن يخافها، ولن تؤذيه، إن شاء الله رفعه". ^{[ 23 ]}

يصف الكتاب موزعًا للماء الساخن والبارد، حيث يتناوب المخرجان، أحدهما يُخرج الماء البارد والآخر الماء الساخن، ثم ينعكس الأمر بشكل متكرر. كما يصف إناءً بجانبه حوض، فعند سكب الماء البارد في أعلى الإناء، يخرج من فم تمثال إلى الحوض؛ وعند سكب الماء الساخن أو أي سائل آخر في الحوض، تخرج نفس الكمية من الماء البارد من فم التمثال. ^{[ 3 ]}

يصف الكتاب أيضًا غلاية مزودة بصنبور للحصول على الماء الساخن . يتم تسخين الماء عن طريق سكب الماء البارد في أنبوب يؤدي إلى خزان في أسفل الغلاية، حيث يتم تسخين الماء بالنار. ويمكن للشخص بعد ذلك الحصول على الماء الساخن من الغلاية عبر صنبور. ^{[ 17 ]}

ومن بين الأجهزة الأخرى التي وصفها بنو موسى في كتابهم ما يلي:

• أجهزة الخدع الميكانيكية ^{[ 14 ]}
• مصباح الإعصار ^{[ 14 ]}
• مصباح التشذيب الذاتي ^{[ 14 ]} (لأحمد بن موسى بن شاكر)
• مصباح التغذية الذاتية ^{[ 14 ]}