Book of Ingenious Devices -Book of Ingenious Devices

Banu musa mekanisk.jpg
Ritning av självklippande lampa i Ahmad ibn Mūsā ibn Shākirs avhandling om mekaniska anordningar. Manuskriptet skrevs på arabiska .
Författare Banū Mūsā
Originaltitel كتاب الحيل

The Book of Ingenious Devices ( arabiska : كتاب الحيل Kitab al-Hiyal , persiska : كتاب ترفندها Ketab tarfandha , bokstavligen: "The Book of Tricks") var ett stort illustrerat verk om mekaniska anordningar , inklusive automat , utgiven 850 av de tre bröderna av persisk härkomst, känd som Banu Musa (Ahmad, Muhammad och Hasan bin Musa ibn Shakir) som arbetar på House of Wisdom ( Bayt al-Hikma ) i Bagdad , Irak , under Abbasid-kalifatet . Boken beskrev cirka hundra enheter och hur man använder dem.

Översikt

Boken beställdes av den abbasidiska kalifen i Bagdad , också gjord av Al-Jazari, Abu Jafar al-Ma'mun ibn Harun (786–833), som instruerade Banu Musa att förvärva alla de hellenistiska texter som hade bevarats av kloster och av forskare under den romerska civilisationens nedgång och fall . De Banu Musa bröderna uppfann ett antal automater (automatiska maskiner ) och mekaniska anordningar, och de beskrivs hundra sådana anordningar i deras bok Ingenious Devices .

Några av de enheter som beskrivs i Book of Ingenious Devices var inspirerade av verken från Hero of Alexandria och Philo of Byzantium , samt antik persisk , kinesisk och indisk teknik . Många av de andra enheterna som beskrivs i boken var dock ursprungliga uppfinningar av bröderna Banu Musa. Medan de tog grekiska verk som utgångspunkt, gick Banu Musa "långt bortom allt som hjälten eller Philo åstadkommit". Deras upptagenhet med automatiska kontroller skiljer dem från sina grekiska föregångare, inklusive Banu Musas "användning av självmanövrerande ventiler , tidsinställningar, fördröjningssystem och andra begrepp med stor uppfinningsrikedom". Många av deras innovationer involverade subtila kombinationer av pneumatik och aerostatik . Den närmaste moderna parallellen till deras arbete ligger i styrteknik och pneumatisk instrumentering.

I sin tur citerades Banu Musas arbete senare som ett inflytande på arbetet med Al-Jazari , som producerade en bok med liknande titel 1206. Med tanke på att boken om geniala enheter sprids i stor utsträckning över den muslimska världen kan några av dess idéer kanske har också nått Europa genom islamiska Spanien , till exempel användning av automatiska kontroller i senare europeiska maskiner eller användning av koniska ventiler i Leonardo da Vincis arbete .

Mekanismer och komponenter

Automatiska kontroller

Bröderna Banu Musa beskrev ett antal tidiga automatiska kontroller . Tvåstegskontroller för vätskor, en tidig form av diskontinuerliga kontroller med variabel struktur , utvecklades av bröderna Banu Musa. De beskrev också en tidig feedback -controller . Donald Routledge Hill skrev följande om de automatiska kontrollerna som ligger bakom de mekaniska knepanordningarna som beskrivs i boken:

Trickfartygen har en mängd olika effekter. Till exempel kan ett enda utloppsrör i ett kärl hälla ut först vin, sedan vatten och slutligen en blandning av de två. Även om det inte kan hävdas att resultaten är viktiga, är de sätt på vilka de erhölls av stor betydelse för ingenjörshistorien. Banu Musa var mästare i utnyttjandet av små variationer i aerostatiska och hydrostatiska tryck och i att använda koniska ventiler som "in-line" komponenter i flödessystem, den första kända användningen av koniska ventiler som automatiska styrenheter.

Banu Musa utvecklade också ett tidigt felsäkert system för användning i deras trick-enheter, som beskrivs av Hill:

I flera av dessa kärl kan man ta upp små mängder vätska upprepade gånger, men om man tar ut en stor mängd är inga ytterligare extraktioner möjliga. I moderna termer skulle man kalla metoden för att uppnå detta resultat ett felsäkert system.

Automatisk vev

Den icke-manuella veven visas i flera av de hydrauliska anordningar som beskrivs av Banū Mūsā-bröderna i deras bok om geniala enheter . Dessa automatiskt manövrerade vevar förekommer i flera enheter, varav två innehåller en åtgärd som ungefär motsvarar en vevaxel och förutser Al-Jazaris uppfinning med flera århundraden och dess första framträdande i Europa med över fem århundraden. Den automatiska veven som beskrivs av Banu Musa skulle dock inte ha möjliggjort en fullständig rotation, men endast en liten modifiering krävdes för att konvertera den till en vevaxel.

Ventiler

En mekanism utvecklad av Banu Musa, av särskild betydelse för framtida utveckling, var den koniska ventilen , som användes i en mängd olika applikationer. Detta inkluderar att använda koniska ventiler som "in-line" komponenter i flödessystem, vilket var den första kända användningen av koniska ventiler som automatiska styrenheter. Några av de andra ventilerna de beskrev inkluderar:

Andra mekanismer

Den dubbelkoncentriska sifonen och tratten med böjd ände för att hälla i olika vätskor, som ingen av dem förekommer i tidigare grekiska verk, var också ursprungliga uppfinningar av bröderna Banu Musa. Några av de andra mekanismerna som de beskriver inkluderar en flottörkammare och en tidig differenstrycksensor .

Maskiner och enheter

Automatiska fontäner

Boken beskriver konstruktionen av olika automatiska fontäner , en aspekt som till stor del försummades i tidigare grekiska avhandlingar om teknik. I en av dessa fontäner kommer "vattnet ut från fontänhuvudet i form av en sköld , eller som en liljekonvalj ", det vill säga "formerna släpps ut omväxlande-antingen en vattenlapp konkav nedåt eller spray . " En annan fontän "tömmer en sköld eller en enda stråle ", medan en variant av denna har dubbelverkande alternering, dvs har två fontänhuvuden, varav en tömmer en enda stråle och den andra en sköld, och de två växlar upprepade gånger. En annan variant har en huvudbrunn och två eller flera dotterbolag, så att när den huvudsakliga matar ut en enda jet, skjuter dotterbolagen ut sköldar, med de två omväxlande.

Bröderna Banu Musa beskrev också den tidigast kända vinddrivna fontänen, som beskrivs som "drivs av vind eller vatten, den tömmer en enda jet eller en liljekonvalj." En variant av denna fontän innehåller en snäck -och- drev växel , medan en annan variant har dubbelverkande växlingen. Boken beskriver också en fontän med variabel urladdning. Boken beskriver också fontäner som byter form med jämna mellanrum.

Mekaniska musikmaskiner

Banu Musa uppfunnit en tidig mekanisk musikinstrument , i detta fall en hydropowered orgel som spelade utbytbara cylindrar automatiskt. Enligt Charles B. Fowler förblev denna "cylinder med upphöjda stift på ytan den grundläggande enheten för att producera och återge musik mekaniskt fram till andra halvan av artonhundratalet."

Banu Musa uppfann också en automatisk flöjtspelare som kan ha varit den första programmerbara maskinen . Flöjtljuden producerades genom het ånga och användaren kunde anpassa enheten till olika mönster så att de kunde få olika ljud från den.

Praktiska verktyg

Det mekaniska greppet , specifikt muslingskalet , är en original uppfinning av bröderna Banu Musa som inte förekommer i några tidigare grekiska verk. Gripen som de beskrev användes för att extrahera föremål från undervattnet och återställa föremål från bäckarna i vattendrag.

Banu Musa beskrev också bälgar som kunde avlägsna stygg luft från brunnar. De förklarade att dessa instrument gör det möjligt för en arbetare att "gå ner i vilken brunn han önskar ett tag och han kommer inte att frukta det, inte heller skada honom, om Gud vill kan han bli upphöjd".

Vattenbehållare

Boken beskriver en dispenser för varmt och kallt vatten, där de två utloppen alternerar, en som tömmer kallt vatten och den andra varm, sedan tvärtom upprepade gånger. Den beskriver också ett kärl med ett bassäng vid sin sida där det, när kallt vatten hälls i kärlets ovansida, tömmer från munnen av en figur i bassängen; när varmt vatten eller annan vätska hälls i bassängen, släpps samma mängd kallt vatten ut från figurens mynning.

Boken beskriver också en panna med en kran för att komma åt varmvatten . Vattnet värms genom att kallt vatten hälls i ett rör som leder till en tank i botten av pannan, där vattnet värms upp med eld. En person kan sedan komma åt varmvatten från pannan genom en kran.

Andra enheter

Några av de andra enheterna som Banu Musa beskriver i sin bok inkluderar:

Se även

Anteckningar

Referenser och vidare läsning

externa länkar