Гений Леонардо да Винчи, Часть 2: Воздух, музыка, часы

Хотя прошло несколько месяцев, но - подготовленный материал лежит, пора продолжать о давно прошедшей выставке, объехавшей весь мир, это очень интересно и познавательно.
.................................................
Итак, выставка "Гений Леонардо да Винчи", часть 2. Работы с воздушными аппаратами, музыкальными аппаратами, с часами.
Пояснение. В комментариях к устройствам дается описание рисунка Леонардо, который я не привожу, а привожу сконструированный по рисунку механизм.


Воздушный винт
В средние века дети играли в волчок, лопасти которого вращались вокруг оси из нити и поднимали волчок вверх. По всей видимости, Леонардо позаимствовал эту идею для своей концепции поднимающегося в воздух винта. Четыре человека, стоя на центральной платформе в основании аппарата, должны были двигаться вокруг оси и толкать рычаги. По мере того как обтянутые льняной тканью винты раскручивались, возникала тяга, позволяющая аппарату подняться в воздух.
Скорее всего, такой аппарат никогда бы не смог оторваться от земли, и тем не менее, он по праву может считаться прототипом современного вертолета.


Этот прибор 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 Леони Альберти в 1450 году.


В процессе изучения полета Леонардо в числе прочих работ создал рисунок анемоскопа, устройства для определения направления ветра. Устройство выглядит в точности как флюгер, часто устанавливаемый на крышах современных домов.


Восковой гигрометр
Этот прибор измерял уровень влажности атмосферы. Он представлял собой простую конструкцию с весами. С одной стороны располагался поглощающий воду материал наподобие хлопковой ваты, с другой стороны – непоглощающая субстанция, такая как воск. Когда воздух сухой, линия отвеса оставалась вертикальном положении. Когда вата поглощала воду из воздуха, то становилась тяжелее воска. Чем больше вата перевешивала воск, тем выше была степень влажности воздуха. Леонардо отмечал, что данный прибор помогал «узнавать качество и плотность воздуха и предсказывать дождь». Сегодня этот принцип применяется в метеорологических будках и других гигрометрах, работающих на основе впитывающего материала, таких как кошачья шерсть или волос человека.


Прибор для измерения скорости ветра и воды.
Леонардо задавался вопросом: «Если интенсивность ветра и воды остается неизменной, способно ли увеличение их интенсивности в 5 раз привести к увеличению энергии в 5 раз?»
Этот экспериментальный прибор состоял из конусообразных трубок с отверстием наверху, по которым пускались ветер и вода.




Ранние модели летательных аппаратов Леонардо были основаны на принципе имитации маховых движений крыльев птиц. В механизме таких аппаратов применялись блоки и рычаги, двигающие крылья вверх и вниз. Позже Леонардо начал проектировать аппараты, способные летать, используя воздушные потоки и силу ветра. В таких аппаратах человек мог смещать центр тяжести, просто меняя положение верхней части своего тела. Согласно рисунку в этом планёре человек располагался в точках «m», «d» и «a». Движение планёра в полёте контролировалось с помощью веревок.
В 2002 году в Англии по чертежам Леонардо была сконструирована копия этого аппарата. И хотя аппарат был неустойчив в полете, тем не менее, смог успешно летать после того, как к конструкции да Винчи добавили хвост.


Машущее крыло
Этот рисунок был экспериментом Леонардо, с помощью которого он пытался определить подъёмную силу машущего крыла. Тростниковая конструкция, покрытая бумагой и состоящая из 12-метрового крыла и сетки, должна была крепиться к деревянной балке с весом человека. Если быстро потянуть рычаг вниз, крыло должно было подняться в воздух вместе с балкой. Если бы эта идея сработала, два крыла смогли бы поднять вверх летательный аппарат вместе с летчиком и удерживать их в воздухе.
В своей записной книжке Леонардо писал: «...убедись в том, чтобы рывок был максимально резким, и если желаемый результат не достигнут, больше не трать на это время».


Леонардо изобрел механизированный барабан для использования в военных маршах и в ходе сражений. Барабаны отбивали сложный ритм в такт движениям оси повозки. Когда телега катилась, механизм поворачивал два центральных цилиндра, которые в свою очередь приводили в действие десять барабанных палочек (по 5 с каждой стороны). Шум и грохот, создаваемые многократными ударами о барабан, использовались для устрашения противника, и могли заставить его поверить в невероятные размеры приближающейся армии.


Леонардо был увлечен оптикой, эффектом света, отражением, тенями и возможностью увеличения изображения. Он спроектировал своего рода прожектор для театра и пришел к выводу, что линзы и зеркала можно использовать для того, чтобы наблюдать планеты и луну. Одним из самых красивых технических рисунков  стал рисунок часов. Он изучал различные варианты существовавших в то время хронометров с целью их совершенствования.

Вам когда-нибудь приходилось стоять между двумя параллельными зеркалами и видеть свое многократное отражение с двух сторон, становящееся каждый раз всё меньше и меньше? Первое отражение повторяет ваш оригинальный размер. Другое, отражаемое от второго зеркала, обладает меньшим размером, и так до бесконечности. Леонардо описан восьмиугольную комнату с восемью зеркалами, расположенными на стенах. Он заметил, что если человек войдёт внутрь такой комнаты, то «сможет увидеть себя со всех сторон бесконечное число раз».


Осветительный прибор, или прожектор.
В момент работы над этим рисунком Леонардо заметил, что инструмент способен отбрасывать «красивый и широкий свет». Прожектор представлял собой обычный ящик, с одной стороны которого располагалась большая стеклянная линза. Источником света была свеча. Работая в Милане, Леонардо использовал своё изобретение в театральных постановках для проекции и увеличенных теней на стене. Меняя размер предмета с помощью освещения, он создавал тени с четкими или размытыми очертаниями. (Фото, к сожалению, нет).

Часовой механизм
Леонардо был страстно увлечен идеей измерения времени. Он посещал цистерцианское аббатство неподалеку Киаравелле неподалеку от Милана с тем, чтобы иметь возможность изучать знаменитые гиревые часы, украшавшие кирпичную башню аббатства. Эти часы не только отсчитывали минуты и часы, но и показывали положение солнца и луны. Леонардо с огромным интересом изучал механизм этих часов, уделяя особое внимание пружинам, которые были техническим новшеством эпохи Возрождения.
Модель часов, изображенных на рисунке, была изготовлена специально для выставки 90-летним плотником из города Винчи, Таскания, родины Леонардо да Винчи.


Среди искусств музыка была для да Винчи на втором месте после живописи. Большинство его музыкальный работ, включая «Трактат о музыке», к сожалению, были утеряны. Тем не менее, известно, что музыкальные способности да Винчи высоко ценились его современниками. Он обладал красивым певучим голосом и умел играть на лире да брачио, предке современной скрипки.
Да Винчи переехал в Милан в надежде получить покровительство герцога Людовико иль Моро (Сфорца). Он впечатлил герцога своими музыкальными способностями, умением организовывать придворные представления и создавать красивые декорации для пышных зрелищ. Одной из его самых зрелищных представлений стала «Маска планет», которая была настолько красива, что один из придворных позже напишет: «Поначалу мы даже поверили, что перед нами настоящий рай».
Леонардо применял теорию механики и свои наблюдения в области акустики для создания новых видов музыкальных инструментов. Больше всего его интересовали лира, переносная пианола, механический барабан и флейта. Одна рукопись содержала чертежи 11 вариантов барабана, способных менять высоту тона прямо во время игры.
Леонардо занимался усовершенствованием многих популярных в те времена музыкальных инструментов, пытаясь сделать их более автоматизированными, упростить технику игры на них и добавить новые звуковые эффекты. Он усовершенствовал флейту, поместив клавиши и пальцевые отверстия на корпус инструмента. Изображенные на рисунке духовые инструменты неоднократно использовались Леонардо в придворных представлениях, в частности на представлении в честь женитьбы племянника герцога Миланского на Изабелле Арагонской в 1490 г.


Леонардо создал большое количество набросков музыкальных инструментов. На рисунке изображен переносной инструмент. В центре внизу страницы помещен футляр для инструмента, который должен был крепиться к поясу, и на котором можно было играть двумя руками, как на фортепиано.
Внутри инструмента был расположен непрерывно двигающийся смычок из лошадиного волоса, который работал благодаря системе блоков и махового колеса по мере продвижения музыканта. Сложная система блоков и рычагов водила струнами по смычку, в результате чего раздавался звук, похожий на звучание скрипки. Это был трёх октавный инструмент, на котором играли как на пианино, а звучал он как скрипка.


Во времена Леонардо было довольно много городских часов. Он отдавал предпочтение пружинным часовым механизмам перед гиревыми. Он рассчитывал, что если уменьшить силу трения в пружинах, механизм часов станет более точным. В модели да Винчи использовалась система зубчатых колес, пружин и ходового винта для регулировки скорости вращения стрелки часов. В момент ослабевания завода пружина переводила  ось на вторую ступень вращения, сохраняя таким образом постоянную скорость.
Спустя несколько лет будут изобретены более простые механизмы компенсаторов.