小學教師約翰·格羅夫依據達·芬奇的草圖,制作出壹架全尺寸的撲翼飛行器。
今天,這種飛行器被稱為撲翼飛機。盡管在此之前已有人根據達芬奇草圖制造出飛行器的模型,但麥克拉夫林和格羅夫希望增加壹些達芬奇有可能已完成的設計細節。麥克拉夫林解釋說,“我希望嘗試並完成假設達·芬奇繼續從事飛行研究所取得的成果。”
麥克拉夫林說,為實現這壹目標,“我翻閱了所有對達·芬奇作品的翻譯書籍,大多來自達·芬奇手稿中最重要的收藏《大西洋手稿》。”格羅夫說,他們的想法就是按照達·芬奇可能嘗試的設計方式造出飛行器。他說:“我們總是有意識地以16世紀技術角度來研究這個問題,並通過這壹視角讓我們回到那個年代。”
麥克拉夫林補充說:“達芬奇的草圖無具體細節,我們在制造過程中也未使用任何太空時代的扣件、軸承及其它諸如此類的裝置。它完全是用牛皮繩和暗榫把各個部分組裝在壹起。”麥克拉夫林和格羅夫花費了3年時間將達芬奇的夢想變成現實。他們表示,制造過程中最困難的壹點便是機翼支撐結構。格羅夫說:“我們先要把所有零件拆開,然後再把機翼結構組合在壹起。”
麥克拉夫林承認,嘗試完成達芬奇的傑作是“有點兒過分。”但他隨後表示,“我們只是認為這是我們所應該從事的工作。”格羅夫在旁補充說,制作飛行器讓他們更好地了解達芬奇的天賦,“意義就在於,當妳追尋前人走過的足跡時,妳會發現壹路上充滿挑戰。”
他們從未打算讓人真正駕駛其制造的飛行器遨遊天空。麥克拉夫林解釋說,人的肌肉還不夠發達,若是真正的大力士,“他也許能鼓翼而飛起壹次。”他認為這種飛行器也許只能當作滑翔機飛行。目前,他們二人制作的飛行器正擺放在西雅圖飛行博物館供參觀。
雙翼飛行器
15世紀70年代,達·芬奇畫出了壹種由飛行員自己提供動力的飛行器,並稱這種飛行器為“撲翼飛機”。它模仿鳥兒、蝙蝠和恐龍時代的翼龍,具有多個膜狀翅膀。達·芬奇認為只有撲翼機才能既具備推力,又具備提升力。在展覽中,這種飛行器雙翼展開***11米寬,大約1.6米的駕駛員仿佛是背著它在飛行,駕駛員在操作時,腳需要不停踩踏壹個動力滑輪,雙手也要同時搖動手柄幫助提供動力,頭則用來控制方向。
後來,有許多人開始模仿達·芬奇設計制造飛機,然而結果都逃不過失敗的命運,理想情況下能上下蹦跳幾下,最壞的結果則是摔成碎片。
其實,達·芬奇早已意識到人類不可能強壯到揮動機翼的地步,因此留下了壹段筆記,上面說單憑人力無法實現飛上天空的夢想,因此奉勸後人放棄這種思想。
當然,隨著現代科技的發展,人類已無需靠扇動翅膀來飛行,各種動力的飛行器早已超越了古人的想象,而且不僅飛上了天,還進入了太空,進入了宇宙。這恐怕是達·芬奇打破腦袋也無法想得到的了。
他不僅是壹個偉大的畫家。
我們印象中的達·芬奇是文藝復興時期壹個偉大的藝術家,而本月20日開始的北京科技周,將在自然博物館告訴妳另壹個達·芬奇,那就是“科學大師達·芬奇”,他在機械、醫學甚至軍事等多方面的才能讓人嘆為觀止,他的奇思妙想,他的新奇發明,不僅在當時獨具壹格,而且在很大程度上直接影響了後世科技的前進方向。
1、自動行駛的汽車
達·芬奇對於自動向前開的車有獨到的理解,在展覽中,他設計的壹種自動行駛的汽車特別能體現其異想天開的思想。
這種自動行駛車在當時其實主要是用於舞臺演出,並不需要行駛太長的距離,它的動力來自彈簧產生的壓力,就像鐘表或壹些玩具車上發條,經過壹系列的齒輪和杠桿把力傳遞到輪子上。不過這種自動行駛的車子奇特之處還在於它對速度的控制,這個車子在壹個圓盤上設置了很多的方塊,讓壹個與輪子相連的杠桿的壹端與這個圓盤相接,當車子運行時,圓盤上的方塊數量多,對於杠桿的阻力就會增大,從而影響輪子運轉的速度,但是這樣行駛的時間及裏程也會更長壹些。相反,人為地減少圓盤中的方塊,對輪子的阻力降低,行駛速度就快,但是因為力量猛,消耗得也快,所以在很短的距離就停止了。
這種車還有個帶繩的手閘,當要剎車時,拉動手閘,轉動的齒輪被卡住,車就停下來了。這差不多也可以說是最早的“汽車”了,也許後來的汽車正是從這個發明中得來的靈感而產生的呢?
2、仿人機器人
為了使畫作中的人物活靈活現,達·芬奇對於人體解剖有著濃厚的興趣,他曾經解剖過30多具屍體,這位天才甚至認為,人體本身就是壹架最復雜的機器,這也使得他在手稿中畫出,甚至可能親手造出了第壹個人形機器人。
為證明機器與人體間的緊密相似,達·芬奇在1495年,在創作《最後的晚餐》前設計了壹款機器人,與現在人們可以設計出的機器不同,大師設想中的機器人完全就是個“騎士”。這是西方文明世界的第壹款人形機器人。
“他”身著15世紀末德意誌—意大利式盔甲,內部主要用木頭做成,還有部分皮革和金屬。“他”模樣威武,通過鋼索系統進行工作,可以揮舞胳膊,坐站自如,甚至轉頭和張開下顎。在“他”的胯部有壹個圓盤齒輪作為驅動裝置,通過兩個機械桿的齒輪再與位於胸部的另壹個圓盤齒輪咬合,再通過壹個傳動桿讓頭部向不同方向轉動。
只要再配備壹個自動鼓,“他”甚至還可以發出聲音。這可以說是最早期解剖學和人體運動學的研究成果。
3、差動螺旋
達·芬奇也是個天才的機械物理學家,他的很多機械設計思路,都對現代工業產生了至關重要的影響,就以他研究的差動螺旋來說,他將螺釘的螺紋距離有意識的做得不壹樣,越往尖的小的地方,螺紋距離越小,反之越大。
利用這種原理,可以大大增加這種螺釘的穿透力,現在這種技術主要用於壓榨機,榨汁機上。我們現在用的紅酒開瓶器,也是利用了這個原理。
4、獨特的鐘表設計構想
作為壹個天才,達·芬奇的壹系列奇思妙想讓人嘆服,比如他對鐘表的設計構想。
在這個構想中,鐘表時針的動力源於彈簧,但是彈簧發力有壹個規律,壓力越大時,它釋放的力也越大,釋放得也越快,鐘擺卻需要均速的運動,怎麽辦呢?
達·芬奇想了個辦法,就是把彈簧的力通過杠桿傳遞至壹個齒輪,這個齒輪再與另壹個仿錐形的齒輪咬合,當彈簧力很大時,那個齒輪就與倒著的仿錐形齒輪的上部較大壹圈齒相咬合,傳遞力量,彈簧力量漸小時,就讓齒輪與仿錐體的更小直徑的齒相咬合,這樣就把整個彈簧力均勻地傳遞了出去,並通過杠桿使鐘擺均勻地擺動。
達·芬奇另壹個設計就是用重力代替彈簧,使鐘擺運動,首先要將重物吊至壹定位置,然後將其重力均勻地傳遞給鐘擺,使其活動保持勻速。這個設想在幾個世紀後被用來調節巨大的時鐘,影響非常深遠。
5、紡織物擴張器
達·芬奇所處的時期,人們的科學視野與生活都有著十分密切的關系,比如達·芬奇發明的這種用於支撐開紡織品的壹個架子,它可以用來張拉紡織物,使其不至於產生皺褶。
這個發明能將擴散開的重物從周邊拉到中心,也能將其迅速拉開。人只要搖動手柄,通過繩索帶動圓形裝置中的15個桿,使其聚集在壹起,或呈圓形散開,就能實現其對紡織物的張拉作用。
這個裝置也動用了滑輪等裝置,可見當時機械設計思路已經有了非常長足的進步,適用的範圍也已相當廣泛。
6、三速提升機
達·芬奇17歲來到佛羅倫薩,當時這座城市正在建很多的教堂,達·芬奇壹位老師正是在建的聖瑪利亞大教堂的負責人之壹,於是達·芬奇也參與到了這個大教堂的建設中。
根據這個教堂的設計,尖頂上該有壹個很大的圓球,但是如何將這樣巨大圓球吊到上百米的高空卻是個難題,達·芬奇和其他很多工程師們於是參與了設計所謂“三速提升機”,它安裝在地面上的堅硬支架上,有三個滑輪樣的輪軸,但是粗細並不壹致。
粗的輪軸主要負責特別重的物體的提升,但是速度很慢,而細的則提升較輕的物體,速度很快。據工作人員介紹,之所以要這樣設計三個粗細不壹的輪軸,主要目的還是為了提高工作效率,根據不同的物體重量可以選擇使用不同的滑輪。
這種提升機的動力要由公牛或其他動物來提供,也可以用水力等,據介紹,這種裝置最大能提升達幾噸的重物,並安裝了安全裝置,以防止輪軸沿逆向轉動。
7、河道淤泥挖掘機
意大利被地中海所包圍,而且河港遍布,水上航運是非常重要的交通方式,需要經常挖掘河道或港口的淤泥,保持水道暢通無阻。但是人工的挖掘方式費時費力,效率低下,和達·芬奇處於同壹時代的壹批意大利錫耶納的工程師們於是在這方面動起了腦筋。
他們設計制造了壹種外形像船的淤泥挖掘機,用於清除淺水港口的沙礫、淤泥和泥土。這個巨大的挖掘機中間是個木制的兩個動力齒輪,帶動著壹個巨大的豎著的圓盤轉動,這個豎著的大圓盤的四邊,裝著四個巨大的挖勺,圓盤轉動,大挖勺也轉動,挖勺轉到地面壹側時,就能將下面的淤泥挖出來,然後轉動到圓盤的另壹側呈拋物線拋到旁邊的船上,裝滿了就運走。
實際上這種發明和中國古代的水車極為相似,也是通過壹個大轉輪把水裝出來,拋到另壹個位置。這個挖掘機的大勺子的柄是可以調節長度的,可以根據挖掘淤泥的深淺進行伸縮。
8、槳葉船
意大利是個航海之國,在文藝復興時期,工商業及海運十分繁盛,對於主要交通工具———船就提出很高的要求,迫切需要裝載量大而航行速度又快的船只。
那時的工程師們就適應於這種要求,發明了壹種速度很快的槳葉船,在船體的中央有壹個巨大的圓形齒輪,不過它是供人踩踏以提供動力的,人們就像做實驗的小白鼠壹樣不停地踩著大圓盤轉動,然後通過壹系列的齒輪與杠桿,把動力傳給安裝在船兩邊的六個巨大圓形輪槳,本來人提供的不太大的力量,經過杠桿與齒輪的放大作用,轉變成了槳葉巨大的動力。這樣,只需要很少的人,就能讓整個船行走如飛了。
達·芬奇妙論:人就是壹臺奇妙的機器
達·芬奇解剖了不少人的屍體,在他看來,“人就是壹臺奇妙的機器”,像平時胳膊擡起就是杠桿運動,跑步就是腿的曲軸運動。
在他做人體解剖前,他甚至認為人的頸椎應該是像船帆壹樣,很多根骨頭呈“人”字形支撐著頭骨,解剖後才發現自己搞錯了。地球和人壹樣
達·芬奇還把地球比作人,他說像地下水就是人的血液,巖石、大陸就是人的骨骼,而地表的物質就是人的肉。