Леонардо Да Винчи , изобретатель. Леонардо Да Винчи - ученый и изобретатель.. А. С. Пушкин Леонардо да Винчи самая загадочная личность в истории человечества. Нашим сверстникам он в первую очередь известен как художник. Однако, изобразительное искусство, было не основным его увлечением, и п
 Скачать 1.04 Mb.
|
|
Бомбарды. Бомбарды – крупнокалиберные артиллерийские орудия, стрелявшие каменными и железными ядрами. Леонардо сделал чертеж расположения бомбард для осады или захвата крепости. Орудия стоят таким образом, что под обстрелом оказывается широкая полоса за крепостной стеной противника. Ученый изучал область обстрела бомбардами, в которых использовались разрывные пушечные ядра. При ударе ядра разрывались на множество кусков. Леонардо писал про это оружие: «Это самая смертоносная машина из существующих. При падении ядра его центр поджигает другие ядра, и центральное ядро взрывается и разрывает остальные, которые вспыхивают так быстро, что не успеешь произнести “Святая Мария!”» [9].  Несмотря на небольшую точность попадания, разрывающиеся ядра были грозным оружием. По крайней мере, они пугали противника. Разрывные ядра Леонардо называл cotombrot. Еще одно новшество, предложенное Леонардо, – это килевидные пушечные ядра. Мастер понимал, что взаимодействие тел со средами и в воде, и воздухе имеет сходство. Ученый не занимался математическими выкладками для определения стабильности траектории и точности попадания, но, изучая сопротивление воды и воздуха, он предложил улучшенные аэродинамические очертания для снарядов, снабдив их направляющими крыльями. Его снаряды схожи с современными. Может быть, эти ядра Леонардо имел в виду в своем знаменитом письме Лодовико Сфорца: «метательные снаряды прекраснейшей и удобнейшей формы». Леонардо да Винчи, который умел собирать разные устройства, вполне мог захотеть соединить в одном снаряде два свойства: разрывную способность и обтекаемую форму с хвостовым стабилизатором. Если бы в каком-то из артиллерийских орудий, придуманных Леонардо или находящихся на вооружении в те времена, были применены килевидные разрывные снаряды с хвостовым стабилизатором, то дальность их полета и убойная сила существенно увеличились бы. Эта идея была реализована веками позже. Офицер британской армии Генри Шрэпнел в самом начале XIX века создал взрывчатый артиллерийский снаряд, известный во всем мире как шрапнель.  Пулемёт – это одно из изобретений Леонардо да Винчи. Первый «пулемёт», который способен был осуществлять несколько выстрелов без перезарядки. Точное время создания «пулемёта» не известно. Но существует информация о том, что это оружие было изобретено под покровительством одного из патронов да Винчи, преследовавших свои военно – политические цели.  По видению Леонардо, одной из проблем при стрельбе из огнестрельного оружия было то, что перезаряжение стволов занимало очень много времени. Чтобы разрешить эту проблему, Леонардо придумал многоствольное орудие, которое бы стреляло и перезаряжалось почти одновременно. Эта идея стала основой создания «33-ствольного органа» – орудия, состоявшего из трех рядов по 11 малокалиберных пушек, ряды соединялись в виде треугольной вращающейся платформы, к которой в свою очередь прикреплялись большие колёса. Один ряд пушек заряжался и из него производился выстрел. Затем можно было перевернуть платформу и поставить следующий ряд. Идея да Винчи состояла в том, что во время прицеливания и выстрела из одного ряда пушек, другой бы охлаждался, а третий – перезаряжался. В результате такая машина давала возможность вести непрерывную стрельбу. Травмирующие орудия и машины убийства. Среди чертежей Леонардо много вызывающих ужас машин, назначение которых – наносить увечья и убивать. Впереди и позади всадника, мчащегося на коне, установлены специальные устройства с косами, способные смертельно ранить противника.  Лестницы. Для штурма зданий и крепостей Леонардо придумывал лестницы и устройства для их отталкивания. Конструкции эти были просты в изготовлении и применении.  Портативная лестница. Важнейшая часть этой лестницы Леонардо да Винчи – зубчатый винтовой механизм, с помощью которого можно удлинять, укорачивать, поднимать и опускать лестницу в любом месте. Подобное устройство сейчас используется пожарными расчетами по всему миру. Веревочные лестницы появились у человека с тех пор, как он начал строить многоэтажные сооружения. Именно с помощью веревочных конструкций можно было с первого этажа подняться на второй. Канаты для веревочных лестниц делали из конопли или льна, в узлы вплетали деревянные брусья. Конечно, это был не очень удобный способ перемещения, поэтому через какое-то время на смену веревочным лестницам пришли деревянные. Однако веревочные лестницы продолжали использовать моряки, спасатели. Их применяли также при штурме крепостей и вылазках из них. Веревочные лестницы часто упоминаются в средневековых любовных романах. В своей записной книжке Леонардо да Винчи, проявив большую фантазию, нарисовал разные виды веревочных лестниц: канат с узлами, двойную лестницу, лестницу с деревянными ступеньками. Крытая тележка – лестница. Для штурма и атаки противника, укрывшегося за крепостными стенами, Леонардо предлагал приспособление, использовавшееся со времен Античности, — лестницу на колесной платформе, полностью закрытую треугольной крышей. Часть лестницы опускается с помощью веревок в то место стены, через которую атакующие могут проникнуть внутрь. Устройство для отталкивания лестниц атакующего противника. Леонардо предусмотрел не только способы проникновения в крепость, но и средства защиты. Например, устройство для отталкивания лестниц. В том случае, когда штурмующий крепость противник использует приставные лестницы, для их отталкивания достаточно просто потянуть за рычаг. Тогда из стены с наружной стороны выдвигается спрятанный в ней стержень. Бронированная машина. Примерно за 400 лет до изобретения танка Леонардо нарисовал его прототип в своих тетрадях. Он написал про свою задумку: «Я буду делать закрытые колесницы, которые безопасны и на них нельзя нападать; машину, которая не боится нападения большой численности врага при нарушении его строя и его артиллерии. Позади колесницы должны следовать пехотинцы без опасности ущерба или других препятствий» [9]. Великий ученый черпал вдохновение и идеи, наблюдая за живой природой. Так, его танк формой напоминает черепаху. Да и двигаться эта конструкция могла бы только со скоростью, чуть превышающей черепашью, – со скоростью пешехода. Леонардо предполагал, что приводить в действие машину будут 6 – 8 человек. Они поворачивают рукоятки, благодаря чему начинают вращаться зубчатые колеса (здесь изобретатель применил свои уникальные исследования зубчатых передач). Эта система напоминает коленный вал в двигателе. Низкая скорость обусловлена тем, что для одного поворота колеса рукоятки надо повернуть много раз. Для увеличения скорости перемещения Леонардо даже хотел использовать вместо людей лошадей, но затем отказался от этой идеи, резонно предположив, что лошади могут стать неуправляемыми в тесном и шумном пространстве. В чертеже Леонардо есть серьезная ошибка: неправильно расположены шестерни на колесах. Если создавать машину, придерживаясь рисунка, то переднее колесо будет крутиться назад, а заднее – вперед, и машина не сдвинется с места. Предполагают, что Леонардо внес ошибки в чертеж и для этого устройства, чтобы никто другой не мог воплотить идею в жизнь. Проблема же решается просто: шестерня переставляется – и танк начинает движение. Бронированная машина Леонардо, сделанная из дерева и металла, обладала серьезной огневой мощью: по окружности располагалось 20 пушек, которые стреляли на уровне колен и могли производить сильные разрушения с близкого расстояния. Стрелки могли видеть поле боя через прорези – иллюминаторы в верхней части аппарата. Какое воздействие на врага оказала бы эта стреляющая машина? В те времена дальность ведения боя не превышала 50 м, то есть машина, едущая со скоростью пешехода 5 км/ч, оказывалась у линии противника меньше чем за минуту. Определенно, враг, увидев двигающуюся и стреляющую огромную черепаху, ужаснулся бы. К счастью для современников Леонардо, да и для него самого, танк не был построен. История не оставила свидетельств серьезных разработок в этой области в период с XVI по начало XХ века. Сама идея нашла воплощение в начале XX века, когда в Европе шла Первая мировая война. Леонардо да Винчи был противником войн. Он высоко ценил жизнь, еще в детстве став вегетарианцем, и считал убийство человека «мерзостным» занятием. Несмотря на это, он придумывал устрашающие машины для уничтожения. Леонардо исследовал мир во всех его проявлениях. Вычерчивая и описывая очередное страшное оружие, ученый не думал о тех последствиях, которые может вызвать его применение. Он был увлечен идеей и просто изобретал, давая волю своему воображению и прислушиваясь к интуиции. А для того чтобы его страшные изобретения не могли быть изготовлены и использоваться по назначению, Леонардо зачастую намеренно вносил в чертежи ошибки, с которыми устройства не могли функционировать. Несмотря на то, что ученый не разрабатывал военные механизмы и оружие только ради военных целей, он создал прототипы нескольких современных орудий массового уничтожения и заглянул в будущее как минимум на пару веков. Например, 33-ствольное орудие можно считать предшественником реактивной системы залпового огня «Град», бронированная машина стала прототипом танка, разрывные ядра – шрапнели. Но самое, пожалуй, важное – это стратегический подход Леонардо к созданию военных машин. Да Винчи первым написал о важности прицельной стрельбы. В те времена только один из пятнадцати выпущенных снарядов достигал цели. Для увеличения этого показателя изобретатель снабжал свои военные машины механизмом, меняющим угол выстрела. Другая новая идея заключалась в том, чтобы уменьшить участие человека в приведении оружия в боевую готовность: чем больше функций выполняет машина, тем меньше вероятность ошибки. Кроме того, использование механизмов увеличивает скорострельность орудий, что дает огромное преимущество в бою. Если бы кто-нибудь из правителей прислушался к да Винчи и дал ученому возможность провести испытания и доработать свои военные машины, то его армия получила бы грандиозные преимущества. Однако история не терпит сослагательного наклонения. К счастью для ученого, его машины остались на бумаге и напрямую не повлияли на эволюцию военной техники, позволив нам считать его гениальным изобретателем, но не создателем ужасающих машин для убийств. 2.3. Волшебство полета «Крылья будут! Если их сделаю не я, вместо меня это сделает кто-нибудь другой» Леонардо да Винчи В 1505 году в возрасте 53 лет Леонардо записал: «Для меня это почти как сон – первое воспоминание детства. Я был в колыбели и огромный ястреб спустился ко мне. Он открыл мне рот своим хвостом. Его перья несколько раз коснулись моих губ» [9]. Неудивительно, что всю свою жизнь Леонардо испытывал сильную привязанность к птицам: он покупал их на городском рынке и отпускал в свободный полет, наблюдая за взмахами их крыльев. Леонардо оставил много рисунков птиц в полете, и одними из его первых чертежей были конструкции летательных машин. С доисторических времен люди мечтали о полетах, рассказывая о них в мифах и легендах, а также совершая попытки взлететь. Первые исследователи основывались на одной идее – создать имитацию полета птицы, поэтому они прикрепляли крылья к плечам или рукам человека. Леонардо также опирался в своих исследованиях на наблюдения за птицами, однако он пошел дальше своих предшественников. Развивая гениальную теорию полета, ученый создавал чертежи летательных аппаратов. В ходе своих исследований Леонардо изучал законы физики, свойства воздуха и ветра. Парашют. Устройство, с которого Леонардо начал создание летательных аппаратов, – прототип парашюта. Во времена Леонардо идея создания приспособлений для спуска с высоты уже была высказана. Именно к эпохе Возрождения относятся первые известные нам европейские рисунки парашютов. На самом старинном из них, который датируется 1470 годом, человек висит под куполом конической формы, держась руками за перекладину. Леонардо изобразил свой парашют в 1485 году. Это жесткая конструкция в форме пирамиды с квадратом в основании, покрытая тканью. В приспособлении Леонардо не предусмотрено раскрытие купола, как в современных парашютах. Леонардо описал свой парашют таким образом: «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» [8]. Современные исследователи, проверяя работоспособность устройств Леонардо, построили по его чертежам и парашют. В ходе одного из испытаний его изготовили из традиционных материалов, используя сосновые шесты и хлопковую материю. Размеры, которые Леонардо указал для парашюта, огромны – 12 локтей, что в современных мерах длины означает 6 –7 м. Масса конструкции – около 90 кг. Конечно, по сравнению с современными парашютами конструкция имеет недостатки, в частности масса парашюта примерно равна массе парашютиста, а в вершине купола отсутствует отверстие для стабилизации. Несмотря на это, испытания прошли успешно: материал вибрировал и пропускал воздух. Неизвестно, был ли построен парашют при жизни ученого и проводились ли его испытания. Известно, что в 1617 году венецианский изобретатель хорватского происхождения Фауст Вранчич (1551–1617) изучал чертеж да Винчи и выдал его за свое изобретение. Позже он построил парашют, сохранив квадратную форму конструкции, но вместо купола, предложенного Леонардо, использовал что – то вроде паруса, размер которого зависел от массы парашютиста, считая, что это приведет к более эффективному снижению скорости. Изобретатель в возрасте 65 лет провел испытание самостоятельно, совершив прыжок с одной из башен в Венеции. Современная история парашютизма ведет отсчет с 1797 года. Французский воздухоплаватель Андре-Жак Гарнерен поднялся на воздушном шаре на высоту около 1 км и совершил первый прыжок с парашютом, успешно приземлившись. Воздушный винт. Примерно в одно время с созданием чертежа парашюта Леонардо начал развивать другую идею – винтовое вращение, также основанное на принципе сопротивления. Нарисованный в период между 1483 и 1486 годом спиралевидный винт положил начало серии летательных аппаратов, создавая которые Леонардо исследовал механику полета. Первоначальное назначение винта – изучение его работы в воздухе. Конструкция не задумывалась как летательный аппарат. Вертолет Леонардо был снабжен не лопастями, а спиралевидным винтом с металлической окантовкой и полотняным покрытием. Его радиус составлял 4,8 м. Леонардо записал: «Остов винта должно сделать из железной проволоки толщиной в веревку; расстояние же от окружности до центра – 25 локтей. Я думаю, что если этот винтовой механизм добротно сделан, то есть, сделан из накрахмаленного полотна (во избежание разрывов) и быстро раскручен, то он найдет себе поддержку в воздухе и взлетит высоко вверх» [9]. Сделанная из полых стеблей тростника, ткани и железной проволоки конструкция управляется четырьмя мужчинами. Вероятно, люди должны стоять на платформе и вручную вращать винты с помощью рукояток. Такому аппарату, конечно, было бы затруднительно оторваться от земли. Несмотря на то, что первый найденный рисунок модели вертолета датируется 1320 годом, причем конструкция винта удивительно напоминает лопасти современных устройств, идея Леонардо играет ключевую роль в развитии современного вертолетостроения. Леонардо да Винчи даже считают изобретателем вертолета. Его чертежи изучали многие инженеры. Орнитоптеры. Живя в Милане с 1482 по 1499 год, Леонардо посвятил себя изучению различных летательных аппаратов, которые имели сложные механизмы и поднимались в воздух только за счет мускульной силы человека. Ученый рисовал различные виды крыльев, например похожие на крыло стрекозы или летучей мыши, создавал модели из древесины хвойных пород и молескина, покрытого перьями и накрахмаленной тафтой. Леонардо сделал несколько чертежей махолетов (орнитоптеров) – машин, летающих за счет взмахов крыльев. Согласно чертежам 1485–1487 годов, человек должен управлять летательным аппаратом, лежа лицом вниз на раме и используя силу рук и ног. Благодаря конструкции оси крыло одновременно перемещается вниз и назад, обеспечивая подъемную силу и поступательное движение вперед. Таким образом, аппарат Леонардо может лететь горизонтально. Ученый в своих заметках писал: «Этот прибор ты испытаешь над озером и наденешь в виде пояса длинный мех, чтобы при падении не утонуть. Надобно также, чтобы опускание крыльев производилось силою обеих ног одновременно, дабы ты мог задерживаться и балансировать, опуская одно крыло быстрее другого, смотря по надобности, так, как ты видишь, это делают коршуны и другие птицы. И притом опускание посредством двух ног всегда бывает более мощным, чем посредством одной… А поднимание крыльев должно совершаться силою пружины или, если хочешь, рукою, а еще лучше поднятием ноги, это – лучше, потому что руки у тебя тогда свободнее» [9]. На другом рисунке пилот контролирует движение за счет силы ног, а руки только помогают. Леонардо да Винчи детально продумал и изобразил орнитоптер с лежачим положением пилота, орнитоптер – лодку с вертикальным положением пилота (на рис.), орнитоптер с натянутым луком в качестве источника энергии и другие конструкции. Планер. После неудачных экспериментов с орнитоптерами Леонардо решает воспроизвести самый простой способ полета – планирование. В своих заметках он пишет: «Прежде чем приступить к писанию о том, что летает, составь книгу о неодушевленных предметах, опускающихся в воздух без ветра, и другую о тех, что опускаются при ветре» [8]. Леонардо скрупулезно изучает падение листьев с деревьев, исследует планирование птиц, а также изобретает анемометр (измеритель силы ветра) и барометр. Для того чтобы заставить свои аппараты летать, Леонардо да Винчи тщательно изучает равновесие и балансировку. Первый планер Леонардо крепится к спине человека, который балансирует в полете, перемещая свой центр тяжести и центр тяжести аппарата. Крылья неподвижны, только их окончания могут менять свое положение. Пилот управляет крыльями с помощью тросов. За 10 лет до смерти Леонардо изобразил настоящий планер. Этот рисунок – начало развития идеи контролируемого планирующего полета. Под чертежом Леонардо написал: «… человек повернет направо, если он согнет правую руку и вытянет левую. Он повернет справа налево изменив положение рук» [9]. Эта фраза свидетельствует о том, какого прогресса в своих исследованиях достиг ученый: начав с нерабочих конструкций аппаратов, он пришел к четкому пониманию того, что потенциально человек может летать. Как и во все самые важные рисунки, Леонардо внес дефект в конструкцию планера: он нарисовал его задом наперед. Уже в наше время несколько испытателей сконструировали планер по рисунку Леонардо. Они были удивлены, когда при тестировании модели в аэродинамической трубе оказалось, что над аппаратом создаются стойкий вихрь и область низкого давления, а под ним – высокое давление, то есть потенциально планер может лететь. Однако при испытании модели, построенной в натуральную величину из бамбуковых палок и полотняной ткани, она не взлетала, а заваливалась на бок. Просмотрев другие чертежи Леонардо, испытатели приделали к планеру хвост, и это принесло успех: механизм взлетел! В своих записях Леонардо отмечает такую мысль: «Великая птица совершит свой первый полет с горы Чечери и вызовет у всех изумление» [5]. Дом Леонардо располагался недалеко от горы Чечери, и существует легенда, что один из его учеников совершил неудачную попытку взлететь, сломав при падении ногу. Шел всего лишь XV век. В то время еще не открыли основы аэродинамики и полета. Только через три столетия, в 1783 году, первый воздушный шар – знаменитый монгольфьер, наполненный горячим воздухом, совершил полет и успешно приземлился во Франции. Спустя еще 70 лет, в 1853 году, сэр Джордж Кэйли смог пролететь только несколько метров на махолете собственной конструкции. И лишь в 1890 году немецкие инженеры братья Лилиенталь предприняли первые попытки полета на планере (на фото). Широкая публика знает Леонардо да Винчи, прежде всего как автора знаменитой картины «Мона Лиза» и создателя чертежей летательных аппаратов. И это неудивительно: испытать радость полета и почувствовать свободу, паря в вышине, хочет каждый человек, поэтому так естественен интерес Леонардо к полету. Начав изучать теорию полета, Леонардо от создания чертежей летательных аппаратов пришел к попытке взлететь. «Если вам довелось летать, то впредь вы будете ходить по земле, обратив глаза к небу. Ибо там вы были, и туда вы будете стремиться всегда» [5]. |