مرکب پللی (بلاک اور ٹیکل) بنانا — ارشمیدس کی قوت کو کئی گنا کرنے والا آلہ

لکڑی کاٹنے سے پہلے، میکانی فائدہ (mechanical advantage) کا حساب لگائیں جس کی آپ کو ضرورت ہے اور اس کے لیے کتنے شیو وہیل (sheave wheels) درکار ہوں گے۔ میکانی فائدہ (MA) متحرک (نچلے) بلاک کو سہارا دینے والے رسی کے حصوں کی تعداد کے برابر ہوتا ہے — نہ کہ کل پللیوں کی تعداد۔ ایک ایسا نظام جس میں دو پللیاں اور ایک متحرک شیو ہو، اس کا MA = 2 ہوتا ہے۔ ایک ایسا نظام جس کے ہر بلاک میں دو پللیاں ہوں (کل چار شیوز) اور نچلے بلاک کو چار رسی کے حصے سہارا دیں، اس کا MA = 4 ہوتا ہے۔ اس اینکر پوائنٹ پر لوڈ فورس جس سے اوپری بلاک لٹکا ہوا ہے، لوڈ کے وزن کو (MA + 1) / MA سے ضرب دینے کے برابر ہوتی ہے — یعنی چھت کے بیم سے جڑا ہوا 4:1 نظام اینکر پر لوڈ کے وزن کا 125% سہار سکنا چاہیے۔ اپنا اینکر اسی کے مطابق سائز کریں۔

اس بلیو پرنٹ کے لیے ہم 4:1 نظام بناتے ہیں: اوپری (فکسڈ) بلاک میں دو شیو وہیل، اور نچلے (متحرک) بلاک میں دو شیو وہیل۔ یہ نظام 50 kg ہاتھ کی قوت سے 200 kg اٹھا سکتا ہے، جس کی وجہ سے یہ تعمیراتی کام میں مل کر کام کرنے والے دو افراد کے لیے عملی ہے۔

ہر شیو (نالی دار پہیہ) گھنی، باریک ریشے والی سخت لکڑی سے بنایا جانا چاہیے جو بار بار رسی کے بوجھ کے تحت پھٹنے کے خلاف مزاحمت کرے۔ ایش، ایلم، اور لگنم وائٹی (جب دستیاب ہو) مثالی ہیں۔ سیدھے ریشے والی نرم لکڑیوں سے گریز کریں — چیڑ اور فر، جب شیو کی نالی میں دھنسی رسی کے دباؤ سے تناؤ میں آتے ہیں تو ریشے کے ساتھ ساتھ پھٹ جاتے ہیں۔ 200 کلوگرام اٹھانے کے قابل 4:1 نظام کے لیے، تقریباً 15–20 سینٹی میٹر قطر اور 4 سینٹی میٹر موٹائی کے چار شیو پہیے بنائیں۔ 5 سینٹی میٹر موٹے سخت لکڑی کے تختے سے پہیوں کے خام ٹکڑے کاٹیں، کمپاس سے دائرے کھینچ کر۔

اگر لکڑی تازہ کٹی ہو تو تراشنے سے پہلے اسے کم از کم چار ہفتے ہوا میں خشک ہونے دیں — ہری لکڑی خشک ہوتے ہوئے سکڑتی اور پھٹتی ہے، اور بوجھ کے تحت دراڑ والا شیو خطرناک ہے۔ کنارے کو تراشنے سے پہلے ہر خام ٹکڑے کے عین مرکز میں محور کا سوراخ کریں — مرکز سے ہٹ کر سوراخ کرنے سے غیر مرکزی پہیہ بنتا ہے جس کی وجہ سے رسی نالی سے اچھل جاتی ہے۔

محور کا سوراخ مرکز میں ڈرل کرنے کے بعد، ہر پہیے کے بیرونی کنارے کو اسپوکشیو یا ریسپ کا استعمال کرتے ہوئے ایک ہموار دائرے کی شکل دیں، اور کمپاس سے جانچیں کہ رداس پورے دائرے میں یکساں ہے۔ پھر دائرے کے گرد رسی کی نالی کاٹیں: ایک V شکل کی نالی 1 cm گہری اور اتنی چوڑی کہ 2–3 mm کی گنجائش کے ساتھ رسی کا قطر سما سکے۔ 12 mm قطر کی بھنگ کی رسی کے لیے، کنارے پر 14–15 mm چوڑی نالی کاٹیں جو 5 mm گول تہہ تک تنگ ہوتی جائے۔ نالی کو رسی کو پہیے کے مرکز میں رکھنا چاہیے — اگر نالی بہت تنگ ہو تو رسی گچھا ہو کر پھنس جاتی ہے؛ بہت چوڑی ہو تو وہ مرکز سے ہٹ جاتی ہے اور بوجھ کے تحت sheave سے اچھل جاتی ہے۔

رسی کو گھسنے سے بچانے والے ریشوں کو ختم کرنے کے لیے نالی کو sandstone یا باریک گھرگھرے مادے سے ہموار کریں۔ آخر میں، مرکزی محور کا سوراخ لوہے کے محور پن سے 1 mm بڑے قطر کا بنائیں تاکہ پہیہ کم سے کم ڈگمگاہٹ کے ساتھ آزادی سے گھومے۔

بلاک ہاؤسنگ وہ لکڑی کا خول ہے جو دو شیو پہیوں کو ساتھ ساتھ تھامتا ہے، انہیں سیدھ میں رکھتا ہے، اور لنگر ہک اور رسی کے اتصال کے نقاط فراہم کرتا ہے۔ 3 سم سخت لکڑی کے تختے سے دو سائیڈ چیکس کاٹیں، تقریباً 25 سم اونچے اور 12 سم چوڑے۔ ان کے درمیان ایک مرکزی سٹفنر (‘شیل’ بلاک) کاٹیں جو دونوں چیکس کو دو شیو پہیوں کی مشترکہ چوڑائی اور ہر طرف 3 ملی میٹر رننگ کلیئرنس کے برابر فاصلے پر رکھے۔ شیوز کو چیکس کو رگڑے بغیر بلاک کے اندر آزادانہ گھومنا چاہیے۔

لوہے کے ڈرفٹ پنز یا لکڑی کی ٹری نیلز (ڈowels) سے اسمبلی کو کلیمپ اور پن کریں۔ اوپری بلاک کے اوپری حصے میں دونوں چیکس اور شیل کے آر پار 12 ملی میٹر کا سوراخ کریں تاکہ ہک بولٹ لگ سکے — ایک تھریڈڈ لوہے کی چھڑ جس کے ایک سرے پر ہک بنا ہو اور دوسرے سرے پر نٹ ہو۔ یہی ہک پورے اوپری بلاک کو لفٹنگ بیم یا کرین سے لٹکاتا ہے۔

نچلا بلاک اوپری بلاک کی طرح ہی بنایا جاتا ہے — وہی چیک ڈائمنشنز، وہی فاصلہ — لیکن اس کا ہک اوپر کے بجائے نیچے ہوتا ہے، اور اوپری حصے پر ایک رسی کا بیکٹ (رسی کی آنکھ یا لوپ) ہوتا ہے جہاں رسی کا ساکن سرا مضبوطی سے باندھا جاتا ہے۔ یہی بیکٹ اٹیچمنٹ وہ جگہ ہے جہاں چلنے والی رسی 4:1 سسٹم ریونگ کرتے وقت واپس آتی ہے: ساکن سرا ('ڈیڈ' اینڈ) نچلے بلاک پر باندھا جاتا ہے، اور چلنے والا سرا اوپری بلاک سے نکل کر کھینچنے والے کے ہاتھ تک جاتا ہے۔

نچلے بلاک پر ایک بڑا لوڈ ہک لگائیں — ایک لوہے کا ہک جس کا شینک قطر 10 mm ہو اور جو 200 kg کا مکمل درجہ بند بوجھ برداشت کر سکے۔ ہک کی آنکھ نچلے بلاک کے خول کے نیچے سے گزرتی ہے اور اسے نٹ یا کوٹر پن سے محفوظ کیا جاتا ہے۔ تمام بیرونی سطحوں کو ہموار کریں اور تمام کونوں کو گول کریں — بوجھ کے تحت بلاک اور ٹیکل جھولتے ہیں اور ڈھانچوں سے ٹکراتے ہیں؛ تیز کنارے رسیوں کو کاٹ دیتے ہیں اور ہاتھوں کو زخمی کرتے ہیں۔

شیو وہیلز کا ہر جوڑا (اپر بلاک اور لوئر بلاک) ایک ہی آئرن ایکسل پن شیئر کرتا ہے جو دونوں چیکس اور دونوں وہیلز کے مرکزی سوراخوں سے گزرتا ہے۔ 200 kg سسٹم کے لیے پن کا قطر 8–10 mm ہونا چاہیے — فارمولا استعمال کریں: سنگل شیئر میں پن کے لیے، قابلِ برداشت لوڈ kg میں ≈ (پن کا قطر mm میں)² × 5۔ 10 mm کا آئرن پن شیئر میں تقریباً 500 kg برداشت کر سکتا ہے، جو ڈیزائن لوڈ پر 2.5 کا سیفٹی فیکٹر دیتا ہے۔

پن داخل کرنے سے پہلے، شیو ایکسل کے سوراخوں اور پن کی سطح پر ٹیلو یا beeswax لگائیں۔ یہ بیئرنگ لبریکنٹ کا کام کرتا ہے، مسلسل استعمال کے دوران رگڑ اور حرارت کم کرتا ہے۔ ڈرل شدہ سوراخوں میں کاپر یا آئرن کاٹر پنز کے ذریعے پن کے سروں کو محفوظ کریں — صرف پریس-فٹ پر کبھی انحصار نہ کریں۔ بار بار لوڈ اور وائبریشن کے تحت، صرف رگڑ سے روکا گیا پن باہر نکل جائے گا۔

قدیم بلاک اور ٹیکل نظاموں میں ہیمپ، مانیلا، یا پیپرس کے ریشوں سے بنی رسی استعمال ہوتی تھی — یہ سب قدرتی پودوں کے ریشے ہیں جن کی وزن کے لحاظ سے بہترین تناؤ کی طاقت ہوتی ہے۔ 4:1 نظام کے لیے جو 200 کلوگرام اٹھاتا ہے، رسی کی درجہ بندی کم از کم 200 کلوگرام تناؤ کے لیے ہونی چاہیے (چلنے والا سرا مکمل 200 کلوگرام بوجھ کے تحت ہوتا ہے جو MA = 4 سے تقسیم ہوتا ہے، لیکن خود رسی یہ بوجھ اپنی پوری لمبائی میں اٹھاتی ہے)۔ کم از کم 12 mm قطر کی تین تاروں والی بٹی ہوئی ہیمپ رسی استعمال کریں، جس کا محفوظ ورکنگ لوڈ تقریباً 200–250 کلوگرام اور توڑنے کی طاقت تقریباً 1,000–1,200 کلوگرام ہے۔

رسی میں کور رot (پھپھوندی جیسی بو اور آسانی سے دبنا) اور سطحی گھساوٹ کی علامات کا معائنہ کریں۔ رسی کو لمبائی کے مطابق کاٹیں: آپ کو اوپری اور نچلے بلاکس کے درمیان کا فاصلہ (ورکنگ اونچائی) کو رسی کے حصوں کی تعداد (4) سے ضرب دے کر، اور شیوز کے گرد رسی گھمانے، بیکٹ اٹیچمنٹ، اور کھینچنے کے لیے دم کے لیے اضافی لمبائی شامل کرنی ہوگی۔ کٹے ہوئے سروں کو کھلنے سے روکنے کے لیے وہپنگ دھاگے سے باندھیں (سیز کریں)۔

ریونگ وہ عمل ہے جس میں رسی کو درست ترتیب میں شیوز کے ذریعے گزارا جاتا ہے۔ ہر بلاک میں دو شیوز کے ساتھ 4:1 کمپاؤنڈ پلی کے لیے: سب سے پہلے اسٹینڈنگ (ڈیڈ) اینڈ کو نچلے بلاک کے اوپر بیکٹ سے باؤلین گرہ کے ساتھ مضبوطی سے باندھیں۔ رسی کو اوپری بلاک کے پہلے شیو (بائیں طرف) کے اوپر اور اس کے گرد اوپر لے جائیں، پھر نچلے بلاک کے پہلے شیو (بائیں طرف) کے نیچے اور نیچے لے جائیں، پھر اوپری بلاک کے دوسرے شیو (دائیں طرف) کے اوپر اور اس کے گرد اوپر لے جائیں، اور آخر میں نچلے بلاک کے دوسرے شیو (دائیں طرف) کے نیچے اور نیچے لے جائیں۔ رننگ اینڈ نچلے بلاک سے نیچے کی طرف ہوسٹر کی جانب نکلتا ہے۔

درست ری وKing ترتیب یہ یقینی بناتی ہے کہ رسی بلاکس کے اندر خود کو نہ کاٹے (جس سے رگڑ اور جام ہونے کا خطرہ ہوتا ہے) اور بوجھ چاروں رسی حصوں پر یکساں تقسیم ہو۔ درست طور پر ری و کرنے پر، رننگ اینڈ کو 50 کلوگرام قوت سے نیچے کھینچنے پر نچلے بلاک کے ہک پر 200 کلوگرام وزن اٹھتا ہے۔

اوپری بلاک کا ہک ایسے ڈھانچے سے مضبوطی سے باندھا جانا چاہیے جو پورا بوجھ سہارنے کی صلاحیت رکھتا ہو۔ 4:1 نظام پر 200 کلوگرام کے ورکنگ لوڈ کے لیے، اینکر پوائنٹ کو 200 کلوگرام (لوڈ) + بلاکس اور رسی کا ڈیڈ ویٹ سہارنا ہوگا، یعنی کل 220 کلوگرام۔ لکڑی کے شہتیر کے اینکر کے لیے، کم از کم 20 سینٹی میٹر × 20 سینٹی میٹر کراس سیکشن والا افقی بلوط کا شہتیر استعمال کریں، اور ہک کو ایک ہی نقطے پر لٹکانے کے بجائے شہتیر کے گرد لپیٹیں تاکہ بوجھ ریشے کے ساتھ پھیل جائے۔

کبھی بھی چنائی کے جوڑوں، زنگ آلود لوہے کے ہکوں، یا نظر آنے والی دراڑوں یا سڑن والی لکڑی سے نہ باندھیں۔ جب اونچائی پر کام کیا جا رہا ہو (پتھر کے بلاکس یا سامان اٹھانا)، تو کام والے اینکر کے ساتھ ہی برابر مضبوطی کا دوسرا حفاظتی اینکر لگائیں۔ ہر اٹھان سے پہلے اینکر پوائنٹ کا معائنہ کریں، کیونکہ بار بار بوجھ پڑنے سے وہ مواد تھک جاتے ہیں جو صرف بصری معائنے میں درست دکھائی دیتے ہیں۔

چرخ سے محور کے درمیان سطح کی چکنائی ضروری ہے۔ چکنائی کے بغیر، 4:1 نظام پر 200 کلوگرام کا بوجھ ہر محور کی کیل پر تقریباً 100 کلوگرام کا سائڈ لوڈ پیدا کرتا ہے۔ اس سے پیدا ہونے والی رگڑ کی حرارت مسلسل استعمال کے چند منٹوں میں لکڑی کے چرخ کے خول کو جلا سکتی ہے۔ اسمبلی سے پہلے محور کی کیل کے سوراخوں میں پگھلی ہوئی جانوروں کی چربی یا موم بھریں، اور بلاک جوڑنے کے بعد محور کی کیل کی جگہ پر بلاک کے گالوں میں ڈرل کیے گئے چھوٹے چکنائی کے سوراخوں کے ذریعے دوبارہ لگائیں۔

رسی اور چرخ کے درمیان سطح کو بھی چکنا کریں: رِوڈ رسی کے حصوں کو چربی کی ایک مٹھی سے گزاریں (ٹار یا گریس نہیں — یہ رسی کے ریشوں کو سخت کرتے ہیں اور اندرونی گھساوٹ کا سبب بنتے ہیں)۔ اچھی طرح چکنائی والا بلاک اور ٹیکل نمایاں طور پر آسانی سے چلتا ہے — 4:1 کے MA اور خشک نظام میں رگڑ کے نقصانات کی وجہ سے تقریباً 3:1 کے مؤثر MA کے درمیان فرق۔

مکمل ورکنگ لوڈ پر منحصر ہونے سے پہلے، بلاک اور ٹیکل کو درجہ شدہ لوڈ کے 110% پر پروف-ٹیسٹ کریں۔ لوئر بلاک ہک سے ایک معلوم وزن لटکائیں (پانی سے بھرے کنٹینر آسان ہیں — 1 لیٹر پانی = 1 کلوگرام)۔ ٹیسٹ لوڈ کو زمین سے 10 سینٹی میٹر اوپر اٹھائیں اور پانچ منٹ تک روکے رکھیں۔ وقت کے ساتھ بڑھتی ہوئی چرچراہٹ سنیں (جو لکڑی کی خمیدگی کی نشاندہی کرتی ہے)، رسی کے دھاگوں میں تناؤ کے پھٹنے کا معائنہ کریں (ریشے ٹوٹنا)، اور بلاک کے گالوں کے ذریعے ایکسل پن کا درجہ حرارت محسوس کریں (گرمی قابل قبول ہے؛ گرم ہونے کا مطلب ہے کہ رگڑ کا نقصان زیادہ ہے اور چکنائی ناکام ہو گئی ہے)۔

110% پروف ٹیسٹ پاس کرنے کے بعد، رسی کو سیٹ ہونے دینے کے لیے سسٹم کو کئی مکمل اٹھانے اور نیچے کرنے کے چکروں سے گزاریں (ابتدائی لوڈ کے تحت دھاگے مضبوطی سے جم جاتے ہیں اور بناوٹ سخت ہو جاتی ہے)۔ میکینیکل ایڈوانٹیج کو براہ راست ناپنا بہترین ہے: ایک کیلibrated 100 کلوگرام لوڈ لٹکائیں اور اسپرنگ بیلنس کا استعمال کرتے ہوئے رننگ اینڈ پر درکار ہاتھ کی قوت ناپیں۔ ایک اچھی طرح سے بنا ہوا 4:1 سسٹم 25–28 کلوگرام کھینچنے کی ضرورت رکھتا ہے — نظریاتی 25 کلوگرام سے زائد 3 کلوگرام شیوز اور رسی میں رگڑ کے نقصانات کی نمائندگی کرتا ہے۔

نظام کو درست طریقے سے نصب کر کے اور اس کی آزمائش مکمل کر کے، ریاضی پر شک کرنے والے کسی بھی شخص کو میکانی فائدہ دکھائیں۔ 100 کلوگرام کا پتھر کا بلاک نچلے بلاک کے نیچے زمین پر رکھیں۔ ایک شخص کیلibrated اسپرنگ بیلنس کو چلنے والی رسی کے سرے پر تھامے۔ دوسرا شخص اس وقت بیلنس کی ریڈنگ ریکارڈ کرے جب پہلا شخص آہستہ آہستہ کھینچے۔ 100 کلوگرام وزن اٹھانے کے باوجود بیلنس 25–28 کلوگرام دکھانا چاہیے — مرکب قرقرے نے درکار قوت کو ایک چوتھائی تک کم کر دیا ہے۔ یہ ارشمیدس کا بادشاہ ہیرو کے سامنے کیا گیا مظاہرہ تھا: جادو نہیں، بلکہ لکڑی، رسی اور پیتل میں ظاہر ہونے والی جیومیٹری۔

ارشمیدس کا مرکب قرقرہ ایک گہری بصیرت کی نمائندگی کرتا ہے: قوتوں کا تناسب طے شدہ فاصلوں کے معکوس تناسب کے برابر ہوتا ہے۔ 4:1 میکانی فائدے کا مطلب ہے کہ کھینچنے والے کا ہاتھ اس سے چار گنا زیادہ فاصلہ طے کرتا ہے جتنا بوجھ اوپر اٹھتا ہے۔ توانائی محفوظ رہتی ہے — قوت × فاصلہ مستقل رہتا ہے — لیکن ڈیزائنر جو بھی تناسب چنے، قوت کے بدلے فاصلہ حاصل کیا جاتا ہے۔ یہ اصول، جسے ارشمیدس نے پہلی بار 'On the Equilibrium of Planes' میں درستگی سے بیان کیا، کلاسیکی میکانیات کی بنیاد ہے اور صنعتی انقلاب تک مشین ڈیزائن کی نظریاتی بنیاد رہا۔

ہر استعمال کے بعد رسی سے تمام بوجھ ہٹا دیں اور پوری رسی کی لمبائی کا کٹاؤ، گھساوٹ اور بل کے لیے معائنہ کریں۔ بل والی رسی کی بریکنگ طاقت بل کے مقام پر مستقل طور پر کم ہو جاتی ہے — اگر بل ہموار نہ ہو سکے تو بل والا حصہ کاٹ دیں اور رسی کو دوبارہ جوڑ (re-splice) دیں۔ رسی کو گھڑی کی سمت اور اس کے خلاف باری باری نصف موڑ دے کر لپیٹیں ('فگر-ایٹ' کوائل)، تاکہ بل جمع نہ ہوں جو تعیناتی کے وقت رسی کو الجھا دیں۔

بلاکس کو دھوپ سے دور کسی خشک جگہ پر رکھیں — UV شعاعیں رسی کے ریشوں کو خراب کرتی ہیں اور لکڑی کے بلاکس کو خشک کر کے سطح پر دراڑیں (checking) ڈال دیتی ہیں۔ ہر 20 گھنٹے استعمال کے بعد ایکسل پنز کو دوبارہ چکنائی دیں۔ بلاک کے گالوں (cheeks) کا سالانہ معائنہ کریں کہ کہیں ان میں delamination یا ایکسل پن کے سوراخوں سے دراڑیں تو نہیں پھیل رہیں؛ اگر دراڑیں گال کی چوڑائی کے ایک تہائی سے زیادہ ہوں تو گال بدل دیں۔ اچھی طرح دیکھ بھال کیا گیا بلاک اور ٹیکل بغیر بڑی مرمت کے ایک نسل تک چل سکتا ہے۔