С марта по апрель 2017 года в Таганрогском государственном литературном и историческом музее проходила интересная выставка «Механика Леонардо да Винчи». Выставка в музее приурочена к дню его рождения 15 апреля 1452 года. На выставке представлены 30 механизмов изготовленных по чертежам великого гения эпохи Возрождения. По экспонатам, представленным на выставке видно, как на базе первых несложных узлов создавалась все более совершенная техника.

С марта по апрель 2017 года в Таганрогском государственном литературном и историческом музее проходила интересная выставка «Механика Леонардо да Винчи». Выставка в музее приурочена к дню его рождения 15 апреля 1452 года.

Леонардо оставил после себя рукописи по многим областям знаний. Он занимался математикой, механикой, геологией и физической географией, метеорологией, химией, астрономией, ботаникой, анатомией и физиологией человека и животных, хорошо известен в основном как художник, чьи шедевральные полотна украшают самые известные музеи мира.

Однако Леонардо был и не менее талантливым изобретателем, который открыл для человечества новую ступень развития. Человек, чья гениальность была признана ещё при жизни, во многом опередил свое время. Сконструировав по чертежам Леонардо да Винчи машины, исследователи доказали, что именно ему принадлежат «авторские права» на парашют, вертолет, акваланг, пулемет, автомобиль и массу других механизмов, без которых невозможно представить современную цивилизацию. Современные испытания устройств, созданных по чертежам Леонардо, показали – они работают.

На выставке представлены 30 механизмов изготовленных по чертежам великого гения эпохи Возрождения. Подшипники, автоматический молот, коленвал, парашют, «вечный» двигатель, редуктор, домкрат, спасательный круг, воздушный винт, танк, прожектор, подъемные механизмы, военная техника и многое другое. Однако, на самом деле в документах Леонардо да Винчи только в области техники чертежей различных устройств в несколько раз больше.

По экспонатам, представленным на выставке видно, как на базе первых несложных узлов создавалась все более совершенная техника. Например, червячная передача позволяла получать значительные усилия. Зубья червячной передачи зацепляли сразу несколько зубьев большого зубчатого колеса, что повышало надежность при передаче больших усилий.

На базе червячной передачи Леонардо да Винчи сконструировал станок для намотки ниток на катушку. Он предназначен для текстильного производства и позволял производить равномерную намотку ниток. В нем использовалась червячная передача на колесо, а также применялся бегунок, который медленно перемешал нитку по поверхности катушки. Аналогичные устройства используются и в современных намоточных станках.

Зубчатое колесо, изобретенное Архимедом в 3 веке до н.э., было хорошо известно во времена Леонардо, который работал над усовершенствованием различных видов механизмов, способных передавать движение и усилие. Сочетание зубчатого колеса с цевочной шестерней неоднократно встречается в разработках Леонардо. Цевочная шестерня представляет собой несколько маленьких цилиндров, находящихся между дисками. На следующей фотографии изображен подъемник с храповиком.

Храповик непременная деталь многих механизмов Леонардо да Винчи, значительно облегчающая подъем тяжестей. Этот механизм, который позволяет оси вращаться в одном направлении и не позволяет в другом. Храповик почти без изменений дожил до нашего времени и также широко используется в заводских механизмах, подъемниках, гаечных ключах, домкратах, лебедках

На рисунке Леонардо изображено зубчатое колесо с перпендикулярными штырями, расположенными по окружности колеса. Устройство передавало движение в момент, когда рукоять поворачивала цевочную шестерню, цеплявшуюся за штыри зубчатого колеса и вращавшая колесо.

Вертикальный домкрат, представленный на выставке преобразует вращательное движение в поступательное, позволяя поднимать тяжелые предметы с малой затратой усилий. Рукоятка присоединена к маленькому зубчатому колесу. Когда колесо поворачивается, круглая шестерня цепляется за зубчатую рейку и двигает её вверх. В свою очередь любой предмет находящийся наверху этой рейки, мог быть поднят. Опустить предмет можно изменив направление вращения рукоятки.

Для поднятия больших крупногабаритных грузов предназначался подъемный механизм с системой блоков. Такой вариант позволял, затрачивая небольшие усилия поднимать очень тяжелые грузы.

Леонардо да Винчи предлагал большое количество различных вариантов различных грузоподъемных механизмов, которые являются прообразами современных башенных кранов. Например, высотный кран на тележке позволял перемещать и поднимать грузы на значительную высоту и использовался при строительстве высоких башен, крепостей и других сооружений. У него имеется вариант крана на колесной поворотной платформе, а также с системой рычагов и блоков для точной установки груза, например, колонн.

Поворотный подъемный кран: В работе этого подъемного крана предусмотрены три основных движения: поднятие, перемещение и вращение груза. Рабочий, отвечающий за поднятие, находился на нижней платформе, где веревка накручивалась и скручивалась с барабана до необходимой длины. На верхней платформе находился рабочий, отвечающий за операции перемещения груза и его вращения, которые осуществлялись при помощи штурвала и длинного винта с правосторонним вращением с одной стороны и с левосторонним с другой. Вращение производилось с земли при помощи веревок, закрепленных за два кольца в крайних точках горизонтальной выносной стрелы крана.

Как известно Леонардо да Винчи был поглощен идеей летательных аппаратов. Воздушный винт один из самых известных рисунков Леонардо да Винчи. Многие эксперты называют его прародителем вертолета. Записи Леонардо свидетельствуют, что винт был 5 метров в диаметре, сделан из льняной ткани, а кабина из тростника. Скорее всего он управлялся четырьмя людьми, которые вращали вал, чтобы привести в движение «пропеллер». Вероятно, это одно из гениальных предвидений будущего и многие эксперты называют его прародителем вертолета. Его вариант дельтаплана представляет собой вполне работоспособную конструкцию.

Для будущей авиации Леонардо да Винчи уже тогда конструировал необходимые приборы. До поднятия летательных аппаратов в воздух было ещё далеко, а вопрос определения горизонта на аппарате он уже продумывал. Инклинометр – это прибор способный определять угол наклона летательного аппарата по отношению к горизонту. Отвес с маленьким шаром на конце висел внутри куполообразной конструкции. Пилот смотрел на угол отклонения линии отвеса, чтобы определить, летит аппарат горизонтально, или с наклоном. Схожие приборы с грузом отвеса широко используются сегодня для измерения степени наклона откоса.

Прибор анемометр использовался для измерения силы ветра. Вертикальная пластина двигалась как указатель направления ветра и по степени её отклонения от вертикального положения можно было судить об интенсивности ветра. Похожий прибор был изобретен итальянским математиком Лесни Альберти в 1450 году.

Парашют Леонардо да Винчи представлял собой конструкцию в форме пирамиды. Длина каждого деревянного шеста составляла 7 метров. Леонардо считал данную модель разновидностью планера или «способом летать без маховых движений крыльев». В 2000 году британский парашютист Адриан Николас опробовал модель Леонардо совершив прыжок с воздушного шара с высоты 3000 метров. Прыжок прошел успешно. Однако на высоте 600 метров ему пришлось сбросить парашют Леонардо и воспользоваться запасным, современным, опасаясь быть травмированным.

Его увлечение морем вылилось в многочисленные чертежи устройств для изучения подводной жизни. Его костюм для погружения под воду был выполнен из кожи и присоединен к тростниковой трубке, ведущей на поверхность. Таким образом осуществлялось дыхание под водой.

Самый необходимый предмет для спасения на воде, это спасательный круг. Это изобретение Леонардо да Винчи дошло до нас практически без изменений. Вероятно, это изобретение могло использоваться и как система для преодоления вплавь больших расстояний, чтобы пловец мог передохнуть.

Леонардо размышлял о том, как помочь солдатам преодолевать длинные мелководья. Он предложил систему хождения по воде, для чего использовать наполненную воздухом шкуру (кожаные мешки или винный бурдюк), прикрепленную к ногам солдат. В случае, если мешки достаточно большие, они могли бы выдержать человеческий вес. Также можно было использовать плавучие деревянные брусья. Два шеста с наполненными воздухом мешками были предназначены для сохранения равновесия и могли помочь двигаться по воде.

Во времена Леонардо да Винчи моря и реки были самыми эффективными средствами сообщения. Такие города как Милан и Флоренция были полностью зависимы от наличия быстрых и надежных судов. Леонардо создал рисунок колесной лодки с лопастями, схожими по форме с плавниками рыб. Человек должен был вращать ногами две педали. По принципу возвратно-поступательного движения педали приводили в движение гребное колесо, которое начинало вращаться и судно двигалось вперед.

Лодка с пушками пример одного из многочисленных изобретений Леонардо да Винчи для военного дела. Небольшой военный корабль оснащен пятью пушками, которые крепятся на подвижной платформе, которая позволяет направлять пушки в любую сторону. Это аналог современной поворотной орудийной башни.

Корабль с клювом, падающим сверху, должен был разбивать и топить вражеские суда, а лодка с серпом предназначалась для атаки вражеских кораблей огромным серпом. Есть также варианты конных тележек с вращающимися режущими серпами против пехоты противника.

Военная техника также часто встречалась в рисунках и работах Леонардо да Винчи. На выставке представлены несколько различных по принципу действия образцов.

Катапульта - метательное орудие. Вращая барабан производят намотку веревки на барабан, тем самым натягиваются два плеча, которые соединены к барабану веревкой. К барабану также подсоединен ковш, в котором находится снаряд. Когда язычок храповика поднимается, плечо выпрямляется и выстреливает груз.

Требушет, это метательное устройство, работа которого совершается за счет силы гравитации. В требушете используется рычаг. К короткой стороне рычага привязан тяжелый груз. Когда короткая сторона рычага опускается, то под действием силы тяжести большое ускорение придается длинному концу рычага. Праща с рычагом взлетают вертикально вверх, один из концов пращи соскальзывает, метая снаряд в направлении цели с большой силой. Использование пращи значительно увеличивает дальность стрельбы и скорость снаряда. Для увеличения точности стрельбы в требушетах используют направляющий желоб, который перед стрельбой закладывают в пращу.

На рисунке Леонардо да Винчи изображена осадная башня. Основными деталями этого приспособления являются каркас на колесах и хорошо защищенный мост перекинутый через ров и ведущий на крепостную стену, в город или замок.

Леонардо да Винчи спроектировал огромное боевое орудие: бронированную машину вооруженную со всех сторон пушками и способную перемещаться во всех направлениях. Предполагалось, что один солдат должен располагаться в смотровой башне для того, чтобы задавать направление. Орудие должно было перемещаться посредством мускульной силы экипажа предположительно из восьми человек. Экипаж должен быть поворачивать рукоятки, прикрепленные к небольшим колесам, которые приводили в движение четыре больших колеса. Судя по рисунку Леонардо каждое колесо приводилось в движение независимо. Концепция бронированного вагона, управляемого пехотинцами, впервые использовалась в Первой мировой войне.

 

В другом варианте аналога современного танка для привода сооружения в движение использовался коленвал. Леонардо да Винчи разработал тяжелый фургон в форме черепахи вооруженный со всех сторон пушками и окованный броней. Проблему перемещения этой платформы надеялись решить при помощи парусных судов, но вместо этого Леонардо предложил поместить внутрь вагона 8 человек приводящих его в движение, используя коленвал. Он даже подумывал о замене людей лошадьми, но мысль о том, что животные могут запаниковать, находясь в таком тесном и шумном пространстве, разубедила его. Коленвал применяется в современных поршневых двигателях, насосах, компрессорах, кузнечно-прессовых машинах и т.д.

Для военных целей Леонардо да Винчи разработал несколько вариантов многоствольной артиллерии – аналоги современных пулеметов, автоматическую зарядку арбалетов, огромный дальнобойный арбалет, пушки с подъемной дугой заряжаемые с казенной частью, вращающиеся и режущие лопасти для конницы и защиты крепостей, выдвижную лестницу с зубчатым приводным механизмом и несколько вариантов веревочных, килевидные снаряды с оперением аэродинамической формы и другие изобретения.

Для переправы через водные преграды Леонардо да Винчи предложил несколько вариантов мостов. Конструкция перекидного поворотного моста позволяла быстро наводить переправу, а также убирать её при необходимости.

Разборной мост позволял солдатам быстро переправляться через водные препятствия и мог собираться на месте из деревьев и бревен. По задумке Леонардо да Винчи при строительстве не используются веревки или гвозди.  Чем сильнее давление на опоры сверху, тем прочнее конструкция.

Однако, наибольшее количество изобретений Леонардо да Винчи было в области мирной техники для повседневной жизни и производства.

Леонардо пытался решить проблему трения в механизмах, разрабатывая различные системы. Например, для того, чтобы выдерживать давление вертикальной оси, предлагалось использовать специальные шариковые упорные подшипники.

На выставке представлен также шариковый подшипник со скользящим кольцом. Кольцо позволяет шарикам двигаться свободно, практически не соприкасаясь друг с другом. Такая конструкция подшипников часто используется в настоящее время.

Для механизации тяжелого ручного труда при ковке металлических изделий им был предложен автоматический молот. Принцип автомолота прост, при вращении ручки молот поднимается, потом резко падает на поверхность. Этот механизм мог предназначаться для кузнецов, которые использовали молот и наковальню, чтобы ковать мечи, подковы и другие инструменты. Такие молоты могли приводиться в движение не только людьми, но и водой. Для этого рукоять молота соединялась с водяной мельницей, что позволяло использовать в работе более тяжелые молота.

Леонардо да Винчи разработал интересную конструкцию самодвижущего транспортного средства, прародителя современного автомобиля. В качестве двигателя использовался механизм накопления энергии по принципу арбалета. Усилие изогнутого дерева при помощи передаточного механизма передавался на колеса. Кроме того, был предусмотрен автоматический поворотный механизм. Пробег такой коляски был очень небольшой, и она предназначалась для сценических постановок.

Для сцены был также предназначен и прожектор. Он представляет собой ящик с одной стороны которого располагается большая стеклянная линза, а внутри находится свеча. Внутренние стороны ящика выложены зеркалами. Так Леонардо да Винчи создавал интенсивный и широкий свет.

Великий изобретатель, намного опередивший свое время занимался также и альтернативной энергетикой. Известен проект (выполненный Леонардо между 1513 и 1516 г. во время его пребывания в Риме) большого параболического зеркала, имеющего множество граней. Он был задуман для нагревания котлов в прачечной путем концентрации солнечной энергии.

В чертежах Леонардо да Винчи был изображен вариант «вечного двигателя», основанного на идее колеса с неуравновешенными двигателями. К краям колеса прикреплены перекидные палочки с грузами на концах. При всяком положении колеса грузы на правой стороне будут откинуты дальше от центра, нежели на левой; эта половина, следовательно должна перетягивать левую и тем самым заставлять колесо вращаться. Значит колесо будет вращаться вечно, по крайней мере до тех пор, пока не перетрется ось.

С тех пор наука и техника далеко шагнули вперед и в наше время предлагается огромное количество новых, более совершенных источников энергии типа «вечный двигатель», которые к сожалению, так и не работают и энергетическая проблема остается не решенной. Работающие источники альтернативной энергии как правило не рентабельны и не могут окупить затраты на их создание.

Гениальные изобретения Леонардо да Винчи в эпоху возрождения были и его многогранный талант позволили человеческой цивилизации перейти на новый, более высокий уровень развития в науке и искусстве.