Hidraulis (ūdens ērģeles): vēsture, darbības princips un piemēri

Atklāj hidraulisa (ūdens ērģeļu) vēsturi, darbības principu un slavenākos piemērus — no Ktesibija izgudrojuma līdz Tivoli brīnumam. Lasi vairāk!

Ūdens ērģeles jeb hidrauliskās ērģeles ir īpašs ērģeļu veids. Tāpat kā citās ērģelēs skaņa rodas, pūšot gaisu caur caurulēm, taču gaisa padevi nodrošina nevis ar pūšļiem vai elektrību, kā mūsdienu ērģelēs, bet gan izmantojot ūdeni — piemēram, plūsmu no ūdenskrituma vai citādu ūdens padevi.

Vēsture

Hidraulis ir agrīna taustiņinstrumenta forma — to izstrādāja aptuveni 3. gadsimtā pirms mūsu ēras, iespējams, hellēnisma laika inženieris Ktesibijs no Aleksandrijas. Tas tiek uzskatīts par pasaulē pirmo taustiņinstrumentu. Hidraulis bija nozīmīgs attīstības posms, no kura gadsimtu gaitā izauga mūsdienu ērģeļu tehnika.

Renesanses un vēlākos laikos ūdens ērģeles kļuva par populāru atrakciju dārzu arhitektūrā, it īpaši Itālijā. Slavenākās 16. gadsimta ūdens ērģeles atradās Tivoli Villa d'Este kompleksā — tās bija aptuveni 6 metrus augstas, darbināja spēcīgs ūdenskritums un spēja automātiski atskaņot vairākus skaņdarbus, kā arī piedāvāja tastatūru interaktīvai spēlēšanai.

Darbības princips

Hidrauliskajās ērģelēs galvenais mērķis ir izveidot stabilu, saspiesta gaisa piegādi ērģeļu caurulēm. To panāk, izmantojot ūdeni, kas darbojas kā "regulators" — ūdens liek gaisam sakrāties un tikt saspiestam vējkastē (eolā). Pamatprincipu var raksturot šādi:

• ūdens un gaiss ieplūst kopējā kamerā (vējkastē/eolā);
• šajā kamerā ūdens un gaiss atdalās — gaiss uzkrājas virs ūdens un tiek saspiests līdz nepieciešamajam spiedienam;
• saspiestais gaiss caur izolētiem kanāliem un vārstiem tiek novirzīts uz ērģeļu caurulēm, radot skaņu, kad tiek nospiesti taustiņi vai ieslēgta automātiska mehānika;
• perforētas plāksnes (dažkārt sauktas par diafragmām vai "šļakatu plāksnēm") novērš ūdens šļakstīšanos pa kanāliem un caurulēm.

Praktiski tas nozīmē: tvaicējošs vai tekošs ūdens uztur pastāvīgu gaisa spiedienu, bet ūdens plūsma, kas izplūst no kameras, var arī darbināt mehānismus — piemēram, ūdens ratu, kas savieno mūzikas cilindru automātiskai atskaņošanai. Lai ērģeles iedarbinātu, parasti atver vai aizver krānu pie ieejas caurules; ja ūdens plūsma ir nepārtraukti nodrošināta, ērģeles spēlē, līdz plūsma tiek pārtraukta.

Būvniecība un galvenās sastāvdaļas

Tipiskas hidrauliskās ērģeles galvenās daļas:

• Ūdens avots — dabisks ūdenskritums, baseins vai mākslīga sūknēšanas sistēma;
• Vējkaste / eola — kamera, kurā ūdens un gaiss atdalās un kur uzkrājas saspiestais gaiss;
• Diafragmas / šļakatu plāksnes — elementi, kas novērš ūdens nonākšanu caurulēs;
• Vārsti un kanāli — regulē gaisa plūsmu uz atsevišķām caurulēm;
• Caurules (stops) — dažāda izmēra flautveidīgas trubiņas, kas rada dažādas skaņas;
• Mūzikas mehānika — tastatūra vai automātiska cilindru sistēma ieceļ mūzikas rindas;
• Papildu mehānika — ūdens rati, sviras un pārnesumi, kas pārvada ūdens enerģiju uz mehānisku kustību.

Piemēri un saglabātie instrumenti

Mūsdienās ir saglabājušies vai atjaunoti vairāki vēsturiski hidraulis piemēri un to rekonstrukcijas. Arheoloģiskie atradumi — piemēram, Hydraulis fragmenti no senās Grieķijas teritorijas (atrodami muzeju kolekcijās) — ļāva rekonstruēt instrumenta izskatu un darbību. Arī renesanses dārzu hidrauliski ērģeļi, kā Tivoli Villa d'Este instrumenti, ir labi dokumentēti kā arhitektūras un tehniskās mākslas pieminekļi.

Arheoloģiskas liecības un mūsdienu rekonstrukcijas ļauj mūziķiem un amatniekiem izpētīt, kā skanēja antīkās un renesanses laiku ērģeles, un demonstrēt tās publikai.

Akustika, priekšrocības un ierobežojumi

Ūdens ērģeļu akustika ir līdzīga citu pūšaminstrumentu radītajai — skan spilgti un var būt ļoti skaļi. Tomēr ūdens kā gaisa regulētājs dod arī specifiskas īpašības:

• stabils gaisa spiediens nodrošina vienmērīgāku skaņas kvalitāti nekā primitīvi pūšļa risinājumi;
• dizains ļauj automatizēt atskaņošanu (cilindri), padarot hidraulis par parku vai dārzu atrakciju;
• galvenais trūkums — atkarība no ūdens avota un ierobežota pārvietojamība;
• pastāvīgi jārisina korozijas un mehānisko detaļu nodiluma jautājumi, ja ūdens nav labi filtrēts vai apstrādāts.

Mūsdienu nozīme un rekonstrukcijas

Mūsdienās hidrauliskās ērģeles galvenokārt interesē vēstures pētniekus, muzicēšanas entuziastus un restauratorus. Rekonstrukcijas tiek izmantotas muzejos, vēsturiskos dārzos un festivālos, lai demonstrētu, kā senatnē tika risināta skaņas un dzinējspiediena problēma. Dažas mūsdienu mākslas un inženierijas instalācijas arī izmanto ūdens ērģeļu principus, lai radītu vēsturisku vai estētisku efektu publiskās telpās.

Nobeigums

Hidraulis — ūdens ērģeles — ir nozīmīgs instruments gan muzikālās, gan tehniskās vēstures kontekstā. Tā izgudrojums parāda agrīnu inženiertehnisku domāšanu, kur ūdens daba tika izmantota, lai risinātu gaisa spiediena un skaņas ražošanas uzdevumus. Saglabātie piemēri un rekonstruētie instrumenti ļauj mūsdienu auditorijai iepazīt šo vēsturisko tehnoloģiju un izbaudīt tās unikālo skanējumu.

Jautājumi un atbildes

J: Kas ir ūdens orgāns?

J: Kas izgudroja hidrauli?

J: Kā darbojas ūdens ērģeles?

Vai ir kāds vēsturisku ūdens ērģeļu piemērs?

Jautājums: Vai mūsdienu ērģeles ūdens vietā izmanto elektrību?

J: Vai ir kāda atšķirība starp mūsdienu ērģelēm un hidrauliskajām ērģelēm?

Meklēt pēc burta