Projekty budoucnosti v kresbách Leonarda da Vinciho

2024 Autor: Seth Attwood | [email protected]. Naposledy změněno: 2023-12-16 16:00

Jsou činnosti, které si můžete dopřát, aniž byste litovali stráveného času a ku prospěchu mysli. Například podívat se na kresby a skici Leonarda da Vinciho – „živé skici“jeho originálních nápadů a projektů, kterých se zdá být nespočet.

Na kresbách mistra snadno poznáme nám známé (a pro lidi renesance inovativní) vynálezy: od vodních lyží a potápěčského obleku až po padák a kluzák. Mnoho z jeho nápadů zůstalo „v projektu“: ve formě obrázků na papíře všech druhů mechanismů, zařízení a budov. Tyto kresby jsou spolehlivým úložištěm autorských myšlenek a výzkumů. Umožňují nahlédnout do da Vinciho kreativní laboratoře, seznámit se s jeho metodou práce a sledovat myšlenkový pochod, jak krok za krokem nastavil a vyřešil složité technické, konstrukční a další problémy.

Historie objevů a vynálezů svědčí o tom, že se dříve či později zrodí užitečné myšlenky a uvedou se do praxe. Pozoruhodným příkladem toho, jak se to děje, je vědecká a technická práce Leonarda da Vinciho. Jako rozený badatel a vynálezce pracoval především s nápady: některé vytvářel sám, jiné si půjčoval a rozvíjel, přičemž pro ně vždy hledal praktické uplatnění.

Nejprve Leonardo vypracoval plán řešení: vytvořil náčrt budoucí struktury, odrážející obecnou myšlenku. Poté pečlivě prostudoval detaily, nakreslil náčrty a opatřil je komentáři. A nakonec jsem všechny díly poskládal do jediného celku - hotové plnohodnotné ilustrace. Jak poznamenal jeden z badatelů umělcova díla, mnohé z jeho skic jsou „nedokončenými myšlenkami o metodách a prostředcích“. Při studiu těchto kreseb a nákresů je totiž někdy nutné vymyslet detaily a detaily, které da Vinci chybí nebo je záměrně vynechává. Některé z nich jsou ale natolik ověřené a přesné, že i po pěti stoletích je jejich jazyk srozumitelný beze slov. Podle nákresů, které geniální designér a vynálezce zdědily budoucí generace, dokázali moderní řemeslníci vyrobit funkční modely různých zařízení.

Zde je náčrt věže pevnosti (obr. 1)

Vlevo od něj je schéma jednoho z důležitých detailů stavby – točitého schodiště. Jeho design připomíná slavný Archimédův šroub, chybí jen schůdky! Podívejte se blíže na výkres a odhalíte úžasný design architekta Leonarda. Jeho schodiště je dvojité: na jedné jeho části můžete vylézt na věž a na druhé - sestoupit, aniž byste se srazili nebo dokonce viděli. Trajektorie obou částí schodiště jsou neprotínající se spirálové linie (prostorové křivky točící se kolem svislé podpory - kulatého pilíře ve středu konstrukce). Každá část schodiště má svůj vstup a výstup a jeho předlohou je točitá plocha, tzv. helikoid. U skutečného schodiště jsou kolem sloupu vějířovité stupně.

Dvojité točité schodiště zdobí královský zámek Chambord ve Francii. Jeho stavba začala v roce 1519, krátce po smrti Leonarda. Jak víte, strávil poslední roky svého života v této zemi, na dvoře Františka I., jeho patrona, a byl prvním královským umělcem, inženýrem a architektem. Není jisté, zda se Leonardo podílel na návrhu grandiózního zámku. I kdyby ne, jeho tvůrci podle odborníků použili da Vinciho nápady z umělcových kreseb. Je pravděpodobné, že výběr architektů ovlivnila jeho skica (obr. 1), zhotovená koncem 80. let 14. století. V Chambordu je 77 schodišť, včetně několika točitých, ale pouze toto se stalo jeho skutečnou atrakcí.

Známá jsou i další dvojitá točitá schodiště. Nejstarší z nich byly postaveny v evropských katedrálách již ve XIV-XV století, ale jsou horší než schody na zámku Chambord nejen ve velikosti a výzdobě, ale také v jednoduchosti a originalitě designu - nikdo nemůže zcela izolovat části dvojitého točitého schodiště od sebe, dokud Leonardo neuspěl nebo nepřišel na mysl.

V roce 1527 použil stejnou myšlenku italský architekt Antonio da Sangallo mladší. Na příkaz papeže Klementa VII. zahájil stavbu obrovské vodárenské věže - studny svatého Patrika (foto výše) - ve městě Orvieto pro případ jeho obležení a zbavení přístupu k vnějším zdrojům vody. Zde byl přístup k vodě na dně studny zajištěn dvěma protilehlými vchody, které vedly k autonomním točitým schodům: jeden kočár byl spouštěn k nanášení vody a druhý sloužil k jejímu vynášení. Osvětlení budovy bylo přirozené: světlo pronikalo dovnitř mnoha klenutými okny ve zdech věže.

Leonardo da Vinci má také složitější architektonické kompozice schodů. Jeden z nich je jako trojrozměrný labyrint s mnoha vchody a východy. Podívejte se na následující skicu (obr. 2)

Vidíte najednou čtyři vnější schodiště, která nejsou vzájemně propojena, jak se "kroutí" kolem mohutného čtvercového sloupu, ve kterém je snad ukryto nějaké zvedací zařízení. Umělec s úžasnou lehkostí kombinuje architekturu a geometrii prostoru, kombinuje linie a tvary a vytváří ucelené obrazy a samostatné struktury.

Da Vinci našel další zajímavé využití dvojité šroubovice. Využil ho při konstrukci přístroje pro dýchání pod vodou (obr. 3).

Jedná se o vylepšenou verzi dýchací trubice, kterou používali starověcí potápěči. Zařízení se skládá z plováku s ochrannou plovoucí kopulí, masky, dýchacích hadic a ventilu, který řídí jejich činnost a brání vniknutí vody. Hadice je vyrobena z několika jazýčkových trubek spojených vložkami z voděodolného materiálu a uvnitř jsou dvojité pružiny - kompaktní elastický prvek, který na jedné straně zabraňuje smršťování a ztrátě tvaru materiálu a na druhé straně, činí hadici pružnou.

viz také článek Fotografie od Leonarda da Vinciho

Leonardo jako jeden z prvních použil při konstrukci vrtule spirálovou plochu - hlavní část, se kterou se letoun mohl vznést kolmo do vzduchu, pokud bylo možné vrtuli správně vykroutit, a zároveň se vyrovnat s její nestabilita při zvedání. Hovoříme o složitém šroubovitém pohybu (rotace kolem pevné osy a paralelní přenos podél ní, prováděný současně), ale již ve vztahu k mechanice letu.

Vrtule Leonarda da Vinciho (obr. 4) je považována za prototyp moderního hlavního rotoru a on sám je vynálezcem vrtulníku, nebo, jak se tomu v Rusku říká, vrtulníku. Mimochodem, slovo „helikoptéra“souvisí se slovem „helikoid“a pochází z řeckých slov ëλικου (spirála, šroub) a πτεoóν (křídlo). Objevil se až v 60. letech 19. století, téměř čtyři století po vytvoření této kresby.

Da Vinci si myšlenku „spuštění“pro svůj design mohl dobře vypůjčit z „létajícího gramofonu“– hračky ze staré Číny. Byla to tyč se šroubem z ptačího peří na konci. Upředl se ručně nebo pomocí nitě namotané na tyč a uvolnil se. Moderní verze je primitivní vrtulníková „muška“(obr. 5), je snadné si ji vyrobit sami.

Ale tvar vrtule si da Vinci mohl vybrat pozorováním rotace Archimedovy vrtule (obr. 6).

Leonardo inženýr se obecně více než jednou pokusil přizpůsobit tento důmyslný vynález starověkého řeckého vědce různým mechanismům. Používal jsem ho například jako součást hydraulického stroje. Nebo jako prvky perpetum mobile (šlo o konstrukci dvou šroubů různých průměrů: jeden po druhém stoupala voda a druhý klesal na výchozí úroveň). Pak ale Leonardo opustil tento neplodný podnik a přišel se zajímavější a užitečnější aplikací pro Archimedův šroub.

Leonardo nepovažoval svůj design za letadlo, ale zkoumal, jak funguje. Hledal tajemství letu v přírodě, který vytváří optimální formy plnící určité funkce: dlouho pozoroval „živé stroje“– ptáky volně plovoucí na obloze, popisoval jejich pohyby. V jeho náčrtech je trajektorie ptáka stoupajícího vzhůru (obr. 7), což je spirálová křivka.

Přístroje vybavené umělými křídly a schopné zvednout se do vzduchu díky svalové síle člověka (ornitoptéry nebo mouchy) - to Leonarda nejvíce zajímalo (mimochodem, první, kdo se pokusil tento nápad realizovat, byl dovedný mistr Daedalus, hrdina starověké mytologie). Da Vinci se k řešení tohoto problému opakovaně vracel. Neúspěšně. V důsledku toho se rozhodl reprodukovat nejjednodušší způsob létajících ptáků - přišel s kluzákem vznášejícím se kvůli proudění vzduchu. Při zkoumání problému letu ho zajímalo doslova všechno, dokonce i taková maličkost, jako je zvuk, který vydávají křídla mouchy! A to byl, zdá se, celý Leonardo – největší génius renesance, „nejnenasytnější zvědavec všech dob“, jak řekl jeden z jeho životopisců.

O vrtuli, které Leonardo dal tvar šroubovice, se zmiňuje jeho slavné pojednání O létání. Šroub by měl mít dle popisu kovovou lemovku a plátěnou krytinu a jako rám na plátno poslouží tenké dlouhé trubky. A pak da Vinci dodává: "Můžete si vyrobit malý model papíru, jehož osa z tenkého plechu železa, zkroucená silou a která po uvolnění způsobí otáčení šroubu." No, pak se zamyslete sami… Soudě podle konstrukčních detailů by se šroub dal otáčet pomocí páček připevněných k ose. Nebo by to mohl "nastartovat" pružinový mechanismus. Co je to pružina? Ano, stejná šroubovice vyrobená z kovu, schopná akumulovat a vydávat energii.

Kresba vrtule je jednou z nejznámějších v Leonardově sbírce prací věnovaných problému letu. Studovali ji amatéři i specialisté: vědci, konstruktéři, inženýři, vynálezci. Žádný z modelů, které postavili, nebyl schopen vzlétnout sám, bez motoru. Ale mnohem důležitější je něco jiného. Da Vinciho skica obsahovala neocenitelný nápad a o staletí později vytvořili další vynálezci a vědci skutečný létající stroj.

Obecně má Leonardo na svém kontě mnoho různých užitečných vynálezů, ve své době nevyzvednutých, na dlouhou dobu zapomenutých a poté vynalezených znovu.

Podrobnosti pro zvědavce

Šroubovitá čára je křivka popsaná bodem pohybujícím se konstantní rychlostí podél tvořící přímky válce, když se rovnoměrně otáčí kolem své osy. Tato křivka protíná všechny generátory pod stejnými úhly. Pokud na list papíru nakreslíme několik rovnoběžných přímých čar pod úhlem k jeho větší straně ve stejné vzdálenosti od sebe a poté papír srolujeme do válce spojujícího dvě menší strany, pak na jeho povrchu uvidíme šroubovicová čára: pravá, pokud se při pohledu zespodu stáčí proti směru hodinových ručiček, nebo doleva - pokud se stáčí v opačném směru.

Když rotace kolem pevné osy se současným přenosem podél ní není prováděna bodem, ale přímkou, popisuje spirálovou plochu v prostoru. Segment klouzající jedním koncem podél šroubovice a druhým podél osy válce tedy popisuje šroubovici (z řeckého ελικος - spirála, gyrus).

Válcová šroubovice se může sama pohybovat. Definuje nejkratší cestu mezi dvěma body různých tvořících přímek na povrchu válce. Podobné vlastnosti má i helikoid. Klouže samo a má minimální plochu pro danou vnější hranici. Jednoduchost, flexibilita, dynamika, „ekonomika“– díky těmto vlastnostem jsou šroubové formy v přírodě rozšířené (vzpomeňte si alespoň na „dvojšroubovici“molekul DNA a popínavé rostliny) a mají široké uplatnění v praxi, zejména v technice (od r. pružinou a vývrtkou ke šroubu mlýnku na maso a vrtuli).

Hlavním rotorem je vrtule se svislou osou otáčení - zdroj vztlaku vrtulníku. S jeho pomocí se provádí řízení letu a přistání zařízení. Myšlenka použití rotující vrtule pro lety vznikla ve starověku a byla populární v Evropě ve středověku. Samotný design měl „lopatky“a vypadal jako vrtule.