Инженерные исследования и проекты Леонардо да Винчи

 

 

РЕФЕРАТ

 

по дисциплине	Философские и методологические проблемы науки и техники
на тему	Инженерные исследования и проекты Леонардо да Винчи

 

 

 

 

 

 

 

Выполнил:

Студент гр.	________________________
	(подпись)
	________________________
	(дата)
Руководитель
	________________________
	(подпись)
	________________________
	(дата)

 

 

 

 

 

 

 

Содержание

 

 

 

Введение

 

Один из самых великих деятелей эпохи Возрождения – флорентинец Леонардо да Винчи (1452 – 1519). Отец его был зажиточным горожанином, мать – простой крестьянкой. Леонардо да Винчи – "универсальный человек", живописец (правда, сам он в большей степени считал себя инженером, нежели художником), скульптор, архитектор и, вместе с тем, анатом, математик, физик, естествоиспытатель.

Это был разносторонний человек.  Ему были присущи такие качества: разносторонность, практический склад ума, техническая изобретательность, сила мысли, научная пытливость, и богатство художественной фантазии, и выдающееся мастерство живописца, скульптора и рисовальщика. Показав в своем творчестве наиболее развивающиеся стороны Возрождения, он стал тем великим, народным художником.  Его историческое значение далеко переросло рамки его эпохи. Он был человеком, смотрящим в будущее.

Леонардо да Винчи был разносторонне развит, но нетерпелив. Его увлекал процесс познания и изобретения, и он не всегда доводил до конца свои проекты. Поэтому большая часть его работ и открытий осталась в рисунках и записях, которые к тому же записаны так, что их можно прочесть только с помощью зеркала.

Обладая неподвластным и гордым характером, безразличный к распрям, Леонардо да Винчи желал одного – заниматься без помех своим любимым делом. Он часто менял своих заказчиков и покровителей, работал то во Флоренции, то в Милане, то в Риме. Всю жизнь он скитался и умер на чужбине, во Франции.

Первоначальные технические навыки он получил в мастерской Верроккьо, являвшейся в то врем интеллектуальным центром Италии. Он изучил такие науки как химия, черчение,  работу с металлом, металлургия, гипсом и кожей. Помимо этого юный подмастерье занимался рисованием, скульптурой и моделированием. Даже когда отец Леонардо принимает его на работу в свою мастерскую, он продолжает сотрудничать с Верроккьо.

 

1 История изобретений

 

Как известно, Леонардо да Винчи в совершенстве владел 17 профессиями. Он работал во многих областях знаний, и он сделал крупные открытия и изобретения, и высказывал смелые идеи. Он занимался механикой и гидравликой, акустикой и оптикой, анатомией и физиологией, географией и геологией, философией, математикой, астрономией, техникой, строительством и лётным делом. Многие его открытия и предположения опередили своё время. Он оставил рисунки машин и механизмов, которые представляют собой прообразы экскаватора, танка, самолёта, велосипеда, парашюта, подводной лодки. Он разработал проект идеального города с разноуровневым движением.

    Изобретенный им винт  лег в основу конструкции вертолета. Деревянный двухколесный движущийся  механизм послужил прототипом  велосипеда. Леонардо да Винчи  известен как конструктор ткацких  станков, печатных, деревообрабатывающих  и землеройных машин, приборов  для шлифовки стекла, металлургических  печей.

    После наблюдения за  сценами военных сражений Леонардо  создал портативную лестницу, идеально  подходящую для штурма дворцов  и крепостей. В наши дни это  приспособление применяется при  спасении людей на пожарах.

    Теоретический вклад  Леонардо в науку содержится  в его исследованиях по «тяжести, силе, давлению и удару... движения...». Остались его рисунки составных  частей механизмов и устройств для передачи движения. Пять основных типов механизмов известны с античных времен: лебедка, рычаг, блок (ворот), клин и винт. Леонардо применял их в сложных устройствах, автоматизирующих различные операции. Особое внимание он уделял винтам: «О природе винта и его применении, о том, сколько вечных винтов можно изготовить и как дополнить их зубчатыми колесами».

 

2. Изобретения

 

Конструкторские навыки да Винчи намного опередили свое время. Если бы они были воплощены в реальных изобретениях, кто знает, может быть революция в мире техники случилась бы куда раньше. С другой стороны, многие из эскизов да Винчи невозможно было реализовать с помощью инструментов 15-16 века. Зато в 21 веке многие инженеры с удовольствием принялись за реализацию проектов да Винчи и выяснили, что те действительно работают. И работали бы, будь да Винчи немного смелее и еще чуточку изобретательнее.

 

Давайте посмотрим на изобретения да Винчи глазами обывателя двадцать первого века.

Подшипник

Не впечатлены? Что ж, подшипник может и не самое грандиозное, что может позволить себе изобретатель, но множество современной техники работает с помощью подшипников. Шариковые подшипники позволяют вращаться приводным валам, проталкивают товары в магазине или на заводе, это основа практически любого подвижного механизма. Гладкие шарики, размещенные между двумя подвижными поверхностями, практически устраняют трение. Впервые идея, как считают многие, родилась еще во времени Римской империи, но историки считают, что именно в тетрадях да Винчи появились первые наброски подшипника. Многие из устройств, придуманных гением, не работали бы без подшипников. Но как и в случае со многими другими концептами изобретателя, подшипник пришлось переизобретать кому-то еще.

 

 

 

2.1 Парашют

 

Скорость, с которой падает тело, зависит от двух факторов: сила тяжести, которая тянет вниз, и сопротивление атмосферы, в которой оно падает. В отсутствии атмосферы падающее тело будет просто разгоняться до огромной скорости, пока не упадет на поверхность, но воздух замедляет падение до тех пор, пока тело не достигнет так называемой предельной скорости. У разных объектов разная предельная скорость. У человека, падающего в атмосфере Земли — парашютиста, например, — эта скорость составляет примерно 193,1 км/ч. Медленно, да? Пусть так, но этого достаточно для того, чтобы человек, упавший с самолета, превратился в лепешку после удара о поверхность земли. Спасти его может только парашют.

Да Винчи, будучи очарованным идеей летающего человека, задумал свой парашют как средство для дрейфа по воздуху. Его пирамидальная структура была драпирована тканью. Как писал да Винчи в своих заметках, такое устройство позволило бы человеку «упасть с любой высоты без каких-либо травм и повреждений». Естествоиспытатели двадцать первого века, реализовавшие замысел да Винчи, признали, что он работает в точности, как тот предсказывал.

Первые спуски с парашютом совершили французы — инженер Веранцио (с крыши высокой башни в 1617 году) и воздухоплаватель Гарнеран (с воздушного шара в 1797 году).

 

2.2 Орнитоптер

 

Да Винчи вдохновляли птицы. Он наблюдал за ними, рисовал их и размышлял над созданием собственных летательных средств. Одним из результатов этого хобби стал орнитоптер, устройство, придуманное да Винчи, которое теоретически могло поднять человека в воздух, как птицу. В то время как парашют да Винчи позволил бы человеку прыгать со скалы и оставаться в живых, орнитоптер позволил бы ему парить в воздухе над землей.

На бумаге орнитоптер больше похож на птицу (или летучую мышь), чем современные самолеты. Его крылья начнут работать после того, как пилот повернет рукоятку. Это изобретение демонстрирует глубокое понимание аэродинамики да Винчи. Современные попытки воспроизвести орнитоптер показали, что тот действительно мог летать — если бы его подняли в воздух. Построить летательное средство, задействующее слабые мышцы человека, было бы сложнее.

Парашют и орнитоптер были только двумя из летающих машин, описанных да Винчи в его тетрадях. Среди других был и глайдер, и вертолетоподобное летательное средство, о которых мы, возможно, поговорим позже.

 

2.3 Пулимет

 

Механизм этого пулемета прост. Да Винчи предложил собрать 11 мушкетов на прямоугольной доске, а после сложить три таких доски в треугольник. Поместив вал посередине, можно было бы вращать всю эту штуковину так, чтобы один набор из 11 орудий стрелял, пока два других остывают и перезаряжаются. После этого весь механизм переворачивался и давал очередной залп.

Пулемет да Винчи или «33-ствольный орган» не был пулеметом в современном представлении. Он не мог быстро выпускать пули из одного ствола. Но зато мог выдавать залпы через короткие промежутки, и если бы был построен, эффективно бы косил наступающую пехоту.

И хотя да Винчи постоянно отмечал в своих тетрадях, что ненавидит войну и проклинает машины для убийств, ему нужны были деньги, и он легко мог убедить богатых покровителей, что такие машины помогут им одолеть своих врагов. Возможно, оно и к лучшему, что ни одна из машин для убийства, задуманных да Винчи, не была построена.

 

2.4 Водолазный костюм

 

Проживая в Венеции конца 15 века, да Винчи разработал идею для отражения вторжения судов. Достаточно было отправить мужчин на дно гавани в водолазных костюмах, а там они бы просто вскрывали днища кораблей, как консервные банки. Возможно, эта идея вас не впечатляет, 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!

Эти водолазные костюмы были созданы на самом деле, однако захватчики, против которых они должны были применяться, были успешно сражены венецианским флотом до того, как понадобилась подводная диверсия.

 

2.5 Бронированный танк

 

 Работая на герцога Миланского, Лодовико Сфорца, да Винчи предложил то, что могло стать венцом его творения в области военных машин: бронированный танк. При содействии восьми сильных мужчин, бронированный танк был похож на черепаху, которая ощетинилась 36 орудиями со всех сторон. Он был оснащен системой зубчатых колес, которые составляли последовательность. Восемь человек были защищены от сражения внешней оболочкой, поэтому могли доставить пешим ходом такого «ежа» прямо в гущу сражения, не будучи раненными. Стреляющее во все стороны оружие из бронированного танка могло стать губительным для отряда соперника.

Схема бронированного танка в заметках да Винчи содержит забавный недостаток: колеса для движения вперед крутились в противоположную сторону от задних колес. Построенный таким образом, танк не мог бы двигаться. Да Винчи был слишком умен, чтобы допустить такую досадную ошибку, поэтому историки привели несколько причин, по которым изобретатель допустил такой промах сознательно. Возможно, он действительно не хотел, чтобы эта машина была построена. Другой вариант — он боялся, что схема попадет в лапы врагов, поэтому сделал ошибку, чтобы убедиться, что никто кроме него не сможет построить танк.

Рисунок 1- Танк Леонардо да Винчи

 

2.6 Самоходная тележка

 

Самоходная тележка да Винчи выдвигается на роль первого автомобиля в истории. Более того, поскольку у нее не было водителя, ее можно рассматривать и как первый роботизированный транспорт в истории.

Чертежи, сделанные да Винчи, не в полной мере раскрывают внутренний механизм, поэтому современным инженерам пришлось догадываться, что же заставляло тележку ехать вперед. Самодвижущаяся 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.

Предполагается, что эта идея родилась у Леонардо в далеком 1478 году. Но лишь в 1752 году русский механик-самоучка, крестьянин Леонтий Шамшуренков смог собрать “самобеглую коляску”, приводимую в движение силой двух человек, а действующие паровые автомобили появились несколькими десятилетиями позже — в Англии и Франции.

Леонардо, по-видимому, считал свою тележку чем-то вроде игрушки, но можно не сомневаться, что если бы она была построена, в скором времени последовали бы более полезные улучшения.

 

2.7 Города будущего

 

Когда Леонардо жил в Милане примерно в 1400 году, в Европе буйствовала черная чума. Города страдали куда больше, чем сельская местность, и да Винчи предположил, что в городах есть что-то особенное, что делает их уязвимыми к болезни. Эта идея удивительно близка к современности, учитывая, что теория микробных болезней была разработана только в начале 20 века. Да Винчи задумал разработать собственный план: город, изначально спроектированный и созданный с нуля, который будет санитарно и жизненно пригодным.