Stavba brněnského hodinového stroje

Úvod

Záměru vybudovat v Brně hodinový stroj předcházela myšlenka někdejšího ředitele a zakladatele Design centra ČR, významného designéra Karla Kobosila, aby se na náměstí Svobody před tehdy nově postavený obchodní dům Omega umístil vertikální prvek, jenž by dané prostředí obohatil o estetickou hodnotu. Pro svůj námět nalezl pochopení u primátora statutárního města Brna Bc. ­Romana Onderky, MBA. Ten představu rozšířil o námět připomínky statečných obránců Brna z válečného konfliktu, který město a široké okolí postihl v roce 1645.

Následně byla 3. října 2007 vyhlášena dvoukolová kombinovaná soutěž (veřejná a pro vyzvané autory). Zvítězila dvojice – akademický sochař Oldřich Rujbr a Petr Kameník, tehdy student Fakulty architektury VUT v Brně.

Definice hodinového stroje

Dílo postavené v centru jihomoravského veletržního a univerzitního města doprovází řada názvů. Hovoří se o něm jako o multifunkčním hodinovém stroji, stroji času nebo „časostroji“. V různých tiskových zprávách je frekventovaný i termín „orloj“. Je to správné? Z hlediska historického vývoje se termín orloj původně vztahoval ke všem hodinám na budovách, později se jednalo o hodiny věžní a očekávalo se od nich, že budou ukazovat aktuální čas a s ním postavení Slunce, Měsíce a dalších nebeských těles. Vždy šlo o důmyslná zařízení, která tvořili lidé se znalostmi matematiky, geometrie, astronomie i mechaniky a společně s nimi je formovali i vynikající umělci, jež jim vtiskli jedinečný výraz. To podtrhovalo jejich mimořádnost a výsledná práce získala nejen atributy výjimečného technického produktu, ale i hodnotného uměleckého díla, které přetrvalo staletí. Ze slavných českých a moravských příkladů těchto děl stačí vzpomenout Staroměstský orloj v Praze nebo orloj v Olomouci. Pozornost zaslouží např. i orloj v Litomyšli, orloj z Nové radnice v Prostějově nebo v Uherském Brodu.

Pro klasifikaci a pochopení brněnského díla je důležité upřesnit, že nemá zastoupenu astronomickou složku. Z toho důvodu tedy není název „orloj“ přesný a správný. Jiný termín – „časostroj“ – použil v jednom z televizních diskusních fór moderátor Václav Moravec [2]. Z hlediska spisovného jazyka českého se sice jedná o formu možnou, ale ne příliš frekventovanou. Podstatu díla lépe vyjadřuje označení „hodinový stroj“, jenž je také uplatněn na informačních tabulích na brněnském náměstí Svobody, umístěných v jeho bezprostřední blízkosti. Termín hodinový stroj s přívlastkem „multifunkční“ je možné přijmout i proto, že mimo měření času má ještě další zajímavou funkci, která umožňuje, aby prostřednictvím uvolněné skleněné kuličky původně v barvách města Brna každý den připomněl jednu z důležitých kapitol jeho historie – obléhání města Švédy a jeho úspěšnou obranu.

Mechanika hodinového stroje

Konstrukce hodinového stroje byla vytvořena se záměrem v nejvyšší možné míře zamezit vzniku nezaviněných poruch a závad způsobených klimatickými podmínkami, vandalismem nebo neúmyslným poškozením. Technologické vybavení dutiny v kamenném plášti hodinového stroje zajišťují kovové prvky z leštěné nerezové oceli, tvořené menšími celky, které v budoucnu umožní jejich snadnou manipulaci, opravu nebo výměnu poškozené části (obr. 2). Z bezpečnostního hlediska přejímají i funkci bleskosvodu, napojeného pod základovou konstrukcí na kovový zemnicí pásek.

Hodinový stroj je napájen elektřinou přivedenou silnoproudým kabelem. Ten řízeným vrtem navazuje na městskou rozvodnou síť vedenou v podzemním kolektoru. Pro případ výpadku elektřiny je objekt vybaven záložním zdrojem – bateriemi, které krátkodobě umožňují nepřerušený provoz zařízení. Pokud je dodávka proudu delší dobu mimo provoz, přepne se napojení hodinového stroje na záložní větev rozvodné sítě. Nad pevnými částmi tělesa stroje jsou ve vrcholové oblasti dva kamenné díly vybavené pohyblivými segmenty, které se po ozubených kolech plynule otáčejí. Oba tyto vrchní díly hodinového stroje se za minutu společně otočí o 360°. Pozorovatel tím získá možnost ze všech stran náměstí zjistit aktuální čas. Nejvyšší kamenný díl se otočí jednou za 12 hodin.

Jak zjistit aktuální čas

Hodinovému ciferníku s arabskými číslicemi trvá jedna otočka 12 hodin. Čísla, která se v tomto ciferníku postupně posouvají zleva doprava a označují aktuální hodinu, jsou vidět za hlavní skleněnou lupou, jejíž geometrie byla definována výpočtem. Vlevo se objevuje číslo hodiny, která nastává, vpravo ubíhá číslo hodiny minulé. Mezi čísly ciferníku jsou krátké silné čáry, které označují půl hodiny.

Měření minut zajišťuje minutovka umístěná v pohyblivém kamenném segmentu vrchlíku. Má tvar skleněného disku, který se s přibývajícími minutami naklání (obr. 5). V celou hodinu je podstava nakloněna do dutiny (interiéru) kamenného tělesa a ozve se dobře slyšitelný zvukový signál. Ve čtvrt je disk nakloněn zleva doprava. O půl je v poloze jako v celou hodinu, ale podstava míří směrem ven z obelisku. Ve tři čtvrtě je nakloněn zprava doleva (obr. 7a, b, c, d).

Skleněnou lupu ciferníku podle sádrových modelů s požadovanými optickými parametry odlil sklář Tomáš Málek z Turnova. Díly hodinového stroje vybrousil a dokončil Tomáš Flanderka z Pěnčína u Liberce. Od slavnostního odhalení v roce 2010 je zařízení trvale v provozu. Po dobu deseti let pracovalo spolehlivě, přesně a za každého počasí. V roce 2020 však došlo k poškození ložiska, které nese vrchní otáčivou ­kopuli [3]. Nejvyšší díl si „sedl“ a zatížil pastorek motoru, který je v kontaktu s mosazným věncem. Porucha vyřadila provoz hodinového stroje na dobu tří týdnů.

Skleněná kulička

Velitele švédského vojska Lennarda Torstensona (1603–1651) doprovázela legenda o skleněné kouli, odlité v půlnočním, přísně vymezeném magickém rituálu. Ona jediná mohla skoncovat s jeho údajnou nesmrtelností. Švédové tenkrát rychle obsazovali jedno město za druhým. Jejich vůdce, který všechna nebezpečí překonával bez jediného šrámu, tehdy prohlásil, že Brno dobude dříve, než začnou v kostele sv. Petra a Pavla na Petrově zvony vyzvánět poledne. Zvoník však zvony rozezněl již v jedenáct hodin, a tak generál od obléhání města upustil. Z toho důvodu v 11.00 hodin nebo při zvláštních příležitostech každou hodinu vypadává z hodinového stroje skleněná kulička. Skleněná kulička, tzv. brněnská skleněnka, má průměr 35 mm. První skleněné kuličky nesly barvy města Brna, tj. červené a bílé proužky uvnitř skleněné hmoty. Další kuličky již jiného designu jsou vytvořeny vždy k různým výročním příležitostem, svátkům nebo akcím, které se v průběhu roku v Brně organizují.

Kulička se v kamenné dutině vyveze ze zásobníku na vrchol a odtud se spouští gravitací po dráze vytvořené uvnitř tělesa z nerezových drátů (viz kapitola vlastní provoz stroje). Na konci své cesty jsou kuličky očekávány ve čtyřech otvorech, kam je možno prostrčit ruku a vyčkávat, až v danou hodinu kulička spadne do dlaně. Pokud kulička není nikým zachycena, propadne do zásobníku. Je vyráběna podle návrhu autorů stroje ve sklářské huti profesora Jaroslava Svobody v Karlově u Žďáru nad Sázavou [4]. V roce 2019 sklárnu, včetně výroby kuliček, převzal Lukáš Verner, profesorův žák a spolu­pracovník [5]. Kamenné a skleněné prvky tělesa hodinového stroje jsou pravidelně ošetřovány. Součástí servisu je i trvalý dohled z centrálního dispečinku a denní kontrola zařízení. Nezbytné jsou pravidelné revize stavu drah pro pohyb skleněné kuličky a všech ovládacích a řídicích prvků, seřizování dopravníků a motorů, doplňování kuliček apod. Stroj je prostřednictvím propojení globálního systému pro mobilní komunikaci dvacet čtyři hodin denně monitorován centrálním dispečinkem Technických sítí Brno, a.s., což umožňuje případné závady co nejdříve řešit.

Stavba hodinového stroje

Dokumentaci pro provádění stavby (DPS) vypracovali inženýři Michal Surka a Jiří Prokop z kanceláře Adam Rujbr Architects s.r.o. Po výběrovém řízení se výstavby ujala brněnská stavební firma Jan Mittag, spol. s r.o. Zahájení stavebních prací předcházel záchranný archeologický průzkum. Před výrobou kamenných elementů hodinového stroje autoři vytvořili v měřítku 1 : 1 sádrový model. Jeho prostřednictvím verifikovali svou vizi. Těleso hodinového stroje tvoří sedm černých leštěných kamenných segmentů (obr. 1). U paty má stroj průměr 1 700 mm a vystupuje téměř 6 m nad rozlehlou plochu centrálního brněnského náměstí. To, že se také jedná o památník boje se Švédy, je dáno jeho vypjatým tvarem, který připomíná nábojnici. Dobře tak vystihuje neklidné období, které v polovině 17. století, ve vrcholící třicetileté válce, opanovalo Brno a přivedlo jej až na samotný pokraj katastrofy.

Nadzemní část hodinového stroje

V kameni je vyfrézována dutina s průměrem 840 mm, vytvářející štíhlý, vzhůru stoupající prostor (obr. 2 a obr. 8). Impozantní je pohled z podzemí, k téměř 8 m vzdálenému vrcholu, v němž jsou patrny převody k otáčivému pohybu horní části tělesa, dráhy sestavené z nerezových drátů a kotevních konzol, jimiž se v určenou dobu spouští skleněná kulička (obr. 2), a dále servomotory, orchestrální trubice, kabely, žebřík a mechanické srdce hodinového stroje vytvořené ozubenými okružími, ložisky a převodovými koly. Ta neotáčejí ručičkami, jak je to u hodin obvyklé, nýbrž dvěma kamennými díly o hmotnosti 2 t. Vše je protkáno silnoproudými a slaboproudými elektrickými vedeními a optickými kabely. Stavbu nadzemní části hodinového stroje tvoří sestava vzájemně propojených a kamenicky upravených segmentů z horniny gabro „nero zimbabwe“. Jedná se o zásaditou magmatickou horninu, považovanou za hlubinný ekvivalent čediče. Kamenné bloky vytěžené v Jihoafrické republice byly vybrány ve skladišti banky kamenů v severoitalském městečku Volargne, ležícím na řece Adiže, poblíž turisticky a lázeňsky oblíbeného jezera Lago di Garda. Základní tvary segmentů byly ve Volargne vyrobeny podle výkresů autorů a převezeny do Žďáru nad Sázavou. Tam byly zhotoveny výřezy otvorů a osazeny základní díly mechaniky hodinového stroje – ozubená okruží. Otvory bylo nutno zajistit proti vniknutí ptáků. Díky ultrazvukovému plašicímu zařízení se ani po letech užívání žádní pernatci v jeho vnitřním prostoru nevyskytli.

Specifikum výstavby spočívalo v nárocích na její přesnost. Bylo třeba skloubit tolerance strojařské s tolerancemi kamenickými, což se podařilo. Každý díl má ve stěně zabudované čtyři kotevní trny z nerezové oceli (obr. 11). Nad ně se jeřábem zvedl další segment, nasunul na trny a zafixoval lepidlem. Se sehraným týmem montáž zvládl kamenický mistr Ladislav Jurák z Brna. Do vnitřních ploch tělesa hodinového stroje je také vetknuto několik krátkých nerezových výstrčí se jmény významných obránců města i velitele švédské armády, které jsou nainstalovány ve štěrbinách mezi kamennými segmenty opláštění a vystupují až do venkovního prostoru. Jsou umístěny vysoko nad úrovní dlažby, aby nebyly snadno dosažitelné při pokusu o poškození.

Signatura ve tvaru holubice, která je patrna v otvoru pod vrchlíkem, například vyvolává vzpomínku na kněze Martina Středu (1587–1649), duchovního vůdce obránců města. Spára pod hodinovým strojem, nesoucí jméno velitele švédských vojsk Torstensona, je ve stálém pohybu a současníky tak nabádá, aby před nezvanými hosty neztráceli ostražitost. Další dvě štěrbiny v kamenných segmentech jsou pojmenovány po chrabrých velitelích obrany města – Raduitu de Souches (1608–1682) a Georgu Jacobovi Ogilvym (1605–1661). Nejnižší a nejpevnější kamenný díl představuje občany – brněnské měšťany, řemeslníky a studenty (obr. 6). Pevný skleněný hranol pod otáčivým vrcholem pak míří na sever, odkud v 17. století nebezpečí do Brna přišlo. Z výřezů v tělese hodinového stroje může vnímavý pozorovatel vyčíst ještě řadu dalších informací. Jeden z nich je orientován na hrad Špilberk, další je otočen na palác, kterým byl za úspěšnou obranu odměněn de Souches, následující výřez směřuje k radnici, aby byla naznačena role brněnských měšťanů.

Podzemní část hodinového stroje

S nadzemní části souvisí část podzemní s řídicí jednotkou. Do ní se vstupuje vodotěsným poklopem v dlažbě náměstí. Těleso hodinového stroje je osazeno na železobetonové základové desce tloušťky 700 mm. Základová spára spočívá v hloubce –3,745 m pod úrovní dlažby (obr. 8). Na desce jsou osazeny dva vertikální prefabrikáty vyrobené ze železobetonu C32/37, odolného mírné chemické agresivitě XA2, se stěnami tloušťky 200 mm. Půdorys podzemních prostor tvoří dvě komory vzájemně oddělené uzamykatelnými dveřmi 600/2050 mm (obr. 9). Geometricky se jedná o čtverec s vnějšími rozměry 1 900/1 900 mm, propojený s obdélníkem 1 470/1 100 mm. V prostoru pod hodinovým strojem se nalézá technologické zařízení s přípojnými skříněmi pro elektrický rozvod, rozvaděč strojní technologie a rozvaděč hodinového stroje. Druhá komora je šachtou pro přístup obsluhujícího personálu. Její dno je sníženo o 600 mm. Spáry mezi prefabrikovanými díly jsou pro zajištění vodotěsnosti vyplněny expanzními páskami. Stěny i strop chrání proti účinku zemní vlhkosti hydroizolační nátěr (obr. 10). Ve stěnách se nad dlažbou náměstí nacházejí dva větrací otvory velikosti 300/100 mm. Zároveň je pro případný odvod vody ze šachty do jednoho z otvorů osazeno potrubí. Strop podzemních prostor tvoří železobetonová prefabrikovaná deska tl. 280 mm s kruhovým otvorem o průměru 840 mm. Při jejím osazení se důsledně dbalo na dosažení absolutní roviny horního povrchu. Pokud by v tomto případě vznikla chyba, nebylo by ji při další výstavbě již možno korigovat. Pro přístup obsluhy je v desce ponechán otvor s vodotěsným poklopem. K zabránění zamrznutí hodinového stroje doplňuje šachtu topné těleso. Zkušenosti získané z provozu ukázaly, že ani letní vedra, ani velmi nízké zimní teploty nemají na funkci zařízení negativní vliv.

Dolní okraj hodinového stroje vytváří mezi plochou náměstí a jeho vlastním tělesem kamenný sokl. Má výšku 225 mm a je osazen 50 mm pod spodní hranou kamenného korpusu a 40 mm nad dlažbou. Distanci zabezpečují bodově nalepené kamenné podložky. Náměstí v místě objektu není rovinné, proto sokl v dolní linii sleduje jeho sklon. Nad soklem se excentricky vypíná kamenné těleso.

Vlastní provoz stroje

Jednotlivé pracovní kroky hodinového stroje jsou ovládány elektronicky impulzy z řídicí hodinové jednotky, která zároveň reguluje chod hodinových motorů. Pohyb kuličky je zahájen jejím transportem do nejvyšší části dopravní cesty vytvořené čtyřmi prostorově tvarovanými dráty z nerezové oceli. Ve čtvrt je kulička uvolněna na pracovní trasu a odkloněna do první z ozvučných částí, které jsou tvořeny skleněnými díly a ocelovými naváděcími prvky. Po propadnutí touto ozvučnou částí projede kulička k první zastávce. Následně je dopravníkem přemístěna na vrchol nová kulička, která se tam zastaví. Po další čtvrthodině je uvolněna, projede část trasy a odkloní se do druhé ozvučné části. Totéž se děje i v dalších čtvrthodinových intervalech. Kuličky se uvolňují pomocí mechanických zábran, další pohyb je již veden gravitací po nakloněných drátěných drahách. Při jejich cestě dolů je vidět škvírami, jak projíždějí a narážejí do krátkých konzol se jmény účastníků konfliktu. Pohyb skleněné kuličky je doprovázen zvonivým zvukem, který je umožněn jejím vstupem do čtyř ozvučných částí. Ty jsou uvedeny do provozu v určitou dobu – v 10.15, 10.30, 10.45 a v 11.00 hod.

Každý den právě v 11.00 hod., kdy podle legendy zvony na Petrově ohlašují poledne, se kulička spustí strojem a rozezní melodii zvonkohry zkomponované hudebním skladatelem Lubošem Malinovským. Tóny vydává osm orchestrálních trubicových zvonů, umístěných ve vnitřním mechanismu hodinového stroje. Pozorný posluchač může zaznamenat osm tónů. Kapacita zásobníku kuliček odpovídá servisním intervalům. Lze je doplňovat jak z interiéru hodinového stroje, tak i zvenčí, otvorem v místě spáry nad prvním segmentem. Přestože montáž hodinového stroje byla dobře připravena, vyžadovala značnou trpělivost a přesnost.

Závěr

O dílo je nutno pečovat. Pravidelná údržba zahrnuje nastavený systém kontrol – od prověrky funkce stroje, čištění vydávacích otvorů, kontrolu mechaniky po zvukovou kontrolu. Současně se vykonávají servisní úkony, jako je mazání řetězů dopravníků, nastavení výchozích poloh lineárních motorů, mazání pístů poklopů, seřizování závaží dopravníků, nastavení zvonkohry, testování tuhosti drah i drátěných rozvodů, a řada dalších. Nezbytnou činností je čištění stroje, a to nejen vnějších ploch, ale i skleněných dílů a celého komplexu vnitřního mechanismu – od sběrného koše přes jednotlivé součásti stroje až po poklop a záchytnou jímku na vodu.

Je zřejmé, že návrh i samotná stavba hodinového stroje byla technicky i výtvarně velmi náročná. Podílela se na ní řada odborníků nejrůznějších profesních zaměření. Cílem článku proto bylo představit hodinový stroj jak po stránce stavební, tak i výtvarné.