Спустя несколько лет колесо, подобное гребному колесу лодки, Леонардо использует при испытании своего проекта центрифуги. Машина предназначалась для откачки воды из пруда. Леонардо изготовил «лабораторную» модель для исследования работы центрифуги. А рабочая модель так и не появилась.
Подобные гидравлические машины для исследований будет спустя много лет строить Галилей.
Шлюзы и другие гидравлические сооружения
Во времена Леонардо весь Милан был окружен каналами. Самый большой – он так и назывался: Большой канал – был длиной в 50 километров. Теперь многие из этих водных артерий засыпаны и зачастую превратились в улицы.
На службе у Лодовико Сфорца кроме всего прочего Мастер занимался проектированием каналов и системы шлюзов. Также Леонардо придумал специальную водную лестницу из 130 ступеней, чтобы вода, стекая по ним, не заболачивала лежащую внизу долину. Сохранилось немало рисунков, как со схемами каналов, так и с различными конструкциями шлюзов с раздвижными дверями.
В том числе Леонардо придумал новую схему открытия и закрытия шлюзовых ворот. Прежде всего, он предложил делать двустворчатые ворота. В закрытом виде они по форме напоминают букву V. Эта форма сохранилась в современных шлюзах – такие ворота самозапираются встречным потоком. Также Леонардо предлагал делать маленькие шлюзовые ворота в нижней части больших, снабдив их засовом на основании. Засов позволял впустить именно столько воды, сколько необходимо для выравнивания давления с обеих сторон главных ворот, после чего большие ворота легко открывались.
Но не только в Милане Леонардо разрабатывал гидротехнические системы. Во Флоренции он предлагал перенаправить воды реки Арно так, чтобы они потекли вдоль западной городской стены Пизы. В результате Флоренция могла бы завладеть очень важным ресурсом – источником чистой питьевой воды. При этом сама Пиза – соперник Флоренции – осталась бы без воды.
Также Леонардо планировал с помощью регулирования уровня воды в реке Арно сделать ее судоходной до самого моря. Что было очень важно в те времена, когда путешествие по рекам было и безопаснее, и дешевле, нежели по дорогам, не говоря о перевозке грузов. Еще да Винчи придумал систему плотин, которые должны были препятствовать разрушению берегов. Этот проект был разработан и даже начал воплощаться в жизнь. Завершить его строительство помешали очередное наводнение и нехватка средств.
Возле Флоренции до наших дней сохранился небольшой участок вырытого канала.
Леонардо предложил проект затопления долины реки Изонцо в случае турецкого вторжения. Находясь в Риме, он занимается проектом осушения Понтийских болот и проектированием порта. И наконец во Франции он проектирует сложную систему фонтанов.
Разрабатывая свои проекты, Леонардо порой заботится о пользе людей, живущих вокруг рек и будущих каналов, а порой совершенно о них забывает, как это случилось с предложением затопить земли вокруг Венеции. Похоже, с Мастером происходило то, что часто случается с изобретателями и учеными, – идея захватывала его сама по себе. И это притом, что Леонардо, как никто другой, видел все в мире взаимосвязанным.
Машины-автоматы и другие «рабочие» машины
Этот проект был обнаружен в Атлантическом кодексе, где собраны основные чертежи машин и механизмов Мастера.
Неизвестно, изобрел ли да Винчи эту машину для распилки бревен или только усовершенствовал – аналогичная найдена в бумагах венецианских инженеров. Но, кто знает, может быть, эти изобретения были сделаны параллельно, как это часто случается в истории науки и техники.
Привод у машины гидравлический: вода, поступающая в специальный желоб, вращает большое колесо с черпаками. Вращательное движение передается на приводной вал и далее на механизм пилы, который преобразует движение из вращательного в возвратно-поступательное, заставляя пилу с рамой двигаться вверх-вниз. Одновременно через еще один механизм и систему блоков машина накручивает на один из блоков веревку, которая тянет каретку с бревном. Каретка перемещается на колесах по рельсам, по мере того как бревно распиливается. При этом движение пилы и каретки синхронизовано. Таким образом, перед нами – станок-автомат для распиливания бревен вдоль.
Машина для насечки напильников
Ввек, когда не было ни по-настоящему производительного привода, ни такого термина, как производительность труда, Леонардо пытался конструировать машины-автоматы.
Пример такого автомата – машина для насечки напильников, которая упоминалась в первой главе этого раздела. Сохранился очень качественный и четкий ее рисунок, выполненный да Винчи. Так что реконструкторам почти не пришлось домысливать, как же она работала.
Во времена Леонардо уже существовали механические часы. Считается, что первые такие появились в самом начале второго тысячелетия. А в XIV веке большие города, в том числе Флоренция и Милан, непременно имели свои городские часы. Их создание намного опередило технологии своего времени. Механические часы в средневековой Европе – своего рода вещь из будущего.
Реконструкция машины для насечки напильников
Именно из часовых механизмов Леонардо заимствовал немало элементов. Так, подъем гирь в механизме часов для накопления потенциальной энергии он использовал в машине для насечки напильников. Из часового механизма перекочевал в его станок и анкерный механизм.
Приводилась в действие машина Леонардо, как и большинство механических устройств того времени, мускульной силой человека за счет вращения рукояти. Однако мастеровому совсем необязательно было все время крутить ручку – в начале работы с ее помощью поднимался груз на веревке, перекинутой через блок. Запасенная в грузе потенциальная энергия должна была приводить в действие машину. Чем выше находился блок и чем выше помещался груз, тем дольше могла работать машина, ведь потенциальная энергия напрямую зависит от высоты.
После того как груз поднимался на нужную высоту, машина начинала работать в автоматическом режиме. Груз, опускаясь, тянул за собой намотанную на вал веревку, вал вращался и приводил в движение барабан цевочной передачи, которая так часто встречается в механизмах Леонардо. Маленький барабан с деревянными пальцами приводило в движение большое колесо с колками-зубьями. Для привода молота для насечки напильника использовался анкерный механизм, его колесо крепилось на приводном валу. Вращаясь, большое колесо цевочной передачи приводило в движение винт винтовой передачи. (В некоторых описаниях его почему-то ошибочно называют червячным винтом. Дело в том, что червячная передача – самотормозящая, в движение ее может приводить только червяк, а попытка раскрутить червячную передачу за колесо приведет к ее блокировке.) На горизонтальном винте находилась каретка с закрепленным на ней напильником. При повороте винта каретка перемещалась на определенное расстояние. При этом анкерный механизм, колесо которого приводилось в движение все от того же привода, заставлял тяжелый молот через равные промежутки времени опускаться на напильник и производить насечку. Машина работала таким образом, что после нанесения удара каретка перемещала напильник на небольшое расстояние (на определенный шаг), и каждый новый удар приходился на равном расстоянии от предыдущего.
Подивитесь, будущие студенты машиностроительных вузов, на прапрапрабабушку ваших машин.
Как известно, термин «робот» ввел чешский писатель Карел Чапек (хотя, справедливости ради, замечу, что придумал слово его брат, художник Йозеф Чапек).
Механический рыцарь. Вариант реконструкции, сделанной Габриэлем Николаи. В свои чертежи Леонардо намеренно добавил «лишние» механизмы, чтобы никто не разобрался в его записях
А робота, похожего на человека и способного двигаться, сконструировал Леонардо. Пока он занимался изучением анатомии, ему пришла в голову мысль создать автомат, похожий на человека. Для чего Леонардо понадобился робот? Есть версия, что Мастер придумал его для очередного праздника. Но, возможно, им попросту завладела сама идея – как часто бывало.
Робот, облаченный в доспехи, мог подражать человеку, двигая руками, поворачивая голову, открывая рот. Чертежи робота – или, скорее, его можно назвать «механическим рыцарем» – были обнаружены в бумагах Леонардо только в 1957 году. Его судьба схожа со многими другими изобретениями да Винчи – на него не обращали внимания, пока человечество не изобретало и заново открывало то, над чем в свое время раздумывал Мастер.
Найденные чертежи свидетельствуют, что все части устройства имели достаточную координацию: их взаимодействие осуществлялось с помощью механического устройства управления. Его можно было переналаживать (перепрограммировать, сказали бы мы). Это устройство находилось в «грудной клетке» робота, а ноги приводились в движение отдельно, посредством внешней рукоятки, натягивающей трос, соединенный с важнейшими звеньями в лодыжке, колене, бедре.
