منشرة خشب

تُعد منشرة هيرابوليس ، وهي منشرة حجرية تعمل بالطاقة المائية في هيرابوليس ، آسيا الصغرى ( تركيا الحديثة ، التي كانت آنذاك جزءًا من الإمبراطورية الرومانية )، والتي يعود تاريخها إلى النصف الثاني من القرن الثالث، أقدم منشرة معروفة. كما أنها تتضمن آلية ذراع تدوير وقضيب توصيل . ^{[ 2 ]}

تشير الأدلة الأثرية إلى وجود مناشر حجرية تعمل بالطاقة المائية باستخدام أذرع التدوير وقضبان التوصيل، ولكن بدون سلسلة تروس ، في القرن السادس في مدينتي جراسا (في الأردن الحديث ) وأفسس (في آسيا الصغرى ) البيزنطيتين . ^{[ 3 ]}

أقدم إشارة أدبية إلى منشرة خشب عاملة تعود إلى الشاعر الروماني أوسونيوس ، الذي كتب قصيدة وصفية عن نهر موزيل في ألمانيا في أواخر القرن الرابع الميلادي. في إحدى فقرات القصيدة، يصف صوت طاحونة مائية وهي تقطع الرخام . ^{[ 4 ]} ويبدو أن مناشر الرخام قد ذُكرت أيضًا في كتابات القديس المسيحي غريغوريوس النيصي من الأناضول حوالي عام 370-390  ميلادي، مما يدل على تنوع استخدام الطاقة المائية في أجزاء كثيرة من الإمبراطورية الرومانية . ^{[ 4 ]}

تشير الأدلة إلى وجود مناشر الأخشاب في أوروبا في العصور الوسطى ، حيث رسم فيلار دي هونيكورت إحداها في الفترة ما بين عامي 1225 و1235 تقريبًا. ^{[ 5 ]} ويُزعم أن مناشر الأخشاب قد أُدخلت إلى ماديرا بعد اكتشافها في حوالي عام 1420، وانتشرت على نطاق واسع في أوروبا بحلول القرن السادس عشر. ^{[ 6 ] : 84-85}

في النرويج ، ظهرت أولى مناشر الأخشاب التي تعمل بالطاقة المائية في أواخر القرن الخامس عشر الميلادي في جنوب النرويج وحول مضيق أوسلوفيورد ، وخلال القرن السادس عشر الميلادي أصبح منشار البوابة شائعًا في صناعة نشر الأخشاب النرويجية. ^{[ 7 ] [ 8 ]}

كما تم توثيق وجود مناشر هيدروليكية عاملة في شمال إيطاليا في أواخر العصور الوسطى. ^{[ 9 ]}

قبل اعتماد منشرة الأخشاب، كانت الألواح تُشق وتُسوّى ، أو في أغلب الأحيان تُنشر بواسطة رجلين بمنشار يدوي ، باستخدام دعامات خشبية لتثبيت جذع الشجرة، وحفرة للمنشار للعامل الذي يعمل أسفلها. كانت عملية النشر بطيئة، وتتطلب رجالًا أقوياء البنية. وكان على من ينشر من الأعلى أن يكون الأقوى بين الرجلين لأن المنشار كان يُسحب بالتناوب بينهما، وكان من ينشر من الأسفل يستفيد من قوة الجاذبية. كما كان على من ينشر من الأعلى توجيه المنشار لضمان أن يكون سمك اللوح متساويًا. وكان يتم ذلك غالبًا باتباع خط طباشيري.

قامت مناشر الأخشاب الأولى بتكييف المنشار الدائري للعمل بالطاقة الميكانيكية، وعادةً ما كان يُدار بواسطة عجلة مائية لتسريع العملية. وتم تحويل الحركة الدائرية للعجلة إلى حركة ذهابًا وإيابًا لشفرة المنشار بواسطة ذراع توصيل يُعرف باسم ذراع بيتمان (ومن هنا ظهر مصطلح يُستخدم في العديد من التطبيقات الميكانيكية). وتُسمى هذه المناشر بمناشر الأخشاب التقليدية. ^{[ 10 ]}

لم تكن المشكلة الرئيسية في تطوير مناشر الأخشاب التي تعمل بالطاقة المائية مجرد تحريك شفرة المنشار، بل تغذية الأخشاب إليها ميكانيكيًا وبشكل موثوق. تضمنت التصاميم المبكرة، مثل منشار فيلار دي هونيكور المائي، نظام تغذية آليًا يُبقي جذع الشجرة مضغوطًا على المنشار. لاحقًا، ابتكر مهندسو عصر النهضة آليات مناشر أكثر تعقيدًا: صمم فرانشيسكو دي جورجيو مارتيني منشارًا يعمل بعجلة مائية، حيث يحرك إطار مدفوع بذراع تدوير الشفرة بينما يقوم سقاطة بتحريك عربة تحمل جذع الشجرة، ورسم ليوناردو دافنشي منشرة تعمل فيها نفس الآلية المائية بتحريك كل من المنشار والعربة التي تحمل جذع الشجرة. ^{[ 11 ]}

يُعرف نوع من مناشر الخشب بدون ذراع تدوير في ألمانيا باسم "مناشر الطرق والسقوط" أو ببساطة "مناشر السقوط". في هذه المناشر، يُدفع الإطار الحامل لشفرة المنشار للأعلى بواسطة كاميرات عند دوران العمود. تُركّب هذه الكاميرات في العمود الذي تستقر عليه عجلة الماء. عندما يصل الإطار الحامل لشفرة المنشار إلى أعلى موضع، يسقط بفعل وزنه، مُصدرًا صوت طرق عالٍ، وبذلك يقطع جذع الشجرة. ^{[ 12 ]}

اخترع كورنيليس كورنيليسزون فان أويتجيست، صاحب طاحونة هواء هولندية ، في عام 1594 منشرة خشب تعمل بطاقة الرياح، مما جعل تحويل جذوع الأشجار إلى ألواح أسرع بثلاثين مرة من ذي قبل. ^{[ 13 ]} استخدمت منشرته عمود مرفقي لتحويل الحركة الدائرية لطاحونة الهواء إلى حركة ذهابًا وإيابًا لتشغيل المنشار، وحصل على براءة اختراع لهذه التقنية. ^{[ 14 ]} انتشرت مناشر الخشب التي تعمل بطاقة الرياح بسرعة في الجمهورية الهولندية، وخاصة في منطقة زان . بحلول عام 1630، كان هناك 83 منشرة شمال أمستردام ، منها 53 في منطقة زان؛ وبلغ العدد ذروته في عام 1731 بـ 450 منشرة، منها 256 في منطقة زان. امتد استخدام الهولنديين للمناشر إلى ما وراء البحار: حيث عملت مناشر في أحواض بناء السفن في مستوطنات شركة الهند الشرقية الهولندية، بما في ذلك جزيرة أونروست قبالة باتافيا ( جاكرتا الحالية ) وكولومبو . ^{[ 15 ]} كانت هذه التقنية مهمة لبناء السفن الهولندية: تشير إحدى الدراسات إلى أن مناشر الأخشاب التي تعمل بطاقة الرياح كانت قادرة على معالجة 60 عارضة في غضون أربعة إلى خمسة أيام، مقارنة بـ 120 يومًا يدويًا، مما ساعد أحواض بناء السفن الهولندية على إنتاج أعداد كبيرة من السفن العابرة للمحيطات في القرن السابع عشر. ^{[ 16 ]}

ظهرت مناشر الحجر التي تعمل بالطاقة المائية مجدداً في أوائل العصر الحديث في أوروبا: فقد تضمنت طاحونة "ذا فولن ميل" في الإسكوريال ، التي بنيت في نهاية القرن السادس عشر في إسبانيا، منشرة رخام استخدمت لبناء كنيسة الدير. ^{[ 17 ]}

بحلول عام 1627، ظهرت مناشر الأخشاب في الصين خلال فترة الانتقال بين عهدي مينغ وتشينغ . ^{[ 18 ]}

في أمريكا الشمالية الإنجليزية ، أُدخلت مناشر الأخشاب بعد فترة وجيزة من استعمار فرجينيا ، وذلك بتوظيف عمال مهرة من هامبورغ . لاحقًا، تم استيراد الأجزاء المعدنية من هولندا، ^{[ 6 ] : 94-95،} حيث كانت التكنولوجيا متقدمة جدًا مقارنةً بإنجلترا. شكل وصول منشرة الأخشاب خطوة كبيرة ومحفزة في نمو مجتمع حدودي. في نيو إنجلاند ، بُنيت أولى مناشر الأخشاب التي تعمل بالطاقة المائية بالقرب من بيرويك، مين ، في ثلاثينيات القرن السابع عشر. ^{[ 19 ]} في ماساتشوستس خلال القرن السابع عشر، انتشرت مناشر الأخشاب التي تعمل بالطاقة المائية على نطاق واسع نظرًا لوفرة الأخشاب، وكثرة الجداول، وارتفاع تكلفة العمالة الماهرة؛ وبحلول عام 1700، كان لدى كل بلدة تقريبًا في ماساتشوستس منشرة أخشاب واحدة على الأقل. ^{[ 20 ]}

في أيرلندا ، طوّر ويليام كوليس منشرة تعمل بالطاقة المائية لمعالجة رخام كيلكيني في ثلاثينيات القرن الثامن عشر. وصف تقرير يعود لعام ١٧٣٢ وجود عشر مناشير تعمل بالطاقة المائية في ورشته على نهر نور ، وأشادت تقارير لاحقة بقدرة آلاته على نشر الرخام وحفره وتلميعه بتكلفة أقل من الطرق اليدوية. ^{[ ٢١ ] [ ٢٢ ]}

على الرغم من تزايد شعبيتها، ظلت مناشر الأخشاب الآلية نادرة في إنجلترا حتى أواخر القرن الثامن عشر. ويعزى هذا التأخير إلى معارضة النجارين، واعتقاد خاطئ واسع الانتشار بأن مناشر الأخشاب غير قانونية، وضعف الحوافز التجارية، حيث كان المستهلكون الإنجليز الكبار يستوردون الأخشاب المنشورة مسبقًا في مناشر البلطيق والنرويج وهولندا. ^{[ 23 ]} في اسكتلندا ومستعمرات أمريكا الشمالية، حيث كانت الأخشاب وفيرة والعمالة نادرة نسبيًا، كانت مناشر الأخشاب قيد الاستخدام بالفعل بحلول منتصف القرن السابع عشر. ^{[ 23 ]} في إنجلترا، قدمت جمعية تشجيع الفنون والصناعات والتجارة مكافآت لمناشر الأخشاب في عام 1759؛ فاز جيمس ستانسفيلد بالجائزة الكبرى عام 1760 بتحويله مطحنة صوف إلى منشرة خشب، وبنى تشارلز دينجلي منشرة خشب تعمل بطاقة الرياح على الطراز الهولندي في لايمهاوس عام 1767. تعرضت منشرة دينجلي لهجوم من قبل عمال المناشر عام 1768، وبعد ذلك عوضه البرلمان وجعل إتلاف مناشر الخشب وغيرها من الآلات الصناعية جريمة جنائية. وبحلول عام 1783، أعلنت الجمعية الملكية للفنون أن مناشر الخشب "أصبحت راسخة في إنجلترا". ^{[ 23 ]}

كانت المناشر القديمة تُنقل إلى الغابة، حيث يُبنى مأوى مؤقت، وتُجرّ جذوع الأشجار إلى المنشرة القريبة بواسطة فرق من الخيول أو الثيران، وغالبًا ما كان ذلك يتم عندما يكون هناك بعض الثلج لتوفير التزييت. ومع ازدياد حجم المناشر، أصبحت تُقام عادةً في منشآت أكثر ديمومة على النهر، وكانت جذوع الأشجار تُنقل إليها بواسطة عمال نقل الأخشاب . وكانت المناشر المبنية على الأنهار أو البحيرات أو مصبات الأنهار الصالحة للملاحة تُسمى مناشر الشحن نظرًا لتوافر السفن التي تنقل شحنات من جذوع الأشجار إلى المنشرة وشحنات من الأخشاب منها. ^{[ 24 ]}

كان التحسين الرئيسي التالي هو استخدام شفرات المنشار الدائري ، التي ربما اختُرعت في إنجلترا في أواخر القرن الثامن عشر ^{[ 25 ] [ 26 ]} ، أو ربما في وقت سابق في هولندا في القرن السابع عشر. بعد ذلك بوقت قصير، استخدم أصحاب المطاحن مناشير متعددة الشفرات، والتي أضافت شفرات إضافية بحيث يتم تحويل جذع الشجرة إلى ألواح في خطوة واحدة سريعة. كانت شفرات المنشار الدائري باهظة الثمن للغاية وعرضة للتلف بسبب ارتفاع درجة الحرارة أو اتساخ جذوع الأشجار. ظهر نوع جديد من الفنيين، وهو مُشذِّب المناشير . كان مُشذِّبو المناشير ماهرين للغاية في تشكيل المعادن. كانت مهمتهم الرئيسية هي ضبط وشحذ الأسنان. تضمنت الحرفة أيضًا تعلم كيفية طرق المنشار، حيث يتم تشكيل المنشار باستخدام مطرقة وسندان لمقاومة قوى الحرارة والقطع. تحتوي شفرات المنشار الدائري الحديثة على أسنان قابلة للاستبدال، ولكنها لا تزال بحاجة إلى الطرق. ^{[ 27 ]}

أدى إدخال الطاقة البخارية في أواخر القرن الثامن عشر وأوائل القرن التاسع عشر إلى فتح آفاق جديدة واسعة أمام صناعة مناشر الأخشاب. وقد نُفذ مشروع مبكر وغير ناجح لمنشرة أخشاب تعمل بالطاقة البخارية لصالح الترسانة البحرية الإسبانية في لا كاراكا بالقرب من قادس عام ١٧٩٢، باستخدام محرك وات . ^{[ ٢٨ ] [ ٢٩ ] [ ٣٠ ]}

شجع توفر النقل بالسكك الحديدية للأخشاب لاحقًا على بناء مصانع الأخشاب بعيدًا عن الممرات المائية الصالحة للملاحة. أصبحت مناشر الأخشاب التي تعمل بالبخار أكثر ميكنة، ووفرت الأخشاب الخردة من المصنع مصدرًا جاهزًا للوقود لتشغيل المرجل. ارتفعت الكفاءة، لكن التكلفة الرأسمالية للمصنع الجديد زادت بشكل كبير أيضًا. ^{[ 24 ]}

في بريطانيا، صمم مارك إيزامبارد برونيل منشرة أخشاب متطورة تعمل بالبخار لحوض بناء السفن تشاتام ؛ وقد شُيدت بين عامي 1812 و1814. ^{[ 31 ]} شغّلت آلات برونيل ثمانية إطارات لقطع الأخشاب، كل منها قادر على استيعاب ما يصل إلى 36 منشارًا، وكان يعمل بها اثنان فقط من الموظفين. ^{[ 32 ]}

كان المنشار الشريطي تطورًا هامًا آخر. حصل ويليام نيوبيري على براءة اختراع لمنشار شريطي لا نهائي في بريطانيا عام 1808، لكن المناشير الشريطية المبكرة ظلت غير عملية بسبب صعوبة صنع شفرة مرنة متينة. لاحقًا، وبفضل التحسينات التي أدخلتها شركة بيرين وشركاه الباريسية على لحام الشفرات، وعلم المعادن، وموجهات الشفرات، وأنظمة الشد، أصبح المنشار الشريطي عمليًا تجاريًا بحلول ستينيات القرن التاسع عشر. اكتسبت المناشير الشريطية أهمية في صناعة نشر الأخشاب لأن شقها الأضيق قلل من هدر الخشب مقارنةً بالمناشير الدائرية الكبيرة، وسمح بتقطيع جذوع الأشجار الضخمة بكفاءة أكبر. ^{[ 33 ] [ 34 ]}

بالإضافة إلى ذلك، سمح استخدام محركات الجر التي تعمل بالبخار أو البنزين بنقل منشرة الخشب بأكملها. ^{[ 35 ] [ 36 ]}

بحلول عام 1900، كانت أكبر منشرة خشب في العالم تُدار من قبل شركة أتلانتيك لمبر في جورج تاون ، بولاية كارولينا الجنوبية، باستخدام جذوع الأشجار التي كانت تُنقل عبر نهر بي دي من مناطق بعيدة تصل إلى حافة جبال الأبلاش في ولاية كارولينا الشمالية .

يجري العمل حالياً على مشروع ترميم مطحنة ستورجون في شمال كاليفورنيا، وهو مشروع ترميم لواحدة من آخر مطاحن الأخشاب التي تعمل بالبخار والتي لا تزال تستخدم معداتها الأصلية.