『巧妙な仕掛けの書』(アラビア語: كتاب الحيل 、ローマ字表記: Kitāb al-Ḥhiyāl、ペルシア語: كتاب ترفندها 、ローマ字表記: Ketâb tarfandhâ、直訳: 「トリックの書」 )は、自動人形を含む機械仕掛けの仕掛けに関する大型の図解入り書籍で、850年にアッバース朝カリフ国下のイラク、バグダッドの知恵の館(バイト・アル=ヒクマ)で働いていたペルシア系[ 1 ]の3兄弟、バヌー・ムーサー兄弟(アフマド、ムハンマド、ハサン・イブン・ムーサー・イブン・シャキル)によって出版された。[ 2 ]この本には約100種類の仕掛けとその使い方が記述されている。[ 3 ]
この本は、バグダッドのアッバース朝カリフ、アル・マアムーン(786年~833年)の命により編纂されたもので、アル・マアムーンはバヌー・ムーサー兄弟に、ローマ文明の衰退と崩壊の間に修道院や学者によって保存されていたすべてのヘレニズム文献を入手するよう指示した。[ 4 ]バヌー・ムーサー兄弟は数多くの自動機械や機械装置を発明し、その100の装置を『独創的な装置の書』に記述した。[ 3 ]
『独創的な装置の書』に記述されている装置の中には、アレクサンドリアのヘロン[ 5 ]やビザンチウムのフィロンの著作、古代ペルシャ、中国、インドの工学[ 6 ]に触発されたものもある。しかし、同書に記述されている他の多くの装置は、バヌー・ムーサー兄弟による独創的な発明である[ 7 ] 。バヌー・ムーサー兄弟はギリシャの著作を起点としたものの、「ヘロンやフィロンが成し遂げたことをはるかに超えた」。自動制御への彼らのこだわりは、ギリシャの先人たちとの違いを際立たせており、バヌー・ムーサー兄弟の「自動作動弁、タイミング装置、遅延システム、その他非常に独創的な概念の使用」[ 8 ]などが挙げられる。彼らの革新の多くは、空気力学と静空気力学の微妙な組み合わせを伴っていた[ 8 ]。彼らの業績に最も近い現代の類似例は、制御工学と空気圧計測機器にある[ 9 ] 。
一方、バヌー・ムーサー兄弟の作品は、後にアル・ジャザリーの作品に影響を与えたとされ、アル・ジャザリーは1206年に『巧妙な機械装置の知識の書』を著した。[ 10 ]『巧妙な装置の書』はイスラム世界全体に広く流通していたため、そのアイデアの一部はアル・アンダルスを経由してヨーロッパにも伝わった可能性があり、例えば後のヨーロッパの機械における自動制御の使用や、レオナルド・ダ・ヴィンチの作品における円錐弁の使用などが挙げられる。[ 9 ]
バヌ・ムサ兄弟は、初期の自動制御についていくつか記述している。[ 11 ]流体用の2段階レベル制御(不連続可変構造制御の初期形態)は、バヌ・ムサ兄弟によって開発された。[ 12 ]彼らはまた、初期のフィードバック制御器についても記述している。[ 13 ]ドナルド・ラウトレッジ・ヒルは、本書で説明されている機械仕掛けの装置の根底にある自動制御について、次のように書いている。
トリック容器はさまざまな効果をもたらします。たとえば、容器内の単一の出口パイプから、最初にワイン、次に水、最後に両方の混合物が流れ出る場合があります。結果が重要であるとは言えませんが、それらを得る手段は工学の歴史にとって非常に重要な意味を持ちます。バヌ・ムサ族は、空気静圧と水圧のわずかな変化を利用することと、円錐弁を流れシステムの「インライン」コンポーネントとして使用することに長けており、円錐弁を自動制御装置として使用したことが知られている最初の例です。[ 14 ]
バヌ・ムサ族は、ヒルが述べているように、仕掛け装置に使用する初期のフェイルセーフシステムも開発していた。
これらの容器のいくつかでは、少量の液体を繰り返し取り出すことができるが、大量の液体を取り出すと、それ以上の抽出は不可能になる。現代の用語で言えば、この結果を得るために用いられる方法はフェイルセーフシステムと呼ばれるだろう。[ 14 ]
手動ではないクランクは、バヌー・ムーサー兄弟が著書『独創的な装置の書』で記述したいくつかの油圧装置に見られる。[ 15 ]これらの自動操作クランクはいくつかの装置に見られ、そのうち2つはクランクシャフトの動作に近似しており、アル・ジャザリーの発明より数世紀早く、ヨーロッパでの最初の登場より5世紀以上も前に登場している。バヌー・ムーサーが記述した自動クランクは完全な回転を可能にするものではなかったが、少しの改造で真のクランクシャフトに変えることができたであろう。[ 16 ]
バヌ・ムサ族が開発した機構の中で、将来の発展にとって特に重要だったのは円錐弁であり、これは様々な用途で使用されました。[ 8 ]これには、円錐弁を流量システムの「インライン」コンポーネントとして使用することが含まれており、これは円錐弁を自動制御装置として使用した最初の既知の例です。[ 14 ]彼らが説明した他の弁には次のようなものがあります。
二重同心サイフォンと、異なる液体を注ぐための曲がった先端を持つ漏斗は、いずれもそれ以前のギリシャの文献には見られず、バヌ・ムサ兄弟による独創的な発明であった。[ 6 ]彼らが記述した他の機構には、フロートチャンバー[ 11 ]や初期の差圧センサー[ 18 ]などがある。
この本は、さまざまな自動噴水の構造について説明しており、これは以前のギリシャの技術に関する論文ではほとんど無視されていた側面である。[ 6 ]これらの噴水のうちの1つでは、「水は噴水口から盾の形、またはスズランのような形で噴出する」、つまり「形状が交互に放出される。つまり、下向きに凹んだ水のシートか、スプレーである」。別の噴水は「盾または単一の噴流を放出する」が、その変形では、二重作用交互、つまり2つの噴水口があり、一方が単一の噴流を、もう一方が盾を放出し、2つが繰り返し交互に放出される。別の変形では、1つの主要な噴水口と2つ以上の補助的な噴水口があり、主要な噴水口が単一の噴流を放出すると、補助的な噴水口が盾を放出し、2つが交互に放出される。[ 3 ]
バヌ・ムサ兄弟は、最も初期の風力噴水についても記述している[ 19 ]。それは「風または水によって作動し、単一の噴水またはスズランを噴出する」と説明されている。この噴水の変形にはウォームアンドピニオンギアが組み込まれており、別の変形にはダブルアクションの交互作動が特徴である。この本には、可変流量の噴水についても記述されている[ 3 ] 。この本には、一定間隔で形状が変化する噴水についても記述されている[ 14 ] 。
バヌ・ムサ族は初期の機械式楽器を発明した。この場合、水力で動くオルガンで、交換可能なシリンダーを自動的に演奏した。チャールズ・B・ファウラーによれば、「表面に突起のあるこのシリンダーは、19世紀後半まで機械的に音楽を生成および再生するための基本的な装置であり続けた」[ 20 ] 。
バヌ・ムサ族は、おそらく最初のプログラム可能な機械であった自動笛奏者も発明した。[ 21 ]笛の音は熱い蒸気によって生成され、ユーザーは装置をさまざまなパターンに調整して、さまざまな音を得ることができた。[ 22 ]
機械式グラブ[ 6 ]、特に二枚貝型グラブ[ 14 ]は、バヌ・ムサ兄弟による独創的な発明であり、それ以前のギリシャの文献には見られない[ 6 ] 。彼らが記述したグラブは、水中から物体を引き上げたり[ 3 ]、川底から物体を回収したりするために使用された[ 14 ] 。
バヌ・ムサ族は、井戸から汚れた空気を排出できるふいごについても説明している。 [ 3 ]彼らは、これらの道具によって労働者は「好きな井戸にしばらくの間降りることができ、恐れることもなく、害を受けることもなく、神の御心によって高められるであろう」と説明した。[ 23 ]
この本には、温水と冷水が出るディスペンサーが説明されており、2つの出口が交互に、一方から冷水、もう一方から温水が出て、その後、その逆が繰り返される。また、横に洗面器が付いた容器についても説明されており、容器の上部に冷水を注ぐと、人形の口から洗面器に冷水が流れ出る。洗面器に温水または他の液体を注ぐと、同じ量の冷水が人形の口から流れ出る。[ 3 ]
この本には、お湯が出る蛇口が付いたボイラーについても説明されている。水は、冷水をパイプに注ぎ、そのパイプを通ってボイラーの底にあるタンクに送り、そこで火で加熱することで温められる。その後、蛇口からボイラーのお湯を使うことができる。[ 17 ]
バヌ・ムサ族が著書で紹介しているその他の装置には以下のようなものがある。
天文学者の子孫であるもう一つの重要なペルシャの家系は、北東部のホラーサーン州出身のバヌ・ムーサー三兄弟、ムハンマド、アフマド、ハサンである。
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