Paravia.RU

История

09 ноября 2010 года, 14:36

Гений Леонардо да Винчи. Механизмы. Летательные аппараты

Автопортрет. 1512 года.
Леонардо да Винчи

Леонардо да Винчи (1452-1519гг.) – один из титанов эпохи Возрождения, итальянский живописец, скульптор, архитектор, ученый и инженер. Неутомимый ученый-экспериментатор и гениальный художник, Леонардо да Винчи остался в истории символом эпохи, которая «нуждалась в титанах и... породила титанов по силе мысли, страсти и характеру, по многосторонности и учености».

Искусственный полет был задачей, постоянно занимавшей воображение Леонардо: он работал над ее разрешением около двадцати пяти лет. Он подходил к ней, как и к другим своим задачам, руководствуясь определенным правилом, которое звучит как предпосылка ко всему, что он делал: "Хотя человеческая искусность способна многое изобрести... все же она никогда не создаст предмет более прекрасного, простого и правильного, чем создает природа, потому что в ее изобретениях нет ничего лишнего, ничего недостающего (ничего нельзя прибавить, ничего отнять)". К несчастью для Леонардо, секрет движущей силы навсегда остался скрыт для него, поэтому его кропотливые усилия по имитации полета птиц ни к чему не привели. В основном он сосредоточивался на конструировании машин. Иногда одержимость идеей доводила его до крайности: например, он нарисовал конструкцию машины с парным комплектом педалей и шарообразным корпусом (слева внизу). Однако некоторые из его разработок просто блестящи. Без сомнения, чрезвычайно удачен пирамидальный парашют, и вполне может быть, что именно Леонардо первым его изобрел.
В последние годы жизни мало рисовал, но активно занимался другими областями деятельности, посвящая себя научным экспериментам и скрупулезным наблюдениям за природой. Значительное число его дневников и чертежей, часть из которых храниться в Королевской Библиотеке в Виндзоре, свидетельствует о его неповторимом исследовательском уме и исключительном интеллекте. Леонардо не был ученым-гуманитарием и, кажется, мало интересовался классической литературой и культурой. Следовательно, он не был типичным гуманистом, но он завоевал при жизни огромную репутацию и убедительно доказал, что художник - это мыслитель, а не ремесленник.

Далее Вы познакомитесь с рисунками (и комментариям к ним) гениального Леонардо да Винчи.
Леонардо да Винчи был убежден, что "человек, преодолевающий сопротивление воздуха с помощью больших искусственных крыльев, может подняться в воздух".
Убежденный в своей правоте, он начал разрабатывать аппарат, приводимый в движение только силой мышц человека , и позволяющий ему парить в воздухе как птица. Существует множество рисунков такого "ornitotteri" , придуманных Леонардо. Одни из них изображают лежащего человека, который собирается взлететь с помощью механизмов, присоединенных к крыльям; другие - движение вперед при помощи более совершенной системы винтов и шкива . Есть и рисунки человека, расположенного вертикально в летательном корабле, на педали которого он нажимал руками и ногами.

Чтобы сконструировать крылья "ornitotteri", Леонардо изучал анатомию птичьего крыла, учитывая функции и распределение его перьев. Наблюдая за полетом птицы, ученый заметил, что она по-разному машет крыльями, когда зависает в воздухе, летит вперед или приземляется. Его интересовали также перепончатые крылья летучих мышей. На основе этих наблюдений Леонардо сконструировал огромные крылья, предназначенные не только для поднятия человека в воздух, но и удержания его в полете, благодаря элеронам и шарнирам. Он собирался имитировать воздушную акробатику птиц, их способность беречь энергию в полете и точно приземляться. До конца XV столетия Леонардо был убежден, что сможет осуществить проект механического полета. Однако его беспокоило то обстоятельство, что возможности мышц человека ограничены. Поэтому он собирался вместо энергии мускулов использовать механизм лука, который обеспечивал бы движение вперед. Впрочем, лук не решал проблем автономности в полете, возникающих при быстром раскручивании пружины.

С 1503 по 1506 г. Леонардо был занят исследованиями в Тоскане. Атмосферные условия, наличие или отсутствие ветра, соответствующие метеорологические и аэродинамические явления заставили его отказаться от своей старой идеи об "инструменте", основанном на взмахе крыльев, и признать”полет без движения крыльев”.

Наблюдая, как большие птицы позволяют воздушным потокам подхватить и нести их в воздухе, Леонардо думал об оснащении человека большими составными крыльями , которые дадут ему возможность войти в подходящий воздушный поток при помощи несложных движений тела и не затратить много сил на это. Человек будет свободно парить , пока не опустится на землю как “сухой лист”.

Систематические исследования, предпринятые Леонардо в начале XVI в., привели его к необходимости изучить “качество и плотность воздуха”. Для этой цели он сконструировал гидроскопические инструменты. Леонардо подчеркивал,что законы аэродинамики аналогичны законам гидростатики, т.е.наука о воде является зеркальным отражением науки о ветре, ” которую (науку о ветре) мы покажем через движение воды и эта важная наука станет шагом вперед в понимании полета птицы в воздухе"

Анемометр
На рисунке изображен “пластинчатый анемометр”, или “щетка”, так как традиционно для пробы ветра применялись перья. Прибор представляет собой градуированную трость с тонкими пластинками, которые двигаются в зависимости от интенсивности ветра.

Прибор для измерения скорости ветра
Существовал и другой вид анемометра. Он был сделан из конусообразных трубок и применялся для того, чтобы установить, пропорционален ли ветер, поворачивающий колесо, воздухозаборному отверстию в конусе, учитывая идентичную интенсивность ветра.

Измеритель величины наклона
Этот прибор представляет собой маятник, помещенный внутрь стеклянного сосуда (в форме колокола), служащий для того, чтобы "направить аппарат (летательный) прямо или под наклоном, как предпочитаете, т.е. когда захочется лететь прямо, установите шарик в середину круга".

Вертикальный "ORNITOTTERO"
Необходимость в более мощном источнике энергии привела Леонардо к мысли задействовать все части человеческого тела в процессе полета. На рисунке - человек, управляющий скользящими механизмами не только с помощью рук и ног, но и головы, которая, по словам Леонардо, "имеет силу, равную 200 фунтам". Человек стоит в центре огромного сосуда, который представляет собой чашу диаметром 12 м, снабженную лестницей (12 м). Крылья аппарата имели ширину 24 м и размах 4,8 м. На этом аппарате Леонардо предполагал использовать две пары крыльев, машущих поочередно.

Вертолет
Данный рисунок - изображение "предка" современного вертолета. Радиус винта - 4,8 м. Он имел металлическую окантовку и полотняное покрытие. Винт приводился в движение людьми, которые шли вокруг оси и толкали рычаги. Существовал и еще один способ запуска винта - требовалось быстро раскрутить трос под осью. "Я думаю, что если этот винтовой механизм добротно сделан, т.е. сделан из накрахмаленного полотна (во избежание разрывов) и быстро раскручен, то он найдет себе поддержку в воздухе и взлетит высоко вверх".

Гидроскоп
Гидроскоп - прибор, изобретенный Альберти. Он представлял собой простой набор шкал с гидроскопичесим веществом (хлопковая вата, губка и т.д.) и воском, не впитывающим воду. По словам Леонардо, прибор применялся для того, ” чтобы узнать качество и плотность воздуха и когда пойдет дождь”.

Исследование балансировки
Движения планера в полете контролировались подвижными крыльями и балансированием летчика: "человек должен быть свободен книзу от талии, чтобы он мог себя уравновесить, хотя и находится при этом в лодке, и так, чтобы его центр тяжести совпадал с центром тяжести всей конструкции и был уравновешен с ним".

Исследование равновесия
Ученый провел исследование равновесия планера c целью определения центра гравитации у птицы. Рисунков этого планера не существует, но известно, что он должен был быть построен из легких материалов: бамбука и ткани с креплениями и оттяжками из сырого шелка или из специальной кожи. Высокая конструкция из тростника в форме цилиндра или параллелепипеда, видимо, вытягивалась на лямках из очень широких (около 10 м в ширину) крыльев этого планера. В этой конструкции летчик располагался намного ниже крыльев, что создавало равновесие аппарата.

Лежащий "ORNITOTTERO"
Этот рисунок - один из самых знаменитых рисунков Леонардо: "А вращает крыло, В поворачивает его с помощью рычага, С опускает его, D поднимает его". Человек лежит на платформе вытянувшись: "На этом месте располагается сердце". Ноги вдеты в стремена таким образом, что одна нога поднимает крыло, другая опускает. Это - летательный аппарат, в котором распростертый человек крутит педали, поднимающие и опускающие крылья, сгибающие и вращающие их при помощи веревок и рычагов, т.е. этот аппарат как бы “гребет” по воздуху.

Лежащий "ORNITOTTERO" с четырьмя крыльями
В другом варианте "Ornitottero" четыре крыла приводились в движение руками и ногами пилота. Руки поднимали крылья при помощи барабана, а ноги опускали по одной паре крыльев по очереди. Таким образом, ритм машущих крыльев ускорялся. Аппарат на спине пилота управлялся накручиванием канатов на барабаны и раскручиванием их.

Лежащий

Модель "ORNITOTTERO"
Здесь представлен один из вариантов "ORNITOTTERO". Пилот с аппаратурой на спине располагался под металлическим полукругом; движение крыльев создавалось за счет движения ног. Этому помогали руки, управляющие рукоятками, расположенными под полукругом. Руль размещался на шее пилота. Направление полета определялось поворотом головы.

Орнитоптер
Фюзеляж по форме напоминает лодку для пилота. Видимо, о воздухе Леонардо мыслил теми же понятиями, что и о воде. Огромные крылья (похожие на крылья летучей мыши) приводятся в движение системой винтов и гаек. Как и на лодках, был предусмотрен руль. Широкая хвостовая плоскость предназначалась, должно быть, для контроля высоты.

Орнитоптер с пружинным приводом
Будучи убежденным, что невозможно управлять таким аппаратом при помощи только силы человеческих мышц, Леонардо дал альтернативные решения. Например, им был спроектирован аппарат с пусковым пружинным устройством, передающим свою энергию крыльям “ornitottero” (в данном случае - вертикального) в момент распрямления пружины. В детальной проработке слева Леонардо изобразил устройство, аналогичное тем, что он использовал в своем “автомобиле” и в некоторых часовых механизмах. Данная система теоретически настолько опережала свое время, что даже получила название "Аэроплан Леонардо". На практике она оказалась несовершенной из-за необходимости быстрого раскручивания пружины и трудностей при ее обратном сматывании во время полета.

На рисунке не планер, управляемый пилотом, а интересный "гибрид" . Летчик висит вертикально в центре аппарата, кончики крыльев имеют соединения, контролирующие машину, а жесткая конструкция поддерживает ее.

Парашют
Если у человека есть тент из плотной ткани, каждая из сторон которого составляет 12 длин руки, и высота - 12, то он может прыгнуть, не разбившись, с любой значительной высоты“.

Полет птицы
Благодаря систематическим исследованиям полета птицы, Леонардо решил заменить полет при помощи машущих крыльев планирующим полетом. Около 1505 г. была закончена его книга “Сodice sul Volo degli Uccelli” (в настоящее время она находится в Турине, в бывшей Королевской библиотеке). Данные рисунки - из этой книги.

Спуск на землю «сухим листком»
Человек повернется направо, если согнет правую руку и вытянет левую; меняя эти движения, он будет поворачиваться справа налево”.

Спуск на землю

09 ноября 2010 года, 14:36

| Далее >>>