Dans la construction des clepsydres ou horloges hydrauliques, Taqi-al-Din n'est pas un grand novateur; par contre, il est considéré comme technicien et praticien de valeur dans la construction des horloges mécaniques, auxquelles il a consacré un volumineux traité.
Dans son traité "les méthodes sublimes des machines spirituelles"(Al-Turuq al-saniyya fi al-alalt al-ruhaniyya ),Taqi-al-Din a décrit : une horloge astronomique, une clepsydre, une horloge à huile et un sablier.
Sa clepsydre appelée l'horloge de l'éléphant ressemble dans une large mesure à celle décrite par Al-jazari et qui porte le même nom . Une petite différence réside dans les mécanismes qui actionnent les bras du dompteur et la queue du serpent.
l'horloge de l'éléphant
Aspect extérieure
C'est un éléphant en cuivre surmonté d'une voûte reposant sur quatre colonnes. La figurine d'un écrivain entouré par une plaque graduée, est fixée au milieu de la voûte. L'index que porte l'écrivain à sa main droite s'appuie sur les graduations. Deux faucons se dressent, de part et d'autre du sommet de la voûte, et la figurine d'une personne, dont chaque mains s'appuie sur la tête d'un de ces deux faucons, est fixée au sommet de cette voûte. Un serpent ouvrant très largement sa bouche se dresse au-dessous de chaque faucon. Enfin la figurine d'un dompteur surmonte le dos de l'éléphant. Ce dompteur porte un hache à sa main droite .
Description des éléments constituants cette horloge.
Taqi dit:" Pour construire cette horloge, on a besoin des éléments suivant" :
1 - Al-tarjahar (petit récipient d'eau)
C'est un bol métallique dont la base est percée d'un trou jaugé qui peut le remplir pendant une heure une fois lancé à la surface de l'eau. Il est maintenu par des chaînes.
2 - l'écrivain et sa bobine
Une bobine à longue gorge est fixée sur l'axe de rotation de l'écrivain. C'est cette bobine qui lui permet de faire sa rotation dans les deux sens. À cette fin deux cordes sont enroulées sur la gorge de cette poulie. Une première corde dont l'une de ses deux extrémités fixée au point le plus haut, de la gorge de la poulie, s'enroule d'un seul tour autour de cette gorge et se termine par un contrepoids de nasse m. Une deuxième corde se rattache au point le plus bas de la gorge de la poulie, s'enroule juste un tour sur cette gorge et se termine par une masse M=8g .
Notons que les deux enroulements doivent être effectué dans deux sens opposés. De ce fait si l'un des deux cordes s'enroule sur la gorge de la poulie, l'autre se déroule . Ainsi une masse monte tandis que l'autre descend.
3 - Le mécanisme nécessaire pour libérer les balles.
les balles sont rangées dans un canal incliné et dirigé vers l'ouverture d'une sacoche qui les ramène vers les becs des faucons. L'ouverture la plus basse de canal est fermée par un demi-disque soudé à une tige mobile.
L'axe de rotation de cette tige se situe au 1/3 de son extrémité, tandis que l'autre extrémité porte un contrepoids. Une autre tige, portant un autre demi-disque, est mobile autour d'un axe qui se situe à une distance du premier légèrement supérieur au diamètre d'une balle. Ainsi la balle se trouve emprisonner entre deux disques. La seconde tige porte un contrepoids à son extrémité la plus proche de son axe de rotation. (figure ci-contre)
Les extrémités libres de ces deux tiges sont liées par une chaîne. Lorsque cette chaîne est libre, la première tige bouche, par son demi-disque, l'ouverture du canal ; tandis que la seconde libère une balle. Si l'on tire sur le milieu de cette chaîne, la première tige se relève pour laisser la balle tomber , tandis que l'autre tige bloque les autres balles dans leur canal.
4 - le mécanisme qui ramène les balles alternativement au bec d'un faucon.
Taqi al- Din appelle ce mécanisme "Al-Michqas". il est formé de deux tuyaux identiques soudés à angle droit. Leur point de soudure repose sur un axe vertical autour duquel le système oscille. Un tuyau à extrémités fermées et contenant une petite balle de plomb est fixé au système avec lequel il oscille. Le rôle de ce tuyau est de maintenir l'inclinaison de l'ensemble des éléments de ce mécanisme. Ce dernier ne reprend sa position initiale que si un dispositif extérieur l'incline du côté opposé.
À chaque position un des deux tuyaux est vertical pour recevoir la balle libérée du canal, tandis que l'autre se maintient dans une position horizontale.
5- Le mécanisme qui actionne le bras du dompteur
Le bras du dompteur portant la hache, est mobile autour d'un axe fixé à son épaule . À l'extrémité libre de cet axe est fixée une chaîne terminée par une balle de plomb légèrement plus lourde que la hache. Au repos l'avant bras du dompteur est levé et la hache s'appuie sur sa tête. Si l'on soulève légèrement la balle, l'avant bras du dompteur retombe sous l'action du poids de la hache.
6 - Le mécanisme qui assure le mouvement du serpent
Le corps du serpent est mobile autour d'un axe fixé au 2/3 de son corps à partir de l'extrémité de sa queue. Cette dernière recourbée, est attachée à la chaine du "Tarjahar". Ainsi si l'on tire cette chaîne, la tête du serpent se redresse.
Après ces description Taqi al-Din ajoute :Les éléments précédemment décrits étant construit, il suffit de les assembler convenablement pour assurer le bon fonctionnement de l'horloge.
Mode de fonctionnement
On remplit d'eau la moitié du corps vide de l'éléphant qui joue le rôle du réservoir principal et on place le "Tarjahar" à la surface de l'eau après l'avoir accroché par une chaîne à ce corps. Une autre chaîne relie la queue du serpent au "Tarjahar". L'axe portant l'écrivain et sa bobine sera fixé au milieu du réservoir principal de sorte que la boule la plus lourde se tient au fond du "Tarjahar" sans le toucher, tandis que l'autre boule pend librement bien loin de la surface libre de l'eau du réservoir.
On entoure l'écrivain d'un anneau de cuivre gradué en heures et en degrés. On fixe obliquement le canal des balles et l'on relie la chaîne des leviers au bord du "Tarjahar". Dès que ce dernier immerge dans l'eau, il tire la chaîne et libère les balles. En-dessous de l'ouverture du canal, on fixe l'axe du "michqas" autour duquel ce dernier oscille pour recevoir les balles par le tuyau correspondant.
Enfin, on règle la position du plateau qui actionne le bras du dompteur pour qu'il soit juste en-dessous de la bouche du serpent.
Il est clair qu'au fur et à mesure que l'eau pénètre dans le "Tarjahar", ce dernier immerge dans l'eau, tire les chaînes qui le relient aux autres mécanismes et les actionne. Le contrepoids suspendu en son centre suit le "Tarjahar" et entraîne la rotation de la bobine qui fait tourne l'écrivain. Par cette rotation, ce dernier déplace son index devant les graduations1. Une heure passée, le "Tarjahar" coule dans l'eau et tire les chaînes qui lui sont accrochées. Tiré par sa chaîne, le levier du canal des balles se relève pour libérer une balle. Cette dernière est reçue par l'un des deux tuyaux du "michqas" et de là dans la tête du faucon qui la crache dans la bouche du serpent. La tête de ce dernier devenant plus lourde, s'incline pour laisser tomber la balle sur le plateau d'un levier qui bascule pour libérer la main du dompteur. Ce dernier donne alors un coup de hache sur la tête de l'éléphant et l'on entend un son très grave.
D'autre part, dès que la tête du serpent s'incline, sa queue se relève , tire le "Tarjahar" pour le basculer et le vider. Ainsi le grand contrepoids de la bobine de l'écrivain reprend son poids réel tire la chaîne d'un seul coup et l'écrivain reprend brusquement sa position initiale et l'horloge reprend son cycle.
1- Dans cette partie du texte le fonctionnement n'est pas clair. la question qui se pose . Pourquoi le grand contrepoids doit suivre le mouvement du "Tajahar " pourtant il n'est pas lié?. De plus si le contrepoids se plonge dans l'eau , il devient plus léger donc il ne tire pas la corde car sa tension diminue.