Projekti prihodnosti v risbah Leonarda da Vincija

2024 Avtor: Seth Attwood | [email protected]. Nazadnje spremenjeno: 2023-12-16 16:16

Obstajajo dejavnosti, ki se jim lahko prepustite, ne da bi obžalovali porabljen čas in v korist uma. Na primer, pogledati risbe in skice Leonarda da Vincija - "žive skice" njegovih izvirnih idej in projektov, ki se jih zdi nešteto.

Na risbah mojstra zlahka prepoznamo nam že znane (in za ljudi renesanse - inovativne) izume: od vodnih smuči in potapljaške obleke do padala in jadralnega letala. Mnoge njegove ideje so ostale "v projektu": v obliki slik na papirju vseh vrst mehanizmov, naprav in zgradb. Te risbe so zanesljivo skladišče avtorjevih idej in raziskav. Omogočajo vam vpogled v da Vincijev ustvarjalni laboratorij, seznanite se z njegovim načinom dela in sledite toku misli, kako je postavljal in po korakih reševal kompleksne tehnične, konstrukcijske in druge probleme.

Zgodovina odkritij in izumov priča o tem, da se prej ali slej uporabne ideje spomnijo in uresničijo. Osupljiv primer, kako se to zgodi, je znanstveno in tehnično delo Leonarda da Vincija. Rojen raziskovalec in izumitelj je delal predvsem z idejami: nekatere je ustvaril sam, druge si je sposodil in razvijal, pri čemer je vedno iskal praktično uporabo.

Najprej je Leonardo sestavil načrt rešitve: naredil je skico prihodnje strukture, ki je odražala splošno idejo. Nato je natančno preučil podrobnosti, narisal skice in jih komentiral. In končno sem vse dele sestavil v eno celoto - že pripravljeno polnopravno ilustracijo. Kot je ugotovil eden od raziskovalcev umetnikovega dela, so številne njegove skice "nedokončane misli o metodah in sredstvih". Dejansko je pri preučevanju teh risb in risb včasih treba razmisliti o podrobnostih in podrobnostih, ki jih da Vinci namerno izpusti. Nekateri pa so tako preverjeni in točni, da je njihov jezik tudi po petih stoletjih razumljiv brez besed. Po risbah, ki so jih podedovale prihodnje generacije briljantnega oblikovalca in izumitelja, so sodobni obrtniki lahko izdelali delujoče modele različnih naprav.

Tukaj je skica trdnjavskega stolpa (slika 1)

Levo od njega je diagram enega od pomembnih detajlov stavbe - spiralno stopnišče. Njegov dizajn spominja na znameniti Arhimedov vijak, manjkajo le stopnice! Pobliže si oglejte risbo in odkrili boste neverjetno zasnovo arhitekta Leonarda. Njeno stopnišče je dvojno: na enem delu se lahko povzpnete na stolp, na drugem pa se spustite, ne da bi se trčili ali celo videli. Trajektorji obeh delov stopnišča so spiralne črte, ki se ne sekajo (prostorske krivulje, ki se zvijajo okoli navpične podpore - okroglega stebra v središču konstrukcije). Vsak del stopnišča ima svoj vhod in izhod, njegov model pa je spiralna ploskev, tako imenovani helikoid. Pri pravem stopnišču so stopnice okrog stebra pahljasto oblikovane.

Dvojno spiralno stopnišče krasi kraljevi grad Chambord v Franciji. Njegova gradnja se je začela leta 1519, kmalu po Leonardovi smrti. Kot veste, je zadnja leta svojega življenja preživel v tej državi, na dvoru Frančiška I., njegovega zavetnika, in je bil prvi kraljevi umetnik, inženir in arhitekt. Zagotovo ni znano, ali je Leonardo sodeloval pri oblikovanju veličastnega gradu. Tudi če ne, pravijo strokovnjaki, so njeni ustvarjalci uporabili da Vincijeve zamisli iz umetnikovih risb. Verjetno je na izbiro arhitektov vplivala njegova skica (sl. 1), narejena v poznih 1480-ih. V Chambordu je 77 stopnišč, med njimi več spiralnih stopnišč, a le to je postalo njegova prava atrakcija.

Poznana so tudi druga dvojna spiralna stopnišča. Najzgodnejše od njih so bile postavljene v evropskih katedralah v XIV-XV stoletju, vendar so slabše od stopnic v gradu Chambord ne le po velikosti in dekorju, temveč tudi po preprostosti in izvirnosti zasnove - nihče ne more popolnoma izolirati dele dvojnega spiralnega stopnišča drug od drugega, dokler Leonardu ni uspelo ali pa mu ni prišlo na misel.

Leta 1527 je italijanski arhitekt Antonio da Sangallo mlajši uporabil isto idejo. Po ukazu papeža Klementa VII. je v mestu Orvieto v primeru obleganja in odvzema dostopa do zunanjih virov vode začel graditi ogromen vodni stolp - vodnjak svetega Patrika (fotografija zgoraj). Tu sta dostop do vode na dnu vodnjaka omogočala dva nasprotna vhoda, ki sta vodila do avtonomnih spiralnih stopnišč: en voziček je bil spuščen za prinašanje vode, drugi pa je bil uporabljen za dvig. Osvetlitev stavbe je bila naravna: svetloba je prodirala skozi številna obokana okna v stenah stolpa.

Leonardo da Vinci ima tudi bolj zapletene arhitekturne kompozicije stopnic. Eden od njih je kot tridimenzionalni labirint s številnimi vhodi in izhodi. Oglejte si naslednjo skico (slika 2)

Naenkrat lahko vidite štiri med seboj povezana zunanja stopnišča, ki se "zvijajo" okoli masivnega kvadratnega stebra, v katerem je morda skrita nekakšna dvižna naprava. Umetnik z neverjetno lahkoto združuje arhitekturo in geometrijo prostora, združuje linije in oblike ter ustvarja popolne podobe in samostojne strukture.

Da Vinci je našel še eno zanimivo uporabo dvojne vijačnice. Uporabil ga je pri izdelavi aparata za dihanje pod vodo (slika 3).

To je izboljšana različica dihalne cevi, ki so jo uporabljali starodavni potapljači. Naprava je sestavljena iz plovca z zaščitno plavajočo kupolo, maske, dihalnih cevi in ventila, ki nadzoruje njihovo delovanje in preprečuje vdor vode. Cev je sestavljena iz več trstičnih cevi, povezanih z vložki iz vodoodpornega materiala, v notranjosti pa so dvojne vzmeti - kompakten elastični element, ki po eni strani preprečuje krčenje in izgubo oblike materiala, po drugi strani pa, naredi cev fleksibilno.

glej tudi članek Fotografije Leonarda da Vincija

Leonardo je bil eden prvih, ki je pri oblikovanju propelerja uporabil spiralno površino - glavni del, s katerim bi se letalo lahko dvignilo navpično v zrak, če bi bilo mogoče pravilno odviti propeler in se hkrati spopasti z njegovim nestabilnost med dvigovanjem. Govorimo o kompleksnem vijačnem gibanju (vrtenje okoli fiksne osi in vzporedni prenos vzdolž nje, ki se izvaja hkrati), vendar že v povezavi z mehaniko leta.

Propeler Leonarda da Vincija (slika 4) velja za prototip sodobnega glavnega rotorja, sam pa je izumitelj helikopterja ali, kot se imenuje v Rusiji, helikopterja. Mimogrede, beseda "helikopter" je povezana z besedo "helikoid" in izvira iz grških besed ëλικου (spirala, vijak) in πτεoóν (krilo). Pojavil se je šele v šestdesetih letih 19. stoletja, skoraj štiri stoletja po izdelavi te risbe.

Da Vinci bi si lahko izposodil idejo o "izstrelitvi" za svoj dizajn iz "letečega gramofona" - igrače iz starodavne Kitajske. Bila je palica z vijakom za ptičje perje na koncu. Predelo se je ročno ali s pomočjo niti, navite na palico in sproščeno. Sodobna različica je primitivni helikopter "fly" (slika 5), enostavno ga je narediti sami.

Toda obliko propelerja je da Vinci lahko izbral z opazovanjem vrtenja Arhimedovega propelerja (slika 6).

Leonardo inženir je na splošno večkrat poskušal prilagoditi ta genialni izum starogrškega znanstvenika različnim mehanizmom. Na primer, uporabljal sem ga kot del hidravličnega stroja. Ali kot elementi večnega motorja (bila je konstrukcija dveh vijakov različnih premerov: eden za drugim je voda narasla, drugi pa je padel na začetno raven). Toda potem je Leonardo opustil ta neplodni podvig in se domislil bolj zanimive in uporabne aplikacije za Arhimedov vijak.

Leonardo svoje zasnove ni obravnaval kot letalo, ampak je raziskal, kako deluje. Iskal je skrivnost letenja v naravi, ki ustvarja optimalne oblike, ki opravljajo določene funkcije: dolgo je opazoval "žive stroje" - ptice, ki prosto plavajo po nebu, opisoval njihove premike. Na njegovih skicah je pot ptice, ki se dviga navzgor (slika 7), ki je vijačna krivulja.

Aparati, opremljeni z umetnimi krili in se lahko dvignejo v zrak zaradi mišične moči osebe (ornitopterji ali muhe) - to je najbolj zanimalo Leonarda (mimogrede, prvi, ki je poskušal uresničiti to idejo, je bil spretni mojster Daedalus, junak starodavne mitologije). Da Vinci se je večkrat vrnil k reševanju tega problema. Neuspešno. Kot rezultat, se je odločil reproducirati najpreprostejši način letenja ptic - omislil si je jadralno letalo, ki se dviga zaradi zračnih tokov. Med raziskovanjem problema letenja ga je zanimalo dobesedno vse, tudi tako malenkost, kot je zvok mušnih kril! In to je bil, kot kaže, ves Leonardo - največji genij renesanse, "najbolj nenasitni radovedneži vseh časov", kot se je izrazil eden od njegovih biografov.

Propeler, ki mu je Leonardo dal obliko helikoida, je omenjen v svoji znameniti razpravi O letenju. Po opisu naj ima vijak kovinski rob in platneno prevleko, tanke dolge cevi pa bodo služile kot okvir za platno. In potem da Vinci doda: "Lahko si narediš majhen model papirja, katerega os iz tanke pločevine železa, ki je s silo zvita in ki ob sprostitvi povzroči vrtenje vijaka." No, potem pa premislite sami … Sodeč po podrobnostih dizajna bi lahko vijak vrteli s pomočjo vzvodov, pritrjenih na os. Ali pa bi ga lahko "zagnal" vzmetni mehanizem. Kaj je vzmet? Da, ista vijačnica, izdelana iz kovine, sposobna kopičiti in oddajati energijo.

Risba propelerja je ena najbolj znanih v Leonardovi zbirki del, posvečenih problemu letenja. Preučevali so ga tako amaterji kot strokovnjaki: znanstveniki, oblikovalci, inženirji, izumitelji. Nobeden od modelov, ki so jih izdelali, ni mogel vzleteti sam, brez motorja. A veliko bolj pomembno je nekaj drugega. Da Vincijeva skica je vsebovala neprecenljivo idejo, stoletja pozneje pa so drugi izumitelji in znanstveniki ustvarili pravi leteči stroj.

Na splošno ima Leonardo na svojem računu veliko različnih uporabnih izumov, ki jih v svojem času niso zahtevali, dolgo pozabljeni in nato izumljeni na novo.

Podrobnosti za radovedne

Vijačnica je krivulja, ki jo opisuje točka, ki se giblje s konstantno hitrostjo vzdolž generatrike valja, ko se enakomerno vrti okoli svoje osi. Ta krivulja seka vse generatorje pod enakimi koti. Če na list papirja narišemo več vzporednih ravnih črt pod kotom na njegovo večjo stran na enaki razdalji drug od drugega in nato papir zvijemo v valj, ki povezuje dve manjši strani, potem bomo na njegovi površini videli vijačna črta: desna, če se, gledano od spodaj, zasuka v nasprotni smeri urinega kazalca ali levo - če je zasukana v nasprotni smeri.

Ko se vrtenje okoli fiksne osi s hkratnim prenosom vzdolž nje ne izvaja s točko, temveč s črto, opisuje spiralno površino v prostoru. Torej segment, ki drsi z enim koncem vzdolž vijačne črte, z drugim pa vzdolž osi valja, opisuje helikoid (iz grškega ελικος - spirala, vijug).

Cilindrična vijačnica se lahko premika sama po sebi. Določa najkrajšo pot med dvema točkama različnih generatric na površini valja. Helikoid ima podobne lastnosti. Drsi samostojno in ima minimalno površino za dano zunanjo mejo. Enostavnost, prilagodljivost, dinamičnost, "gospodaričnost" - zahvaljujoč tem lastnostim so vijačne oblike v naravi zelo razširjene (spomnite se vsaj "dvojne vijačnice" molekul DNK in plezalnih rastlin) in se pogosto uporabljajo v praksi, zlasti v tehnologiji (od vzmet in zamašek na vijak in propeler za mlinček za meso).

Glavni rotor je propeler z navpično osjo vrtenja - vir dviga helikopterja. Z njegovo pomočjo se izvaja nadzor letenja in pristanek aparata. Zamisel o uporabi vrtljivega propelerja za lete je nastala v antičnih časih in je bila v srednjem veku priljubljena v Evropi. Sam dizajn je imel "rezila" in je bil videti kot propeler.