الهيدروليكا

ابتكر شعب المايا في بالينكي ( في ولاية تشياباس الحالية بالمكسيك) أول نظام مائي مضغوط معروف في الأمريكتين. فمن خلال بناء قناة مائية تحت الأرض (قناة بيدراس بولاس المائية) تضيق بشكل ملحوظ عند نهايتها، استخدموا مبادئ الهيدروليكا لتوليد ضغط مائي قادر على قذف الماء إلى ارتفاع 6 أمتار (20 قدمًا). ويُرجح أن هذا النظام استُخدم للنوافير أو لأغراض صحية، حيث كان يعمل دون الحاجة إلى مضخات ميكانيكية. ^{[ 5 ]}

في الإمبراطورية الفارسية ، أو الكيانات السابقة في بلاد فارس، شيّد الفرس نظامًا معقدًا من طواحين المياه والقنوات والسدود، يُعرف باسم نظام شوشتر الهيدروليكي التاريخي . بدأ هذا المشروع الملك الأخميني داريوس الكبير ، وأتمّه فريق من المهندسين الرومان الذين أسرهم الملك الساساني شابور الأول . ^{[ 6 ]} وقد وصفته اليونسكو بأنه "تحفة فنية إبداعية". ^{[ 6 ]} كما أنهم مخترعو ^{[ 7 ]} القناة المائية ، وهي قناة تحت الأرض، حوالي القرن التاسع قبل الميلاد. ^{[ 8 ]} وقد رُويت العديد من الحدائق الإيرانية القديمة والواسعة بفضل هذه القنوات. ^{[ 9 ]}

امتدت شبكة القنوات المائية إلى المناطق المجاورة، بما في ذلك المرتفعات الأرمنية . وهناك، ابتداءً من أوائل القرن الثامن قبل الميلاد، شرعت مملكة أورارتو في أعمال هيدروليكية هامة، مثل قناة مينوا . ^{[ 10 ] [ 8 ] [ 11 ]}

يعود تاريخ أقدم دليل على وجود عجلات المياه وطواحين المياه إلى الشرق الأدنى القديم في القرن الرابع قبل الميلاد، ^{[ 12 ]} وتحديداً في الإمبراطورية الفارسية قبل عام 350  قبل الميلاد في مناطق العراق وإيران ، ^{[ 13 ]} ومصر . ^{[ 14 ]}

في الصين القديمة، برز كل من سونشو آو (القرن السادس قبل الميلاد)، وشيمين باو (القرن الخامس قبل الميلاد)، ودو شي (حوالي عام 31 ميلادي)، وتشانغ هنغ (78-139 ميلادي)، وما جون (200-265 ميلادي)، بينما شهدت الصين في العصور الوسطى برز سو سونغ (1020-1101 ميلادي) وشين كو ( 1031-1095 ميلادي). استخدم دو شي دولابًا مائيًا لتشغيل منفاخ فرن صهر الحديد الزهر . وكان تشانغ هنغ أول من استخدم الهيدروليكا لتوفير الطاقة اللازمة لتدوير كرة فلكية لأغراض الرصد الفلكي . ^{[ 15 ] [ 16 ]}

في سريلانكا القديمة، شاع استخدام أنظمة الري في مملكتي أنورادابورا وبولوناروا . ^{[ 17 ]} يُعزى اكتشاف مبدأ برج الصمامات، أو حفرة الصمامات (بيسوكوتوا باللغة السنهالية)، لتنظيم تدفق المياه، إلى براعةٍ تعود لأكثر من ألفي عام. [ ^{18 ] وبحلول} القرن الأول الميلادي، أُنجزت العديد من مشاريع الري واسعة النطاق. ^{[ 19 ]} وفي سيجيريا ، سريلانكا، وُجدت أنظمة ري كبيرة وصغيرة لتلبية الاحتياجات الزراعية والبستانية المنزلية، وتصريف المياه السطحية، ومكافحة التعرية، ومجاري المياه للزينة والترفيه، والهياكل الاحتجازية، وأنظمة التبريد. وتضم القلعة المبنية على الصخرة الضخمة في الموقع خزانات لتجميع المياه. الخزانات القديمة الكبيرة في سريلانكا هي كالاويوا (الملك داتوسينا)، وباركراما سامودرا (الملك باراكراما باهو)، وتيسا ويوا (الملك دوتوجامونو)، ومينريا (الملك ماهاسن).

في اليونان القديمة ، شيّد الإغريق أنظمة متطورة للمياه والطاقة الهيدروليكية. ومن الأمثلة على ذلك قناة الري التي أنشأها يوبالينوس لمدينة ساموس بموجب عقد حكومي، والمعروفة باسم نفق يوبالينوس . ومن الأمثلة المبكرة على استخدام العجلة الهيدروليكية، والتي يُرجّح أنها الأقدم في أوروبا، عجلة بيراخورا (القرن الثالث قبل الميلاد). ^{[ 20 ]}

في مصر اليونانية الرومانية ، يُعدّ بناء أول آلة هيدروليكية أوتوماتيكية على يد كتيسيبيوس (الذي ازدهر حوالي 270 قبل الميلاد) وهيرو الإسكندري (حوالي 10-80 ميلادي) إنجازًا بارزًا. يصف هيرو العديد من الآلات العاملة التي تستخدم الطاقة الهيدروليكية، مثل مضخة الضغط ، المعروفة من العديد من المواقع الرومانية بأنها كانت تُستخدم لرفع المياه وفي محركات إطفاء الحرائق. ^{[ 21 ]}

في الإمبراطورية الرومانية ، طُوّرت تطبيقات هيدروليكية متنوعة، شملت إمدادات المياه العامة، وقنوات مائية لا حصر لها ، وتوليد الطاقة باستخدام طواحين المياه، والتعدين الهيدروليكي . وكانوا من أوائل من استخدموا السيفون لنقل المياه عبر الوديان، واستخدموا تقنية التهدئة على نطاق واسع للتنقيب عن خامات المعادن واستخراجها . كما استخدموا الرصاص على نطاق واسع في أنظمة السباكة للإمدادات المنزلية والعامة، مثل تغذية الحمامات الرومانية .

استُخدم التعدين الهيدروليكي في حقول الذهب بشمال إسبانيا، التي غزاها أغسطس عام 25 قبل الميلاد. وكان منجم لاس ميدولاس للذهب الغريني أحد أكبر مناجمها. وقد استُخدمت فيه سبع قنوات مائية طويلة على الأقل، حيث استُخدمت تيارات المياه لتآكل الرواسب الرخوة، ثم غسل المخلفات لاستخلاص الذهب الثمين. ^{[ 22 ] [ 23 ]}

في العالم الإسلامي خلال العصر الذهبي الإسلامي والثورة الزراعية العربية (القرون 8-13)، استخدم المهندسون الطاقة الكهرومائية على نطاق واسع ، بالإضافة إلى استخدامات مبكرة لطاقة المد والجزر ، ^{[ 24 ]} ومجمعات المصانع الهيدروليكية الضخمة . ^{[ 25 ]} واستُخدمت في العالم الإسلامي مجموعة متنوعة من المطاحن الصناعية التي تعمل بالطاقة المائية، بما في ذلك مطاحن الصوف ، ومطاحن الحبوب ، ومطاحن الورق ، ومطاحن تقشير الحبوب ، ومناشر الأخشاب ، ومطاحن بناء السفن، ومطاحن الطوابع ، ومطاحن الصلب ، ومطاحن السكر ، ومطاحن المد والجزر . وبحلول القرن الحادي عشر، كانت هذه المطاحن الصناعية تعمل في كل مقاطعة من مقاطعات العالم الإسلامي، من الأندلس وشمال إفريقيا إلى الشرق الأوسط وآسيا الوسطى . ^{[ 26 ]} كما استخدم المهندسون المسلمون التوربينات المائية ، ووظفوا التروس في الطواحين المائية وآلات رفع المياه، وكانوا روادًا في استخدام السدود كمصدر للطاقة المائية، لتوفير طاقة إضافية للطواحين المائية وآلات رفع المياه. ^{[ 27 ]}

وصف الجزري (1136-1206) تصاميم لخمسين جهازاً، كثير منها يعمل بالطاقة المائية، في كتابه " كتاب معرفة الميكانيكا البارعة" ، بما في ذلك الساعات المائية، وجهاز لتقديم النبيذ، وخمسة أجهزة لرفع الماء من الأنهار أو البرك. وتشمل هذه الأجهزة حزاماً لا نهاية له مزوداً بأباريق ، وجهازاً ترددياً بصمامات مفصلية. ^{[ 28 ]}

كانت أولى الآلات القابلة للبرمجة أجهزة تعمل بالطاقة المائية، طُوّرت في العالم الإسلامي. وكان جهاز التسلسل الموسيقي ، وهو آلة موسيقية قابلة للبرمجة ، أول نوع من الآلات القابلة للبرمجة. وكان أول جهاز تسلسل موسيقي عبارة عن عازف ناي آلي يعمل بالطاقة المائية ، اخترعه الأخوان بنو موسى ، ووصفوه في كتابهم "الآلات البارعة" في القرن التاسع الميلادي. ^{[ 29 ] [ 30 ]} وفي عام 1206، اخترع الجزري آلات آلية/ روبوتات قابلة للبرمجة تعمل بالطاقة المائية . ووصف أربعة موسيقيين آليين، من بينهم عازفو طبول، يتم تشغيلهم بواسطة آلة طبول قابلة للبرمجة ، حيث يمكن جعلهم يعزفون إيقاعات وأنماط طبول مختلفة. ^{[ 31 ]}