Vesiurut (hydraulis) – määritelmä, toiminta ja historia

Vesiurut (hydraulis) – kattava määritelmä, toiminta ja historia: keksintö, rakenne, esimerkit (Villa d'Este), mekanismit ja renessanssin puutarhat.

Vesiurut eli hydrauliset urut ovat eräs varhaisin piippu-urkujen muoto. Niissä ääni tuotetaan kuten muissakin uruissa piippujen läpi puhaltamalla, mutta puhallusvoima ei tule käsipuhaltimista tai sähköllä pyörivistä puhaltimista vaan veden liikkeestä tai painosta, esimerkiksi vesiputouksesta. Nimi hydraulis juontuu kreikan sanoista ’hydro’ (vesi) ja ’aulos’ (putki/soitinsuoni), eli vapaasti suomennettuna ”vesiputki” tai ”vesiurut”.

Määritelmä ja rakenne

Perusrakenne koostuu muutamasta tärkeästä osasta:

• Vesitulo – jatkuva vesivirtaus tai painesäiliö, joka antaa liikettä ja paineen.
• Ilman ja veden erotuskammio (usein kutsutaan wind-chestiksi tai camera aeolisiksi) – sinne vettä ja ilmaa tuodaan yhdessä; ilma kerääntyy kammion yläosaan ja saa paineen veden liikuttamana.
• Tuulikaappi (wind-trunk)
• Roiskelevyt tai kalvot
• Näppäimistö ja venttiilit – soittaja voi avata ja sulkea ilmasuuttimia tiettyihin putkiin; jotkin mallit sisältävät myös mekaanisen automaatin (soittosylinterin) kappaleiden toistoon.
• Voimansiirto – vesi voi pyörittää vesipyörää tai akselia, joka puolestaan pyörittää esimerkiksi soittosylinteriä.

Toimintaperiaate

Vesi ja ilma tulevat kammioon samanaikaisesti. Kammion alaosassa vesi ja muualla kammiossa oleva ilma erottuvat: veden taso nousee tai virtaa siten, että ilma puristuu kammion yläosaan ja muodostaa paineilmaa. Tämä paineilma johdetaan tuulikaappiin, josta avattujen venttiilien kautta ilma puhaltaa urkuputkien läpi ja synnyttää äänen. Roiskelevyt (splash-plates) tai vastaavat estävät veden joutumisen varsinaisiin soittoputkiin.

Monissa hydraulis-malleissa vesivirta samalla tuottaa mekaanista liikettä: ulosvirtaava vesi pyörittää vesipyörää, joka voi pyörittää mekaanista sylinteriä, joissa on nastoja tai kiinnikkeitä. Tämä sylinteri saa aikaan automaattisen soiton (kuten varhaiset mäkihyppy-automaattiset kappaleet). Näppäimistön avulla soittaja voi myös ohjata venttiilejä yksitellen. Instrumentin pysäyttämiseen tai äänen katkaisuun käytetään yleensä sulkuventtiiliä tai hanaa, joka keskeyttää paineilman syötön putkille.

Historia ja kehitys

Hydraulis on peräisin antiikin Kreikasta; sen keksintö liitetään 3. vuosisadan eaa. hellenistiseen keksijään Ctesibiukseen Aleksandrialaiseen. Ctesibius kehitti ilman paineen säätelyyn perustuvia järjestelmiä, ja hydraulis lukeutuu varhaisimpiin tunnetuihin kosketinsoittimiin.

Hydraulis levisi Rooman valtakunnan alueelle ja sitä käytettiin sekä julkisissa tiloissa että teattereissa ja viihdetapahtumissa. Myöhempinä vuosisatoina monet hydraulikseen liittyvät tekniikat kuitenkin katosivat länsieurooppalaisesta soitinrakennuksesta keskiajalla. Renessanssin ja varhaismodernin ajan Italiassa veden voimalla toimivat urut elpyivät puutarha-arkkitehtuurin ja automaattisten soittimien suosion myötä.

Renessanssin aikana italialaisissa puutarhoissa rakennettiin näyttäviä vesilaitteita ja vesielimiä. Tunnetuimpia esimerkkejä on Tivolin Villa d'Este, jossa 1500-luvulla oli suuri vesijärjestelmään perustuva urku- ja automaattilaitteisto. Tämä vesijärjestelmä käytti luonnollista korkeuseroa (vesiputousta) virtalähteenään ja pystyi sekä toistamaan automaattisesti ohjelmoituja kappaleita soittosylinterin avulla että antamaan soittajalle mahdollisuuden käyttää näppäimistöä itse.

Monta vuosisataa myöhemmin hydraulis toimi lähtökohtana nykyaikaisten piippu-urkujen kehitykselle, joissa ilman paine tuotetaan myöhemmin käsipuhaltimilla ja vielä myöhemmin sähköisillä puhaltimilla.

Merkitys ja nykyaikaiset rekonstruoinnit

Hydraulis on tärkeä sekä musiikinhistorian että tekniikan näkökulmasta: se oli yksi ensimmäisistä koneellisista kosketinsoittimista ja yhdisti pneumaattisen, hydraulisen ja mekaanisen teknologian näyttävällä tavalla. Nykyään antiikin hydrauliksiin perustuvia soittimia on rekonstruoitu museonäyttelyihin ja kokeelliseen musiikintutkimukseen, jotta ymmärretään niiden sointia, rakennetta ja toimintaperiaatteita.

Historiallisten lähteiden ja arkeologisten löytöjen avulla tutkijat ovat pystyneet rakentamaan toimivia malleja ja analysoimaan hydrauliksen merkitystä antiikin ja renessanssin kulttuureissa. Rekonstruktiot auttavat myös hahmottamaan, miten automaatiota ja mekaanista ohjelmointia (soittosylinterit) hyödynnettiin jo ennen modernin teollisuuden aikaa.

Käyttö- ja sointiominaisuudet

• Sointi on eläinomainen ja kirkas, usein vertailtavissa muiden piippu-urkujen ääneen, mutta paineen säätelyn ja ilman virtauksen luonne antaa hydraulikselle oman erityisvärinsä.
• Automaattiset mallit pystyivät toistamaan melodia- tai harmoniasarjoja sylinterien avulla, mikä teki niistä suosittuja puutarha- ja huvitilaisuuksissa.
• Rajoituksia aiheuttivat veden saatavuus ja paineen vakaus: instrumentin toiminta vaati usein huolellista vesijärjestelyn suunnittelua.

Hydrauliksen periaatteet ovat esimerkki siitä, miten luonnonvoimia (tässä vedestä saatavaa energiaa) on historiallisesti hyödynnetty musiikinteossa ja koneiden ohjauksessa — yhteys joka näkyy aina nykyisiinkin mekaanisiin ja pneumaatteihin sovelluksiin.

Kysymyksiä ja vastauksia

K: Mikä on vesielin?

K: Kuka keksi hydrauliikan?

K: Miten vesijohtourut toimivat?

Kysymys: Onko olemassa esimerkkiä historiallisista vesiuruista?

Kysymys: Käyttävätkö nykyaikaiset pilliurut sähköä veden sijasta?

K: Onko nykyaikaisten piippu-urkujen ja hydraulisten urkujen välillä eroa?

Hae kirjaimella