Книга гениальных устройств ( араб . كتاب الحيل , латинизированная : Китаб аль-Хиял , персидская : كتاب ترفندها , латинизированная : Ketâb tarfandhâ , букв. «Книга трюков») — большой иллюстрированный труд о механических устройствах , включая автоматы , опубликованный в 850 г. тремя братьями персидского [1] происхождения, братьями Бану Муса (Ахмад, Мухаммад и Хасан ибн Муса ибн Шакир), работавшими в Доме мудрости ( Байт аль-Хикма ) в Багдаде , Ирак , под властью Аббасидского халифата . [2] В книге описано около ста устройств и способы их использования. [3]
Книга была написана по заказу аббасидского халифа Багдада Аль-Мамуна ( 786–833), который поручил братьям Бану Муса приобрести все эллинистические тексты, сохранившиеся в монастырях [ уточнить ] и учёных [ кем? ] во время упадка и падения римской цивилизации. [4] [ нужны разъяснения ] Братья Бану Муса изобрели ряд автоматов (автоматов ) и механических устройств и описали сотню таких устройств в своей «Книге гениальных устройств» . [3]
Некоторые из устройств, описанных в «Книге гениальных устройств», были вдохновлены работами Героя Александрийского [5] и Филона Византийского , а также древней персидской , китайской и индийской техники . [6] Однако многие другие устройства, описанные в книге, были оригинальными изобретениями братьев Бану Муса. [7] Хотя они взяли греческие труды в качестве отправной точки, Бану Муса «вышли далеко за пределы всего, достигнутого Героем или Филоном». Их озабоченность автоматическим управлением отличает их от своих греческих предшественников, в том числе от «использования Бану Мусой автоматических клапанов , устройств синхронизации, систем задержки и других концепций большой изобретательности». [8] Многие из их инноваций включали тонкие комбинации пневматики и аэростатики . [8] Ближайшая современная параллель их работе лежит в области техники управления и пневматического приборостроения. [9]
В свою очередь, работа братьев Бану Муса позже была упомянута как оказавшая влияние на работу аль-Джазари , который в 1206 году создал « Книгу знаний об изобретательных механических устройствах » . В мусульманском мире некоторые из его идей, возможно, также достигли Европы через Аль-Андалус , например, использование автоматического управления в более поздних европейских машинах или использование конических клапанов в работах Леонардо да Винчи . [9]
Братья Бану Муса описали ряд первых автоматических средств управления . [11] Двухступенчатый контроль уровня жидкостей, ранняя форма прерывистого контроля переменной структуры , был разработан братьями Бану Муса. [12] Они также описали один из первых контроллеров с обратной связью . [13] [ нужна страница ] Дональд Рутледж Хилл написал следующее об автоматическом управлении, лежащем в основе механических трюковых устройств, описанных в книге:
Трюковые сосуды имеют множество различных эффектов. Например, из одной выпускной трубы сосуда может выливаться сначала вино, затем вода и, наконец, смесь этих двух жидкостей. Хотя нельзя утверждать, что результаты важны, способы, с помощью которых они были получены, имеют большое значение для истории техники. Бану Муса были мастерами в использовании небольших изменений аэростатического и гидростатического давления и в использовании конических клапанов в качестве «линейных» компонентов в системах потока, что стало первым известным применением конических клапанов в качестве автоматических контроллеров. [14]
Бану Муса также разработали раннюю отказоустойчивую систему для использования в своих трюковых устройствах, как описал Хилл:
В несколько таких сосудов можно повторно отбирать небольшие количества жидкости, но если отобрать большое количество, дальнейшая экстракция невозможна. Говоря современным языком, метод, используемый для достижения этого результата, можно было бы назвать отказоустойчивой системой. [14]
Неручной кривошип встречается в нескольких гидравлических устройствах, описанных братьями Бану Муса в их «Книге изобретательных устройств» . [15] Эти автоматически управляемые кривошипы встречаются в нескольких устройствах, два из которых имеют действие, приближенное к действию коленчатого вала , что на несколько столетий опережает изобретение Аль-Джазари и его первое появление в Европе более чем на пять столетий. Однако автоматический кривошип, описанный Бану Мусой, не позволил бы совершить полное вращение, и потребовалась лишь небольшая модификация, чтобы превратить его в коленчатый вал. [16]
Механизмом, разработанным Бану Муса и имеющим особое значение для будущих разработок, был конический клапан , который использовался в самых разных целях. [8] Сюда входит использование конических клапанов в качестве «линейных» компонентов в системах потока, что было первым известным использованием конических клапанов в качестве автоматических контроллеров. [14] Некоторые из других клапанов, которые они описали, включают:
Двойной концентрический сифон и воронка с загнутым концом для заливки различных жидкостей, ни один из которых не встречается ни в каких более ранних греческих произведениях, также были оригинальными изобретениями братьев Бану Муса. [6] Некоторые из других механизмов, которые они описали, включают поплавковую камеру [11] и датчик перепада давления . [18]
В книге описывается строительство различных автоматических фонтанов — аспект, который в значительной степени игнорировался в более ранних греческих трактатах по технологии. [6] В одном из этих фонтанов «вода вытекает из источника в форме щита или ландыша» , то есть «формы вытекают поочередно — либо вогнутый вниз слой воды, или спрей ». Другой фонтан «выпускает щит или одну струю», в то время как его вариант имеет чередование двойного действия, то есть имеет два фонтана, из которых один выпускает одну струю, а другой - щит, и оба фонтана чередуются многократно. Другой вариант включает один основной источник и два или более вспомогательных, так что, когда основной из них выбрасывает одну струю, дочерние выбрасывают щиты, причем два из них чередуются. [3]
Братья Бану Муса также описали самый ранний известный фонтан с ветряным приводом , [19] который описывается как «приводимый в действие ветром или водой, он выпускает одну струю или ландыш». Вариант этого фонтана включает червячную передачу , а другой вариант имеет чередование двойного действия. В книге также описан фонтан с переменным расходом. [3] В книге также описаны фонтаны, которые время от времени меняют форму. [14]
Бану Муса изобрели ранний механический музыкальный инструмент , в данном случае орган с гидроприводом , который автоматически играл на сменных цилиндрах. По словам Чарльза Б. Фаулера, этот «цилиндр с приподнятыми штифтами на поверхности оставался основным устройством для механического создания и воспроизведения музыки до второй половины девятнадцатого века». [20]
Бану Муса также изобрели автоматический флейтист , который, возможно, был первой программируемой машиной . [21] Звуки флейты производились с помощью горячего пара , и пользователь мог настроить устройство на различные шаблоны, чтобы получать от него разные звуки. [22]
Механический захват , [6] в частности грейфер-раскладушка , [14] является оригинальным изобретением братьев Бану Муса, которое не встречается ни в каких более ранних греческих работах. [6] Описанный ими грейфер использовался для извлечения объектов из-под воды, [3] и извлечения объектов из русел ручьев. [14]
Бану Муса также описал сильфоны , которые могли удалять неприятный воздух из колодцев. [3] Они объяснили, что эти инструменты позволяют рабочему «спуститься на какое-то время в любой колодец, который он пожелает, и он не будет бояться этого, и это не причинит ему вреда, если Бог пожелает, да будет он возвышен». [23]
В книге описан диспенсер для горячей и холодной воды, в котором два выхода чередуются: один выдает холодную воду, другой - горячую, а затем многократно наоборот. Здесь также описан сосуд с тазом рядом с ним, где, когда холодная вода наливается в верхнюю часть сосуда, она выливается из устья фигуры в таз; когда в таз наливают горячую воду или другую жидкость, из устья фигурки выливается такое же количество холодной воды. [3]
В книге также описан котел с краном для доступа к горячей воде . Вода нагревается за счет того, что холодная вода наливается в трубу, ведущую в резервуар в нижней части котла, где вода нагревается огнем. Затем человек может получить доступ к горячей воде из бойлера через кран. [17]
Некоторые из других устройств, описанных Бану Муса в своей книге, включают:
Другой важной персидской линией, произошедшей от астронома, были три брата Бану Муса, Мухаммад, Ахмад и Хасан, родом из северо-восточной провинции Хорасан.
{{citation}}: |author=имеет общее имя ( справка ){{citation}}: |author=имеет общее имя ( справка ){{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка ){{citation}}: |author=имеет общее имя ( справка ){{citation}}: |author=имеет общее имя ( справка ){{citation}}: |author=имеет общее имя ( справка ){{citation}}: |author=имеет общее имя ( справка )