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".

На самом деле конструирование аппаратов способных летать издавна привлекало внимание человека. Увлечение авиамоделизмом, которое у многих начинается с воздушных змеев и бумажных самолетиков, в наше время успешно реализовано за счет производителей радиоуправляемых моделей. Модели самолетов сложно назвать игрушками, потому что большинство из них участвуют в серьезных соревнованиях. Профессионалы разделяют авиамоделизм на любительский и спортивный, при этом первый тип увлечения имеет наибольшее число поклонников.

Идея полета в трудах Леонардо да Винчи

Дмитрий Алексеевич Соболев, канд.техн. наук, Институт истории естествознания и техники им. С.И. Вавилова, РАН

Одной из самых интересных страниц в многогранном творчестве Леонардо да Винчи являются исследования, посвященные проблеме полета человека. Леонардо был первым из ученых, кто всерьез занялся изучением этой темы. В его рукописях встречаются рисунки и краткие описания различных летательных аппаратов. К этой теме он возвращался на протяжении всей своей творческой деятельности: первые проекты летательных машин относятся к середине 80-х гг. XV века, а последние датируются вторым десятилетием XVI века.

Наиболее многочисленны проекты аппаратов с машущими крыльями - орнитоптеров . Это вполне естественно, так как образцом для подражания на раннем этапе развития авиации всегда была птица.

Первый известный проект летательной машины Леонардо да Винчи - это проект орнитоптера, где человек должен находиться в лежачем положении (1485-1487 гг.) (рис. 1). Для взмахов крыльями нужно использовать и силу рук, и силу ног "пилота". Ось крыла располагалась таким образом, чтобы при движении вниз оно одновременно двигалось назад, создавая наряду с подъемной силой и силу, направленную вперед, необходимую для горизонтального полета.

Леонардо не только привел краткое описание конструкции, но и дал рекомендации об испытаниях аппарата. Он 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" (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведени. М.1955. С. 605).

Для управления высотой полета да Винчи предложил оригинальный механизм, состоящий из подвижного горизонтального хвостового оперения, соединенного с обручем на голове человека. Поднимая и опуская голову, испытатель должен был, по замыслу Леонардо, поднимать и опускать хвостовую поверхность орнитоптера (рис. 2).

Стремясь уменьшить затраты сил на движение крыльями, великий итальянский изобретатель предложил делать на машущих поверхностях специальные матерчатые клапаны, которые при движении крыла вниз плотно прижимались бы к натянутой на арматуру крыла сетке, а при обратном ходе открывались, позволяя свободно проходить воздуху. Похожая идея применялась позднее другими конструкторами орнитоптеров.

Еще одним вариантом орнитоптера , предложенным Леонардо в те же годы, был аппарат, в котором человек должен был осуществлять взмахи крыльями, наподобие велосипедиста вращая ногами колеса, соединенные рычагами с силовой конструкцией крыльев (рис. 3). На наброске этого аппарата обращает на себя внимание нечто напоминающее колокольчик, подвешенный перед лицом "пилота". Исследователи до сих спорят, что бы это могло быть. На мой взгляд, данное устройство - это маятник, предназначенный для индикации положения в пространстве. Известно, что примерно в 1485 г. ученый сделал эскиз такого устройства (рис. 4). Если это так, то мы видим первый рисунок авиационного прибора.

Наиболее известный проект - орнитоптер-лодка (рис. 5). Он датируется примерно 1487 г. Судя по всему, человек должен был сидеть или стоять в лодке, двигая соединенные с крыльями рычаги. Еще один рычаг предназначался для поворотов горизонтального руля, напоминающего по форме хвост птицы.

В конце 1480-х гг. Леонардо да Винчи делает чертеж и описание большой летательной машины с двумя парами машущих крыльев (рис. 6). Стоящий в чем-то наподобие чаши, мужчина приводил крылья в движение с помощью системы блоков. Интересно, что аппарат имел убираемое шасси; опоры могли складываться вверх с помощью ворота и тросов (рис. 7).

Леонардо так объяснял концепцию своего нового орнитоптера: "Я решил, что стоять на ногах лучше, чем лежать плашмя, ибо прибор никогда не может перевернуться вверх ногами... Подъем и опускание при движении [крыльев] будут производиться опусканием и подниманием обеих ног, что дает большую силу, а руки остаются свободными. Если бы тебе пришлось бы лежать плашмя, то ноги, в берцовых суставах, сильно уставали бы..." (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения..С.606).

Данное рассуждение, конечно, верно, но тем не менее этот проект следует отнести к наименее удачному результату творческих изысканий Леонардо да Винчи. Очень большие размеры аппарата: размах крыльев - 40 локтей (около 16 м), высота конструкции - 25 локтей (10 м), сложная и тяжелая трансмиссия - все это делало шансы на подъем в воздух еще менее реальными, чем у прежних орнитоптеров.

По-видимому, со временем Леонардо сам понял нереальность своего замысла. Возможно, он даже проводил какие-то опыты, так как в его записках 1485-1490 гг. есть рисунок эксперимента по определению подъемной силы машущего крыла (рис. 8). Чуть позднее он указал на возможность использования в качестве источника энергии для движения крыльев сжатый с большой силой лук (рис. 9). При распрямлении мощный лук действительно мог создать большой импульс сил, но он был бы очень кратковременным, и в лучшем случае машина могла бы только подпрыгнуть вверх.

Подсказку для выхода из этой тупиковой ситуации дало тщательное изучение механизма полета птиц, которым ученый увлекся на рубеже XV-XVI вв. Наблюдение за пернатыми натолкнуло его на верную мысль о том, что основная тяга в полете создается концевыми частями крыла. В результате в самом конце XV в. Леонардо делает чертеж принципиально нового проекта орнитоптера - с крылом, состоящим из двух шарнирно соединенных частей (рис. 10). Взмахи должны были осуществляться внешними частями, составляющими около половины общей площади крыла. Данная идея, являющаяся первым шагом в зарождении концепции аппарата с неподвижным крылом - самолета, нашла практическое воплощение в последнем десятилетии XIX в. в экспериментах знаменитого немецкого пионера авиации О. Лилиенталя. Известно, что тот пробовал совершать полеты с планером, концы крыла приводились в движение от закрепленного на его теле двигателя (рис. 11).

Следующий шаг в эволюции взглядов Леонардо на конструкцию летательной машины связан с исследованием им механизма парящего и планирующего полета пернатых. Он пришел в выводу: "...Когда птица находится в ветре, она может держаться на нем без взмахов крыльями, ибо ту же роль, которую при неподвижном воздухе крыло выполняет в отношении воздуха, выполняет движущийся воздух в отношении крыльев при неподвижных крыльях" (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения. С.497).

Основываясь на этом принципе, известным в наши дни как принцип обратимости движения, Леонардо приходит к выводу: не человек должен крыльями отталкивать воздух, а ветер должен ударять в крылья и нести их в воздухе, как движет он парусный корабль. Тогда пилоту летательной машины необходимо будет только обеспечивать равновесие с помощью крыльев. "Не нужно много силы, чтобы поддерживать себя и балансировать на своих крыльях и направлять их на путь ветров и управлять своим курсом, для этого достаточно небольших движений крыльями", - пишет Леонардо да Винчи в 1505 г. (Giacomelly, R. The aerodynamics of Leonardo da Vinci // Aernautical Journal. 1930. Vol. 34. P. 1021)

Опираясь на разработанную им концепцию, ученый задумал создать новый тип летательного аппарата. Скорее всего он должен был принципиально отличаться от орнитоптеров прежних лет. По мнению итальянского исследователя творчества Леонардо да Винчи Р. Джакомелли, это мог быть моноплан с размахом крыльев приблизительно 18 м, предназначенный для полетов в восходящих потоках воздуха (по современной терминологии - планер-паритель). Крылья были подвижные, но по сравнению с предшествующими проектами подвижность их была весьма ограничена и служила бы только для балансировки (Giacomelly, R. Leonardo da Vinci e il volo meccanico // L"Aerotechnica. 1927. No. 8. P. 518-524.).

Пилотируемая "искусственная птица" должна была стартовать с вершины горы Монте Чечери (гора Лебедя) в окрестностях Флоренции и, подхваченная вертикальными потоками, подняться в воздух. "Большая птица начнет первый полет со спины своего исполинского лебедя, наполняя вселенную изумлением, наполняя молвой о себе все писания, - вечной славой гнезду, где она родилась", - написал Леонардо да Винчи в своем "Трактате о полете птиц" (1505 г.) (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения. С.494).

Но Италии не суждено было стать родиной планеризма. Загруженный многочисленными заказами, Леонардо так и не смог приступить к осуществлению своей идеи (или не захотел - для него всегда было интереснее генерировать проекты и постулаты, нежели воплощать их в жизнь).

Незадолго до смерти ученый еще раз вернулся к мыслям о движении по воздуху с помощью неподвижного крыла. В его рукописи, хранящейся в Институте Франции в Париже, есть малоизвестный рисунок, датируемый 1510-1515 гг. (рис. 12). На нем изображен человек, который, держась руками за плоскость, спускается по воздуху, и имеется указание о способе управления: "Этот [человек] будет двигаться направо, если он согнет правую руку и распрямит левую; и будет затем двигаться справа налево при перемене положения рук" (Gibbs-Smith, С. Leonardo da Vinci"s aeronautics. London, 1967. P. 21.). По-видимому, данная идея простейшего балансирного планера, или, точнее, управляемого парашюта, возникла у Леонардо в результате наблюдения за падением листа бумаги в воздухе.

Говоря о изысканиях Леонардо да Винчи в области полета, нельзя не упомянуть еще о двух пионерских проектах - проекте парашюта и проекте вертолета. Оба они сделаны в 1480-е гг., одновременно с первыми предложениями по созданию орнитоптеров.

Рисунок спускающегося на пирамидовидном парашюте человека (рис. 13) Леонардо сопроводил надписью: "Если у человека шатер из прокрахмаленного полотна, шириною в 12 локтей и вышиною в 12, он сможет бросаться с любой большой высоты без опасности для себя" (Леонардо да Винчи. Избранные естественно-научные произведения. С.615).

Знакомое многим изображение вертолета Леонардо да Винчи (рис. 14) представляет собой первый проект вертикально взлетающего летательного аппарата. В отличие от современных вертолетов с лопастным винтом, эта машина должна была подниматься в воздух с помощью хорошо известного в XV в. архимедова винта, диаметром около 8 м. Несмотря на то, что винт должен был раскручиваться вручную, Леонардо да Винчи верил в осуществимость своего проекта: "Я говорю, что когда этот прибор, сделанный винтом, сделан хорошо, т.е. из полотна, поры которого прокрахмалены, и быстро приводится во вращение [...] названный винт ввинчивается в воздух и поднимается вверх".

Как всякие первые предложения, эти проекты были еще несовершенны. Парашют не имел специального отверстия в вершине купола, обеспечивающего устойчивую траекторию снижения, а в проекте вертолета не учитывалось влияние реактивного момента от вращения винта, который раскручивал бы расположенную внизу конструкцию, далека от наилучшей была и форма винта. Но тем не менее оба они представляют собой выдающиеся технические предвидения.

Замечательные идеи Леонардо да Винчи долгое время оставались неизвестными, так как он не опубликовал результаты своих исследований. В конечном итоге то, к чему Леонардо пришел в течение нескольких десятилетий, затянулось на века. Только в XVIII столетии на смену безуспешным попыткам полета с помощью взмахов прикрепленными к рукам и ногам крыльями пришли первые проекты летательных аппаратов с образующим подъемную силу неподвижным крылом и небольшими подвижными крыльями для создания направленной вперед силы - Сведенборга (Швеция, 1716 г.), Бауэра (Германия, 1763 г.), Кейли (Англия, 1799 г.). Полеты на балансирных планерах начались в конце XIX в., а первые вертолеты появились только в XX в.

Анализ развития взглядов на конструкцию крылатого летательного аппарата в трудах Леонардо да Винчи и в работах последующих пионеров авиации позволяет сделать следующий общий вывод: вопреки распространенной среди историков авиации точке зрения, идея самолета зародилась не сама по себе как альтернативная орнитоптеру концепция, а "выросла" из проектов аппаратов с машущим крылом через ряд промежуточных образцов полусамолетов-полуорнитоптеров, автором первых из которых был великий Леонардо.

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 ”.

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".

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.

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.

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.

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.

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.

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.

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.

Система оттяжек рычагов и соединений
Леонардо считал, крылья могут подниматься и опускаться системой канатов и блоков, приводимой в движение ногами пилота, вдетыми в стремена, и его руками, управляющими рукоятками. Поднимаясь и опускаясь, крылья, также, сгибались и распрямлялись при помощи автоматической системы оттяжек, рычагов и соединений.

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

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.

Аппарат вертикального взлета и посадки
На вертикальном "ornitottero" Леонардо планировал разместить систему втяжных лестниц. Примером ему послужила природа: "посмотри на каменного стрижа, который сел на землю и не может взлететь из-за своих коротких ног; а когда он в полете, вытащи лестницу, как показано на втором изображении сверху... так надо взлетать с плоскости; эти лестницы служат ногами...". Что касается приземления, он писал: "Эти крючки (вогнутые клинья - см. детали справа), которые прикреплены к основанию лестниц, служат тем же целям, что и кончики пальцев ног человека, который на них прыгает и все его тело не сотрясается при этом, как если бы он прыгал на каблуках".

Леонардо да Винчи поражает разнообразием своих научных интересов. Уникальны его исследования в области конструирования летательных аппаратов. Он изучал полет и планирование птиц, строение их крыльев, и создал летательные аппараты с машущими крыльями, парашют, модель спирального пропеллера и другие уникальные для своего времени устройства. В рукописях Леонардо есть десятки изображений разнообразных летательных конструкций, имеющих целый ряд интересных инженерных решений.

Конструкция крыла

Создание «самолётов» Леонардо начал с изучения поведения в воздухе стрекозы, а затем придумал машущее крыло, как средство изучения отталкивания от воздуха. Необходимо было рассчитать силу человека, необходимую для поднятия в воздух махолета, общий вес которого должен был составлять около 90 кг.

После внимательного изучения полета птиц, Леонардо да Винчи спроектировал свою первую модель летательного аппарата, у которой были машущие крылья, как у летучей мыши. С ее помощью, отталкиваясь от воздуха с помощью крыльев и используя силу мышц рук и ног, человек должен был полететь.

Крылья должны были не только поднять человека в воздух, но и благодаря таким приспособлениям, как элероны и шарниры, удержать его в воздухе. Тогда Леонардо был убежден, что сможет осуществить полет человека с помощью машущих крыльев. Недостаточно сильные мышцы он собирался заменить энергией такого механизма, как взведеный лук, которой, как он считал, будет вполне достаточно для полета человека. Однако, и при использовании этого заводного механизма вставали проблемы быстрого раскручивания пружины.

Прошли годы, и когда Ленардо после некоторого перерыва снова взялся за изучение полета, он думал уже о парящем полете с помощью ветра, зная, что в этом случае требуется меньше усилий для удержания и продвижения летательного аппарата в воздухе.

Орнитоптер с лежащим пилотом

На таком аппарате человек должен находиться во время полета в лежачем положении и движениями рук и ног управлять механизмами машуших крыльев. Ноги вдеты в стремена так, что одна нога поднимает крыло, другая опускает, а затем наоборот. Крылья сгибаются и вращаются при помощи веревок и рычагов.

Орнитоптер

У этого летательного аппарата корпус по форме напоминает лодку. Огромные крылья, похожие на крылья летучей мыши, приводятся в движение с помощью механизмов.Как и на лодках, для управления предусмотрен руль. Широкая хвостовая плоскость предназначалась скорее всего для контроля высоты.

Вертикальный летательный аппарат

Вертикально летающий аппарат считается предшественником вертолета.

В этом аппарате изобретателем были предусмотрены две пары крыльев, машущих по очереди. Во время полета ч еловек должен был стоять внутри огромной чаши диаметром 12 м. Крылья аппарата должны были иметь ширину 24 м, а размах их составлять около 5 м. Для управления механизмами аппарата должны были быть задействованы руки, ноги и даже голова пилота. Взмахи крыльев должны были происходить крестообразно, вверх и вниз, подобно крыльям птицы. Если бы это было построено, машина была бы настолько тяжела, что был бы невозможен полет. Леонардо признал эту проблему и попытался уменьшить вес используя более легкие материалы

Летательный аппарат с вертикальным взлетом

На этом аппарате Леонардо хотел установить систему втяжных лестниц, аналог современного убирающегося шасси. При приземлении вогнутые клинья, прикрепленные к основанию лестниц служили бы аммортизаторами.

Воздушный винт

На эскизах Леонардо изображает и совсем другой летательный аппарат - "воздушный винт", способный подняться в воздух. Аппарат с таким винтом должен летать ввинчиваясь в воздух! Радиус винта - 4,8 м. Он имел металлическую окантовку и накрахмаленное полотняное покрытие. Винт должен был приводился в движение людьми, которые шли вокруг оси и толкали рычаги. Существовал и еще один способ запуска винта - требовалось быстро раскрутить трос под осью.

Реконструкция:

Модель выполнена на основе квадратной деревянной рамы, из углов которой выходят также деревянные направляющие, скрепленные выше над центром рамы. Закрепленный на раме материал образует вытяжной колпак. К углам рамы крепятся веревки, на которых внизу весит человек. Однако, практически спуск на таком парашюте не может быть безопасным, т.к. материал будет просто разорван напором воздуха. Как считал Леонардо да Винчи, "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". Испытать этот аппарат ему самому не удалось.

Реконструкция:

Однако летательные устройства великого изобретателя Леонардо да Винчи так никогда и не взлетели. Всё осталось лишь на бумаге.

Через 500 лет забвения

В небо наконец-то поднялся изобретенный Леонардо да Винчи летательный аппарат. Недавно над английским графством Суррей был успешно испытан прообраз современного дельтаплана, сконструированный точно по чертежам ученого. Летательный аппарат был сделан исключительно из материалов, доступных при жизни Леонардо. Средневековый дельтаплан напоминал сверху скелет птицы. Он был сделан из итальянского тополя, тростника, льна, сухожилий животных и льна, обработанного глазурью, полученной на основе выделений жуков. На испытательных полетах с холмов удалось поднять "дельта план" на максимальную высоту в 10 м и продержаться в воздухе 17 сек. На нем нельзя выполнять фигуры высшего пилотажа, но он отрывается от земли и прекрасно летает.

Леонардо да Винчи Итальянский художник, ученый, техник, изобретатель, Математик и анатом. Его научные изыскания в области Летательных аппаратов интересны и в наш век космонавтики. Рукописи Леонардо охватывают все области знаний, свидетельствуя об универсальности его гения.

Родился Леонардо да Винчи в селении Анкиано около городка Винчи между Флоренцией и Пизой в 1452 г. Был внебрачным сыном нотариуса Пьеро да Винчи. О его матери Кетрин мало что известно, она рано умерла. Двадцатипятилетний отец в год рождения сына женился на Альбиере Амадори. Детские годы Леонардо провёл со своей бабушкой Лучией и дядей Франческо.

С 1466 по 1472 Леонардо обучался у известного флорентийского живописца и скульптора Андреа Верроккьо. В эти годы выработался творческий метод будущего мастера, основанный на внимательном изучении природы, смелом эксперименте и серьёзных познаниях в области точных наук.

В 1517 году Леонардо да Винчи отправляется во Францию по приглашению короля Франциска I. Там он живёт в королевском замке Клу, неподалёку от города Алебуаза. В это время он уделяет особое внимание механике и рисунку. Умер Леонардо да Винчи 2 мая 1519 года

« Мона Л иза » п ортрет м олодой ж енщины, написанный и тальянским х удожником Л еонардо да В инчи о коло 1503 г ода. К артина я вляется одним и з с амых и звестных п роизведений живописи в м ире. О тносится к э похе Возрождения. В ыставлена в Л увре (Париж, Франция). П олное н азвание к артины и тал.Ritratto di Monna Lisa del Giocondo П ортрет г оспожи Л изы Джокондо. Кратко о главном

О н атурщице Л ичность, и зображённую н а п ортрете, сложно и дентифицировать. Д о сегодняшнего д ня п о э тому п оводу было в ысказано м ного с порных и, подчас, а бсурдных м нений: Ж ена ф лорентийского т орговца д ель Джокондо Е катерина С форца И забелла д Эсте П росто и деальная ж енщина М олодой ю ноша в ж енском о деянии А втопортрет Л еонардо З агадка, п о с ей д ень о кружающая незнакомку, п ритягивает в Л увр ежегодно м иллионы п осетителей.

Неоднозначная н атура « Мона Л иза », н а с оздание которой о н п отратил много л ет, с тала красивым, н о в т о ж е время н едосягаемым и бесчувственным о бразом. Она о дновременно кажется с ладострастной и холодной. Н есмотря н а т о, что в згляд Д жоконды направлен н а н ас, м ежду нами и е ю с оздан визуальный б арьер ручка с тула, д ействующая как п ерегородка.

Детективная и стория « Моны Л изы » С начала XVI столетия картина, приобретённая Франциском I после смерти Леонардо, оставалась в королевской коллекции. С 1793 была помещена в Центральном Музее Искусств в Лувре. 21 августа 1911 года картина была похищена работником Лувра. Цель этого похищения не выяснена однозначно. Картину нашли только спустя два года в Италии. Причём виной тому был сам вор, отозвавшийся на объявление в газете и предложивший продать « Джоконду ». Предполагается, что он собирался сделать копии и выдавать за оригинал. В конце концов, 1 января 1914 года картина вернулась во Францию.

Леонардо, по всей видимости, не оставил ни одного автопортрета, который бы мог ему быть однозначно приписан. Учёные усомнились в том, что знаменитый автопортрет сангиной Леонардо (традиционно датируется годами), изображающий его в старости, является таковым. Считают, что, возможно, это всего лишь этюд головы апостола для « Тайной вечери Интересные факты

Он писал в обратном направлении, поэтому самым простым способом читать его записи было держа их напротив зеркала. Неясно, зачем он так делал, но все 6000 страниц его записей, сохранившиеся до сих пор, содержат рисунки и этот зеркальный текст. Интересные факты

Есть основания считать, что Леонардо был гомосексуалистом. Когда художник учился в мастерской Вероккио, его обвинили в домогательстве к мальчику, который позировал ему в его работах. Суд оправдал его. Леонардо любил воду: он разработал инструкции по подводным погружениям, изобрел и описал прибор для подводного погружения, дыхательный аппарат для подводного плавания. Все изобретения Леонардо легли в основу современного подводного снаряжения Интересные факты
Витрувианский человек. Рисунок выдает таланты Леонардо в искусстве и науке и является иллюстрацией о соотношениях в теле взрослого человека, например: ширина ладони составляет 4 пальца высота стопы человека составляет 1/6 ее ширины длина распростертых рук равна росту человека

Он был более изобретателем, чем художником. Хотя он редко делал образцы того, что изобретал, некоторые из вещей, которые он изобрел в х годах, используются по сей день, например, вертолеты и парашюты. Да Винчи был одержим идеей войны и сделал набросок бронированного автомобиля, который может везти 8 человек и стрелять через отверстия в броне (эдакий прототип БТРа). Впервые то, что мы сегодня называем танками, было использовано только в Первой мировой войне, т. е. по прошествии полутысячи лет от их описания Леонардо. Интересные факты

Леонардо был амбидекстром - в одинаковой степени хорошо владел правой и левой руками. Он страдал дислексией

Леонардо да Винчи по праву занимает одно из первых мест среди изобретателей всех веков и народов. Он сумел предсказать и предопределить ход многих изобретений и мыслил так, что это расходилось с общепринятыми тогда нормами и подходами. В этой статье вы узнаете, что изобрёл Леонардо да Винчи. Мы постараемся дать весь список изобретений Леонардо и максимально раскрыть принципы и суть работы его механизмов.

Читайте также:

• Изобретения Леонардо да Винчи — часть 1

Леонардо да Винчи получил известность ещё при жизни, но мировая слава и известность пришли к нему спустя столетия, когда в XIX веке были найдены его заметки и записи. В его бумагах содержались наброски и эскизы удивительных изобретений и механизмов. Многие свои работы он делил на специальные «кодексы», а общий объём его работ составляет порядка 13 тысяч страниц. Основным препятствием для реализации его идей был низкий технологический и научный уровень эпохи Средневековья. В XX веке многие из его изобретений были повторены если не в реальную величину, то в виде макетов и уменьшенных копий, хотя нередко находились смельчаки и энтузиасты, готовы повторять всё в точности так, как описывал великий изобретатель Леонардо да Винчи.

ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ

Леонардо да Винчи был практически одержим мечтами о летательных аппаратах и возможности полёта, ведь ни одна машина не способна вызвать того трепетного восхищения и удивления, как машина, способная парить в воздухе, как птица.

В его записях можно было встретить такую мысль «наблюдай, как плывёт рыба, и ты познаешь секрет полёта». Леонардо сумел совершить интеллектуальный прорыв. Он понял, что вода ведёт себя как воздух, так он получил прикладные знания о том, как создать подъёмную силу и проявил необыкновенное понимание предмета, которое поражает специалистов по сей день.

Один из интересных концептов, встречающихся в работе гения, является прототип вертолёта или винтового вертикального летательного аппарата.

Вокруг наброска присутствует и описание воздушного винта да Винчи (геликон). Покрытие винта должно было быть железное толщиной с нить. Высота должна быть примерно 5 метров, а радиус винта порядка 2 метров. Аппарат должен был приводиться в движение при помощи мускульной силы четырёх человек.

В приведённом ниже видео четверо инженеров-энтузиастов, историк и специалист по лёгким аэропланам постарались развить идею вертолёта Леонардо и постараться заставить его полететь, правда при этом им было разрешено использовать ряд современных технологий и материалов. В итоге выяснилось, что такая конструкция имеет ряд серьёзных недостатков, главным из которых было отсутствие необходимой для полёта тяги, поэтому энтузиасты пошли на значительные модификации, а вот получилось у них или нет, узнайте из видео.

Самолёт Леонардо да Винчи

Изобретатель недолго просидел с идеей вертолёта и решил пойти дальше, пробуя создать прототип самолёта. Здесь источником для знаний выступили птицы.

Ниже на картинке приведены чертежи крыльев, а также наброски дельтаплана, который после постройки в наше время оказался вполне себе работоспособным.

Хотя в полной мере нельзя назвать его изобретение самолётом, лучше всего ему подходит название махолёт или орнитоптер, то есть воздушный аппарат, поднимаемый в воздух за счёт реакции воздуха с его плоскостями (крыльями), которым путём мускульного усилия передаётся маховое движение, как у птиц

Леонардо тщательно начал делать расчёты и начал он с уток. Он измерил длину утиного крыла, после чего оказалась, что длина крыла равняется квадратному корню из её веса. Исходя из таких предпосылок, Леонардо решил, что для поднятия в воздух его махолёта с человеком на борту (что достигало порядка 136 килограмм), потребуется создать птицеподобные крылья длиною 12 метров.

Интересный факт о дельтаплане. В игре Assasin’s Creed 2 главный герой использует летающую машину (дельтаплан) да Винчи, чтобы долететь с одного края города Венеции до другого.

А если вы являетесь поклонником фильмов Брюса Уиллиса, то можете вспомнить, что в фильме «Гудзонский ястреб» упоминают дельтаплан и парашют да Винчи. А на дельтаплане да Винчи главный герой даже полетал.

Парашют Леонардо да Винчи

Конечно, Леонардо не изобретал свой парашют для того, чтобы спасаться в случае падения летательного аппарата, это был тоже летательный аппарат, который бы позволял плавно спускать с большой высоты. Ниже приведён эскиз парашюта, его расчёты и конструкция.

Парашют изобретателя имеет форму пирамиды, обтянутой плотной тканью. Основание пирамиды было длиною около 7 метров 20 см.

Интересно, что именно в России изобретатель Котельников доведёт до ума парашют да Винчи, сделав первый в истории ранцевый парашют, который можно будет крепить на спине у пилота и использовать при катапультировании.

В 2000-м году парашютист из Англии Андриан Николас решил испытать изобретение Леонардо в том виде, в котором он его придумал, заменив в нём только материал, понимая, что лён не выдержит такой нагрузки. Первая попытка оказалась провальной, поэтому ему пришлось использовать запасной парашют. Правда в 2008 году уже швейцарец Оливье Тепп сумел достигнуть успеха. Он отказался от жёсткой конструкции парашюта и спрыгнул с высоты в 650 метров. Естествоиспытатель утверждает, что сам спуск оказался безопасным, но управлять таким парашютом невозможно.

ИЗОБРЕТЕНИЯ ИЗ ОБЛАСТИ АРХИТЕКТУРЫ И СТРОИТЕЛЬСТВА

В сфере архитектуры и строительства Леонардо также добился впечатляющих познаний. Он исследовал прочность и сопротивляемость материалов, обнаружил ряд фундаментальных принципов, сумел понять, как оптимальнее всего передвигать различные объекты.

Леонардо исследовал силу, которая необходима для поднятия тел различной массы. Чтобы поднять тяжёлый объект по наклонной плоскости, обдумывалась идея использования системы винтов, лебёдок и кабестанов.

Кран для поднятия длинных предметов

Основание бруса или столба опирается на специальную платформу с парой колёс, которая подтягивается горизонтальным канатом снизу. Сила, которую необходимо прикладывать для подтягивания горизонтального каната всегда остаётся постоянной, а перемещение столба происходит по прямой линии.

Леонардо изобрёл систему из колёс и молотков для поднятия грузов. Работа системы похожа на работу ударов молота при чеканки, только происходит это всё на специальном зубчатом колесе. Три молотка со специальным клином, входящим между штифтов, бьют по колесу, вращая его и барабан, где прикреплён груз.

Передвижной подъемный кран и винтовой подъемник

Высокий подъёмный кран изображён на эскизе справа. Как можно догадаться, он предназначался для строительства высоких построек и сооружений (башни, купола, колокольни и так далее). Размещался кран на специальной тележке, которая двигалась вдоль направляющего каната, который протягивался над краном.

Винтовой подъёмник изображён на эскизе слева и предназначался для установки колонн и поднятия других тяжёлых предметов. Конструкция представляет из себя огромный винт, который приводится в движение силой четырёх человек. Понятно, что в данном случае высота и общая конструкция такого подъёмника ограничивает возможности его применения.

Эскиз подъемного крана на тележке и винтового подъемника

Кран на кольцевой платформе

Данный кран очень похож на современные краны по своей функциональности и использовался строителями в конце XIV века. Данный подъёмник позволяет перемещать тяжёлые объекты вокруг себя. Для его работы необходимо было задействовать двух рабочих. Первый находился на нижней платформе и при помощи барабана поднимал тяжёлые объекты, а на верхней платформе находился второй рабочий и с помощью штурвала вращал подъёмник вокруг своей оси. Также у крана были колёса, которые позволяли его передвигать. Такие краны использовались во времена Леонардо для установки столбов и колонн, строительства высоких стен, куполов церквей, крыш домов и прочего. Так как машины были деревянные, то после использования их обычно сжигали.

Экскаваторы Леонардо да Винчи

Сегодня вряд ли кого-то можно удивить экскаватором, но мало кто задумывается над тем, как они были придуманы. Есть точка зрения, что прототипы экскаваторов использовались ещё в Древнем Египте при постройке каналов и углубления русел рек, но по-настоящему концептуальную модель экскаватора придумал, конечно, великий Леонардо да Винчи.

Экскаваторы эпохи Возрождения, конечно, не отличались особой автоматикой и нуждались в ручном труде рабочих, но они его сильно облегчали, ведь теперь рабочим было проще перемещать изъятый грунт. Эскизы экскаваторов дают нам примерно представления о том, насколько огромные по тем временам это были машины. Экскаватор использовал принцип передвижения монорельса, то есть двигался вдоль одного рельса, перекрывая при этом всю ширину канала, а стрелы его кранов могли при этом поворачиваться на 180°.

Крепостная башня и двойная винтовая лестница

На рисунке вы можете видеть эскиз части крепости. Слева от крепостной башни сделан набросок винтовой лестницы, которая является важной составляющей башни. Конструкция лестницы похожа на всем известный винт Архимеда. Если вы присмотритесь к лестнице, то заметите, что она двойная и её части не пересекаются, то есть вы можете с товарищем подниматься или спускаться по разным спиралям лестницы и не знать друг о друге. Таким образом можно по одной стороне спускаться, а по другой подниматься. не мешая друг другу. Это крайне полезное свойство во время военной суеты. Каждая часть, соответственно, имеет свой вход и выход. На эскизе не добавлены ступеньки, но у реальной лестницы они есть.

Лестницу, изобретённую Леонардо, построили после его смерти в 1519 году во Франции внутри замка Шамбор, который служил королевской резиденцией. В Шамборе 77 лестниц, есть винтовые, но только двойная винтовая лестница, сделанная по эскизам да Винчи, стала интересной достопримечательностью.

Здание-лабиринт с множеством лестниц, входов и выходов

Леонардо также задумывался над более изощрёнными архитектурными концептами из лестниц. В данном случае это самый настоящий лабиринт! В этом сооружении 4 входа и 4 лестницы, которые закручиваются по спирали одна над другой, обвиваясь вокруг центральной колонны в виде квадратного столба.. Леонардо прекрасно умел находить гармонические структуры, сочетая геометрические особенности пространства, линии, формы и материалы, создавая в итоге целостные самодостаточные постройки.

Раздвижной (поворотный) мост

Эскиз поворотного моста Леонардо да Винчи

Ещё один мост, который, к сожалению, так и остался лишь проектом — это мост, способный пропускать корабли, плывущие по реке. Его главным отличием от современных мостов, работающих по принципу разведения, является способность поворачиваться, как дверь. Такой эффект достигается за счёт системы кабестанов, шарниров, лебёдок и противовесов, где один конец моста закреплён на специальном вращающемся механизме, а второй конец немного приподнимается для поворота.

Самоподдерживающийся («мобильный») мост

Этот мост является ответом на вопрос: «как можно из подручных средств быстро соорудить полноценную переправу?». Причём ответ крайне красив и оригинален.

Эскиз самоподдерживающегося мост Леонардо да Винчи

Данный мост образует арку, то есть является арочным, а сама сборка не нуждается ни в гвоздях, ни в верёвках. Распределение нагрузки в конструкции моста происходит за счёт взаимного распирания и давления элементов друг на друга. Собрать такой мост можно в любом месте, где растут деревья, а они растут почти везде.

Назначение моста было военным и было необходимо для мобильной и скрытной переброски войск. Леонардо предполагал, что такой мост может построить небольшая группа солдат, используя растущие рядом деревья. Сам Леонардо назвал свой мост «Надёжность».

Подвесной мост

Данный тип моста являлся ещё одним примером мобильного сборно-разборного моста, который солдаты могли собирать, используя канаты и лебёдки. Такой мост быстро собирался и разбирался после себя во время наступлений и отступлений войск.

Как и во многих других проектах Леонардно да Винчи, здесь использован принципы напряжения, статики и сопротивления материалов. Устройство этого моста похоже на устройство висячих мостов, где точно также основные несущие элементы сделаны из лебёдок и канатов и не нуждаются в дополнительных опорах.

Данный мост, созданный 500 лет назад, мог служить хорошим военным приспособлением и во времена Второй Мировой войны. Позже инженеры последующих веков пришли к мнению, что такая конструкция моста оптимальна, а принципы, использованные в подвесном мосту, применяются и во многих современных мостах.

Мост для турецкого султана

В 1502-1503 гг султан Баязид II начал искать проекты для постройки моста через бухту Золотой рог. Леонардо предложил султану интересный проект моста, который предполагал построить мост длиной 240 метра и шириной 24 метра, что выглядело в то время как нечто грандиозное. Интересно также отметить и то, что другой проект предложил Микеланджело. Правда ни одному из проектов так и не удалось оказаться реализованными на практике.

Прошло 500 лет и концепцией моста заинтересовались в Норвегии. В 2001 году недалеко от Осло в небольшом городе Ас была построена уменьшенная копия моста да Винчи. Архитекторы и строители постарались не отступать от чертежей мастера, но кое-где применили современные материалы и технологии.

Город будущего Леонардо да Винчи

В 1484-1485 гг в Милане разразилась чума, от которой умерло порядка 50 тысяч людей. Леонардо да Винчи предположил, что причиной чумы являлись антисанитария, грязь и перенаселённость, поэтому он предложил герцогу Людовико Сфорца построить новый город, лишённый всех этих проблем. Проект Леонардо сейчас бы нам напомнил различные попытки писателей-фантастов изобразить утопический город, в котором нет проблем, где решением всего являются технологии.

Наброски улиц идеального города будущего Леонардо да Винчи

По плану великого гения город состоял 10 районов, где должны были проживать по 30000 людей, при этом каждый район и дом в нём обеспечивались индивидуальным водопроводом, а ширина улиц должна была быть минимум равной среднестатистической высоте лошади (много позже Государственный совет Лондона сообщил, что данные пропорции являются идеальными и в соответствии с ними надо привести все улицы в Лондоне). При этом город был многоярусным. Ярусы связывались посредством лестниц и переходов. Самый верхний ярус занимали влиятельные и богатые представители общества, а нижний ярус город оставался для торговцев и оказания различного рода услуг.

Город мог стать самым великим достижением архитектурной мысли своего времени и мог бы реализовать многие технические достижения великого изобретателя. не стоит правда думать, что город представлял из себя сплошные механизмы, в первую очередь Леонардо делал акцент на удобстве, практичности и гигиене. Площади и улицы задумывались крайне просторными, что не соответствовало тогдашним средневековым представлениям.

Важным моментом была система водных каналов, связывающих весь город. Посредством сложной системы гидравлики вода приходила в каждую городскую постройку. Да Винчи считал, что это поможет изжить антисанитарный образ жизни и свести появление чумы и прочих заболеваний к минимуму.

Людовико Сфорца посчитал данный проект авантюрным и отказал в его реализации. Под самый конец своей жизни Леонардо пытался презентовать этот проект королю Франции Франциску I, но проект, к сожалению, никого не заинтересовал и остался нереализованным.

ВОДНЫЕ МЕХАНИЗМЫ И ПРИСПОСОБЛЕНИЯ

Леонардо создал множество эскизов, посвящённых водным устройствам, устройствам манипулирования водой, различным водопроводам и фонтанам, а также ирригационным машинам. Леонардо настолько любил воду, что занимался всем, что как-либо соприкасалось с водой.

Усовершенствованный архимедов винт

Древние греки в лице Архимеда давно изобрели устройство, позволяющее поднимать воду за счёт механики, а не ручного труда. Такой механизм изобрёл примерно в 287-222 годах до н.э. Леонардо да Винчи усовершенствовал механизм Архимеда. Он внимательно рассмотрел различные соотношения между углом наклона оси и необходимым количеством спиралей, чтобы выбрать оптимальные параметры. Благодаря доработкам, механизм винта стал доставлять больший объём воды при меньших потерях.

На эскизе винт изображён слева. Он представляет из себя трубку плотно обёрнутую трубку. Вода поднимается по трубке и попадает из специальную ванной наверх. Вращая рукоятку, вода будет литься непрерывным потоком.

Винт Архимеда до сих пор применяется для орошения сельхозугодий, а принципы винта лежат в основе множества промышленных насосных станций и насосов.

Водяное колесо

Леонардо старался отыскать наиболее оптимальный способ использования силы и энергии воды при помощи различных систем из колёс. Он изучал гидродинамику и изобрёл в конечном итоге водяное колесо, которое изображено ниже на эскизе. В колесе были сделаны специальные чаши, которые черпали воду из нижней ёмкости и переливали её в верхнюю.

Это колесо использовалось для очистки каналов и углубления дна. Располагаясь на плоту и имея четыре лопасти, водяное колесо приводилось в движение ручной силой и собирало ил. Ил укладывался на плот, который был закреплён между двумя лодками. Колесо перемещалось также вдоль вертикальной оси, что позволяло регулировать глубину зачерпывания колеса.

Водяное колесо с вёдрами

Леонардо предложил интересный способ доставки воды в условиях города. Для этого использовалась система из вёдер и цепей, на которых крепились вёдра. Интересно то, что для работы механизма не требовался человек, так как вся работа выполнялась рекой через водяное колесо.

Ворота для шлюза

Изобретателем была улучшена система шлюзовых ворот. Теперь можно было управлять количеством воды таким образом, чтобы выравнивать давление с обеих сторон шлюзовых ворот, что упрощало работу с ними. Для этого в больших воротах Леонардо сделал маленькие ворота с засовом.

Также Леонардо изобрёл канал с системой шлюзов, позволяющей кораблям продолжать судоходство даже по склонам. Система ворот позволяла контролировать уровень воды таким образом, чтобы корабли могли проходить по воде без затруднений.

Дыхательный аппарат под водой

Леонардо настолько любил воду, что придумал инструкции для погружения под воду, разработал и описал водолазный костюм.

Водолазы по логике Леонардо должны были участвовать в постановке судна на якорь. Водолазы в таком костюме могли дышать при помощи воздуха, который находил в подводном колоколе. Также костюмы имели стеклянные маски, позволявшие видеть под водой. Также костюм имел усовершенствованную дыхательную трубку, которой пользовались ещё в более древние времена ныряльщики. Шланг изготовлен из тростника, а места соединения скреплены непромокаемой материей. В самом шланге имеется пружинная вставка, позволяющая шлангу повысить свою прочность (ведь на дне большое давление воды), а также делает его более гибким.

В 2002 году профессиональный водолаз Жак Козенс устроил эксперимент и изготовил костюм водолаза по чертежам Леонардо, сделав его из свиной кожи и с бамбуковыми трубками, а также воздушным куполом. Опыт показал, что конструкция неидеальна и эксперимент имел лишь частичный успех.

Изобретение ласт

Перепончатая перчатка, которую изобрёл Леонардо, сейчас бы называлась ластами. Она позволяла оставаться на плаву и увеличивала дистанцию, на которую человеку мог заплыть в море.

Пять длинных палок из дерева продолжали строение скелета человека вдоль фаланг пальцев и соединялись между собой перепонками, как у водоплавающих. В основе современных ласт положен точно такой же принцип.

Изобретение водных лыж

Изобретатель старался решить задачу преодоления длинного мелководья солдатами и пришёл к выводу, что можно использовать шкуру, предварительно наполненную воздухом (мешки из кожи), прикрепив эту шкуру к ногам людей.

Если объём мешка будет достаточным, то он сумеет выдержать вес человека. Также Леонардо предполагал использовать брус из дерева, который обладал повышенной плавучестью. В руки солдаты должны брать два специальных шества. чтобы контролировать равновесие и двигаться вперёд.

Идея Леонардо оказалась неудачной, но похожий принцип лёг в основу водных лыж.

Спасательный круг

Если перевести надпись, которая расположена внизу рисунка, то можно прочесть «Как спасти жизнь в случае шторма или кораблекрушения». Это незамысловатое изобретение является ничем иным, как спасательным кругом, позволяющим человеку оставаться выше уровня воды и не тонуть. Предполагалось, что круг будет выполнен из лёгкой коры дубы, который можно было встретить везде в Средиземноморье.

Колесная лодка

В Средние века моря и реки оставались удобными и оптимальными транспортными путями. Милан или Флоренция жизненно зависели от морского судоходства и наличия быстрых и безопасных водных средств передвижения.

Леонардо создал эскиз лодки с гребным колесом с лопастями. Четыре лопасти похожи по форме на плавники водоплавающих. Человек крутил двумя ногами педали, тем самым вращая колесо. Принцип возвратно-поступательных движений заставлял колесо крутиться против часовой стрелки, поэтому лодка начинала движение вперёд.

Модель лодки Леонардо

На видео ниже можете посмотреть более детально устройство лодки с колёсами:

Леонардо да Винчи [Настоящая история гения] Алферова Марианна Владимировна

Летательные аппараты. Грезы о полете. Орнитоптеры и самолет

Идея создать машину, которая поможет человеку подняться в воздух, буквально преследовала Леонардо всю жизнь. Много часов он наблюдал за полетом птиц, изучал их анатомию. Как механик Мастер пытался придумать механизм, которым человек должен был управлять с помощью рук и ног, приводя в движения машущие крылья. Большинство летательных механизмов Мастера – орнитоптеры, то есть машины, которые помог ли бы человеку уподобиться птице. Предполагалось, что человек поднимется в воздух, взмахивая крыльями, как большой орел.

Леонардо да Винчи. Рисунок вертикального орнитоптера. Перо, чернила. Здесь человек сидит в машине и приводит в движение педали. Механизм помещался внутри кожуха в форме шара. Это скорее фантазии на тему полета, нежели реальный чертеж машины

Леонардо построил испытательный стенд с крылом, пытаясь выяснить, как же поднять человека в воздух. Воссозданные по чертежам Леонардо модели орнитоптеров не могут летать – но они в малейших деталях воспроизводят движения птичьих крыльев.

Механизмы, в которых человек приводит крылья движениями рук и ног, можно встретить в записях Леонардо в различных вариантах. Иногда это одна пара крыльев, иногда две. Один из проектов – рисунок летательного аппарата, в котором человек должен был лежать, продев ноги в устройства, напоминающие стремена, – одна нога поднимает крыло, другая опускает. Проще сказать: человек лежа крутит педали, а привод с помощью тросов и рычагов заставляет двигаться крылья. Это похоже на воздушный корабль, сев на который, человек станет грести по воздуху, как по воде.

У да Винчи есть еще один вариант орнитоптера – когда две пары крыльев приводятся в движение как руками, так и ногами. При этом человек поднимает крылья руками с помощью барабана, а опускает ногами. Человек опять же находится в аппарате лежа. Но Леонардо довольно скоро понял, что человеку попросту не хватит силы мышц, чтобы привести в движение крылья со скоростью, достаточной, чтобы поднять его в воздух. В самом деле, парадокс заключается в том, что довольно простые расчеты показывают: размахивать такими крыльями может только тяжеловес, но при этом его усилий хватит лишь на то, чтобы поднять в воздух щуплого парнишку. То есть, если бы один человек мог махать за другого, то человек давно бы летал, как птица. Но физику не обманешь, в отличие от учителя физики, когда ученик выдает списанное решение за свое.

Придя к столь неутешительным выводам (имеется в виду – нехватка мускульной силы), Мастер стал искать механизмы, способные помочь в этом человеку. На одном из рисунков появился механизм, в котором используются пружины. Сама схема, придуманная Леонардо, с точки зрения механики, была оригинальной, но опять же не имела практического воплощения.

В конце концов Леонардо отказался от идеи машущего крыла и стал думать о крыле планирующем. На одной странице с его записями изображен планирующий лист и рядом – изображение неподвижного крыла. Так в его фантазиях явился механизм, напоминающий современный дельтаплан. Для того чтобы управлять планером, использовался механизм балансировки и подвижное крыло. Сохранился рисунок, на котором человек расположен в подвеске, чем-то напоминающей нынешнюю подвеску дельтаплана. Правда, пилот изображен вертикально. Мастер исследовал равновесие планера – тот должен быть построен из бамбука и с оттяжками из сырого шелка или из кожи. Человек располагался намного ниже этой плоскости, что позволяло уравновесить конструкцию.

Реконструкция орнитоптера Леонардо, получившего наименование «Большая птица». Википедия. В данной конструкции Леонардо тщательно сымитировал движения птичьих крыльев

Уже в наше время в Великобритании из материалов времен Леонардо построили «дельтаплан» по его чертежам, и аппарат с успехом прошел испытания на меловых утесах Англии.

Без сомнения, Леонардо ставил перед собой задачу, которую невозможно было решить, имея в распоряжении технологии XV века. Разрабатывая конструкции своих летательных аппаратов, да Винчи рассчитывал только на силу человека, пытаясь максимально использовать мышцы пилота, заставляя его работать руками, ногами, и даже – головой. Не в смысле соображать, а в прямом – использовать голову как часть привода. Но, как бы ни старался Леонардо, в его время полет был невозможен – в распоряжении великого Мастера не было двигателя и необходимых легких материалов, чтобы создать летательный аппарат. Свои модели Леонардо предполагал строить из дерева и ткани. Хотя планер, пожалуй, создать было возможно.

Первые полеты человек совершил на воздушных шарах спустя три века после Леонардо. В 1783 году поднялся в воздух сначала воздушный шар братьев Монгольфье, наполненный нагретым воздухом, а затем, в том же году, – наполненный водородом аэростат Жака Александра Сезара Шарля. И хотя можно было кое-как управлять воздушным шаром (например, использовать мешки с балластом и якорь), все равно это был полет по воле воздушных течений – шар летел туда, куда гнал его ветер, а не туда, куда планировал направить его человек. Скорее, это могло стать развлечением, упоением полетом как таковым, нежели имело практическое значение.

Только в 1852 году был создан аппарат, которым можно было управлять, – так появился дирижабль, летательный аппарат сигарообразной формы, с винтом, который приводила в движение паровая машина.

В 80-х годах XIX века начинается «битва за небо». Ученые, соревнуясь друг с другом, сооружают летательные аппараты один чуднее другого. Параллельно начинается разработка теории. Именно в это время появляются пригодные для полетов планеры.

Как вы понимаете, сам по себе планер отправиться в полет не может – его надо разогнать с помощью лебедки или столкнуть с наветренной стороны горы. Первый планер современного типа, поднявший человека в воздух, сконструировал английский ученый и изобретатель Джордж Кейли в 1853 году.

В 1882 году Александр Можайский создал и испытал моноплан с двумя паровыми машинами. Смогла ли эта конструкция оторваться от земли, так точно и неизвестно. Испытания в итоге закончились катастрофой. А для продолжения исследований денег, к сожалению, не нашлось.

Первые авиационные моторы – это громоздкие и тяжелые паровые машины. Проект первого аэроплана с мотором такого типа принадлежит немцу Фридриху Маттису. В центре ромбовидного крыла самолета Маттис предполагал разместить тяжелый двигатель. Его конструкция так и осталась на бумаге и вскоре была забыта. Более продуманно подошел к своему делу ученый из Великобритании Уильям Хенсон. Этот аппарат имел паровой двигатель мощностью около 30 лошадиных сил, двигатель приводил в действие воздушные винты диаметром чуть более трех метров. Для того чтобы уменьшить вес машины, англичанин предложил заменить обычный котел системой сосудов конической формы и использовать воздушный конденсатор. В 1844–1847 годах Хенсон произвел несколько испытаний своих аэропланов. Но и они все закончились неудачно. Слава создателя первого самолета, оторвавшегося от земли, принадлежит британцу Джону Стрингфеллоу. Однако такая машина по-прежнему не могла реально покорить небо. На исходе XIX века созданием аэропланов с паровыми двигателями увлекся «пушечный король» Хайрем Максим. Он решил не тратить время на опыты и сразу же приступил к строительству самолета. Его аппарат был снабжен паровой машиной мощностью уже в 360 лошадиных сил, а размерами его «чудище» походило на двухэтажный дом. Самолет весил три с половинной тонны! В итоге эта громадина, на мгновение оторвавшись от земли, тут же рухнула и превратилась в обломки. Таких охотников взлететь, не тратя время на инженерные изыскания, нашлось немало. Французский инженер Клеман Адер решил взять количеством и построил сразу несколько аэропланов, которые в итоге не мог ли летать. Когда лучший из его выводка, «Авион-три», разбился в присутствии государственной комиссии, горе-инженер сжег все свои чертежи аэропланов и переключился на автомобили. В итоге к концу XIX столетия изобретатели и конструкторы поняли, что из-за своих размеров и массы паровые двигатели невозможно применить в самолетостроении. Хотя об этом догадывались и раньше, пытаясь приспособить на аэроплан электрический мотор.

Первыми летательными аппаратами, которые стали выполнять регулярные рейсы, были дирижабли.

Однако в начале XX века у дирижаблей появился новый конкурент. После того как создали легкий и надежный двигатель внутреннего сгорания, многие конструкторы вновь занялись проектированием аппаратов тяжелее воздуха. Результат не заставил себя долго ждать: 17 декабря 1903 года поднялся в небо самолет братьев Райт. Он был снабжен бензиновым двигателем с двумя цилиндрами, расположенными горизонтально.

Для того чтобы самолет не только оторвался от земли, но и полетел, необходимо было решить две важнейшие проблемы – создать двигатель, способный поднять в воздух конструкцию тяжелее воздуха, и найти способ управлять аппаратом в воздухе. Братья Райт создали необходимый двигатель и решили вопрос управления с помощью «перекоса крыла». Этот принцип использовался недолго, вскоре были изобретены элероны. Но самолеты не сразу безраздельно покорили небо. Еще долго продолжалось соревнование, кто же будет царить в небе – дирижабль или самолет.

Дирижабль – летательный аппарат легче воздуха, он «плавает» в атмосфере за счет выталкивающей силы, так что газ в оболочке должен быть легким, по плотности меньше плотности атмосферы. Обычно оболочка дирижабля наполняется водородом или гелием. Однако водород легко воспламеняется. Гелий – инертный газ и потому безопасен, но это редкий и дорогой газ, в начале XX века его запасами располагали, в основном, Соединенные Штаты Америки, так что Европе приходилось довольствоваться водородом. Приходилось очень тщательно соблюдать технику пожарной безопасности: при посадке на дирижабль пассажиры сдавали спички и зажигалки.

Путешествие в дирижабле в начале XX века по комфортабельности значительно превосходило даже нынешние самолеты, не говоря о первых конструкциях в стиле братьев Райт. На пассажирском дирижабле имелись ресторан с кухней и салон для отдыха. Знаменитый цеппелин «Гинденбург» был оборудован небольшим, специально изготовленным для дирижабля облегченным роялем.

И хотя дирижабли долгое время успешно конкурировали с самолетами, поскольку в то время могли переносить куда большие грузы, нежели самолеты, все равно аппараты тяжелее воздуха выиграли битву за воздух.

Считается, что эпоха дирижаблей закончилась, когда при посадке в Лейкхерсте (США) сгорел немецкий пассажирский дирижабль «Гинденбург». Вечером 3 мая 1937 года «Гинденбург» вылетел из Германии и взял курс на запад. Он пересек Атлантический океан, и уже 6 мая его пассажиры увидели Манхэттен. Желая угодить пассажирам, а заодно похвастаться цеппелином перед американцами, капитан сделал круг над городом. После этого дирижабль направился в сторону базы Лейкхерст. Посадку осложнило приближение грозового фронта. Во время посадки произошло возгорание, за 15 секунд огонь распространился по дирижаблю, и произошел взрыв, еще через 15 секунд «Гинденбург» рухнул на землю рядом со швартовочной мачтой. При крушении погибли 36 человек. Независимо от того, что послужило причиной возгорания, катастрофа «Гинденбурга» привела к прекращению строительства пассажирских дирижаблей. Отныне небо всецело принадлежало самолетам. Дирижабли на гелии использовались только для разведки во время войны.

За время между Мировыми войнами в технологии самолетостроения произошел огромный прогресс. Первые самолеты строились из древесины и ткани, но теперь конструкторы перешли к почти полностью алюминиевому фюзеляжу. Все знают, что алюминий – очень мягкий материал, алюминиевую ложку или вилку можно согнуть руками без особых усилий, и для корпуса самолета чистый алюминий не подходит. Но немецкие инженеры придумали сплав алюминия с медью и марганцем, такой сплав после термической обработки приобретает свойства, необходимые для авиастроения. Это – дюралюминий (дюраль в просторечии), по названию города Дюрен, где было налажено его производство. Из этого сплава в 1917 году немецкая фирма «Юнкерс» построила цельнометаллический моноплан.

Развитие двигателей для самолетов также шло быстрыми темпами. Движущей силой в развитии самолетостроения не последнюю роль играли многочисленные призы за рекорды скорости и дальности.

Итак, мы видим, что для решения тех проблем, над которыми бился Леонардо, понадобились годы непрерывного труда ученых и инженеров, создание новых теорий, новых конструкций, новых двигателей и новых материалов. Ничего этого не было в распоряжении Мастера в XV веке. Промышленная революция дала все это, а также – преемственность знаний, когда один исследователь или конструктор может продолжить работу там, где ее закончил другой.

Однако Леонардо оставил нам то, что, быть может, не менее важно, чем достижение всех промышленных революций, – веру в безграничные возможности человека.