Pneumatic tube

Pneumatic transportation was invented by William Murdoch around 1799.^[2]Capsule pipelines were first used in the Victorian era, to transmit telegrams from telegraph stations to nearby buildings. The system is known as pneumatic dispatch.^[3]

في عام 1854، مُنح جوزيا لاتيمر كلارك براءة اختراع "لنقل الرسائل أو الطرود بين الأماكن بضغط الهواء والفراغ". وفي عام 1853، قام بتركيب نظام هوائي بطول 220 ياردة (200 متر) بين بورصة لندن في شارع ثريدنيدل ، لندن، ومكاتب شركة التلغراف الكهربائي في لوثبري . ^{[ 3 ]} استخدمت شركة التلغراف الكهربائي هذا النظام للحصول على أسعار الأسهم وغيرها من المعلومات المالية لتمريرها إلى مشتركي خدمتها عبر أسلاك التلغراف. وقد مكّن هذا من نشر المعلومات بسرعة أكبر بكثير، إذ لولا النظام الهوائي لكانت الشركة مضطرة لتوظيف ساعي لنقل الرسائل بين المبنيين، أو توظيف مشغلي تلغراف مدربين داخل البورصة. وفي منتصف ستينيات القرن التاسع عشر، قامت الشركة بتركيب أنظمة مماثلة في بورصات محلية في ليفربول وبرمنغهام ومانشستر. ^{[ 4 ]} وبعد تأميم التلغراف في بريطانيا، استمر توسيع النظام الهوائي تحت مظلة تلغراف مكتب البريد. كان هذا التوسع مدفوعًا بشكل أساسي بجهود جوزيف ويليام ويلموت (الذي كان يعمل سابقًا في شركة التلغراف الكهربائي والدولي ) في تحسين اختراع لاتيمر-كلارك عام 1870 من خلال "صمام هوائي مزدوج البوابات"، وفي عام 1880 من خلال "مفتاح الإشارة الوسيط/مفتاح الفصل السريع للأنابيب الهوائية"، مما أدى إلى تسريع العمليات بشكل كبير وجعل من الممكن وجود عدد من رسائل الناقل في الأنبوب في أي وقت. ^{[ 5 ]} وبحلول عام 1880، كان هناك أكثر من 34 كيلومترًا من شبكة مترو الأنفاق في لندن. ^{[ 6 ]} تم مد أنبوب بين مكتب سوق السمك في أبردين ومكتب البريد الرئيسي لتسهيل البيع السريع لهذه السلعة سريعة التلف. ^{[ 7 ]}  

على الرغم من شيوع استخدامها لنقل الطرود الصغيرة والوثائق، بما في ذلك حاملي النقود في البنوك أو محلات السوبر ماركت ، ^{[ 8 ]} فقد اقتُرح استخدامها في أوائل القرن التاسع عشر لنقل البضائع الثقيلة. وكان يُتصور في وقت من الأوقات إمكانية استخدام شبكات من الأنابيب الضخمة لنقل الأشخاص . ^{[ 9 ]}

تستخدم المستشفيات أنظمة إدارة المرضى كجزء من استراتيجيات أتمتة أوسع نطاقًا للتعامل مع تزايد أعداد المرضى وضغوط معالجة البيانات في العديد من البيئات، لا سيما تلك التي تشهد ارتفاعًا في نسبة كبار السن ومعدلات دخول مرتفعة. تُظهر المؤشرات الدولية اتجاهات متباينة؛ فقد انخفضت حالات الخروج من المستشفيات في العديد من دول منظمة التعاون الاقتصادي والتنمية بين عامي 2011 و2019، بينما ارتفعت بشكل ملحوظ في دول أخرى (مثل كوريا واليابان)، وزادت في دول شريكة كبيرة مثل الصين، مما يُوضح سبب اعتماد حلول إدارة الطاقة مثل أنظمة إدارة المرضى للتخفيف من اختناقات الخدمات اللوجستية الداخلية.

في الولايات المتحدة، كانت البنوك التي تقدم خدماتها من السيارات تستخدم أنابيب هوائية لنقل النقود والوثائق بين السيارات وموظفي الصرافة؛ وبحلول العقد الثالث من القرن الحادي والعشرين، أُزيل بعضها، نتيجةً لانتشار تطبيقات الخدمات المصرفية عبر الهاتف المحمول وتطور أجهزة الصراف الآلي . تمتلك العديد من المستشفيات نظام أنابيب هوائية مُتحكم به حاسوبيًا لتوصيل الأدوية والوثائق والعينات من وإلى المختبرات ومحطات التمريض. ^{[ 1 ]} تستخدمها العديد من المصانع لتوصيل قطع الغيار بسرعة عبر حرمها الجامعية الكبيرة. تستخدم العديد من المتاجر الكبيرة أنظمة لنقل النقود الزائدة بأمان من نقاط الدفع إلى المكاتب الخلفية، ولإعادة الباقي إلى أمناء الصندوق. ^{[ 10 ]} تُستخدم هذه الأنابيب في الكازينوهات لنقل الأموال والرقائق والبطاقات بسرعة وأمان. تستخدمها فنادق الحب اليابانية للسماح للعملاء بتسوية فواتيرهم بشكل مجهول. ^{[ 11 ]} كان مركز التحكم الأصلي التابع لناسا مزودًا بأنابيب هوائية تربط وحدات التحكم بغرف دعم الموظفين. استُخدمت غرفة التحكم رقم 2 في عمليات المهمة آخر مرة بتكوينها الأصلي في عام 1992، ثم أُعيد تصميمها لمهام أخرى. نظراً لتصنيف الغرفة كمعلم تاريخي وطني عام 1985، فقد تقرر عام 2017 ترميمها وإعادتها إلى حالتها التي كانت عليها في ستينيات القرن الماضي. ^{[ 12 ]} أُزيلت الأنابيب الهوائية وأُرسلت إلى مركز كوزموسفير في كانساس لترميمها. ^{[ 13 ]}

تُستخدم أنظمة الأنابيب الهوائية في الكيمياء النووية لنقل العينات أثناء تحليل التنشيط النيوتروني . يجب نقل العينات من قلب المفاعل النووي، حيث تُقصف بالنيوترونات، إلى الجهاز الذي يقيس الإشعاع الناتج. ونظرًا لأن بعض النظائر المشعة في العينة قد يكون لها أعمار نصفية قصيرة جدًا، فإن السرعة تُعدّ عاملًا بالغ الأهمية. يمكن أتمتة هذه الأنظمة، حيث تحتوي على مخزن لأنابيب العينات التي تُنقل بالتناوب إلى قلب المفاعل لفترة زمنية محددة مسبقًا، قبل نقلها إلى محطة الجهاز، ثم إلى حاوية للتخزين والتخلص منها. ^{[ 14 ]}

حتى إغلاقه في أوائل عام 2011، ادعى مطعم ماكدونالدز في إيدينا بولاية مينيسوتا أنه "المطعم الوحيد في العالم الذي يعمل بنظام الهواء المضغوط للخدمة السريعة بالسيارة"، حيث كان يرسل الطعام من موقعه في مركز تجاري إلى ممر للسيارات في منتصف موقف السيارات. ^{[ 15 ]}

أشار محرر قسم التكنولوجيا كوينتين هاردي إلى تجدد الاهتمام اعتبارًا من عام 2015وقد رافقت مناقشات أمن الشبكات الرقمية حديثه عن نقل البيانات عبر الأنابيب الهوائية، ^{[ 16 ]} واستشهد ببحث حول شبكة لندن الهوائية المنسية. ^{[ 17 ]}

تُعدّ ترانسلوجيك من أكبر موردي الأنابيب الهوائية الحديثة في مجال الرعاية الصحية. أما كوكا، فهي شركة ألمانية متخصصة في تصنيع الروبوتات الصناعية وأنظمة أتمتة المصانع. في عام ٢٠١٦، استحوذت عليها مجموعة ميديا ​​الصينية للأجهزة المنزلية. وكانت كوكا قد استحوذت على سويسلوغ في عام ٢٠١٤، وترانسلوجيك في عام ١٩٩٩.

وتشمل التطبيقات ذات الصلة مدافع الأسماك ^{[ 18 ]} التي تستخدم آليات مشابهة جدًا لأنظمة الأنابيب الهوائية.

البريد الهوائي هو نظام لتوصيل الرسائل عبر أنابيب هواء مضغوطة. اخترعه المهندس الاسكتلندي ويليام مردوخ في القرن التاسع عشر ، وطورته لاحقًا شركة لندن للبريد الهوائي . استُخدمت أنظمة البريد الهوائي في العديد من المدن الكبرى بدءًا من النصف الثاني من القرن التاسع عشر (بما في ذلك نظام لندن عام 1866، الذي كان قويًا وكبيرًا بما يكفي لنقل البشر خلال التجارب - على الرغم من أنه لم يُصمم لهذا الغرض)، ^{[ 19 ]} ولكن تم التخلي عنه إلى حد كبير فيما بعد.

كانت شبكة أنابيب رئيسية في باريس ( البريد الهوائي الباريسي ) قيد الاستخدام حتى عام 1984، عندما تم التخلي عنها لصالح أجهزة الكمبيوتر وأجهزة الفاكس. بدأ تشغيل البريد الهوائي في براغ للجمهور عام 1889 في براغ ، التي تقع الآن في جمهورية التشيك ، وامتدت الشبكة لمسافة 60 كيلومترًا تقريبًا (37 ميلًا) . 

تربط محطات البريد الهوائي عادةً مكاتب البريد والبورصات والبنوك والوزارات. وكانت إيطاليا الدولة الوحيدة التي أصدرت طوابع بريدية (بين عامي 1913 و1966) مخصصة للبريد الهوائي. كما أصدرت النمسا وفرنسا وألمانيا أدوات بريدية للاستخدام الهوائي.

تُستخدم هذه التقنية عادةً في البنوك والمستشفيات ومحلات السوبر ماركت . وقد استخدمت العديد من متاجر التجزئة الكبيرة الأنابيب الهوائية لنقل الشيكات أو المستندات الأخرى من أمناء الصندوق إلى قسم المحاسبة.

الاستخدام التاريخي

• 1853: ربط بورصة لندن بمحطة التلغراف الرئيسية في المدينة (مسافة 220 ياردة (200 متر) ) 
• 1861: في لندن مع شركة لندن للبريد الهوائي التي تقدم خدمات من محطة سكة حديد يوستون إلى مكتب البريد العام وهولبورن
• 1864: في ليفربول ربط محطات التلغراف التابعة لشركة الكهرباء والتلغراف الدولية في شارع القلعة وشارع ووتر ومباني البورصة ^{[ 20 ]}
• 1864: في مانشستر لربط المكاتب المركزية لشركة الكهرباء والتلغراف الدولية في شارع يورك، مع المكاتب الفرعية في مباني دولسي وشارع موسلي ^{[ 21 ]}
• 1865: في برمنغهام ، تم تركيبه بواسطة شركة التلغراف الكهربائي والدولي بين مباني البورصة الجديدة في ستيفنسون بليس وفرعها في مباني تمبل، شارع نيو. ^{[ 22 ]}
• 1865: في برلين (حتى عام 1976)، نظام روهربوست ، وهو نظام يبلغ طوله الإجمالي 400 كيلومتر في ذروته عام 1940.
• 1866: في باريس (حتى عام 1984، بطول إجمالي 467 كيلومترًا منذ عام 1934). ذكر جون شتاينبك هذا النظام في روايته "عهد بيبين الرابع القصير : اختلاق ": "أنت لا تُعر أي اهتمام للهوائي".
• 1871: في دبلن ^{[ 23 ]}
• 1875: في فيينا (حتى عام 1956) - بما في ذلك شبكة الجثث غير المنفذة في مقبرة زينترالفرايدهوف ^{[ 24 ]}
• 1887: في براغ (حتى عام 2002 بسبب الفيضانات)، البريد الهوائي في براغ ^{[ 25 ]}
• في عام 1893، أُنشئ أول نظام بريدي في أمريكا الشمالية في فيلادلفيا على يد مدير عام البريد جون واناميكر ، الذي كان قد استخدم هذه التقنية سابقًا في متجره . ربط النظام في البداية مكاتب البريد في وسط المدينة، ثم امتد لاحقًا ليشمل محطات السكك الحديدية الرئيسية ، وبورصات الأوراق المالية، والعديد من الشركات الخاصة . كانت تتولى إدارته إدارة البريد الأمريكية ، التي افتتحت لاحقًا أنظمة مماثلة في مدن مثل نيويورك (ربطت بين بروكلين ومانهاتن )، وشيكاغو ، وبوسطن ، وسانت لويس . أُغلق آخر هذه الأنظمة في عام 1953. ^{[ 26 ]}
• مدن أخرى: ميونيخ، ريو دي جانيرو، بوينس آيرس، هامبورغ، روما، نابولي، ميلان، مرسيليا، ملبورن، طوكيو، أوساكا، ناغويا، كوبي، ^{[ 27 ]} زيورخ، لوزان، جنيف، برن، بازل

^{[ 28 ]}

• 1950-1989: مقر وكالة المخابرات المركزية (المعروف الآن باسم مبنى المقر القديم) ^{[ 29 ]}

القرن التاسع عشر

في عام 1812، اقترح جورج ميدهرست لأول مرة، لكنه لم ينفذ قط، نفخ عربات الركاب عبر نفق. ^{[ 30 ]} كانت السكك الحديدية الجوية ، وهي أنظمة أنابيب هوائية لنقل الركاب (حيث كان الأنبوب يوضع بين القضبان، مع مكبس يتحرك بداخله معلقًا من القطار عبر فتحة قابلة للإغلاق في أعلى الأنبوب)، بمثابة أسلاف لأنظمة الأنابيب الهوائية، وكانت تعمل على النحو التالي: ^{[ 31 ]}

• 1844-1854: سكة حديد دالكي الهوائية التابعة لسكك حديد دبلن وكينغستون بين كينغستون ( دون لاوغير ) ودالكي ، أيرلندا ( 1.75 ميل [2.82 كم] )   
• 1846-1847: خط سكة حديد لندن وكرويدون بين كرويدون ونيو كروس ، لندن ، إنجلترا ( 7.5 ميل [12.1 كم] )   
• 1847-1848: خط سكة حديد جنوب ديفون الذي أنشأه إسامبارد كينغدوم برونيل بين إكستر ونيوتن أبوت ، إنجلترا ( 20 ميل [32 كم] )   
• 1847–60: سكة حديد باريس -سان جيرمان بين بوا دو فيسينيه وسان جيرمان أونلي ، فرنسا ( 2 كم [1.2 ميل] )   

في عام 1861، أنشأت شركة لندن للنقل الهوائي نظامًا كبيرًا بما يكفي لنقل شخص، على الرغم من أنه كان مخصصًا للطرود. وشهد افتتاح محطة هولبورن الجديدة في 10 أكتوبر 1865 قيام دوق باكنغهام ، رئيس مجلس الإدارة، وبعض مديري الشركة، بنقلهم عبر مترو الأنفاق إلى محطة يوستون (رحلة تستغرق خمس دقائق).

عُرض خط سكة حديد كريستال بالاس الهوائي، الذي يبلغ طوله 550 متراً (1804 قدماً)، في قصر كريستال بالاس عام 1864. وكان هذا الخط نموذجاً أولياً لخط سكة حديد واترلو ووايت هول المقترح ، والذي كان من المقرر أن يمر تحت نهر التايمز رابطاً بين واترلو وتشارينغ كروس . بدأت أعمال الحفر عام 1865، لكنها توقفت عام 1868 بسبب مشاكل مالية. 

في عام 1867، خلال معرض المعهد الأمريكي في نيويورك ، عرض ألفريد إيلي بيتش أنبوبًا بطول 30 مترًا (100 قدم) وقطر 1.8 متر (6 أقدام ) ، قادرًا على نقل 12 راكبًا بالإضافة إلى مُحصّل التذاكر. ^{[ 32 ]} بعد عام واحد من بدء تشغيل أول خط سكة حديد معلق في مدينة نيويورك ، في عام 1869، أنشأت شركة بيتش للنقل الهوائي في نيويورك سرًا خط مترو أنفاق هوائيًا بطول 95 مترًا (312 قدمًا) وقطر 2.7 متر (8.9 قدمًا) تحت شارع برودواي ، لعرض إمكانيات وسيلة النقل الجديدة. ^{[ 32 ]} لم يعمل الخط إلا لبضعة أشهر، وأُغلق بعد فشل بيتش في الحصول على إذن لتمديده، إذ لم يرغب بوس تويد ، السياسي الفاسد ذو النفوذ، في استمراره لأنه كان ينوي الاستثمار شخصيًا في مشاريع منافسة لخطوط سكك حديدية معلقة. ^{[ 33 ]}    

القرن العشرين

في عشرينيات القرن العشرين، تعاونت شركتا السكك الحديدية الكندية الباسيفيكية والسكك الحديدية الوطنية الكندية لإنشاء شبكة أنابيب هوائية متطورة بطول 4500 متر، تربط أربعة من مكاتبهما بمحطة البريد "أ" في محطة يونيون بمدينة تورنتو الكندية. كما تم ربطها بغرفة البريد في فندق رويال يورك. وانضمت صحيفتا "ذا ستار" و"تيليغرام" إلى الشبكة، حيث قامتا بمد أنابيب مماثلة. ^{[ 34 ]} وفي ستينيات القرن العشرين، أجرت شركتا لوكهيد ومعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا، بالتعاون مع وزارة التجارة الأمريكية، دراسات جدوى حول نظام قطار يعمل بضغط الهواء المحيط و"مساعدة البندول الجاذبي" لربط مدن الساحل الشرقي للبلاد. ^{[ 32 ]} وقدّروا أن متوسط ​​سرعة القطار بين فيلادلفيا ومدينة نيويورك سيبلغ 174 مترًا في الثانية ، أي ما يعادل 626  كيلومترًا في الساعة (388  ميلًا في الساعة). وعندما تم التخلي عن هذه الخطط لارتفاع تكلفتها، أسس المهندس إل كيه إدواردز من شركة لوكهيد شركة "تيوب ترانزيت " لتطوير تقنية تعتمد على "النقل بالجاذبية والفراغ". في عام 1967، اقترح إنشاء نظام نقل بالجاذبية والفراغ لمنطقة خليج سان فرانسيسكو في كاليفورنيا ، والذي كان من المقرر أن يعمل جنبًا إلى جنب مع نظام النقل السريع لمنطقة خليج سان فرانسيسكو (BART) الذي كان قيد الإنشاء آنذاك . لكن هذا المشروع لم يُنفذ قط.

القرن الحادي والعشرون

لا تزال الأبحاث جارية حول القطارات التي تسير في أنابيب مفرغة جزئياً، مثل قطار فاكترين وهايبرلوب .

يتكون المصعد الهوائي ^{[ 35 ]} من عمود رأسي أسطواني (مصنوع عادةً من البلاستيك الشفاف)، وكبسولة ركاب (شفافة أيضًا) داخل العمود تتحرك رأسيًا بفعل فرق ضغط الهواء بين الأعلى والأسفل. وتكمن ميزته الرئيسية في أنه لا يتطلب حفرة أسفل العمود أو طابقًا علويًا فوقه.

بالنسبة لعمليات الصعود، تقوم مضخة تفريغ في أعلى عمود المصعد بإنشاء ضغط منخفض عن طريق سحب الهواء من أعلى الكبسولة بينما يُسمح بدخول الضغط الجوي الطبيعي الأكبر في المستوى السفلي (الطابق الأرضي) أسفل الكبسولة مما يوفر الرفع.

للنزول، تنظم صمامات يتم التحكم بها إلكترونيًا داخل العمود الأنبوبي دخول وخروج الهواء من الأسطوانة، مما يؤدي إلى خفض العربة بسلاسة من خلال عملية مبرمجة. في حالة تعطل مضخة التفريغ أو الصمامات التي يتم التحكم بها إلكترونيًا، يعمل حجم الهواء المحصور أسفل الكبسولة كوسادة يتم السماح له بالخروج ببطء بواسطة صمام ميكانيكي، مما يعيد الكبسولة برفق إلى أدنى مستوى.

في متاجر البيع بالتجزئة الكبيرة، تم استخدام أنظمة الأنابيب الهوائية لنقل إيصالات المبيعات والأموال من البائع إلى غرفة أنابيب مركزية، حيث يمكن لأمناء الصندوق صرف الباقي، والرجوع إلى سجلات الائتمان، وما إلى ذلك. ^{[ 36 ]}

تستخدم العديد من البنوك التي توفر خدمة السيارات أنابيب هوائية أيضًا. ^{[ 8 ]}

تستخدم العديد من المستشفيات أنظمة الأنابيب الهوائية لنقل العينات إلى المختبرات . ^{[ 1 ] [ 37 ]} كما تُستخدم هذه الأنظمة لنقل مواد حفظ الدم، حيث يُعدّ الوزن ومدة النقل عاملين مهمين، بالإضافة إلى منع انحلال الدم الناتج عن قوى الطرد المركزي والتسارع. وتُستخدم أنظمة الأنابيب الهوائية أيضًا في المستشفيات لنقل صور الأشعة السينية ، ووثائق المرضى، والوثائق العامة، والأدوية، ونتائج الفحوصات.

لقد ثبت أن أنظمة الأنابيب الهوائية مقاس 6 بوصات (152 مم) قادرة على التعامل مع أكياس المحاليل الوريدية الثقيلة ذات السعة اللترية مع عدد أقل بكثير من حالات الانحشار مقارنة بالأنظمة مقاس 4 بوصات (102 مم) .  

لإدارة أعمالها في مجال الطلبات البريدية، شيدت سلسلة متاجر سيرز "مستودعات ضخمة، مثل مستودعها المركزي في شيكاغو، حيث كانت تُرسل الرسائل إلى مختلف الأقسام وعمال التجميع عبر أنابيب هوائية". ^{[ 38 ]} وامتلكت العديد من المتاجر الكبرى الأخرى أنظمة أنابيب هوائية في القرن العشرين، مثل جاكسونز في ريدينغ وماير في ملبورن، أستراليا. ويضم مبنى المكتبة الوطنية الأسترالية (الذي افتُتح عام 1968) نظام أنابيب هوائية لإرسال طلبات الكتب من قاعات القراءة إلى رفوف الكتب. لم يعد النظام مستخدمًا، ولكنه لا يزال يعمل جزئيًا، ويُعرض في جولات تعريفية.

يشمل استخدام الأنابيب الهوائية في وحدات التخلص من النفايات المسجد الحرام ، مكة المكرمة، ^{[ 39 ]} غلاشوس إت في منطقة هاماربي سيستاد في ستوكهولم (السويد)، مونتريال القديمة (كندا)، ديزني وورلد (الولايات المتحدة) وجزيرة روزفلت وهدسون ياردز (الولايات المتحدة).

تُستخدم أنظمة الأنابيب الهوائية في المصانع الإنتاجية. وتشمل استخداماتها نقل قطع الغيار، وأجهزة القياس، والأدوات، أو قطع العمل على طول السيور الناقلة أو في عملية الإنتاج. وفي المختبرات الصناعية، تُنقل العينات عبر أنظمة الأنابيب الهوائية. ويمكن نقل هذه العينات في أي حالة فيزيائية (صلبة، سائلة، غازية) وفي أي درجة حرارة. فعلى سبيل المثال، تقوم شركة تيسن كروب الصناعية بإرسال عينات من الفولاذ عند درجة حرارة 900 درجة مئوية (1650 درجة فهرنهايت) عبر أنابيب هوائية بمعدل 22 مترًا (72 قدمًا) في الثانية من الفرن إلى المختبر. ^{[ 40 ]}