Книга гениальных устройств

	Рисунок саморегулирующейся лампы в Ахмада ибн Мусы ибн Шакира трактате о механических устройствах. Рукопись была написана на арабском языке .
Автор	Бану Муса
Оригинальное название	Книга трюков

Книга гениальных устройств ( араб . كتاب الحيل , латинизированная : Китаб аль-Хиял , персидская : كتاب ترفندها , латинизированная : Кетаб тарфандха , букв. «Книга трюков») — большой иллюстрированный труд о механических устройствах , включая автоматы , опубликованный в 850 г. тремя братьями Персидскими ^[1] по происхождению братья Бану Муса (Ахмад, Мухаммад и Хасан ибн Муса ибн Шакир) работали в Доме мудрости ( Байт аль-Хикма ) в Багдаде , Ирак , при Аббасидском халифате . ^[2] В книге описано около ста устройств и способы их использования. ^[3]

Обзор

Книга была написана по заказу аббасидского халифа Багдада . (786–833) , Аль-Мамуна который поручил братьям Бану Муса приобрести все эллинистические тексты, сохранившиеся в монастырях ^{[ указать ]} и учёные ^{[ ВОЗ? ]} во время упадка и падения римской цивилизации. ^[4]^{[ нужны разъяснения ]} Братья Бану Муса изобрели ряд автоматов (автоматов ) и механических устройств, а сотню таких устройств они описали в своей « Книге гениальных устройств» . ^[3]

Некоторые из устройств, описанных в « Книге гениальных устройств», были вдохновлены произведениями Героя Александрийского. ^[5] и Филон Византийский , а также древняя персидская , китайская и индийская инженерия . ^[6] Однако многие другие устройства, описанные в книге, были оригинальными изобретениями братьев Бану Муса. ^[7] Хотя они взяли греческие произведения 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 связана с техникой управления и пневматическим приборостроением. ^[9]

В свою очередь, работа братьев Бану Муса позже была упомянута как оказавшая влияние на работу аль-Джазари , который в 1206 году выпустил « Книгу знаний об изобретательных механических устройствах» . ^[10] Учитывая, что « Книга гениальных устройств» была широко распространена в мусульманском мире , некоторые из ее идей, возможно, также достигли Европы через Аль-Андалус , например, использование автоматического управления в более поздних европейских машинах или использование конических клапанов в работе Леонардо да Винчи . ^[9]

Механизмы и компоненты

Автоматическое управление

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]

Автоматический кривошип

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 опередило Аль-Джазари изобретение 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]

Клапаны

Механизмом, разработанным Бану Муса и имеющим особое значение для будущих разработок, был конический клапан , который использовался в самых разных целях. ^[8] Это включает в себя 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:

Другие механизмы

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 ранний датчик перепада давления . ^[18]

Машины и устройства

Автоматические фонтаны

В книге описывается строительство различных автоматических фонтанов — аспект, который в значительной степени игнорировался в более ранних греческих трактатах по технологии. ^[6] В одном из таких фонтанов «вода вытекает из источника в форме щита или ландыша», т слой воды . е. «формы изливаются поочередно — то вогнутый вниз , то 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 ветряной фонтан. ^[19] который описывается как «управляемый ветром или водой, он выпускает одну струю или ландыш». Вариант этого фонтана включает , а другой червячную передачу 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]

Механические музыкальные машины

Бану Муса изобрели ранний механический музыкальный инструмент , в данном случае с гидроприводом орган , 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]

Практические инструменты

Механический захват , ^[6] в частности грейфер-раскладушка , ^[14] — оригинальное изобретение братьев Бану Муса, которого нет ни в каких более ранних греческих произведениях. ^[6] Описанный ими грейфер использовался для извлечения объектов из-под воды. ^[3] и восстанавливать предметы 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]

Диспенсеры для воды

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]

Другие устройства

Некоторые из других устройств, описанных Бану Муса в своей книге, включают:

Механические трюковые устройства ^[14]
Ураганная лампа ^[14]
Саморегулирующаяся лампа ^[14] (Ахмад ибн Муса ибн Шакир)
Самопитающаяся лампа ^[14]

См. также

Примечания

^ Беннисон, Амира К. (2009). Великие халифы: золотой век империи Аббасидов . Нью-Хейвен: Издательство Йельского университета . п. 187 . ISBN 978-0-300-15227-2 . Другой важной персидской линией, произошедшей от астронома, были три брата Бану Муса, Мухаммад, Ахмад и Хасан, родом из северо-восточной провинции Хорасан.
^ Димарогонас, 2000, с. 15.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Братья Бану Муса , Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , с. 44, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )
^ Рошайм, 1994, с. 9.
^ Банч, 2004, с. 107
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , с. 21, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )
^ Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. стр. 13, 19, 23. ISBN. 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. п. 23. ISBN 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. п. 24. ISBN 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.
^ Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. п. 22. ISBN 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.
^ Перейти обратно: ^а ^б Ахмад И. Хасан , Передача исламских технологий на Запад, Часть II: Передача исламской инженерии. Архивировано 18 февраля 2008 г. в Wayback Machine.
^ Дж. Адами и А. Флемминг (ноябрь 2004 г.), «Мягкие элементы управления с переменной структурой: обзор» , Автоматика , 40 (11), Elsevier : 1821–1844, doi : 10.1016/j.automatica.2004.05.017
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с Отто Майр (1970). Истоки управления с обратной связью , MIT Press .
^ Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64-69. ( см. Дональд Рутледж Хилл , Машиностроение, архивировано 25 декабря 2007 г. в Wayback Machine )
^ АФЛ Бистон, М.Дж.Л. Янг, Дж.Д. Лэтэм, Роберт Бертрам Серджант (1990), Кембриджская история арабской литературы , издательство Кембриджского университета , стр. 266, ISBN 0-521-32763-6 {{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )
^ Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , стр. 23–4, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )
^ Перейти обратно: ^а ^б Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , стр. 74–7, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )
^ Древние открытия, Эпизод 12: Машины Востока , History Channel , заархивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. , получено 6 сентября 2008 г.
^ Бент Соренсен (ноябрь 1995 г.), «История и недавний прогресс в использовании энергии ветра», Annual Review of Energy and the Environment , 20 : 387–424, doi : 10.1146/annurev.eg.20.110195.002131
^ Фаулер, Чарльз Б. (октябрь 1967 г.), «Музей музыки: история механических инструментов», Music Educators Journal , 54 (2), Music Educators Journal, Vol. 54, № 2: 45–49, номер документа : 10.2307/3391092 , JSTOR 3391092 , S2CID 190524140.
^ Кутсьер, Теун (2001), «О предыстории программируемых машин: музыкальные автоматы, ткацкие станки, калькуляторы», Mechanism and Machine Theory , 36 (5), Elsevier: 589–603, doi : 10.1016/S0094-114X(01)00005 -2 .
^ Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , стр. 76–7, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )
^ Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , с. 240, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )

Ссылки и дальнейшее чтение

Банч, Брайан (2004). История науки и техники . Книги Хоутона Миффлина. ISBN 0-618-22123-9
Димарогонас, Эндрю Д. (2000). Проектирование машин: подход САПР . Вайли-IEEE. ISBN 0-471-31528-1
Хилл, Дональд Рутледж (транс). (1978). Книга гениальных устройств . Академическое издательство Клювер. ISBN 90-277-0833-9
Рошейм, Марк Э. (1994). Эволюция роботов: развитие антропотехники . Вайли-IEEE. ISBN 0-471-02622-0

Внешние ссылки

Обзор ранней мусульманской техники управления

[1] Беннисон, Амира К. (2009). Великие халифы: золотой век империи Аббасидов . Нью-Хейвен: Издательство Йельского университета . п. 187 . ISBN 978-0-300-15227-2 . Другой важной персидской линией, произошедшей от астронома, были три брата Бану Муса, Мухаммад, Ахмад и Хасан, родом из северо-восточной провинции Хорасан.

[2] Димарогонас, 2000, с. 15.

[Hill-44-3] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г Братья Бану Муса , Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , с. 44, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[4] Рошайм, 1994, с. 9.

[5] Банч, 2004, с. 107

[Hill-21-6] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , с. 21, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[7] Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. стр. 13, 19, 23. ISBN. 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.

[Hill-23-8] Перейти обратно: ^а ^б ^с Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. п. 23. ISBN 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.

[Hill-24-9] Перейти обратно: ^а ^б Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. п. 24. ISBN 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.

[10] Хилл, П. (1978). Книга гениальных устройств / Китаб аль-Хиял: Китаб аль-Хиял. Бану (сыновья) Мусы бин Шакира . Спрингер Нидерланды. п. 22. ISBN 978-90-277-0833-5 . Проверено 21 октября 2023 г.

[Hassan-11] Перейти обратно: ^а ^б Ахмад И. Хасан , Передача исламских технологий на Запад, Часть II: Передача исламской инженерии. Архивировано 18 февраля 2008 г. в Wayback Machine.

[12] Дж. Адами и А. Флемминг (ноябрь 2004 г.), «Мягкие элементы управления с переменной структурой: обзор» , Автоматика , 40 (11), Elsevier : 1821–1844, doi : 10.1016/j.automatica.2004.05.017

[Mayr-13] Перейти обратно: ^а ^б ^с Отто Майр (1970). Истоки управления с обратной связью , MIT Press .

[Hill-14] Перейти обратно: ^а ^б ^с ^д ^и ^ж ^г ^час ^я ^дж ^к Дональд Рутледж Хилл , «Машиностроение на средневековом Ближнем Востоке», Scientific American , май 1991 г., стр. 64-69. ( см. Дональд Рутледж Хилл , Машиностроение, архивировано 25 декабря 2007 г. в Wayback Machine )

[15] АФЛ Бистон, М.Дж.Л. Янг, Дж.Д. Лэтэм, Роберт Бертрам Серджант (1990), Кембриджская история арабской литературы , издательство Кембриджского университета , стр. 266, ISBN 0-521-32763-6 {{citation}}: CS1 maint: несколько имен: список авторов ( ссылка )

[16] Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , стр. 23–4, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[Hill-1979-17] Перейти обратно: ^а ^б Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , стр. 74–7, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[18] Древние открытия, Эпизод 12: Машины Востока , History Channel , заархивировано из оригинала 21 декабря 2021 г. , получено 6 сентября 2008 г.

[19] Бент Соренсен (ноябрь 1995 г.), «История и недавний прогресс в использовании энергии ветра», Annual Review of Energy and the Environment , 20 : 387–424, doi : 10.1146/annurev.eg.20.110195.002131

[20] Фаулер, Чарльз Б. (октябрь 1967 г.), «Музей музыки: история механических инструментов», Music Educators Journal , 54 (2), Music Educators Journal, Vol. 54, № 2: 45–49, номер документа : 10.2307/3391092 , JSTOR 3391092 , S2CID 190524140.

[Koetsier-21] Кутсьер, Теун (2001), «О предыстории программируемых машин: музыкальные автоматы, ткацкие станки, калькуляторы», Mechanism and Machine Theory , 36 (5), Elsevier: 589–603, doi : 10.1016/S0094-114X(01)00005 -2 .

[22] Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , стр. 76–7, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[23] Бану Муса (авторы), Дональд Рутледж Хилл (переводчик) (1979), Книга гениальных устройств (Китаб аль-Хиял) , Springer , с. 240, ISBN 90-277-0833-9 {{citation}}: |author= имеет общее имя ( справка )

[1]

[2]

[3]

[4]

[5]

[6]

[7]

[8]

[9]

[10]

[11]

[12]

[13]

[14]

[15]

[16]

[17]

[18]

[19]

[20]

[21]

[22]

[23]