Tulevaisuuden projektit Leonardo da Vincin piirustuksissa

2024 Kirjoittaja: Seth Attwood | [email protected]. Viimeksi muokattu: 2023-12-16 16:04

On aktiviteetteja, joihin voit nauttia katumatta käytettyä aikaa ja mielen hyödyksi. Esimerkiksi katsoa Leonardo da Vincin piirustuksia ja luonnoksia - "eläviä luonnoksia" hänen alkuperäisistä ideoistaan ja projekteistaan, joita näyttää olevan lukemattomia.

Mestarin piirustuksista tunnistamme helposti meille (ja renessanssin ihmisille - innovatiivisille) tutut keksinnöt: vesisuksista ja sukeltajapuvusta laskuvarjoon ja purjelentokoneeseen. Monet hänen ideoistaan jäivät "projektiin": kuvina paperille kaikenlaisista mekanismeista, laitteista ja rakennuksista. Nämä piirustukset ovat luotettava kokoelma tekijän ideoita ja tutkimusta. Niiden avulla voit tutustua da Vincin luovaan laboratorioon, tutustua hänen työtapaansa ja seurata ajatuskulkua, kuinka hän asetti ja ratkaisi askel askeleelta monimutkaisia teknisiä, rakennus- ja muita ongelmia.

Löytöjen ja keksintöjen historia todistaa, että hyödylliset ideat tulevat ennemmin tai myöhemmin mieleen ja toteutetaan käytännössä. Näyttävä esimerkki siitä, miten tämä tapahtuu, on Leonardo da Vincin tieteellinen ja tekninen työ. Syntynyt tutkija ja keksijä, hän työskenteli ensisijaisesti ideoiden parissa: osan hän loi itse, toiset lainasi ja kehitti etsien niille aina käytännön sovellusta.

Ensin Leonardo laati ratkaisusuunnitelman: hän teki luonnoksen tulevasta rakenteesta yleistä ajatusta heijastaen. Sitten hän tutki tarkasti yksityiskohtia, piirsi luonnoksia ja kommentoi niitä. Ja lopuksi kokosin kaikki osat yhdeksi kokonaisuudeksi - valmiiksi täysimittaiseksi kuvaksi. Kuten eräs taiteilijan työn tutkijoista totesi, monet hänen luonnoksistaan ovat "keskeneräisiä ajatuksia menetelmistä ja keinoista". Itse asiassa näitä piirustuksia ja piirustuksia tutkiessa on joskus tarpeen miettiä yksityiskohtia ja yksityiskohtia, jotka da Vinci puuttuu tai on tarkoituksella jättänyt pois. Mutta jotkut heistä ovat niin todistettuja ja tarkkoja, että jopa viiden vuosisadan jälkeen heidän kielensä on ymmärrettävää ilman sanoja. Nerokkaan suunnittelijan ja keksijän tuleville sukupolville perimien piirustusten mukaan nykyaikaiset käsityöläiset pystyivät valmistamaan toimivia malleja erilaisista laitteista.

Tässä on luonnos linnoituksen tornista (kuva 1)

Sen vasemmalla puolella on kaavio yhdestä rakennuksen tärkeistä yksityiskohdista - kierreportaat. Sen muotoilu muistuttaa kuuluisaa Archimedesin ruuvia, vain portaat puuttuvat! Katso piirustusta tarkemmin ja huomaa arkkitehti Leonardon upean suunnittelun. Sen portaikko on kaksinkertainen: toisessa osassa voit kiivetä torniin ja toisessa - laskeutua törmätämättä tai edes näkemättä toisiaan. Molempien portaiden osien liikeradat ovat ei-leikkautuvia kierreviivoja (pystysuoran tuen ympärillä kiertyviä tilakäyriä - pyöreä pilari rakenteen keskellä). Jokaisella portaikon osalla on oma sisään- ja uloskäynti, ja sen malli on spiraalipinta, ns. helicoid. Todellisissa portaissa portaat ovat viuhkamaisia pilarin ympärillä.

Kaksinkertaiset kierreportaat koristavat Chambordin kuninkaallista linnaa Ranskassa. Sen rakentaminen aloitettiin vuonna 1519, pian Leonardon kuoleman jälkeen. Kuten tiedätte, hän vietti elämänsä viimeiset vuodet tässä maassa, suojelijansa Francis I:n hovissa ja oli ensimmäinen kuninkaallinen taiteilija, insinööri ja arkkitehti. Ei tiedetä varmasti, osallistuiko Leonardo suurenmoisen linnan suunnitteluun. Vaikka ei, asiantuntijat sanovat, sen luojat käyttivät da Vincin ideoita taiteilijan piirustuksista. On todennäköistä, että arkkitehtien valintaan vaikutti hänen 1480-luvun lopulla tehty luonnos (kuva 1). Chambordissa on 77 portaikkoa, mukaan lukien useita kierreportaita, mutta vain tästä on tullut sen todellinen vetovoima.

Muitakin kaksinkertaisia kierreportaita tunnetaan. Varhaisimmat niistä pystytettiin eurooppalaisiin katedraaleihin XIV-XV-luvuilla, mutta ne ovat huonompia kuin Chambordin linnan portaat paitsi koon ja sisustuksen, myös suunnittelun yksinkertaisuuden ja omaperäisyyden suhteen - kukaan ei voi täysin eristää kaksinkertaisten kierreportaiden osia toisistaan, kunnes Leonardo onnistui tai ei tullut mieleen.

Vuonna 1527 italialainen arkkitehti Antonio da Sangallo nuorempi sovelsi samaa ideaa. Paavi Klemens VII:n käskystä hän aloitti valtavan vesitornin - Pyhän Patrickin kaivon (kuva yllä) - rakentamisen Orvieton kaupunkiin sen piirittämisen ja ulkoisten vesilähteiden estämisen vuoksi. Täällä kaivon pohjalla oli pääsy veteen kahdesta vastakkaisesta sisäänkäynnistä, jotka johtivat autonomisiin kierreportaat: yksi vaunu laskettiin alas veden hakemiseksi ja toisella nostettiin se ylös. Rakennuksen valaistus oli luonnollista: valo tunkeutui sisään tornin seinien monista kaarevista ikkunoista.

Leonardo da Vincillä on myös monimutkaisempia portaiden arkkitehtonisia koostumuksia. Yksi niistä on kuin kolmiulotteinen labyrintti, jossa on monia sisään- ja uloskäyntejä. Katso seuraava luonnos (kuva 2)

Näet kerralla neljä ulkopuolista portaikkoa, jotka eivät ole yhteydessä toisiinsa, "kiertymässä" massiivisen neliömäisen pilarin ympärille, johon on ehkä piilotettu jonkinlainen nostolaite. Taiteilija yhdistää hämmästyttävän helposti arkkitehtuuria ja tilan geometriaa, yhdistää viivoja ja muotoja sekä luo kokonaisia kuvia ja itsenäisiä rakenteita.

Da Vinci löysi toisen mielenkiintoisen kaksoiskierteen käyttötavan. Hän käytti sitä vedenalaisen hengityslaitteen rakentamisessa (kuva 3).

Tämä on parannettu versio muinaisten sukeltajien käyttämästä hengitysletkusta. Laite koostuu kelluvalla suojakuvulla varustetusta kellukkeesta, maskista, hengitysletkuista ja niiden toimintaa ohjaavasta venttiilistä, joka estää veden pääsyn sisään. Letku on valmistettu useista ruokoputkista, jotka on yhdistetty vedenpitävästä materiaalista valmistetuilla sisäkkeillä, ja sen sisällä on kaksoisjouset - kompakti elastinen elementti, joka toisaalta estää materiaalia kutistumasta ja menettämästä muotoaan, ja toisaalta, tekee letkusta joustavan.

Katso myös artikkeli Leonardo da Vincin valokuvat

Leonardo oli yksi ensimmäisistä, joka käytti potkurin suunnittelussa kierteistä pintaa - pääosaa, jolla lentokone pystyi nousemaan pystysuoraan ilmaan, jos potkuri oli mahdollista kiertää kunnolla auki ja samalla selviytyä sen kanssa. epävakaus noston aikana. Puhumme monimutkaisesta kierteisestä liikkeestä (pyörtyminen kiinteän akselin ympäri ja samansuuntainen siirto sitä pitkin, suoritetaan samanaikaisesti), mutta jo suhteessa lennon mekaniikkaan.

Leonardo da Vincin potkuria (kuva 4) pidetään nykyaikaisen pääroottorin prototyyppinä, ja hän itse on helikopterin tai, kuten Venäjällä kutsutaan, helikopterin keksijä. Muuten, sana "helikopteri" liittyy sanaan "helikoidi" ja tulee kreikan sanoista ëλικου (spiraali, ruuvi) ja πτεoóν (siipi). Se ilmestyi vasta 1860-luvulla, lähes neljä vuosisataa tämän piirustuksen tekemisen jälkeen.

Da Vinci olisi voinut lainata ajatuksen "lanseerauksesta" suunnittelulleen "lentävästä levysoittimesta" - lelusta muinaisesta Kiinasta. Se oli sauva, jonka päässä oli linnunsulkaruuvi. Se kehrättiin käsin tai tangolle kierretyn langan avulla ja vapautettiin. Nykyaikainen versio on primitiivinen helikopteri "lentää" (kuva 5), se on helppo tehdä itse.

Mutta potkurin muodon da Vinci saattoi valita tarkkailemalla Archimedes-potkurin pyörimistä (kuva 6).

Insinööri Leonardo yritti yleensä useammin kuin kerran mukauttaa tätä antiikin kreikkalaisen tiedemiehen nerokasta keksintöä erilaisiin mekanismeihin. Käytin sitä esimerkiksi hydraulikoneen osana. Tai ikuisen liikekoneen elementteinä (se oli rakenne kahdesta eri halkaisijaltaan olevasta ruuvista: yksi kerrallaan vesi nousi ja toinen laski alkutasolle). Mutta sitten Leonardo hylkäsi tämän hedelmättömän hankkeen ja keksi mielenkiintoisemman ja hyödyllisemmän sovelluksen Arkhimedes-ruuville.

Leonardo ei pitänyt suunnitteluaan lentokoneena, mutta tutki sen toimivuutta. Hän etsi luonnosta lennon salaisuutta, joka luo optimaaliset muodot, jotka suorittavat tiettyjä toimintoja: hän katseli pitkään "eläviä koneita" - taivaalla vapaasti kelluvia lintuja, kuvaili niiden liikkeitä. Hänen luonnoksissaan on ylösnousevan linnun liikerata (kuva 7), joka on kierteinen käyrä.

Keinotekoisilla siivillä varustetut laitteet, jotka pystyvät nousemaan ilmaan ihmisen lihasvoiman ansiosta (ornitopterit tai kärpäset) - tästä Leonardo oli eniten kiinnostunut (muuten, ensimmäinen, joka yritti toteuttaa tätä ideaa, oli taitava mestari Daedalus, antiikin mytologian sankari). Da Vinci palasi toistuvasti ratkaisemaan tämän ongelman. Epäonnistumatta. Tämän seurauksena hän päätti kopioida yksinkertaisimman tavan lennättää lintuja - hän keksi purjelentokoneen, joka kohotti ilmavirtojen takia. Lennon ongelmaa tutkiessaan hän oli kiinnostunut kirjaimellisesti kaikesta, jopa sellaisesta pikkujutusta kuin kärpäsen siipien ääni! Ja tämä näyttää olevan koko Leonardo - renessanssin suurin nero, "kaikkien aikojen kyltymättömin utelias mies", kuten yksi hänen elämäkerraistaan sanoi.

Potkuri, jonka Leonardo antoi helikoidin muodon, mainitaan hänen kuuluisassa tutkielmassaan Lentämisestä. Kuvauksen mukaan ruuvissa tulee olla metallireuna ja kangaspäällyste, ja ohuet pitkät putket toimivat kankaan kehyksenä. Ja sitten da Vinci lisää: "Voit tehdä itsellesi pienen mallin paperista, jonka akseli ohuesta rautalevystä, joka on kierretty voimalla ja joka vapauttaessaan saa ruuvin pyörimään." No, mieti sitten itse… Suunnitteluyksityiskohtien perusteella ruuvia pystyi pyörittämään akseliin kiinnitettyjen vipujen avulla. Tai jousimekanismi voisi "käynnistää" sen. Mikä on kevät? Kyllä, sama kierre, valmistettu metallista, joka pystyy keräämään ja luovuttamaan energiaa.

Potkurin piirustus on yksi kuuluisimmista Leonardon lennon ongelmalle omistettujen teosten kokoelmasta. Sitä tutkivat sekä amatöörit että asiantuntijat: tiedemiehet, suunnittelijat, insinöörit, keksijät. Yksikään heidän rakentamistaan malleista ei kyennyt nousemaan itsestään, ilman moottoria. Mutta jokin muu on paljon tärkeämpää. Da Vincin luonnos sisälsi korvaamattoman arvokkaan idean, ja vuosisatoja myöhemmin muut keksijät ja tiedemiehet loivat todellisen lentävän koneen.

Yleisesti ottaen Leonardolla on tilillään monia erilaisia hyödyllisiä keksintöjä, joita ei ole vaadittu hänen aikanaan, unohdettu pitkään ja keksitty sitten uudelleen.

Lisätietoa uteliaille

Kierreviiva on käyrä, jota kuvaa piste, joka liikkuu tasaisella nopeudella pitkin sylinterin generatriisia, kun se pyörii tasaisesti akselinsa ympäri. Tämä käyrä leikkaa kaikki generaattorit yhtäläisissä kulmissa. Jos piirrämme paperiarkille useita yhdensuuntaisia suoria viivoja kulmassa sen suuremman sivun kanssa samalla etäisyydellä toisistaan ja rullaamme sitten paperin sylinteriksi yhdistäen kaksi pienempää sivua, sen pinnalla näemme kierteinen viiva: oikea, jos se kiertyy alhaalta katsottuna vastapäivään, tai vasen - jos se kiertyy vastakkaiseen suuntaan.

Kun pyöriminen kiinteän akselin ympäri samanaikaisella siirrolla sitä pitkin ei suoriteta pisteen, vaan linjan avulla, se kuvaa kierteistä pintaa avaruudessa. Joten segmentti, joka liukuu toisella päällään kierreviivaa pitkin ja toisella sylinterin akselia pitkin, kuvaa helikoidia (kreikan kielestä ελικος - kierre, gyrus).

Sylinterimäinen kierre voi liikkua itseään pitkin. Se määrittelee lyhimmän reitin kahden eri generatricin pisteen välillä sylinterin pinnalla. Helikoidilla on samanlaiset ominaisuudet. Se liukuu itsestään ja sillä on vähimmäispinta-ala tietylle ulkorajalle. Yksinkertaisuus, joustavuus, dynaamisuus, "taloudellisuus" - näiden ominaisuuksien ansiosta ruuvimuodot ovat laajalle levinneitä luonnossa (muistakaa ainakin DNA-molekyylien "kaksoisheliksi" ja kiipeilykasvit) ja niitä käytetään laajalti käytännössä, erityisesti tekniikassa (al. jousi ja korkkiruuvi lihamyllyn ruuviin ja potkuriin).

Pääroottori on potkuri, jonka pyörimisakseli on pystysuora - helikopterin noston lähde. Sen avulla suoritetaan lennonohjaus ja laitteen lasku. Ajatus pyörivän potkurin käytöstä lennoille syntyi muinaisina aikoina ja oli suosittu Euroopassa keskiajalla. Itse suunnittelussa oli "terät" ja se näytti potkurilta.