Леонардо_да_Винчи

Государственное бюджетное образовательное учреждение
гимназия 1576 структурное подразделение школа №743
Северного административного округа города Москвы
Леонардо да Винчи –
неизвестный инженер
Выполнили:
Гайдуков Даниил
Головкин Артем
8 класс
Руководитель проекта:
Рувинская Лариса Ивановна
Москва
2013-2014
Содержание
1. Введение ………………………………………………………………….…..3
Цели и задачи работы ……………………………………………….……3
2. На земле ………………………………………………………………..…...…5
Механический лев ………………………………………………….....….5
Редуктор
……………………………………………………….……….5
Катапульты и баллисты …………………………………………..…...…5
Скорострельное оружие …………………………………………..…..…6
Самодвижущаяся тележка ………………………………………….…....6
Танк ……………………………………………………….…………..…..7
Механический рыцарь …………………………………………….…..…7
Лифт …………………………………………………………………..…..8
3. На воде……………………………………………..………………………….9
Подводная лодка………………………………………………………....9
Водолазный костюм…………………………………………………..…9
Перепончатые перчатки………….……………………………….…....10
Арочный мост…………………………………………………………..10
4. На небе……………………………………………………………………....12
Парашют………………………………………………………………...12
Спиральный пропеллер………………………………………………...12
Планер…………………………………………………………………...13
Летательная машина…………………………………………………….13
Дельтаплан………………………………………………………………13
5. Заключение……………………………………………………………….…14
Выводы……………………………………………………………….….14
6. Приложения ……………………..……………………………………….….15
7. Источники информации………………………………………..…..……….19
2
Введение
Нашим современникам Леонардо да Винчи в первую очередь известен
как гениальный художник и скульптор эпохи Возрождения, известный своими
уникальными картинами. Он виртуозно играл на лире. Когда в суде Милана
рассматривалось дело Леонардо, он фигурировал там именно как музыкант. В
числе увлечений Леонардо были даже кулинария и искусство сервировки. В
Милане на протяжении 13-ти лет он был распорядителем придворных пиров. К
тому же, он активно интересовался анатомией, астрономией и градостроительством.
Он был описан как архетип «человека эпохи Возрождения» и универсального гения. Однако сам да Винчи в разные периоды своей жизни считал себя в первую очередь инженером или учёным.
Огромное количество интересной информации несколько противоречит
тому, что изучается в школе на уроках мировой художественной культуры и
истории. Проблема интеллектуального развития школьников определила значимость и актуальность данного исследования.
Гипотеза исследования – если человек действительно талантлив – он талантлив во всем, и может проявить себя в различных областях творчества.
Проблема исследования – поиск ответа на вопрос: только ли художественное наследие Леонардо да Винчи достойно изучения?
Объектом исследования стало инженерное творчество Леонардо да Винчи как изобретателя.
Предметом исследования стали используемые в современном мире технические устройства и конструкции, прототипы которых создал Леонардо.
Цель исследования - состоит в том, чтобы показать окружающим, что
Леонардо да Винчи был не только художником, но и изобретателем.
Задачи исследования:
 изучить техническое творчество Леонардо да Винчи;
3
 выявить инженерные задумки Леонардо, воплощение которых осуществлено
в более позднее время;
 определить области технических интересов да Винчи.
Методы исследования:

теоретические (изучение и анализ литературы, статей, Интернет - сайтов по
теме, посещение выставок).
Отсутствие в учебниках школьного курса интересующих нас сведений и
определило научную новизну данного исследования.
4
На земле
При детальном изучении теоретических трудов да Винчи, ученые доказали, что «патенты» на вертолет, парашют, автомобиль и многие другие изобретения принадлежат именно Леонардо да Винчи. Сделанные им открытия и
изобретения, самых значимых из которых более полусотни, охватывают все области знания, полностью предвосхищая основные направления развития современной науки.
Некоторые создавались ради развлечения. Например, в 1499 году Леонардо для встречи в Милане французского короля Людовика XII сконструировал деревянного механического льва. Лев двигался, шел навстречу королю,
вдруг грудь его раскрывалась, и из нее к ногам короля сыпались лилии.
В устройствах Леонардо часто встречались системы для передачи движения. Редуктор - механизм, передающий и преобразующий крутящий момент, с
одной или более механическими передачами. Основные характеристики редуктора — КПД, передаточное отношение, передаваемая мощность, максимальные
угловые скорости валов, количество ведущих и ведомых валов, тип и количество передач и ступеней. Для того чтобы передать вращательное движение, использовалось зубчатое колесо, профили зубцов которого геометрически проиллюстрированы на презентации. На основе редукторов можно было строить не
только различные приводы и вращательные механизмы (см. Приложение, рис.
1, 2, 3), но и лифты, и даже шариковые подшипники (см. Приложение, рис. 4,
5).
Леонардо да Винчи конструировал множество оружия, в частности катапульты и баллисты. Катапульта (греч. καταπέλτης, лат. catapulta) — греческий
термин, которым обозначается любая метательная машина. Древнеримские авторы называли катапульты «tormentum», от слова скручивать, то есть машинами с торсионным принципом действия. В римское время катапультой (catapulta)
назывались именно стреломёты, но к закату Римской империи стреломёты стали называться баллистами, а название катапульт распространилось на все мета5
тельные машины с торсионным принципом действия. Катапульта является одним из самых древних традиционных видов оружия (см. Приложение, рис. 6).
Катапульта с лебедкой имела гибкое плечо, сгибающееся назад при помощи ручной лебедки, а также ковш, куда по приставной лестнице помещали
камень для броска. Засов лебедки открывался, освобождая гибкое плечо. Оно, в
свою очередь, било по ковшу, выбрасывавшему камень на значительное расстояние. Группа таких катапульт, бьющих по врагу одновременно, могла обеспечивать прекрасную защиту.
Из рисунков Леонардо да Винчи видно, что представление о нейтральной
плоскости возникло у него при изучении действия арбалета. Примером является его рисунок гигантской катапульты для стрельбы камнями. Сгибание дуги
этого оружия производилось с помощью винтового ворота; камень вылетал из
кармана, расположенного в центре сдвоенной тетивы. Как ворот, так и карман
для камня нарисованы (в увеличенном масштабе) такими же, как и на рисунках
арбалета (см. Приложение, рис. 7).
Еще одной заботой Леонардо была скорострельность оружия. Для ее
решения предполагалось установить три многоствольных комплекта на треугольной поворотной раме. Один ряд стволов стреляет, второй - заряжают, третий – остывает (см. Приложение, рис. 8). Подобные прообразы пулеметов
должны были стрелять свинцовыми пулями, создавая плотный огневой заслон.
Одним из самых интересных для современного человека изобретений да
Винчи был, безусловно, автомобиль, который приводился в движение энергией
двух пружин. Самодвижущаяся телега должна была двигаться с помощью
сложного арбалетного механизма, который передавал бы энергию приводам,
соединенным с рулем. Повозка да Винчи была трехколесной и приводилась в
движение заводным пружинным механизмом. Два задних колеса были независимы друг от друга, а их вращение производилось сложной системой шестеренок. Кроме переднего колеса, было еще одно — маленькое, поворотное, которое размещалось на деревянном рычаге. Самой главной деталью этого изобретения было наличие тормоза (см. Приложение, рис. 9,10).
6
Первоначально это транспортное средство предназначалось для увеселения королевского двора и относилось к тому ряду самодвижущихся машин, которые были созданы другими инженерами средневековья и Возрождения. Мастер уделял основное внимание двигателю и ходовой части, поэтому дизайн
“кузова”, которым могла бы обладать такая машина, до нас не дошел.
В 1482 г. Леонардо в письме к герцогу Милана Лодовико Сфорца, пригласившему да Винчи на службу в коллегию герцогских инженеров прежде всего в качестве архитектора, гидротехника, инженера гражданских сооружений и
конструктора военных машин, предложил правителю Милана свои проекты
«очень лёгких и прочных мостов», «пушек, мортир и лёгкого вооружения новой
удобной формы, сильно отличающегося от всего известного; вооружённых повозок, неуязвимых и неприступных».
Леонардо активно рекламировал свои военно-технические идеи.Он предлагал делать закрытые броней колесницы, которые не боялись бы вражеского
обстрела. По форме они напоминали перевернутые суповые тарелки — своеобразные “черепахи”, покрытые металлическими листами и вооруженные пушкой
(см. Приложение, рис. 11). Двигателем этого “танка” должны были стать лошади, находящиеся внутри. Позднее Леонардо отказался от этой идеи — животные могли запаниковать в закрытом пространстве, поэтому для приведения
всей конструкции в движение и для ведения боя предлагалось использовать
экипаж в 8 человек.
Приблизительно в 1496 г. Леонардо да Винчи спроектировал механического рыцаря (см. Приложение, рис. 12), облачённого в броню, по видимости,
являющегося первым антропоморфным роботом. Чертежи робота были найдены в документах Леонардо, обнаруженных в 1950-х годах. На каркас робота
была надета германо-итальянская рыцарская броня, он был запрограммирован
имитировать человеческие движения. Технология частично основывалась на
исследованиях Леонардо в анатомии, в частности, витрувианском человеке.
Внутри доспехов находился механизм, приводящий в движение искусственного человека при помощи тросов и роликов, создавая иллюзию, что там
7
внутри есть живой человек. Рыцарь-робот умел садиться, двигать головой и руками, анатомически правильно открывать и закрывать рот. Также, он мог имитировать звуки - шёл под сопровождение автоматических барабанов.
Чертежи художника свидетельствуют о том, что все части устройства
имели достаточную координацию: контроль над ними осуществлялся за счёт
механического устройства управления, программируемого способом прямого
кодирования, и расположенного в грудной клетке робота, а ноги приводились в
движение отдельно, посредством внешней рукоятки, натягивающей трос, соединённый с важнейшими звеньями в лодыжке, колене и бедре. Неизвестно,
была ли конструкция построена автором.
Великий художник и изобретатель Леонардо да Винчи среди многих
изобретений придумал и лифт. В его конструкции великий мастер применил
стальные тросы, канатные барабаны и зубчатые колеса. Но самое интересное
произошло намного позже, когда по его рисункам инженер Ларин построил
лифт, использующийся сейчас.
8
На воде
Ученый является изобретателем скафандра, подводной лодки, парохода,
ластов. У него есть рукопись, в которой показывается возможность погружения на большую глубину без скафандра благодаря использованию особой газовой смеси (секрет которой он сознательно уничтожил). Для подобных утверждений необходимо было знание биохимических процессов в организме человека, о которых в то время просто не было известно.
В 1502 г. Леонардо да Винчи в одной из своих записных книжек, которой
нынешние исследователи его творчества дали условное название «Атлантический кодекс», привел ряд конкретных инструкций для водолазов. Там же сохранился сделанный им эскиз небольшой подводной лодки, имеющей заостренные оконечности, а в средней части корпуса невысокую рубку с входным
люком.
Этот набросок субмарины Леонардо сопроводил подписью: «Как с помощью приспособлений многие люди получат возможность оставаться под водой
в течение определенного времени... Я не публикую и не разглашаю мой метод
по причине злобной природы людей, которые занялись бы предательскими
убийствами на дне морей, разрушая корабли в их самых нижних частях и топя
их вместе с командой».
В упомянутом тексте Леонардо изложил, в частности, конкретные
наставления водолазам по технике подводных диверсий. Например, он объяснил, как взрывать корабли из-под воды пороховыми минами, как топить их путем сверления дыр в днищах, как закреплять корабельные якоря на грунте особыми винтами.
Проживая в Венеции конца 15 века, да Винчи разработал идею для отражения вторжения судов. Достаточно было отправить мужчин на дно гавани в
водолазных костюмах (см. Приложение, рис. 13), а там они бы просто вскрывали днища кораблей, как консервные банки. Возможно, эта идея вас не впе-
9
чатляет, поскольку в настоящее время ее реализация кажется достаточно простой. Но во времена да Винчи это было неслыханно.
Водолазы да Винчи могли дышать с помощью подводного колокола с
воздухом, надевали маски со стеклянными отверстиями, сквозь которые можно
было видеть под водой. В другом варианте концепта водолазы могли дышать с
помощью винных бутылей, наполненных воздухом. В обоих случаях, мужчины
носили бы с собой бутылки, в которые мочились, поэтому могли оставаться под
водой очень долго. План да Винчи не только был реализуем — он был практичен!
Леонардо создал проект водолазного костюма, который изготавливался из
водонепроницаемой кожи. Он должен был иметь большой нагрудный карман,
который заполнялся воздухом для увеличения объема, что облегчало подъем
водолаза на поверхность. Водолаз у Леонардо был снабжен гибкой дыхательной трубкой, которая соединяла его шлем с защитным плавучим куполом на
поверхности воды (сделанным, предпочтительно, из тростника с кожаными соединениями).
Возможно, это было не первое приспособление для погружения — считается, что в 332 году до н. э. Александр Македонский спускался под воду в стеклянном сосуде. Однако полноценный костюм для дайвинга изобрел именно
Леонардо. Для ускорения плавания ученый разработал схему перепончатых
перчаток (см. Приложение, рис. 14), которые со временем превратились в общеизвестные ласты (см. Приложение, рис. 15).
Скорая переправа войск через водные препятствия всегда была особой
заботой. Леонардо предложил разборную конструкцию моста, которую можно
было собрать за не очень большое время. "Я знаю, как строить очень легкие и
крепкие мосты, пригодные к транспортировке при нападении и отступлении,
защищенные от огня и снарядов," - писал да Винчи, представляясь, как специалист, искушенный в сфере военной инженерии.
Арочный мост (см. Приложение, рис. 16) изготавливался из бревен, связанных вместе канатами. В результате получались две арки. По середине моста
10
была деревянная мостовая, закрепленная на перекладинах. Такие мосты легко
могли быть построены из доступных материалов, могли перевозиться с помощью канатов, и были предназначены, в основном, для военных целей.
Леонардо изучал сопротивления материалов и использовал полученные
сведения в разработке конструкций подобных мостов. Действительно, этот
мост обладает качествами, особенно полезными в военном деле. При всей
хрупкости и ажурности конструкция получается весьма устойчивая к нагрузкам
(см. Приложение, рис. 17).
Леонардо да Винчи предлагал турецкому султану Баязету II проект гигантского моста, соединяющего Стамбул и Галатау - предместье Константинополя на противоположном берегу «Золотого рога». Под этим мостом могли бы
проплывать парусные суда. Леонардо писал: «Я слышал, что ты имеешь намерение соорудить мост из Галаты в Стамбул, но что ты не соорудил его из-за отсутствия знающего мастера». Баязет отказался от услуг флорентийца.
А вот в 2001 году в Норвегии над автострадой был построен 100метровый пешеходный мост по эскизам Леонардо да Винчи. Он в точности повторяет все конструкторские особенности проекта Леонардо, кроме материала.
Современный мост выполнен из дерева, тогда как мост Леонардо да Винчи
проектировался из камня. Новый мост уступает своему средневековому прототипу в длине – 100 м вместо 346 – однако он в точности повторяет все конструкторские и эстетические достоинства моста Леонардо (см. Приложение,
рис. 18,19).
11
На небе
Пророческим оказался чертеж устройства (см. Приложение, рис. 20, 21),
которое сам Леонардо описывал так: “Если у вас есть достаточно льняной ткани, сшитой в пирамиду с основанием в 12 ярдов (примерно 7 м 20 см), то вы
сможете прыгать с любой высоты без всякого вреда для своего тела”.
Мастер сделал эту запись в промежутке между 1483 и 1486 годом. Несколько веков спустя такое устройство получило название “парашют” (от греческого para — “против” и французского “chute” — падение). Первые спуски с
парашютом совершили французы — инженер Веранцио (с крыши высокой
башни в 1617 году) и воздухоплаватель Гарнеран (с воздушного шара в 1797
году).
Интересно, что эту идею Леонардо довел до логического конца лишь русский изобретатель Котельников, создавший в 1911 году первый ранцевый спасательный парашют, крепившийся к спине пилота.
Величайший интерес для современных инженеров-аэронавтов представляет модель спирального пропеллера - предка вертолета. Рисунок воздушного
винта (см. Приложение, рис 22) может быть датирован между 1483г. и 1486г.
Это - один из самых известных рисунков Леонардо да Винчи.
К рисунку дано всего лишь одно примечание - диаметр воздушного винта
до 5 метров, использовать при изготовлении тростник, льняную ткань и трос.
Леонардо предполагал, что механизмом будут управлять четыре человека, которые будут находиться на центральной платформе и за счет ручных рычагов
предавать вращательное движение винту.
Машина, разработанная Леонардо, вероятно никогда не оторвалась бы от
земли и не смогла бы перемещаться. Но если бы увеличить движущую силу, то
машина вполне сможет подняться в воздух и перемещаться в пространстве.
Зная о других разработках Леонардо так же можно утверждать, что применив
дополнительные устройства, полётом можно было бы и управлять.
12
Очевидно, Леонардо считал эту свою разработку второстепенной, а саму
идею заимствовал из конструкции игрушек, изобретенных другими. Скорее
всего, мысль использовать этот винт его далее не заинтересовал. Применить
другую двигательную силу в то время было просто не возможно. Поэтому
больше всего разрабатывалось механизмов, имеющих пассивную тягу - механизмы с крыльями (планеры), а так же механизмы с движущимися крыльями.
Леонардо был очень наблюдательный человек, и все свои наблюдения пытался
суммировать
Создание «самолётов» мастер начал с изучения анатомии стрекозы и ее
поведения в воздухе, затем придумал машущее крыло - в сущности, стенд для
изучения "отталкивания" от воздуха. В итоге, Леонардо так и не удалось создать действующую модель летательной машины (см. Приложение, рис. 23).
Он концентрировал внимание лишь на устройстве крыла, мало беспокоясь о
силовых составляющих механизма.
В 2002 году в Великобритании было воссоздано одно из изобретений великого Леонардо да Винчи: в небе над графством Суррей был успешно испытан
прообраз современного дельтаплана, собранный точно по чертежам (см. Приложение, рис. 24) механиком из Бедфордшира Стивом Робертсом.
Испытательные полеты с холмов Суррея осуществила дважды чемпион
мира по дельтапланеризму Джуди Лиден. Ей удалось поднять "протодельтаплан" да Винчи на максимальную высоту в 10 м и продержаться в воздухе 17
секунд. Этого было достаточно, чтобы доказать, что аппарат на самом деле работает.
Сама по себе летательная машина оказалась далека от совершенства.
"Управлять ею было почти невозможно. Я летела туда, куда дул ветер, и не
могла ничего с этим поделать. Наверное, так же чувствовал себя испытатель
первого в истории автомобиля", - рассказала Джуди.
13
Заключение
Творческое наследие Леонардо да Винчи многогранно. Колоссален его
вклад в науку. «Истина - единственная дочь времени» - говорил да Винчи.
Именно сейчас пришло время оценить истинные достоинства его опередивших
свое время идей.
Леонардо да Винчи работал в различных областях инженерии, таких как
робототехника (модели льва и рыцаря), механика (редуктор), автомобилестроение (самоходная повозка), кораблестроение (подводная лодка), архитектура
(арочный мост), воздухоплавание (парашют, дельтаплан), системы жизнеобеспечения (дыхательные смеси и приспособления для водолазов).
Вывод: В данной работе мы доказали, что Леонардо да Винчи был не
только художником, но и выдающимся изобретателем, так как именно он изобрел самоходную повозку, водолазный костюм, парашют, прототип современного танка, дельтаплан, робота, скорострельное стрелковое оружие, и многое другое.
14
Приложения
Рис.1
Рис. 2
Рис. 4
Рис. 6
Рис. 8
Рис.3
Рис. 5
Рис. 7
Рис. 9
15
Рис. 10
Рис. 12
Рис. 14
Рис. 11
Рис. 13
Рис. 15
16
Рис. 16
Рис. 18
Рис. 20
Рис. 17
Рис. 19
Рис. 21
17
Рис. 22
Рис. 23
Рис. 24
18
Источники
1. Википедия/ Леонардо да Винчи [Электронный ресурс]. Адрес:
http://ru.wikipedia.org/wiki/Да_Винчи
2. Вокруг света/ Леонардо да Винчи [Электронный ресурс]. Адрес:
http://www.vokrugsveta.ru/encyclopedia/index.php?title=%D0%9B%D0%B5%D0%
BE%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%B4%D0%BE_%D0%B4%D0%B0_%D0%9
2%D0%B8%D0%BD%D1%87%D0%B8
3. Выставка Леонардо да Винчи/ Филадельфия.[Электронный ресурс].
Адрес: http://leonardodavinciworkshop.com/gallery_philadelphia/index.html
4. Изобретения Леонардо да Винчи [Электронный ресурс].
Адрес: http://charming-face.ru/blog/43467427934/Izobreteniya-Leonardo-da-Vinchi
5. Италия, Милан: Национальный музей науки и техники Леонардо да Винчи
http://turj.ru/blog/history/1901.html
6. Класс!ная физика [Электронный ресурс]. Адрес:
http://class-fizika.narod.ru/leo4.htm
7. Мир Леонардо [Электронный ресурс]. Адрес:
http://worldleonard.h1.ru/doc/leonardo/machine_001.htm
8. Новый Акрополь/ Мост Леонардо [Электронный ресурс]. Адрес:
http://www.newacropol.ru/study/child/workshop/most-leonardo-vinchi/
9. Сайт о Леонардо да Винчи/ Изобретения [Электронный ресурс].
Адрес: http://leovinci.ru/technics/
10. Техникум; всё о бытовой технике/История техники. Леонардо да Винчи физика [Электронный ресурс]. Адрес:
http://www.technikum.ru/content/istorija-tehniki-leonardo-da-vinchi
11. Эволюция/ Леонардо да Винчи (Leonardo da Vinci) биография [Электронный
ресурс]. Адрес: http://evolutsia.com/content/view/409/
12. Яндекс/Картинки/Мост Леонардо в Норвегии [Электронный ресурс]. Адрес:
http://images.yandex.ru/yandsearch?text=%D0%B2%20%D0%9D%D0%BE%D1%8
0%D0%B2%D0%B5%D0%B3%D0%B8%D0%B8%20%D0%BC%D0%BE%D1%8
19
1%D1%82%20%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B0%D1%80%D0%
B4%D0%BE&uinfo=ww-1585-wh-775-fw-1360-fh-569-pd-1
13. Яндекс/Картинки/Подводная лодка Леонардо да Винчи [Электронный ресурс]. Адрес:
http://images.yandex.ru/yandsearch?p=3&text=%D0%BF%D0%BE%D0%B4%D0%
B2%D0%BE%D0%B4%D0%BD%D0%B0%D1%8F%20%D0%BB%D0%BE%D0
%B4%D0%BA%D0%B0%20%D0%BB%D0%B5%D0%BE%D0%BD%D0%B0%
D1%80%D0%B4%D0%BE%20%D0%B4%D0%B0%20%D0%B2%D0%B8%D0%
BD%D1%87%D0%B8%20%20%D0%BA%D0%B0%D1%80%D1%82%D0%B8%
D0%BD%D0%BA%D0%B8&fp=3&pos=99&uinfo=ww-1347-wh-726-fw-1122-fh520-pd-1&rpt=simage&img_url=http%3A%2F%2Fmyshop.ru%2F_files%2Fproduct%2F2%2F114%2F1135887.jpg
14. Яплакалъ/ Самые известные изобретения Леонардо да Винчи [Электронный
ресурс]. Адрес: http://www.yaplakal.com/forum2/topic265724.html
15. ANDROВOTS.RU /Робот-рыцарь Леонардо да Винчи [Электронный ресурс].
Адрес:
http://androbots.ru/istoriya_robototehniki/robot_da_vinchi/robot_rycar_leonardo.php
16. Hi-tech news/Новости высоких технологий/10 гениальных изобретений Леонардо да Винчи [Электронный ресурс]. Адрес:
http://hi-news.ru/technology/10-genialnyx-izobretenij-leonardo-da-vinchi.html
20