М. в. 131 Замковые часы аль-Джазари

 
 
Механизмы времени - 131: Клепсидра "Замковые часы" Исмаила аль-Джазари (Тувал, Саудовская Аравия)   

 Идея измерения времени с помощью воды уходит корнями в глубокую древность, когда первые клепсидры представляли собой простые градуированные сосуды. Однако в начале тринадцатого века инженерное искусство совершило колоссальный скачок благодаря гению по имени Исмаил аль-Джазари. В своем фундаментальном труде он описал устройство, ставшее вершиной средневековой гидравлики и предтечей программируемой робототехники — Замковые часы. Это монументальное сооружение высотой более трех метров соединило в себе функции точного хронометра, астрономического прибора и грандиозного механического театра. Сегодня современная полноразмерная действующая копия Замковых часов (Castle Clock) выдающегося средневекового инженера Аль-Джазари находится в Саудовской Аравии, в Музее науки и техники в исламе при Научно-технологическом университете имени короля Абдаллы (KAUST), расположенном в городе Тувал.

 Она полностью воспроизводит сложнейшую систему скрытых приводов и завораживающее действие механических фигур, которые оживают исключительно под воздействием водяных потоков и гравитации.
Сердцем оригинального изобретения и его нынешнего аналога является хитроумная гидравлическая система, которая решает главную проблему древних клепсидр — падение давления по мере опустошения резервуара. Аль-Джазари спроектировал основной медный бак с тяжелым поплавком, соединенным системой канатов и шкивов с исполнительными механизмами. Вода из бака поступает в специальную промежуточную камеру с регулятором потока, снабженным коническим клапаном. Этот узел работает по принципу обратной связи: уровень жидкости в камере управляет положением поплавка-клапана, сохраняя постоянный напор на выходе независимо от того, сколько воды осталось в главном резервуаре. Более того, прибор был снабжен шкалой точной настройки, позволявшей ежедневно корректировать скорость вытекания жидкости. Это требовалось для того, чтобы подстраивать шаг прибора под меняющуюся продолжительность светового дня и ночи в разные времена года. Таким образом, механическая логика устройства позволяла делить переменный естественный день на двенадцать равных временных отрезков, что делает его первым в истории программируемым аналоговым компьютером.
Главный фасад конструкции стилизован под крепостную стену или замковые ворота, на которых разворачивается удивительное театрализованное представление. Визуальное отображение текущего времени происходит сразу на нескольких уровнях. На самой вершине замка расположен массивный золотой диск с изображениями знаков зодиака, который медленно вращается, показывая положение солнца и луны на небосводе. Чуть ниже по фризу медленно движется золотой полумесяц, указывающий минуты. Но самое захватывающее зрелище связано с действием автоматонов, расположенных на разных ярусах замкового фасада.
 
Каждый час на стене крепости происходят синхронные механические метаморфозы. Прямо под зодиакальным диском выстроен ряд из двенадцати закрытых дверей. По истечении очередного часа скрытая тележка времени, приводимая в движение опускающимся главным поплавком, открывает одну из дверей. В проеме появляется человеческая фигура-автоматон, символизирующая пройденный час. Одновременно с этим круглое окошко, расположенное непосредственно под открывшейся дверью, меняет свой цвет, заполняясь светом, что позволяло определять время даже на расстоянии.
 
Сразу после появления человеческой фигуры запускается следующий этап механического представления, в котором ключевую роль играют аниматронные птицы. По бокам от дверных проемов, на бастионах замка, замерли два крупных позолоченных сокола. Внутри замка проложены направляющие желоба, по которым в нужный момент скатываются тяжелые бронзовые шары. В момент смены часа механизм освобождает два шара, которые попадают в скрытые приемники внутри птиц. Под действием веса шаров головы соколов наклоняются вперед, их клювы раскрываются, и они с глухим стуком роняют металлические сферы в установленные внизу медные вазы. Внутри ваз закреплены звучные цимбалы, поэтому падение каждого шара сопровождается громким, чистым металлическим ударом, который разносится по округе, извещая о наступлении нового часа. Отыграв свою роль, птицы под воздействием противовесов плавно возвращаются в исходное положение.
 
Однако самое сложное и музыкальное действие автоматонов приберегается для определенных интервалов времени. У подножия замковых ворот, на специально оборудованной сцене, восседает ансамбль из пяти механических музыкантов: двух барабанщиков, двух трубачей и одного цимбалиста. В течение первых пяти часов светового дня эти фигуры остаются абсолютно неподвижными, создавая интригу для непосвященного зрителя. Но как только наступает шестой час, скрытая гидравлическая логика активирует музыкальный блок.
 
Вода, которая в течение предыдущих часов стабильно вытекала из регулятора потока, скапливается в специальном накопительном ковше опрокидывающегося типа. Достигнув критической массы ровно на шестом часу, ковш резко наклоняется и сбрасывает мощный поток воды на лопасти небольшого водяного колеса, расположенного в основании замка. Водяное колесо начинает быстро вращаться, приводя в движение скрытый распределительный вал. Это устройство представляет собой кулачковый барабан, на поверхности которого в строго определенном порядке расположены выступы-кулачки. При вращении вала эти выступы нажимают на сложную систему рычагов и тяг, соединенных с подвижными частями тел музыкантов.
 
В этот момент застывшие фигуры оживают. Руки барабанщиков начинают синхронно и ритмично опускаться, выбивая дробь на кожаных мембранах миниатюрных барабанов. Музыкант в центре начинает увлеченно ударять металлическими молоточками по тарелкам-цимбалам. Одновременно с этим часть сбрасываемой воды вытесняет воздух из герметичного внутреннего сосуда, направляя его под давлением через скрытые свистки-сифоны к трубам деревянных автоматонов. Благодаря этому механический оркестр не просто имитирует движения, но и издает вполне отчетливые, гармоничные музыкальные звуки, исполняя праздничную мелодию. Подобные представления повторяются также на девятом и двенадцатом часах, знаменуя завершение ключевых фаз дня. После того как накопленная вода полностью стекает, колесо останавливается, и музыканты замирают до следующего запрограммированного цикла.
 
Современная копия этих часов, установленная в аравийском Тувале, является настоящим памятником как средневековому изобретательству, так и современному инженерному мастерству реконструкции. Арабские специалисты и историки техники проделали колоссальную работу, чтобы воссоздать этот шедевр один к одному по чертежам и описаниям из трактата аль-Джазари. Перед создателями стояла сложнейшая задача: отказаться от соблазна использовать современные электрические приводы, цифровые контроллеры, сервомоторы или электронные датчики.
 
В современной реплике все процессы, как и восемьсот лет назад, протекают за счет чистой физики: гравитации, веса падающих тел, гидравлического давления и механической передачи энергии. Каждая шестеренка, кулачок, рычаг и поплавок были выточены вручную из материалов, соответствующих эпохе — меди, бронзы и плотных пород дерева. Посетители музея могут лично наблюдать, как внутри прозрачных элементов конструкции циркулирует вода, как она наполняет триггерные сосуды и как механические импульсы передаются на фасад здания. Действие автоматонов в тувальской копии завораживает своей аналоговой плавностью и точностью. Когда соколы наклоняют головы, а механические музыканты взмахивают руками, зритель видит не сухие движения современного робота, а живое дыхание средневековой механики, где каждый взмах руки барабанщика напрямую зависит от веса выливающейся воды.
 
Эта копия служит наглядным доказательством того, что базовые принципы автоматизации, кибернетики и программирования были открыты и успешно применены задолго до промышленной революции. Замковые часы в Саудовской Аравии демонстрируют триумф человеческой мысли, сумевшей подчинить хаотичную водную стихию строгой логике времени и превратить утилитарный прибор в вечное произведение кинетического искусства.