Fremtidens projekter i tegningerne af Leonardo da Vinci

2024 Forfatter: Seth Attwood | [email protected]. Sidst ændret: 2023-12-16 16:01

Der er aktiviteter, som du kan give dig til uden at fortryde den brugte tid og til gavn for sindet. For eksempel at se på tegningerne og skitserne af Leonardo da Vinci - "levende skitser" af hans originale ideer og projekter, som ser ud til at være utallige.

På tegningerne af mesteren kan vi let genkende de velkendte for os (og for folk fra renæssancen - innovative) opfindelser: fra vandski og en dykkerdragt til en faldskærm og et svævefly. Mange af hans ideer forblev "i projektet": i form af billeder på papir af alle slags mekanismer, enheder og bygninger. Disse tegninger er et pålideligt lager af forfatterens ideer og forskning. De giver dig mulighed for at kigge ind i da Vincis kreative laboratorium, stifte bekendtskab med hans arbejdsmetode og følge tankerækken, hvordan han stillede og løste, trin for trin, komplekse tekniske, konstruktionsmæssige og andre problemer.

Historien om opdagelser og opfindelser vidner om, at man før eller siden kommer til at tænke på nyttige ideer og omsætte dem i praksis. Et slående eksempel på, hvordan dette sker, er Leonardo da Vincis videnskabelige og tekniske arbejde. Som født forsker og opfinder arbejdede han primært med ideer: nogle genererede han selv, andre lånte han og udviklede, mens han altid ledte efter praktisk anvendelse af dem.

Først udarbejdede Leonardo en løsningsplan: han lavede en skitse af den fremtidige struktur, der afspejlede den generelle idé. Derefter nærstuderede han detaljerne, tegnede skitser og forsynede dem med kommentarer. Og til sidst samlede jeg alle delene til en enkelt helhed - en færdiglavet fuldgyldig illustration. Som en af forskerne i kunstnerens arbejde bemærkede, er mange af hans skitser "ufærdige tanker om metoder og midler." Faktisk, når man studerer disse tegninger og tegninger, er det nogle gange nødvendigt at udtænke de detaljer og detaljer, der mangler eller bevidst udeladt af da Vinci. Men nogle af dem er så verificerede og nøjagtige, at selv efter fem århundreder er deres sprog forståeligt uden ord. Ifølge tegningerne arvet af fremtidige generationer af den geniale designer og opfinder, var moderne håndværkere i stand til at lave arbejdsmodeller af forskellige enheder.

Her ses en skitse af fæstningstårnet (fig. 1)

Til venstre for det er et diagram af en af de vigtige detaljer i bygningen - en vindeltrappe. Dens design minder om den berømte Archimedes' skrue, kun trinene mangler! Tag et nærmere kig på tegningen, og du vil afdække det fantastiske design af arkitekten Leonardo. Dens trappe er dobbelt: på den ene del af den kan du klatre op i tårnet, og på den anden - gå ned uden at kollidere eller endda se hinanden. Banerne for begge dele af trappen er ikke-skærende spirallinjer (rumlige kurver, der snoer sig omkring en lodret understøtning - en rund søjle i midten af strukturen). Hver del af trappen har sin egen indgang og udgang, og dens model er en spiralflade, den såkaldte helicoide. Ved en rigtig trappe er trin vifteformede rundt om søjlen.

En dobbelt vindeltrappe pryder det kongelige slot Chambord i Frankrig. Dens konstruktion begyndte i 1519, kort efter Leonardos død. Som du ved, tilbragte han de sidste år af sit liv i dette land ved Francis I's hof, hans protektor, og var den første kongelige kunstner, ingeniør og arkitekt. Det vides ikke med sikkerhed, om Leonardo deltog i designet af det storslåede slot. Selv hvis ikke, siger eksperter, brugte dens skabere da Vincis ideer fra kunstnerens tegninger. Det er sandsynligt, at valget af arkitekter var påvirket af hans skitse (fig. 1), lavet i slutningen af 1480'erne. Der er 77 trapper i Chambord, inklusive flere vindeltrapper, men kun denne ene er blevet dens egentlige attraktion.

Andre dobbelte vindeltrapper kendes også. De tidligste af dem blev opført i europæiske katedraler tilbage i XIV-XV århundreder, men de er ringere end trapperne i Chambord-slottet, ikke kun i størrelse og indretning, men også i enkelhed og originalitet af designet - ingen kan fuldstændigt isolere dele af den dobbelte vindeltrappe fra hinanden, indtil Leonardo lykkedes eller ikke kom til at tænke på.

I 1527 anvendte den italienske arkitekt Antonio da Sangallo den Yngre samme idé. Efter ordre fra pave Clement VII begyndte han opførelsen af et enormt vandtårn - St. Patrick's brønd (foto ovenfor) - i byen Orvieto i tilfælde af dens belejring og fratagelse af adgang til eksterne vandkilder. Her blev adgang til vand i bunden af brønden givet af to modsatte indgange, som førte til autonome vindeltrapper: Den ene vogn blev sænket for at hente vand, og den anden blev brugt til at bringe den op. Belysningen af bygningen var naturlig: Lyset trængte ind gennem de mange buede vinduer i tårnets vægge.

Leonardo da Vinci har også mere komplekse arkitektoniske sammensætninger af trapper. En af dem er som en tredimensionel labyrint med mange ind- og udgange. Tag et kig på følgende skitse (fig. 2)

Man kan på én gang se fire udvendige trapper, der ikke er forbundet med hinanden, "snoe sig" rundt om en massiv firkantet søjle, hvori der måske er en eller anden form for løfteanordning. Med forbløffende lethed kombinerer kunstneren arkitektur og rummets geometri, kombinerer linjer og former og skaber komplette billeder og selvstændige strukturer.

Da Vinci fandt en anden interessant anvendelse af den dobbelte helix. Han brugte det i konstruktionen af et apparat til at trække vejret under vandet (fig. 3).

Dette er en forbedret version af åndedrætsslangen brugt af gamle dykkere. Enheden består af en flyder med en beskyttende flydende kuppel, en maske, åndedrætsslanger og en ventil, der styrer deres drift og forhindrer vand i at trænge ind. Slangen er lavet af flere sivrør forbundet med indsatser lavet af vandtæt materiale, og indeni den er der dobbeltfjedre - et kompakt elastisk element, der på den ene side forhindrer materialet i at krympe og miste sin form, og på den anden side, gør slangen fleksibel.

se også artiklen Fotos af Leonardo da Vinci

Leonardo var en af de første til at bruge en spiralformet overflade i designet af propellen - hoveddelen, som flyet kunne stige lodret op i luften med, hvis det var muligt at skrue propellen ordentligt op og samtidig klare dens ustabilitet under løft. Vi taler om en kompleks spiralformet bevægelse (rotation omkring en fast akse og parallel overførsel langs den, udført samtidigt), men allerede i forhold til flyvningens mekanik.

Propellen af Leonardo da Vinci (fig. 4) betragtes som prototypen på den moderne hovedrotor, og han er selv opfinderen af helikopteren, eller, som det hedder i Rusland, helikopteren. Ordet "helikopter" er i øvrigt beslægtet med ordet "helikopter" og kommer af de græske ord ëλικου (spiral, skrue) og πτεoóν (vinge). Den dukkede først op i 1860'erne, næsten fire århundreder efter, at denne tegning blev lavet.

Da Vinci kunne godt have lånt ideen om en "lancering" til sit design fra en "flyvende pladespiller" - et legetøj fra det gamle Kina. Det var en stang med en fuglefjerskrue for enden. Den blev spundet i hånden eller ved hjælp af en tråd viklet på en stang og frigivet. Den moderne version er en primitiv helikopter "flyve" (fig. 5), det er nemt at lave det selv.

Men formen på propellen kunne da Vinci vælge ved at observere Archimedes-propellens rotation (fig. 6).

Ingeniøren Leonardo forsøgte generelt mere end én gang at tilpasse denne geniale opfindelse af den antikke græske videnskabsmand til forskellige mekanismer. For eksempel brugte jeg den som en del af en hydraulisk maskine. Eller som elementer i en evighedsmaskine (det var en konstruktion af to skruer med forskellige diametre: en efter en steg vandet, og den anden faldt til det oprindelige niveau). Men så opgav Leonardo dette frugtesløse foretagende og kom med en mere interessant og nyttig applikation til Archimedes-skruen.

Leonardo betragtede ikke sit design som et fly, men undersøgte, hvordan det fungerede. Han ledte efter hemmeligheden bag flyvning i naturen, som skaber optimale former, der udfører visse funktioner: han så i lang tid på "levende maskiner" - fugle, der svævede frit på himlen, beskrev deres bevægelser. I hans skitser er der en bane af en fugl, der stiger opad (fig. 7), som er en skrueformet kurve.

Apparater udstyret med kunstige vinger og i stand til at løfte sig op i luften på grund af en persons muskelstyrke (ornithoptere eller fluer) - det var det, Leonardo var mest interesseret i (i øvrigt var den første, der forsøgte at implementere denne idé dygtig mester Daedalus, helten fra oldtidens mytologi). Da Vinci vendte gentagne gange tilbage til at løse dette problem. Forgæves. Som et resultat besluttede han at reproducere den enkleste måde at flyve fugle på - han kom med et svævefly, der svævede på grund af luftstrømme. Mens han undersøgte problemet med at flyve, var han interesseret i bogstaveligt talt alt, selv sådan en bagatel som lyden fra en flues vinger! Og dette var, lader det til, hele Leonardo - renæssancens største geni, "den mest umættelige nysgerrige mand nogensinde", som en af hans biografer udtrykte det.

Propellen, som Leonardo gav form som en helicoide, er nævnt i hans berømte afhandling On Flying. Ifølge beskrivelsen skal skruen have en metalkant og en lærredsbeklædning, og tynde lange rør vil tjene som ramme for lærredet. Og så tilføjer da Vinci: "Du kan lave dig en lille model af papir, hvis akse, af et tyndt stykke jern, er snoet med kraft, og som, når den slippes, får skruen til at rotere." Nå, så tænk selv ud … At dømme efter designdetaljerne kunne skruen drejes ved hjælp af håndtag fastgjort til aksen. Eller en fjedermekanisme kunne "starte" den. Hvad er en fjeder? Ja, den samme helix, lavet i metal, i stand til at akkumulere og afgive energi.

Propeltegningen er en af de mest berømte i Leonardos samling af værker, der er viet til problemet med flyvning. Det blev studeret af både amatører og specialister: videnskabsmænd, designere, ingeniører, opfindere. Ingen af de modeller, de byggede, var i stand til at lette af sig selv uden en motor. Men noget andet er meget vigtigere. Da Vincis skitse indeholdt en uvurderlig idé, og århundreder senere skabte andre opfindere og videnskabsmænd en rigtig flyvemaskine.

Generelt har Leonardo mange forskellige nyttige opfindelser på sin konto, uanmeldte i sin tid, glemt i lang tid og derefter opfundet på ny.

Detaljer for nysgerrige

En spirallinje er en kurve beskrevet af et punkt, der bevæger sig med konstant hastighed langs generatrixen af en cylinder, når den roterer ensartet omkring sin akse. Denne kurve skærer alle generatorer i lige store vinkler. Hvis vi på et ark papir tegner flere parallelle lige linjer i en vinkel til dens større side i samme afstand fra hinanden og derefter ruller papiret til en cylinder, der forbinder de to mindre sider, så vil vi på dets overflade se en spirallinje: den højre, hvis den, set nedefra, drejer mod uret, eller venstre - hvis den drejes i den modsatte retning.

Når rotation omkring en fast akse med samtidig overførsel langs den udføres ikke af et punkt, men af en linje, beskriver det en spiralformet overflade i rummet. Så et segment, der glider med den ene ende langs en spirallinje og med den anden langs cylinderens akse, beskriver en helicoide (fra græsk ελικος - spiral, gyrus).

En cylindrisk helix kan bevæge sig langs sig selv. Den definerer den korteste vej mellem to punkter af forskellige generatrices på overfladen af cylinderen. Helicoiden har lignende egenskaber. Den glider af sig selv og har et minimumsareal for en given ydre grænse. Enkelhed, fleksibilitet, dynamik, "økonomi" - takket være disse egenskaber er skrueformer udbredt i naturen (husk i det mindste "dobbelt helix" af DNA-molekyler og klatreplanter) og er meget udbredt i praksis, især inden for teknologi (fra en fjeder og en proptrækker til en kødhakkerskrue og propel).

Hovedrotoren er en propel med en lodret rotationsakse - kilden til helikopterens løft. Med dens hjælp udføres flyvekontrol og landing af apparatet. Ideen om at bruge en roterende propel til flyvninger opstod i oldtiden og var populær i Europa i middelalderen. Selve designet havde "blade" og lignede en propel.