Projecten van de toekomst in de tekeningen van Leonardo da Vinci

2024 Auteur: Seth Attwood | [email protected]. Laatst gewijzigd: 2023-12-16 16:13

Er zijn activiteiten waar je aan kunt deelnemen zonder spijt te hebben van de tijd die je eraan hebt besteed en voor het welzijn van de geest. Kijk bijvoorbeeld naar de tekeningen en schetsen van Leonardo da Vinci - "levende schetsen" van zijn originele ideeën en projecten, die ontelbaar lijken.

In de tekeningen van de meester kunnen we gemakkelijk de bekende (en voor mensen van de Renaissance - innovatieve) uitvindingen herkennen: van waterski's en een duikerspak tot een parachute en een zweefvliegtuig. Veel van zijn ideeën bleven "in het project": in de vorm van afbeeldingen op papier van allerlei mechanismen, apparaten en gebouwen. Deze tekeningen zijn een betrouwbare opslagplaats van de ideeën en het onderzoek van de auteur. Ze laten je toe een kijkje te nemen in het creatieve laboratorium van da Vinci, kennis te maken met zijn werkwijze en de gedachtegang te volgen, hoe hij stap voor stap complexe technische, constructieve en andere problemen opzette en oploste.

De geschiedenis van ontdekkingen en uitvindingen getuigt van het feit dat vroeg of laat bruikbare ideeën in het leven worden geroepen en in praktijk worden gebracht. Een treffend voorbeeld van hoe dit gebeurt, is het wetenschappelijke en technische werk van Leonardo da Vinci. Als geboren onderzoeker en uitvinder werkte hij voornamelijk met ideeën: sommige ontwikkelde hij zelf, andere leende en ontwikkelde hij, terwijl hij altijd op zoek was naar praktische toepassing ervan.

Leonardo stelde eerst een oplossingsplan op: hij maakte een schets van de toekomstige structuur, die het algemene idee weerspiegelt. Daarna bestudeerde hij de details nauwkeurig, maakte schetsen en voorzag ze van commentaar. En tot slot heb ik alle onderdelen samengevoegd tot één geheel - een kant-en-klare volwaardige illustratie. Zoals een van de onderzoekers van het werk van de kunstenaar opmerkte, zijn veel van zijn schetsen 'onvoltooide gedachten over methoden en middelen'. Inderdaad, bij het bestuderen van deze tekeningen en tekeningen, is het soms nodig om de details en details te bedenken die door da Vinci ontbreken of opzettelijk zijn weggelaten. Maar sommigen van hen zijn zo geverifieerd en nauwkeurig dat zelfs na vijf eeuwen hun taal begrijpelijk is zonder woorden. Volgens de tekeningen die door toekomstige generaties zijn geërfd door de briljante ontwerper en uitvinder, waren moderne ambachtslieden in staat om werkende modellen van verschillende apparaten te maken.

Hier is een schets van de forttoren (Fig. 1)

Links ervan staat een diagram van een van de belangrijke details van het gebouw - een wenteltrap. Het ontwerp doet denken aan de beroemde schroef van Archimedes, alleen de treden ontbreken! Bekijk de tekening van dichterbij en je zult het verbazingwekkende ontwerp van Leonardo de architect ontdekken. De trap is dubbel: aan de ene kant kun je de toren beklimmen en aan de andere kant - daal af zonder te botsen of elkaar zelfs maar te zien. De banen van beide delen van de trap zijn niet-kruisende spiraallijnen (ruimtelijke bochten die rond een verticale steun draaien - een ronde pilaar in het midden van de structuur). Elk deel van de trap heeft zijn eigen in- en uitgang en het model is een spiraalvormig oppervlak, de zogenaamde helicoïde. Bij een echte trap zijn treden waaiervormig rond de pilaar.

Een dubbele wenteltrap siert het koninklijk kasteel van Chambord in Frankrijk. De bouw begon in 1519, kort na de dood van Leonardo. Zoals u weet, bracht hij de laatste jaren van zijn leven door in dit land, aan het hof van Francis I, zijn beschermheer, en was de eerste koninklijke kunstenaar, ingenieur en architect. Het is niet met zekerheid bekend of Leonardo heeft meegewerkt aan het ontwerp van het grandioze kasteel. Zelfs als dat niet het geval is, zeggen experts, hebben de makers de ideeën van da Vinci uit de tekeningen van de kunstenaar gebruikt. Het is waarschijnlijk dat de keuze van architecten werd beïnvloed door zijn schets (afb. 1), gemaakt in de late jaren 1480. Er zijn 77 trappen in Chambord, waaronder verschillende wenteltrappen, maar alleen deze is zijn echte attractie geworden.

Andere dubbele wenteltrappen zijn ook bekend. De vroegste werden gebouwd in Europese kathedralen in de XIV-XV eeuw, maar ze zijn inferieur aan de trappen in het kasteel van Chambord, niet alleen in grootte en decor, maar ook in eenvoud en originaliteit van het ontwerp - niemand kan volledig isoleren delen van de dubbele wenteltrap uit elkaar totdat Leonardo erin slaagde of niet in me opkwam.

In 1527 paste de Italiaanse architect Antonio da Sangallo de Jongere hetzelfde idee toe. In opdracht van paus Clemens VII begon hij met de bouw van een enorme watertoren - de bron van St. Patrick (foto hierboven) - in de stad Orvieto in geval van belegering en ontzegging van toegang tot externe waterbronnen. Hier werd toegang tot water op de bodem van de put verschaft door twee tegenover elkaar liggende ingangen, die leidden tot autonome wenteltrappen: een wagen werd neergelaten om water te halen en de andere werd gebruikt om het omhoog te brengen. De verlichting van het gebouw was natuurlijk: het licht viel door de vele boogramen in de muren van de toren naar binnen.

Leonardo da Vinci heeft ook meer complexe architectonische composities van trappen. Een daarvan is als een driedimensionaal labyrint met veel in- en uitgangen. Bekijk de volgende schets (fig. 2)

Je kunt meteen vier externe trappen zien die niet met elkaar zijn verbonden, "draaiend" rond een massieve vierkante pilaar, waarin misschien een soort hefinrichting is verborgen. Met verbazingwekkend gemak combineert de kunstenaar architectuur en geometrie van de ruimte, combineert hij lijnen en vormen en creëert hij complete beelden en op zichzelf staande structuren.

Da Vinci vond nog een interessant gebruik van de dubbele helix. Hij gebruikte het bij de constructie van een apparaat om onder water te ademen (fig. 3).

Dit is een verbeterde versie van de ademslang die door oude duikers werd gebruikt. Het apparaat bestaat uit een vlotter met een beschermende drijvende koepel, een masker, ademhalingsslangen en een klep die de werking ervan regelt en voorkomt dat er water binnendringt. De slang is gemaakt van verschillende rietbuizen die zijn verbonden door inzetstukken van waterdicht materiaal, en aan de binnenkant bevinden zich dubbele veren - een compact elastisch element dat enerzijds voorkomt dat het materiaal krimpt en zijn vorm verliest, en anderzijds, maakt de slang flexibel.

zie ook artikel Foto's door Leonardo da Vinci

Leonardo was een van de eersten die een spiraalvormig oppervlak gebruikte bij het ontwerp van de propeller - het belangrijkste onderdeel waarmee het vliegtuig verticaal in de lucht kon stijgen als het mogelijk was om de propeller goed los te draaien en tegelijkertijd om te gaan met zijn instabiliteit tijdens het tillen. We hebben het over een complexe spiraalvormige beweging (rotatie rond een vaste as en parallelle overdracht erlangs, gelijktijdig uitgevoerd), maar al in relatie tot de mechanica van de vlucht.

De propeller van Leonardo da Vinci (Fig. 4) wordt beschouwd als het prototype van de moderne hoofdrotor, en hij is zelf de uitvinder van de helikopter, of, zoals het in Rusland wordt genoemd, de helikopter. Trouwens, het woord "helikopter" is verwant aan het woord "helicoide" en komt van de Griekse woorden ëλικου (spiraal, schroef) en πτεoóν (vleugel). Het verscheen pas in de jaren 1860, bijna vier eeuwen nadat deze tekening was gemaakt.

Da Vinci had het idee van een "lancering" voor zijn ontwerp heel goed kunnen lenen van een "vliegende draaitafel" - een stuk speelgoed uit het oude China. Het was een staaf met een vogelveerschroef aan het uiteinde. Het werd met de hand of met behulp van een op een staaf gewonden draad gesponnen en losgelaten. De moderne versie is een primitieve helikopter "fly" (Fig. 5), het is gemakkelijk om het zelf te maken.

Maar de vorm van de propeller da Vinci kon kiezen door de rotatie van de propeller van Archimedes te observeren (Fig. 6).

Leonardo, de ingenieur, heeft in het algemeen meer dan eens geprobeerd deze ingenieuze uitvinding van de oude Griekse wetenschapper aan verschillende mechanismen aan te passen. Ik gebruikte het bijvoorbeeld als onderdeel van een hydraulische machine. Of als elementen van een perpetuum mobile (het was een constructie van twee schroeven met verschillende diameters: één voor één steeg het water en de andere zakte naar het oorspronkelijke niveau). Maar toen gaf Leonardo deze vruchteloze onderneming op en bedacht een interessantere en nuttigere toepassing voor de schroef van Archimedes.

Leonardo beschouwde zijn ontwerp niet als een vliegtuig, maar onderzocht hoe het werkte. Hij was op zoek naar het geheim van de vlucht in de natuur, die optimale vormen creëert die bepaalde functies vervullen: hij keek lange tijd naar "levende machines" - vogels die vrij in de lucht zweefden, beschreef hun bewegingen. In zijn schetsen is er een traject van een vogel die naar boven stijgt (Fig. 7), wat een spiraalvormige curve is.

Apparaten uitgerust met kunstmatige vleugels en in staat om in de lucht te tillen vanwege de spierkracht van een persoon (ornithopters of vliegen) - dit was waar Leonardo het meest in geïnteresseerd was (trouwens, de eerste die probeerde dit idee te implementeren was de bekwame meester Daedalus, de held van de oude mythologie). Da Vinci keerde herhaaldelijk terug naar het oplossen van dit probleem. Zonder succes. Als gevolg hiervan besloot hij de eenvoudigste manier om vogels te vliegen te reproduceren - hij bedacht een zweefvliegtuig dat zweefde door luchtstromingen. Terwijl hij het probleem van de vlucht onderzocht, was hij in letterlijk alles geïnteresseerd, zelfs in zo'n kleinigheid als het geluid van de vleugels van een vlieg! En dit was, zo lijkt het, de hele Leonardo - het grootste genie van de Renaissance, "de meest onverzadigbare nieuwsgierige man aller tijden", zoals een van zijn biografen het uitdrukte.

De propeller, die Leonardo de vorm van een helicoïde gaf, wordt genoemd in zijn beroemde verhandeling Over vliegen. Volgens de beschrijving moet de schroef een metalen rand en een canvasbekleding hebben, en dunne lange buizen dienen als frame voor het canvas. En dan voegt da Vinci eraan toe: "Je kunt een klein model papier voor jezelf maken waarvan de as, van een dunne ijzeren plaat, met kracht wordt gedraaid en die, wanneer deze wordt losgelaten, de schroef laat draaien." Nou, bedenk dan zelf … Afgaande op de ontwerpdetails, zou de schroef kunnen worden gedraaid met behulp van hendels die aan de as zijn bevestigd. Of een veermechanisme zou het kunnen "starten". Wat is een veer? Ja, dezelfde helix, gemaakt van metaal, in staat om energie te accumuleren en af te geven.

De propellertekening is een van de beroemdste in Leonardo's verzameling werken gewijd aan het probleem van de vlucht. Het werd bestudeerd door zowel amateurs als specialisten: wetenschappers, ontwerpers, ingenieurs, uitvinders. Geen van de modellen die ze bouwden, kon zelfstandig opstijgen, zonder motor. Maar iets anders is veel belangrijker. Da Vinci's schets bevatte een idee van onschatbare waarde, en eeuwen later creëerden andere uitvinders en wetenschappers een echte vliegmachine.

Over het algemeen heeft Leonardo veel verschillende nuttige uitvindingen voor zijn rekening, die in zijn tijd niet zijn opgeëist, lange tijd zijn vergeten en vervolgens opnieuw zijn uitgevonden.

Details voor de nieuwsgierigen

Een schroeflijn is een kromme die wordt beschreven door een punt dat met een constante snelheid langs de beschrijvende lijn van een cilinder beweegt wanneer het gelijkmatig rond zijn as roteert. Deze curve snijdt alle generatoren onder gelijke hoeken. Als we op een vel papier verschillende evenwijdige rechte lijnen trekken onder een hoek met de grotere zijde op dezelfde afstand van elkaar, en dan het papier in een cilinder rollen, de twee kleinere zijden verbindend, dan zien we op het oppervlak een spiraalvormige lijn: de rechter, als deze, van onderaf gezien, tegen de klok in draait, of naar links - als deze in de tegenovergestelde richting wordt gedraaid.

Wanneer rotatie rond een vaste as met gelijktijdige overdracht erlangs niet wordt uitgevoerd door een punt, maar door een lijn, beschrijft het een spiraalvormig oppervlak in de ruimte. Dus een segment dat met het ene uiteinde langs een spiraalvormige lijn schuift en met het andere langs de as van de cilinder, beschrijft een helicoïde (van het Griekse ελικος - spiraal, gyrus).

Een cilindrische helix kan langs zichzelf bewegen. Het definieert het kortste pad tussen twee punten van verschillende beschrijvende lijnen op het oppervlak van de cilinder. De helicoïde heeft vergelijkbare eigenschappen. Het schuift vanzelf en heeft een minimumoppervlak voor een bepaalde buitengrens. Eenvoud, flexibiliteit, dynamiek, "economie" - dankzij deze eigenschappen zijn schroefvormen wijdverbreid in de natuur (denk op zijn minst aan de "dubbele helix" van DNA-moleculen en klimplanten) en worden ze veel gebruikt in de praktijk, vooral in technologie (van een veer en een kurkentrekker tot een vleesmolenschroef en propeller).

De hoofdrotor is een propeller met een verticale rotatie-as - de bron van de lift van de helikopter. Met zijn hulp worden vluchtbesturing en landing van het apparaat uitgevoerd. Het idee om een roterende propeller te gebruiken voor vluchten ontstond in de oudheid en was in de middeleeuwen populair in Europa. Het ontwerp zelf had "bladen" en zag eruit als een propeller.