Леонардо да Вінчі вражає різноманітністю своїх наукових інтересів. Унікальні його дослідження у галузі конструювання літальних апаратів. Він вивчав політ і планування птахів, будову їхніх крил, і створив літальні апарати з крилами, що махають, парашут, модель спірального пропелера та інші унікальні для свого часу пристрої. У рукописах Леонардо є десятки зображень різноманітних літальних конструкцій, що мають цілу низку цікавих інженерних рішень.
Конструкція крила
Створення «літаків» Леонардо почав з вивчення поведінки в повітрі бабки, а потім придумав крило, що махає, як засіб вивчення відштовхування від повітря. Необхідно було розрахувати силу людини, необхідну для підняття у повітря махолету, загальна вага якого мала становити близько 90 кг.
Після уважного вивчення польоту птахів, Леонардо да Вінчі спроектував свою першу модель літального апарату, у якої були махаючі крила, як у кажана. З її допомогою, відштовхуючись від повітря за допомогою крил і використовуючи силу м'язів рук і ніг, людина мала полетіти.
Крила повинні були не тільки підняти людину в повітря, а й завдяки таким пристосуванням, як елерони та шарніри, утримати його у повітрі. Тоді Леонардо був переконаний, що зможе здійснити політ людини за допомогою крил, що махають. Недостатньо сильних м'язів він збирався замінити енергією такого механізму, як зведена цибуля, якої, як він вважав, буде цілком достатньо для польоту людини. Однак і при використанні цього заводного механізму вставали проблеми швидкого розкручування пружини.
Минули роки, і коли Ленардо після деякої перерви знову взявся за вивчення польоту, він думав уже про літаючий політ за допомогою вітру, знаючи, що в цьому випадку потрібно менше зусиль для утримання та просування літального апарату в повітрі.
Орнітоптер з пілотом.
На такому апараті людина повинна знаходитися під час польоту у лежачому положенні та рухами рук та ніг керувати механізмами крил, що махають. Ноги вдягнуті у стремена так, що одна нога піднімає крило, інша опускає, а потім навпаки. Крила згинаються і обертаються за допомогою мотузок та важелів.
Орнітоптер
У цього літального апарату корпус формою нагадує човен. Величезні крила, схожі на крила кажана, наводяться в рух за допомогою механізмів. Як і на човнах, для керування передбачено кермо. Широка хвостова площина призначалася найімовірніше контролю висоти.
Вертикальний літальний апарат
Вертикально літаючий апарат вважається попередником вертольота.
У цьому апараті винахідником було передбачено дві пари крил, що махають по черзі. Під час польоту людина повинна була стояти всередині величезної чаші діаметром 12 м. Крила апарату повинні були мати ширину 24 м, а розмах їх складати близько 5 м. Для управління механізмами апарату повинні були бути задіяні руки, ноги і навіть голова пілота. Помахи крил мали відбуватися хрестоподібно, вгору і вниз, подібно до крил птаха. Якби це було збудовано, машина була б настільки важка, що був би неможливим політ. Леонардо визнав цю проблему та спробував зменшити вагу використовуючи легші матеріали
Літальний апарат із вертикальним зльотом
На цьому апараті Леонардо хотів встановити систему втяжних сходів, аналог сучасного шасі, що забирається. При приземленні увігнуті клини, прикріплені до основи сходів, служили б амортизаторами.
Повітряний гвинт
На ескізах Леонардо зображує і зовсім інший літальний апарат - "повітряний гвинт", здатний піднятися у повітря. Апарат з таким гвинтом повинен літати, загвинчуючись у повітря! Радіус гвинта - 4,8 м. Він мав металеву окантовку та накрохмале полотняне покриття. Гвинт повинен був рухатися людьми, які йшли навколо осі і штовхали важелі. Існував і ще один спосіб запуску гвинта – потрібно швидко розкрутити трос під віссю.
Реконструкція:
Модель виконана на основі квадратної дерев'яної рами, з кутів якої виходять дерев'яні напрямні, скріплені вище над центром рами. Закріплений на рамі матеріал утворює ковпак. До кутів рами кріпляться мотузки, на яких унизу важить людина. Проте, практично спуск у такому парашуті може бути безпечним, т.к. матеріал буде просто розірваний натиском повітря. Як вважав Леонардо да Вінчі, "якщо людина має тент із щільної тканини, кожна зі сторін якого становить 12 довжин руки, і висота - 12, він може стрибнути, не розбившись, з будь-якої значної висоти " . Випробувати цей апарат йому не вдалося.
Реконструкція:
Однак літальні пристрої великого винахідника Леонардо да Вінчі ніколи не злетіли. Все залишилося лише на папері.
Через 500 років забуття
На небо піднявся винайдений Леонардо да Вінчі літальний апарат. Нещодавно над англійським графством Суррей успішно випробували прообраз сучасного дельтаплана, сконструйований точно за кресленнями вченого. Літальний апарат був виготовлений виключно з матеріалів, доступних за життя Леонардо. Середньовічний дельтаплан нагадував зверху кістяк птаха. Він був зроблений з італійської тополі, очерету, льону, сухожиль тварин і льону, обробленого глазур'ю, отриманої на основі виділень жуків. На випробувальних польотах з пагорбів вдалося підняти "дельта план" на максимальну висоту 10 м і протриматися в повітрі 17 сек. На ньому не можна виконувати фігури найвищого пілотажу, але він відривається від землі і чудово літає.
15 квітня 1452 року народилася людина, чиє ім'я стало синонімом геніальності у всьому. Леонардо да Вінчі був чудовим художником, талановитим архітектором, анатомом. Але його технічні винаходи змогли випередити свій час на кілька століть
Леонардо да Вінчі відомий насамперед як художник, творець знаменитої «Джоконди» та «Таємної вечері». Його сучасники цінували насамперед його художній талант. Але Леонардо мав і великий інженерний розум, який люди, що жили з ним одночасно, оцінити не могли. Мабуть тому, більшість винаходів да Вінчі неможливо було втілити у життя з допомогою інструментів XV - XVI століть. А якби винаходи Леонардо були реалізовані, то середньовічними вулицями їздили б автомобілі, в небі ширяли літальні апарати, а в середньовічних битвах застосовувалися танки і кулемети.
Всі технічні ідеї генія залишилися лише на папері – у малюнках, кресленнях та докладних описах. Свої наукові праці на понад 5000 сторінках Леонардо систематизував у книги-кодекси. Записи в рукописах були чомусь зашифровані своєрідним «таємнописом» - написані праворуч ліворуч дзеркальним шрифтом. Тільки через п'ять століть ентузіасти та шанувальники таланту великої людини епохи Відродження, прочитавши рукописи, спробували втілити ідеї да Вінчі у життя, сконструювавши механізми з його креслень. І всі машини працювали!
Водолазний костюм
Водолазний костюм був винайдений Леонардо для венеціанців, яким постійно доводилося відбивати морські військові атаки. У ці непромокаючі костюми передбачалося нарядити воїнів і відправити їх під воду затоплювати ворожі судна, ушкоджуючи їм днища. Водолазний костюм Леонардо був виконаний зі шкіри, шолом був оснащений скляними лінзами, взуття водолаза обтяжене металевим вантажем. Людина в такому костюмі могла дихати за допомогою дзвона з повітрям, опущеного під воду, від якого до шолома водолаза були підведені дихальні трубки.
Парашут
Звичайно, за часів да Вінчі літальних апаратів ще не було, і можливість піднятися в повітря для людини була лише мрією. І геніальний винахідник задумав свій перший в історії парашут, не як засіб порятунку, а як апарат, що давав змогу плавно пересуватися повітрям, стрибнувши з висоти. Парашют да Вінчі виконаний у формі піраміди та обтягнутий щільною тканиною.
Дельтаплан
Мрія людини про політ була заповітною з давніх-давен. Леонардо да Вінчі, як і багато хто до нього, намагався втілити її в життя. На створення перших літальних апаратів вченого надихнули птахи та кажани. Одна з літальних машин була забезпечена рухомими крилами, які рухалися людиною, що крутить педалі. Пробував винахідник створити і плануючі апарати: один із винаходів геніального Леонардо – прототип сучасного дельтаплану.
Гвинтокрил
Леонардо з дитинства любив спостерігати за природними явищами, за тваринами та рослинами. Ідею зробити повітряний гвинт, на зразок тих, що тепер піднімають у небо гелікоптери, мабуть, народилася у геніального винахідника при погляді на те, як з дерев плавно злітають на землю насіння-крилатки. Піднімати в повітря вертоліт да Вінчі повинен був великий гвинт, на лопаті якого була натягнута парусина. Передбачалося, що чотири повітроплавці, розкручуючи гвинт, могли б створити тягу та тиск на лопаті, які піднімуть вертоліт вгору.
Автомобіль
Цей винахід великого італійця умовно можна вважати першим у світі автомобілем. Звичайно, він більше нагадує віз, ніж сучасні авто. Зате саморушний візок Леонардо не потребував водія і був екологічним транспортом, тому що рухався за допомогою пружинного механізму, як заводна іграшка. Ідея геніально проста: пружина намотувалась на барабан за допомогою важеля рукою. Поки вона розмотувалась – візок їхав уперед.
Велосипед
Леонардо да Вінчі вигадав двоколісний пересувний механізм ще у XV столітті, задовго до винайдення сучасного велосипеда. У рукописах вченого було знайдено начерки дерев'яної машини, що дуже нагадує сучасний двоколісний транспорт. Тільки на відміну від сучасних велосипедів кермо у винаходу да Вінчі не могло повертатися і у машини не було сидіння. А ось передача руху з одного колеса на інше за допомогою ланцюга вперше згадується у рукописах Леонардо да Вінчі.
Прожектор
Так Вінчі проводив наукові експерименти й у галузі оптики. Вчений винайшов кілька освітлювальних пристроїв, працював над створенням телескопа та лінз. Як відомо, Леонардо служив при дворах багатих правителів-меценатів, улюбленою розвагою яких був театр. Ідея створити прожектор виникла зі сценічних потреб. Освітлювальний пристрій був ящиком, всередину якого ставилася палаюча свічка. На одній зі стінок ящика було товсте збільшувальне скло.
Робот
Генію Леонардо да Вінчі належить ідея механічної людини, першого робота. За деякими даними, цей винахід було навіть втілено у життя. Людина-машина, побудована Леонардо, нібито служила іграшкою для багатого міланського герцога Сфорцо. Ідея створити механічну подобу людини виникла у Леонардо після глибокого вивчення анатомії. Історія свідчить, що в одному з італійських монастирів Леонардо мала свою таємну кімнату, де він з учнями ночами препарував трупи, вивчаючи будову людського тіла. Думка, що м'язи служать у тому, щоб рухати кістки, підштовхнула Леонардо да Вінчі спроектувати першого історія людства робота.
Кулемет
Виявляється, кулемет було винайдено задовго до Першої світової війни. «Мушкет у формі органної труби» (так назвав свій винахід да Вінчі) був покликаний поливати супротивника безперервним вогнем. Для цього на спеціальному візку передбачалося встановити 33 вогнепальні стволи на трьох стійках. Встановлення могло обертатися. Знаряддя на стійках стріляли по черзі – коли одні стріляли, інші заряджалися, а треті охолоджувалися. Висота «кулемета» регулювалася спеціальним витягом на гвинтовому механізмі.
Субота, 6 квітня 2013 0:03 У давньогрецькому міфі про Ікар найбільш правдоподібно розповідається про спробу підкорити небо за допомогою спеціально споруджених крил. Щоб залишити острів Кріт, геніальний майстер Дедал зробив для себе і сина Ікара крила, скріпивши їх воском. Він застерігав сина не підніматися при польоті з ними надто високо, адже від спекотного сонячного проміння віск, що скріплює крила, може розплавитися. Проте Ікар, захопившись польотом, забув про настанови батька. Він став підніматися все вище і виявився надто близько до Сонця. Гарячі сонячні промені розтопили віск, Ікар упав у море і потонув неподалік острова Самос. Його тіло, прибите хвилями до берега, було поховано на маленькому острівці Долі-ха, який на ім'я Ікара назвали Ікарія, а море в цій частині отримало назву Ікарійського моря.
Леонардо да Вінчі (1452-1519) - геніальний італійський художник, скульптор, учений, винахідник як і Ікар мріяв про польотах. Багато його ідеї та винаходи значно випередили час, у який він жив. Мріючи про польоти в небо, Леонардо да Вінчі вивчав політ і планування птахів, будову їхніх крил, тому першим його проектом з'явився апарат з крилами, що рухалися, який був названий орнітоптером, або птахелетом. В одній із пробних моделей цього літального апарату крила були, як у кажанів.
Для управління орнітоптером на людину, що перебуває в лежачому положенні, одягали спеціальний костюм, що складається з хвостового оперення та обруча на голові, з'єднаного з хвостовою частиною. Для помахів крилами потрібно рухати руками і ногами, а регулювання висоти польоту - піднімати і опускати голову, цим піднімаючи і опускаючи хвостову частину орнітоптера.
Ще одним варіантом орнітоптера, запропонованим великим Леонардо, був апарат у вигляді велосипеда. Обертаючи педалями колеса, людина через важелі здійснювала помахи крилами.
Крім того, Леонардо да Вінчі виконав креслення і дав опис великого літального апарату з двома парами крил, що махають. У цьому пристрої дві пари крил рухалися по черзі. Під час польоту людина мала стояти всередині величезної чаші діаметром 12 м. Розмах крил становив близько 16 м, а висота конструкції повинна була бути не менше 10 м. Для управління апаратом, як і в попередньому варіанті, використовувалися рухи рук, ніг і навіть голови пілота. Помахи крил мали повторювати рухи крил птиці. Дуже цікаво, що апарат мав шасі, що прибиралося.
Наприкінці XV століття винахідник зробив креслення ще одного орнітоптера з крилами, що складаються з двох шарнірно з'єднаних частин. Передбачалося, що помахи здійснюватимуться зовнішніми частинами, площа яких становила близько половини загальної площі крил. Ця ідея виявила практичне втілення в останньому десятилітті XIX століття в експериментах О. Ліліенталя. Знаменитий німецький піонер авіації О. Ліліенталь розробив планер, у якого рухливі кінці крил приводилися в рух від закріпленого на планері двигуна. Великий геній свого часу підійшов дуже близько до винаходу літака – літального апарату з нерухомим крилом.
Горберт Джеймс Дрейпер. Плач за Ікаром
Поряд з описаними винаходами Леонардо да Вінчі побудував ще один унікальний літальний апарат - «повітряний гвинт» радіусом 4,8 м. Він мав літати, загвинчуючи повітря. Такий вертикально літаючий апарат вважається попередником вертольота.
У рукописах Леонардо знайдено ескіз конструкції, яку можна назвати «парашутом». Він є ковпак з матерії, закріплений на дерев'яних планках, що виходять з кутів квадратної дерев'яної рами. На мотузках, що звисали, прикріплених до кутів рами, розміщувався чоловік.
Леонардо да Вінчі, можливо, був найбільшим винахідником в історії, але в його час були настільки слабкі технології, що всі начерки генія залишилися в найкращому випадкуна папері. Так Вінчі малював ескізи та діаграми своїх пристроїв та зберігав нотатки. Але або в нього не виникало бажання втілювати їх у реальність, або не вистачало грошей. В результаті, за життя да Вінчі практично жодне з його винаходів не побачило світла. Та й дізналися про праці геніального винахідника лише після його смерті, оскільки він ніколи не виносив свої нотатки на публічне обговорення.
І це неймовірно сумно, бо конструкторські навички да Вінчі набагато випередили свій час. Якби вони були втілені в реальних винаходах, хто знає, можливо революція у світі техніки трапилася б куди раніше. З іншого боку, багато ескізів да Вінчі неможливо було реалізувати за допомогою інструментів 15-16 століття. Натомість у 21 столітті багато інженерів із задоволенням взялися за реалізацію проектів да Вінчі та з'ясували, що ті справді працюють. І працювали б, якби так Вінчі трохи сміливіший і ще трішки винахідливіший.
Давайте подивимося на винаходи да Вінчіочима обивателя двадцять першого сторіччя.
Чи не вражені? Що ж, підшипник може і не найкрутіше, що може дозволити собі винахідник, але багато сучасної техніки працює за допомогою підшипників. Кулькові підшипники дозволяють обертатись приводним валам, проштовхують товари в магазині або на заводі, це основа практично будь-якого рухомого механізму. Гладкі кульки, розміщені між двома рухомими поверхнями, практично усувають тертя. Вперше ідея, як багато хто, народилася ще в часі Римської імперії, але історики вважають, що саме в зошитах да Вінчі з'явилися перші начерки підшипника. Багато пристроїв, придуманих генієм, не працювали б без підшипників. Але як і у випадку з іншими концептами винахідника, підшипник довелося перевинаходити комусь ще.
, З якої падає тіло, залежить від двох факторів: сила тяжіння, яка тягне донизу, і опір атмосфери, в якій воно падає. Без атмосфери падаюче тіло буде просто розганятися до величезної швидкості, поки не впаде на поверхню, але повітря уповільнює падіння до тих пір, поки тіло не досягне так званої граничної швидкості. У різних об'єктів різна гранична швидкість. У людини, що падає в атмосфері Землі – парашутиста, наприклад, – ця швидкість становить приблизно 193,1 км/год. Повільно, правда? Нехай так, але цього достатньо для того, щоб людина, яка впала з літака, перетворилася на корж після удару об поверхню землі. Врятувати його може лише парашут.
Так Вінчі, будучи зачарованим ідеєю літаючої людини, задумав свій парашут як засіб для дрейфу в повітрі. Його пірамідальна структура була драпірована тканиною. Як писав да Вінчі у своїх нотатках, такий пристрій дозволив би людині «впасти з будь-якої висоти без жодних травм та пошкоджень». Натуралісти двадцять першого століття, що реалізували задум да Вінчі, визнали, що він працює в точності, як той пророкував.
Так Вінчі надихали птахи. Він спостерігав їх, малював їх і розмірковував над створенням своїх літальних засобів. Одним із результатів цього хобі став орнітоптер, пристрій, придуманий да Вінчі, який теоретично міг підняти людину в повітря, як птицю. Коли парашут да Вінчі дозволив би людині стрибати зі скелі і залишатися живими, орнітоптер дозволив би йому ширяти в повітрі над землею.
На папері орнітоптер більше схожий на птаха (або кажана), ніж сучасні літаки. Його крила почнуть працювати після того, як пілот поверне ручку. Цей винахід показує глибоке розуміння аеродинаміки да Вінчі. Сучасні спроби відтворити орнітоптери показали, що той справді міг літати - якби його підняли в повітря. Побудувати літальний засіб, що діє слабкі м'язи людини, було б складніше.
Парашют і орнітоптер були лише двома з літаючих машин, описаних да Вінчі в його зошитах. Серед інших був і глайдер, і вертольотоподібний літальний засіб, про які ми, можливо, поговоримо пізніше.
Кулемет да Вінчі або «33-ствольний орган» не був кулеметом у сучасному уявленні. Він не міг швидко випускати кулі з одного ствола. Але зате міг видавати залпи через короткі проміжки, і якби був побудований, ефективно б косив піхоту, що настає.
Механізм цього кулемета простий. Так Вінчі запропонував зібрати 11 мушкетів на прямокутній дошці, а потім скласти три такі дошки у трикутник. Помістивши вал посередині, можна було б обертати всю цю штуковину так, щоб один набір з 11 гармат стріляв, доки два інші остигають і перезаряджаються. Після цього весь механізм перевертався та давав черговий залп.
І хоча да Вінчі постійно зазначав у своїх зошитах, що ненавидить війну і проклинає машини для вбивств, йому потрібні були гроші, і він легко міг переконати багатих покровителів, що такі машини допоможуть їм здолати своїх ворогів. Можливо, воно і на краще, що жодна з машин для вбивства, задуманих да Вінчі, не була збудована.
Проживаючи у Венеції кінця 15 століття, да Вінчі розробив ідею відображення вторгнення судів. Досить було відправити чоловіків на дно гавані у водолазних костюмах, а там вони просто розкривали б днища кораблів, як консервні банки. Можливо, ця ідея вас не вражає, оскільки зараз її реалізація здається досить простою. Але за часів да Вінчі це було нечувано. Водолази да Вінчі могли дихати за допомогою підводного дзвона з повітрям, надягали маски зі скляними отворами, крізь які можна було бачити під водою. В іншому варіанті концепту водолази могли дихати за допомогою винних суліїв, наповнених повітрям. В обох випадках чоловіки носили б із собою пляшки, в які мочилися, тому могли залишатися під водою дуже довго. План да Вінчі не тільки був реалізований – він був практичний!
Ці водолазні костюми були створені насправді, проте загарбники, проти яких вони повинні були застосовуватися, були вражені венеціанським флотом до того, як знадобилася підводна диверсія.
Броньований танк
Працюючи на герцога Міланського, Лодовіко Сфорца, да Вінчі запропонував те, що могло стати вінцем його твору в галузі військових машин: броньований танк. За сприяння восьми сильних чоловіків, броньований танк був схожий на черепаху, яка наїжалася 36 гарматами з усіх боків. Він був оснащений системою зубчастих коліс, що складали послідовність. Вісім людей були захищені від битви зовнішньою оболонкою, тому могли доставити пішим ходом такого «їжака» прямо в гущу битви, не будучи пораненими. Зброя, що стріляє на всі боки, з броньованого танка могла стати згубною для загону суперника.
Схема броньованого танка на нотатках да Вінчі містить кумедний недолік: колеса для руху вперед крутилися в протилежний бік від задніх коліс. Побудований таким чином танк не міг би рухатися. Так Вінчі був занадто розумний, щоб припустити таку прикру помилку, тому історики привели кілька причин, з яких винахідник припустився такого промаху свідомо. Можливо, він справді не хотів, щоб ця машина була збудована. Інший варіант - він боявся, що схема потрапить до лап ворогів, тому зробив помилку, щоб переконатися, що ніхто крім нього не зможе побудувати танк.
Самохідний візок
Робоча модель.
Самохідний візок да Вінчі висувається на роль першого автомобіля в історії. Більше того, оскільки вона не мала водія, її можна розглядати і як перший роботизований транспорт в історії.
Креслення, створені да Вінчі, не повністю розкривають внутрішній механізм, тому сучасним інженерам довелося здогадуватися, що ж змушувало візок їхати вперед. Найкращим припущенням був пружинний механізм подібний до того, що використовується в годинах. Пружини ховалися у корпусах із формою барабана і могли заводитися рукою. І поки пружина розмотується, візок їде вперед, як іграшка. Кермо міг бути запрограмований за допомогою ряду блоків у ланцюгу передач, хоча той факт, що візок міг повертатися тільки вправо, суттєво обмежив би його корисність.
Леонардо, мабуть, вважав свій візок чимось на зразок іграшки, але можна не сумніватися, що якби він був побудований, незабаром були б більш корисні поліпшення.
Міста майбутнього
Міст Леонардо да Вінчі.
Коли Леонардо жив у Мілані приблизно 1400 року, у Європі буяла чорна чума. Міста страждали значно більше, ніж сільська місцевість, і так Вінчі припустив, що в містах є щось особливе, що робить їх уразливими до хвороби. Ця ідея напрочуд близька до сучасності, враховуючи, що теорія мікробних хвороб була розроблена лише на початку 20 століття. Так Вінчі задумав розробити власний план: місто, спочатку спроектоване і створене з нуля, яке буде санітарно та життєво придатним.
Результатом став тріумф міського планування, який ніколи не було збудовано. «Ідеальне місто» да Вінчі було поділено на кілька рівнів, у кожному з яких була мінімальна антисанітарія, а мережа каналів сприяла швидкому видаленню відходів. Вода мала забезпечувати будівлі за допомогою гідравлічної системи, яка служила прототипом сучасної. Ресурси, необхідні для створення такого міста, виходили за межі коштів, які мав да Вінчі, і він не зміг знайти мецената, готового викласти свої гроші на будівництво такого міста.
Повітряний гвинт
Повітряний гвинт да Вінчі, мабуть, це найкрутіший проект із тих, що були знайдені в його зошитах. Він би працював за принципом сучасного вертольота. Літальна машина виглядала як величезна вертушка. "Лопаті" вертольота були зроблені з льону. Якщо їх розкрутити досить швидко, вони могли б створити тягу, аеродинамічне явище, яке дозволяє літакам та вертольотам літати. Повітря створило б тиск під кожною з лопат, тим самим піднявши літаючу машину в небо.
Ідея, принаймні, була такою. Чи зміг би такий гвинт літати? Навряд чи. Але було б круто.
Робот-лицар
Леонардо да Вінчі старанно вивчав анатомію людини.
Якщо самохідний візок да Вінчі був першим робочим проектом роботизованого транспорту, робот-лицар міг стати першим роботом-гуманоїдом, C-3PO 15 століття. Так Вінчі ретельно вивчав анатомію людського тіла і годинами розчленовував трупи, щоб з'ясувати, як воно працює. Він зрозумів, що м'язи рухають кістками. Після цього він вирішив, що такий самий принцип може лягти в основу машини. На відміну від більшості винаходів да Вінчі, Леонардо, зважаючи на все, справді побудував робота-лицаря, але той використовувався в основному для розваг на вечірках щедрого покровителя генія, Лодовіко Сфорца. Звичайно, той робот набагато відрізнявся від .
Робот да Вінчі не зберігся, і ніхто точно не знає, на що той був здатний. Але судячи з усього, він ходив, сидів і навіть працював щелепами. У його роботі використовувалася система шківів та шестерень. 2002 року експерт робототехніки Марк Росхейм взяв робочі зошити да Вінчі, щоб побудувати робочу модель робота 15 століття. В результаті, деякі ідеї Росхейм запозичив для створення планетарних роботів-розвідників, які .
Як бачите, через півстоліття космічних дослідженьпроекти Леонардо да Вінчі нарешті вийшли у відкритий космос.
Калік Костянтин Олександрович
МБОУ ЗОШ села Червоний Ключ
с. Червоний Ключ, Нуриманівський район, Республіка Башкортостан
Луцька Лариса Олексіївна, учитель МБОУ ЗОШ с. Червоний Ключ
Історико-дослідницька робота на тему «Чи є майбутнє у орнітоптерів?»
1. Введення.
2.Орнітоптер Леонардо да Вінчі.
3. Подальші розробки орнітоптерів.
4. Сучасне конструювання орнітоптерів.
5. Сучасна класифікація орнітоптерів.
6. Конструювання орнітоптера в домашніх умовах.
7.Висновок.
8. Джерела інформації.
Вступ
Протягом усієї своєї історії людина робила спроби піднятися в небо. Стародавні, маючи перед очима приклад птахів, було неможливо уявити іншого способу польоту. У заворожливому своєю легкістю ширянні птахи давні міфотворці бачили надію на здійснення мрії піднятися в небо. Саме тому перші літальні апарати створювалися за їхньою подобою. Легенда про польот, що махає, жива з часів стародавніх греків. Нам знайомий міф Стародавньої Греції про Ікара, сина Дедала, розказаний Овідієм. За переказами, Дедал, що потрапив у полон до царя Міноса разом зі своїм сином Ікаром, довго шукав спосіб бігти і нарешті знайшов його. «Якщо не можна піти ні по землі, ні по воді, то я втечу такою дорогою, де Мінос безсилий: я вилету в повітрі», - говорить Дедал. Згідно з розповіддю, він довго збирає пір'я птахів для того, щоб зробити крила для себе та свого сина. Коли крила були готові, втікачі піднімаються на них у небо. Ікар, забувши застереження батька, злітає занадто високо - віск, що скріпляє пір'я тане на сонці і хлопчик, падаючи в море, гине.
Проте спроби піднятися в небо були залишені. «Ми зустрічаємо знову безпідставні спроби літати на апаратах, що наївно імітують птахів, або нові дослідження... Леонардо, що частково повторюють дослідження...» Так писав про цей час чудовий радянський учений у галузі ракетно-космічної техніки М.К. Тихонравов у своїй книзі «Політ птахів та машини з махаючими крилами». Більше того, такі самі спроби повторюються в 30-х роках нашого століття і, принаймні, в проектах, незнищенно живуть до наших днів.
Метою моєї роботи є вивчення відомих історіїпроектів зі створення орнітоптерів та перспектив їх розвитку у майбутньому.
1) Вивчити відомості на тему, використовуючи науково-популярну літературу, ресурси Інтернет;
2) зібрати цікаві факти про орнітоптери;
3) спробувати самостійно, використовуючи креслення та схеми, зібрати модель орнітоптера;
4) підготувати матеріал для класного годинника.
Орнітоптер(від грецького орнітоса "птиця" і pteron "крило") - повітряне судно важче повітря, яке підтримується в польоті за рахунок реакцій повітря з його площинами, яким надається маховий рух. У російській мові також є синоніми цього слова - махоліт і птахокрилий або машущекрилий літальний апарат.
У XI столітті бенедиктинський монах Олів'є з Мальмсбер здійснив політ з вершини монастирської стіни за допомогою крил, зроблених, згідно з описом польоту Дедала та Ікара, зі склеєного між собою пір'я. Йому вдалося пролетіти 120 кроків, після чого він упав та зламав ноги. Невдачі, падіння не завадили людині знову і знову підніматися у небо. Бажання підкорити небо виявилося сильнішим за страх.
Орнітоптер Леонардо да Вінчі
Мабуть, найвідомішим конструктором орнітоптерів був Леонардо да Вінчі. Це була «універсальна людина» - досягла успіху в живописі, скульптурі, музиці, математиці, архітектурі… Леонардо був переконаний, що «людина, яка долає опір повітря за допомогою великих штучних крил, може піднятися в повітря». Впевнений у своїй правоті, він придумав апарат, який дозволив би людині ширяти в повітрі, як птах, розмахуючи великими механічними крилами, що рухаються тільки силою м'язів. Щоб сформулювати орнітоптер, Леонардо да Вінчі детально вивчав анатомію пташиного крила. На основі своїх спостережень за птахами, кажанами, бабками, Леонардо створив десятки зображень різних літальних конструкцій, які мали цікаві інженерні рішення. До наших днів збереглися креслення кількох моделей орнітоптерів. Свій перший літальний апарат Леонардо да Вінчі збудував у 1485-1487 роках. У цьому орнітоптері людина мала перебувати в лежачому положенні. Для польоту планувалося задіяти його силу рук та ніг. Ноги вдягнуті у стремена так, що одна нога піднімає крило, інша опускає, а потім навпаки. Крила конструкції згинаються і обертаються за допомогою мотузок та важелів. Це мало створити крім підйомної сили, силу спрямовану вперед, необхідну для горизонтального польоту.
Літальна конструкція Леонардо да Вінчі
Леонардо не лише навів докладний опис конструкції, а й дав рекомендації про випробування апарату. У його записах були знайдені наступні рядки: "Цей прилад ти випробувати над озером і одягнеш у вигляді пояса довге хутро, щоб при падінні не потонути. Потрібно також, щоб опускання крил проводилося силою обох ніг одночасно, щоб ти міг затримуватися і балансувати, опускаючи одне крило швидше за інше, дивлячись по потребі, так, як ти бачиш, це роблять шуліки та інші птахи... І притому опускання за допомогою двох ніг завжди буває більш потужним, ніж за допомогою однієї... А піднімання крил має здійснюватися силою пружини або, якщо хочеш, рукою, а ще краще підняттям ноги, це – краще, бо руки в тебе тоді вільніші”.
Ще одним варіантом орнітоптера, запропонованим Леонардо, був апарат, в якому людина мала здійснювати помахи крилами, на кшталт велосипедиста, обертаючи ногами колеса, з'єднані важелями з силовою конструкцією крил. На малюнку бачимо щось схоже на дзвіночок, підвішений перед обличчям "пілота". Багато дослідників досі що неспроможні розгадати, що це могло бути. Можливо це маятник, необхідний для індикації положення в просторі. Адже приблизно 1485 р. вчений зробив ескіз такого пристрою.
Найбільш відомий проект Леонардо да Вінчі - орнітоптер-човен. Цю модель він розробив приблизно 1487 року.
Орнітоптер - човен
Ймовірно, для того, щоб злетіти, людина повинна була сидіти або стояти в човні, рухаючи важелі, з'єднані з крилами. Ще один важіль був необхідний для поворотів горизонтального керма, яке формою нагадує хвіст птиці.
Наприкінці 1480 року Леонардо да Вінчі створює велику модельлітального апарату з парою крил. Людина, що стоїть у чаші, приводить у рух крила за допомогою системи блоків. Цікавий факт: у цій конструкції було забиране за допомогою тросів шасі. Сам Леонардо міркував так: «Я вирішив, що стояти на ногах краще, ніж лежати плазом, бо прилад ніколи не може перевернутися догори ногами…». Вважається, що ця конструкція - одна з найменш успішних конструкцій орнітоптерів Леонардо да Вінчі. Великі розміри не залишали шанс піднятися цьому апарату в повітря.
Апарат, в якому людина, на зразок велосипедиста, обертаючи ногами, могла приводити в рух крила
Проте спроб підняти людину на небо Леонардо да Вінчі не залишав. Спостереження за птахами наштовхнуло його на думку, що основна тяга в польоті створюється кінцевими частинами крила. Нарешті наприкінці XV в. Леонардо робить креслення абсолютно нового проекту орнітоптера - з крилом, що складається з двох шарнірно з'єднаних елементів. Помахи мали здійснюватися зовнішніми частинами, що становлять близько половини загальної площі крила. Ця ідея, що є першим кроком у зародженні концепції апарату з нерухомим крилом - літака, знайшла практичне втілення в останньому десятилітті XIX століття в експериментах німецького піонера авіації О. Ліліенталя. Відомо, що той намагався здійснювати польоти з планером, кінці крила наводилися в рух від закріпленого на його тілі двигуна.
Орнітоптер з крилами, що складаються з двох шарнірно з'єднаних частин
Наступний крок Леонардо пов'язаний із дослідженням ним механізму ширяючого та плануючого польоту пернатих. Він дійшов висновку: «...Коли птиця перебуває у вітрі, вона може триматися у ньому без помахів крилами, бо таку ж роль, яку за нерухомому повітрі крило виконує щодо повітря, виконує рухається повітря щодо крил при нерухомих крилах».
Грунтуючись на цьому принципі Леонардо, робить висновок: не людина повинна крилами відштовхувати повітря, а вітер повинен ударяти в крила і нести їх у повітрі, як рухає він вітрильний корабель. Тоді пілоту літальної машини необхідно лише забезпечувати рівновагу за допомогою крил. "Не потрібно багато сили, щоб підтримувати себе і балансувати на своїх крилах і спрямовувати їх на шлях вітрів і керувати своїм курсом, для цього достатньо невеликих рухів крилами", - пише Леонардо да Вінчі у 1505 році. Спираючись на розроблену ним концепцію, вчений задумав створити новий типлітального апарату. Швидше за все, він мав принципово відрізнятися від орнітоптерів минулих років. На думку італійського дослідника творчості Леонардо да Вінчі Р. Джакомеллі, це міг бути моноплан з розмахом крил приблизно 18 м, призначений для польотів у висхідних потоках повітря (за сучасною термінологією - планер-парник). Крила були рухливі, але в порівнянні з попередніми проектами рухливість їх була дуже обмежена і була б тільки для балансування. Пілотований "штучний птах" повинен був стартувати з вершини гори Монте Чечері (гора Лебедя) на околицях Флоренції і, підхоплена вертикальними потоками, піднятися в повітря. У передчутті події, у своєму «Трактаті про поле птахів» Леонардо да Вінчі писав: «Великий птах почне перший політ зі спини свого велетенського лебедя, наповнюючи всесвіт подивом, наповнюючи мовою про себе всі писання, - вічною славою гнізда, де вона народилася». Однак Італії не судилося стати батьківщиною планеризму. Завантажений численними замовленнями, Леонардо не зміг розпочати здійснення своєї ідеї.
Подальші міркування привели Леонардо да Вінчі до думки, що необхідно побудувати такий апарат, який наводив би себе сам. Людина повинна зберігати повну свободу, щоб керувати ним. Ця ідея була близька до ідеї будівництва аероплана. Бракувало лише одного - ідеї мотора.
Роботи Леонардо да Вінчі довго залишалися безвісними. Але, аналізуючи історію розвитку поглядів на авіацію, можна зробити однозначний висновок: ідея літака зародилася не сама по собі, а "виросла" з проектів апаратів з махаючим крилом, автором перших з яких був великий Леонардо.
Подальші розробки орнітоптерів
Історія розвитку авіації свідчить, що накопиченням наукових знань із постановкою практичних дослідів із літальними моделями інтенсивно займалися у всьому світі в 40-80-х роках позаминулого сторіччя. У роботі ми спробуємо систематизувати окремі факти спроб освоєння повітряного простору в окремо взятих країнах.
Орнітоптери в Росії
Багато цікавих відомостейпро спроби російської людини злетіти можна почерпнути, прочитавши статтю Едуарда Кудрявцева «Створення махолету: від бридкого каченя до білого лебедя». Наведемо кілька виписок:
1699 р. Стрілець В'янський Сєров робив у Рязьку крила. З крил голубів великі, і за своєю звичайністю хотів летіти, але тільки піднявся аршин на 7, перекинувся і впав на спину, але не боляче. (Зі справи у воєводській канцелярії 1693 року).
1724 року в селі Піхлеце Рязанської провінції: прикащик Перемишльової фабрики Островків надумав літати повітрям. Зробив крила з бичачих міхурів, але не полетів; потім зробив як тасьомки... За сильним вітром підняло його вище за людину, і кинуло на вершину дерева і ледве зійшов роздертись весь. (З записок Боголенова).
1720 року в селі Ключі, недалеко від Рязьска, коваль Чорна Гроза, що називався, зробив крила з дроту, одягав їх як рукави; на гострих кінцях одягнені були пір'я найм'якіші як пух з яструбків і рибалок, і за пристойністю на ноги теж як хвіст, а на голову як шапка з довгим м'яким пір'ям; літав так мало справа ні високо ні низько, втомився і опустився на покрівлю церкви, але піп крила спалив, а його ледве не прокляв. (Зі справи воєводи Воєйкова 1730).
Але як не цікаві факти, все це справи давно минулих днів, переказ старовини глибокої”. А як же наше вже минуле століття? Як далеко просунулися винахідники від моделі махолету з мотором зі скрученої гуми, так званої пташкою Піно (прізвище французького вченого), яка, махаючи крильцями, пролетіла десяток метрів, поки вистачило заводу?
1871 рік. Кандидат Санкт-Петербурзького університету Міхневич вигадав конструкцію птахолета. Машючі крила шарнірно прикріплювалися до перекладини, а кінці їх стягувалися пружинами. Тиск повітря мало піднімати крило вгору, пружина — відтягувати.
Проте ідея була схвалена.
Птахоліт Міхневича 1871 р.
У 1895 року у Петербурзі на виставці нових винаходів відбувся показ незакінченого орнітоптера конструкції А.Н. Костікова-Алмазова. Його висота становила близько 4-х метрів. У конструкції було власне ім'я "Летальний екіпаж XX століття", яке дав йому винахідник. Після виставки Костиков - Алмазов через газету звернувся до населення з проханням зібрати кошти на завершення своїх робіт: “Прошу добрих людей допомогти мені у ім'я людської гуманності побудувати згаданий екіпаж, щоб відродити у напівсвітній країні Росії нову технічну творчість. Мені потрібно на закінчення 300 рублів, на алюміній 200 руб., На парусину та інші матеріали 350 руб. Крім того, потрібно два двигуни: в 50 сил і 30 сил. Прошу, чи не можна скористатися для польоту”. Однак спонсори так і не знайшли.
Приблизно в ці роки інженер Татаринов на виділені урядом кошти розробляв свою модель орнітоптера. Крила він вибрав із зонтичною поверхнею. На них розташовувалися клапани, що самовідкриваються, як і в конструкції Дегена. Було передбачено встановлення двигуна. Проте роботу так і не було закінчено.
Перший махоліт, побудований у Росії на початку ХХ століття, більше відомий як орнітоптер Смурова. Апарат мав мотоциклетний двигун у 3,5 к.с., від якого був привід на крила та колеса. За задумом автора, апарат мав розганятися на старті тяговим зусиллям своїх передніх коліс від двигуна, а після перемикання двигуна на крила – злітати. Параметри махолету, сконструйованого Смуровим: частота помахів 60-80 за хвилину, площа крил 13,5 кв.м., маса порожнього апарату 80 кг, з неї двигуна 26 кг. Орнітоптер було побудовано В.М. Смуровим у Сибіру. До Москви був привезений в 1913 році, де винахідник вперше намагався випробовувати його на московському аеродромі в присутності Н.Є. Жуковського. Проте під час випробувань орнітоптер не злетів.
Махоліт Смурова 1901р.
"Летатлін" - безмоторний індивідуальний літальний апарат, орнітоптер. Концептуальний витвір мистецтва Володимира Татліна, здійснений ним із бригадою помічників у 1929—1932 роках. "Летатлін" був зроблений у трьох майже ідентичних примірниках, з яких, з деякими втраченими деталями, зберігся один. Безпосередньо до втілення задуму орнітоптера Татлін розпочав у 1929 році. До бригади помічників увійшли Г. А. Сотников, Г. С. Павільйон, А. В. Щепіцин, А. Є. Зеленський, студенти Вхутеїна, хірург М. А. Гейнце, льотчик-інструктор А. В. Лосєв.
Спеціальна майстерня для виготовлення орнітоптера була влаштована в кутовій вежі Новодівичого монастиря. У травні 1932 року в Італійському дворику Музею образотворчих мистецтв пройшла виставка, на якій було представлено «Летатлін». Випробування одного з апаратів не відбулися через пошкодження під час транспортування. Після ліквідації майстерні в Новодівичому монастирі орнітоптер так і не був випробуваний. Після смерті 1953 року Татлін «повернувся» до Новодівичого монастиря вже без «Летатліна» — поховання праху в колумбарії Новодівичого кладовища.
Не маючи можливості зберігати апарати через великі розміри у своїй майстерні, Татлін передав усі три екземпляри у різні відомства. "Летатлін № 1" знаходився, за даними Татліна, у фондах виставки "Митецьки РРФСР за 15 років". «Летатлін № 2», на думку Татліна, 1933 року перебував у Центральній раді Всесоюзного товариства винахідників. Обидва екземпляри були цими відомствами безвідповідально втрачені.
Єдиний варіант апарату «Летатлін № 3» (з деякими втраченими деталями), що зберігся, в 1933 році, за даними Татліна, знаходився в Музеї Осовіахіма і потім, після кількох змін в організації авіаційних музеїв, вступив до Центрального державного музею авіації та космонавтики імені М. Жуковського у місті Монине (нині Центральний музей Військово-повітряних сил Російської Федерації).
«Летатлін № 3» спочатку був призначений автором задля польотів, а візуального сприйняття — як самодостатній художній твір. Саме тому він був залишений Татліним без приховує конструкцію «обтяжки».
Орнітоптер Володимира Татліна - Летатлін, 1932
У 1935 році Б.І Черановський проводить досліди з польотів на орнітоптерах-планерах. Останній отримав назву БІЧ-18. Він випробовувався за спеціальною програмою, яка передбачала його випробування спочатку як планера, а потім як орнітоптера. Конструкція являла собою біплан з шарнірно закріпленими крилами, які рухалися пілотом. Маховий рух полягав у змінному зближенні та розведенні крил (конструкція типу "подвійних ножиць"). 10 серпня 1937 р. пілот Р.А. Піщуєв здійснив перший політ. Випробування виявили гарні якостіпланера, а друга частина випробувань показала, що махаючий режим не дає значного ефекту. Причина полягала в сталості кута установки крил та їх жорсткому аеродинамічному профілі. Подальші випробування літального апарату було припинено.
Планер-орнітоптор Б.І. Черановського (БІЧ-18, 1935 р.)
Значний внесок у вивчення польоту внесли академіки М.К. Тихонравов, Г.І. Петров. 1981 року група студентів та інженерів під керівництвом професора М.К. Тихонравова здійснила і продемонструвала махаючий політ. З того часу ними були випробувані радіокеровані моделі махолетів вагою 7-10 кг; створено проекти великих пілотованих машущекрилих літальних апаратів різного призначення. Завершено проектування пілотованого людиною махолету, здатного перелетіти через Ла-Манш.
Крім перерахованих вище розробок як і можна було б розповісти про орнітоптерів конструкторів: А. Ю. Маноцький (1955 р.), Д.І. Ільїн (1965 р.), А. Шіуков та В.Андрев, В. А.Кисельов (1981 р.), В.М.Топоров (1983-1992 р.).
Пташелет Дмитра Ільїна
Конструкція Маноцкова «Кашук»
Великий внесок у вивчення польоту і створення махолетів зробив інженер Володимир Михайлович Топоров. Команда під його керівництвом створила кілька моделей махолетів. У 1983 році було розроблено модель «Ілона» вагою 3,5 кг. Вона відривалася від землі, злітала, але одразу ж падала. Роком пізніше було сконструйовано ще одну резиномоторную модель РМ-4 для польоту з меншими швидкостями, ніж у "Ілони". Невеликі швидкості дозволяли страхувати модель при польоті нескладним пристосуванням типу вудки рибалки. Якось модель відірвалася від асфальту та пролетіла 17,5 секунд.
В 1987 створили повнорозмірний махолет "Істина" з мотором від мотоцикла "Планета-Спорт", під людину.
Махолети Володимира Михайловича Топорова
У 1987 році "Істину" випробовував на авіасалоні в Тушино льотчик-випробувач Володимир Макагонов (з сосновими крилами, з хвостовим колесом). Апарат все ж таки відірвався від землі, незважаючи на свою вагу (170 кг). Це зафіксували відеокамери. Махоліт на малих швидкостях розгортався "задом - наперед". Взимку 1988-1989 року махоліт "бігав" рівно, не зачіпав на ставку рибалок і наприкінці зими двічі відірвався від землі десь на півметра, потім (16 квітня) провалився у воду. Пізніше було створено моделі «Петруша», «Джордано», «Невидимка», «Азазель».
Розробки орнітоптерів за кордоном
Конструктори всього світу працювали над створенням моделі, що імітує політ птиці. Вже 1647 року перша модель аероплана з мотором здійснила політ. Її розробником був італієць Тітус Лівіо Бураттіні. Опис цього апарату збереглося донині: він мав чотири пари крил і хвостове оперення. Дві середні пари були нерухомі, рух за принципом орнітоптера здійснювалося за рахунок пружин, встановлених на передній та задній парах крил. Через вісім років Роберту Гуку вдалося повторити експеримент і запустити у повітря свою модель орнітоптера.
У Франції 1781 року Бланшар оголосив про свій винахід у газеті «Журналь де Парі». На хрестоподібній підставці мало розташовуватися судно півтора метри завдовжки і три чверті шириною, що складалося з тоненьких паличок. Крила, що утворюють парасольку діаметром 6 метрів, передбачалося кріпити на двох дерев'яних стійках. Проте винахідник публіці представив зовсім іншу конструкцію.
Густав Труве у 1801 році надав до французької Академії наук оригінальний орнітоптер (механічний птах). Цей літальний апарат нагадував казкового дракона з розпущеними крилами. Крила були прикріплені до ніжок вигнутої підковоподібної трубки. Послідовне підвищення і зниження тиску повітря в цій трубці призводили до коливальних рухів її ніжок, а разом з ними і крил. Такі рухи викликалися послідовними вибухами набоїв, поміщених у автоматичному револьверному барабані на 12 пострілів. На цих зарядах орнітоптер міг пролетіти 75 метрів. Після останнього вибуху він опускався на землю гарним ковзним польотом. Модель важила 3.5 кг.
Модель Густава Труве 1821
В Австрійській столиці – Відні, винахідник Яків Деген розробляє свій орнітоптер. Він сконструював модель зі стулчастими крилами парашутного типу, які піднімалися прямо нагору і опускалися також. Літальний апарат отримав назву ортоптер і був різновидом орнітоптера. Побудований він був із очерету, тонким, просоченим лаком папером, шовкових шнурків та деревини. У крилах були 1200 клапанів, які під час руху крил вниз закривалися, а під час руху вгору відкривалися. Свої досліди з ортоптером винахідник проводив, підвішуючи його до противаг. Потім перейшов до експериментів з повітряною кулею, яка замінила противагу. Цим досягався розподіл підйомної сили приблизно порівну між повітряною кулею та крилами. 12 листопада 1808 року у присутності публіки, за тихої погоди йому вдалося піднятися у повітря, та був вдало приземлитися. Однак помилка конструктора полягала саме у використанні повітряної кулі, яка навіть при невеликому вітрі виявилася перешкодою. При цьому політ не відбувся, ортоптер не відірвався від землі.
У Франції орнітоптери винаходив Вінцент де-Гроф. Його махоліт мав крила площею близько 20 кв.м., укріплені у верхній частині прямокутної дерев'яної рами. Пілот розташовувався посеред цієї рами стоячи і ногами приводив крила у рухи. Подальші вдосконалення цієї конструкції не дали бажаного результату. Тоді винаходити вирішив вдатися до сприяння повітряної кулі, щоб зробити з нього спуск на своєму орнітоптері. Він вважав, що це допоможе визначити напрямок подальшого вдосконалення літального апарату. На допомогу він закликав англійського повітроплавця на ім'я Сіммонс. Їхній політ відбувся 9 липня 1874 року. Повітряна куля вилетіла з Лондона разом із підвішеним під ним орнітоптером вагою 125 кг та його винахідником. На висоті кількох метрів Сіммонс відчепив орнітоптер. Під час спуску крила під тиском повітря піднялися вгору і надломилися. Винахідник розбився, впавши на шосе. В 1897 Інженер Артур Штенцель в Альтоні (Німеччина) виготовив орнітоптер великих розмірів. Його каркас був сталевим з обтяжкою вже із прогумованої тканини. Розмах крил становив 9.32 метри. Вага орнітоптера – 32 кілограми. Причому з цієї ваги 17.5 кілограмів припадало на двигун у 3 кінські сили, що працював на стиснутій вуглекислоті. Не зважаючи на наявність двигуна, орнітоптер літати самостійно не міг. Однак підвішений на дріт при кожному помаху крил міг самостійно просуватися на три метри.
Махоліт Вінцента де-Грофа1874 р.Модель Артура Штенцеля 1897
У 1928 році у Флориді, в Сан-Августині, винахідник Уайт зробив ряд дослідів зі своїм орнітоптером. Конструкція, створена ним у 1927 році увібрала в себе все нове, що могла дати найкраща у світі американська промисловість. Каркас орнітоптера Уайта був зварений із хромомолібденових цільнотягнутих безшовних труб. Відносно короткий восьмифутовий (менше 2.5 метрів) апарат мав крила, розмахом цілих дев'ять метрів, з незрозумілої причини не гладкі, а з імітацією пір'я навіщось. Навіщо так? Очевидно, винахідник хотів заощадити вагу на всьому, і в частині ваги йому це вдалося. Остаточна вага апарата склала всього лише 53.5 кілограма, - що непогано навіть за сучасними мірками. Залишався останній крок - закінчена в 1928 машина готувалася "спробувати повітря на смак". Під час пробного польоту апарат розбився.
Модель винахідника Уайта
Сучасне конструювання орнітоптерів
Сучасні конструктори продовжують працювати над створенням орнітоптерів. Причому робота ведеться за двома напрямками: створення моделей - безпілотників та створення моделей, здатних підняти в небо людину.
Створення пілотованих орнітоптерів
Інженер-дослідник Меморіального інституту в місті Колумбусі, штат Огайо, Т. Харріс і викладач авіакосмічного машинобудування Прінстонського університету Д. Делар'є створили двометрову радіокеровану модель, але жодних визначних результатів не досягли. Потім вони спробували побудувати пілотований апарат із розмахом крила 18 м, проте проект так і не було реалізовано. Паралельно над проблемою польоту, що махає, працював керівник льотно-дослідницької лабораторії імені Распета при університеті штату Міссісіпі Д. Беннет. Він випробовував радіокеровані орнітоптери, що піднімалися на тросі за автомобілем. Беннет також дійшов невеселого висновку: «Мабуть, існує вагома причина, яка пояснює, чому брати Райт не збудували махолет». Вже в наш час взялися за справу професіонали з британських ВПС на чолі з Роєм Андервудом. Використовуючи найкращі матеріали та технології, відтворили птаха Леонардо, але він так і не полетів. Американський конструктор Пол Маккріді, знаменитий своїм літаком з м'язовим приводом, що перелетів у 1979 р. Ла-Манш, побудував у 1986 році модель птерозавраса з махаючим крилом. Модель запускалася за допомогою катапульти, потім вона планувала, включалося махає крило, але так, щоб повільні рухи крила з малою амплітудою просто не заважали моделі планувати. Це була лише зовнішня імітація польоту. У результаті модель була продана до Смітсонівського музею.
Ще один проект розроблявся американо-канадською групою, яку очолює професор Торонтського університету Джеймс Делоурієр. У вересні 1991 року їм вдалося продемонструвати політ радіокерованої моделі вагою 3,36 кг. У 2002 році з'явилися повідомлення, що Делоурієр побудував пілотований махолет, який ніяк не може злетіти. Його обрахунок за опублікованими даними показав, що цей апарат не міг літати. Проте політ відбувся у 2006 році, але лише за допомогою додаткового ракетного двигуна. Делоуріер сам не вважає це здійсненням польоту.
Сучасні пілотовані орнітоптери
(2006 р., Торонто, конструктор Делоурієр)
2 серпня 2010 року в Тоттенхемі - канадській провінції Онтаріо, "Снігова птиця", конструкції Тодда Рейчерта проходить льотні випробування. Зліт відбувається під час буксирування автомобілем. Орнітоптер тримається у повітрі 19.3 сек. та долає 145 м. зі швидкістю 25км/ч. Характерно, що з розмаху крил у 32 м. вага літального апарату становить лише 42 кг. У 2013 році орнітоптер розмістили у Канадському музеї авіації та космонавтики.
Орнітоптери-безпілотники
Команда винахідників з технологічного університетуДелфта (Нідерланди) розробили автономний літальний апарат, який тримається в повітрі завдяки маховим рухам крил. Назву DelFly Explorer, що здатна самостійно орієнтуватися в повітрі, уникаючи зіткнень з перешкодами, а запасу його акумулятора вистачає на 9 хвилин руху. Апарат має розмах крил 28 см, а загальна вага конструкції складає всього 20 грам.
Літальний апарат DelFly Explorer
Мініатюрний робот-махоліт від американської компанії AeroVironment розміром приблизно зі справжню пташку-колібрі, навчився виконувати різні фігури вищого пілотажу та показав здатність до зависання та маневрування з високою точністю. Перші випробування він пройшов ще 2009 року. Модель може розганятися до 18 км/год і важить лише 19 грам. Ще один безпілотник називається Park Hawk. Це серійний орнітоптер проекту FlappingFlight. У польоті літальний апарат повторює рухи живого птаха. Він здатний набирати висоту або знижуватися, змінюючи інтенсивність помаху крилами. Від інших представників орнітоптерів цю модель відрізняє політ у режимі «миттєвого планування». Апарат перестає рухати крилами та планує у повітрі, як це виходить у птахів. Для цього достатньо натиснути кнопку на ПДК. Технічні характеристики: вага - близько 370 г., довжина - 69 см, розмах крил - 107 см, Загальна площакрил – 2 420 квадратних сантиметрів. Park Hawk демонструє високу точність у польоті.
Орнітоптер Park HawkМініатюрний робот-махоліт
Великий інтерес до БПЛА – орнітоптерам виявляють військові. Армія потребує БПЛА, які будуть, не просто схожі на птахів: вона хоче, щоб ті літали так само тихо і маневрено, як справжні пернаті, а це означає, що їй потрібні орнітоптери.
В даний час орнітоптери-безпілотники широко використовуються в різних галузях життєдіяльності людини: геологія, цивільне будівництво, нафтовидобуток, картографія ... Та й серед звичайних людейчимало любителів робити фотозйомку, закріпивши відеокамеру на керований орніптоптер-безпілотник.
Сучасна класифікація орнітоптерів
Робота не буде повністю представлена без зазначення видів орнітоптерів. Повернемося до визначення орнітоптера. Отже, орнітоптер - це повітряне судно важче за повітря, яке підтримується в польоті в основному за рахунок реакцій повітря з його площинами, яким надається маховий рух. Серед різновидів орнітоптерів можна зазначити:
Планер-орнітоптер - апарат, який піднімається у повітря із сторонньою допомогою (наприклад, з буксируванням, за допомогою лебідки…);
Моторний орнітоптер - апарат, з двигуном;
Ортоптер - птахокрилий літальний апарат;
Орнітоптер на м'язовій тязі (мускулолет) - апарат, який рухається м'язової енергією пілота.
Конструювання орнітоптера в домашніх умовах
Вивчаючи науково-популярну літературу, ресурси Інтернет на цю тему, я вирішив сконструювати свою модель орнітоптера. Готові креслення та схеми знайти в Інтернеті досить легко. Тим більше, що на окремих сайтах можна знайти покроковий опис роботи. Процес створення моделі зайняв досить багато часу, вимагав усидливості, акуратності та терпіння.
Моя модель орнітоптера
Я вирішив провести випробування моделі у різних умовах. Отримані результати наведено нижче в таблиці.
За результатами випробувань можна зробити висновок – моя модель літає нетривалий час. Але і це великий успіх для початківця. Думаю, що надалі спробую створити модель з найкращими характеристиками.
Висновок
Вивчивши науково-популярну літературу на цю тему, я дійшов таких висновків:
1. Ідея піднятися у повітря завжди приваблювала людство. Першим винахідником орнітоптера слід вважати Леонардо да Вінчі. Його послідовники пішли набагато далі. Сьогодні найбільш перспективними напрямками можна вважати - створення роботів-орнітоптерів та створення пілотованих орнітоптерів. Перший напрямок отримав ширший розвиток (з'явилися нові, надміцні та надлегкі матеріали, новий інструментарій), другий так само розвивається, але успішних моделей пілотованих орнітоптерів поки так і не з'явилося. Однак і цей напрямок слід вважати перспективним. Сподіваюся, що нові розробки орнітоптерів-безпілотників стануть основою для створення моделей, що пілотуються.
2. У орнітоптерів є свої переваги та недоліки. До переваг можна віднести:
Висока маневреність;
Здатність літати на невеликих швидкостях;
Не мають обмежень за вагою;
Економічні;
Не забруднюють довкілля.
З недоліків слід виділити складність керування польотом.
Джерела інформації
- А. Рідних. Птахокрилі машини, орнітоптери та ортоптери, їх опис, історія та застосування в житті. Л., 1929, с.1-46
- Д.Воронін. Чи збудує мускололет?.. // Юний технік. -1998 р - №7. - с.38-42
- І. Виноградов. Людина на крилах// Юний технік. -1958 р - №5. - С.38-44
- Мускололет вертолітного типу. URL: https://ua.wikipedia.org/wiki/Мускулоліт
- Перші літальні апарати. URL: http://oko-planet.su/science/sciencediscussions/58574-pervye-letatelnye-apparaty.html
- Національні та реєстраційні знаки повітряних суден. URL: http://aviadocs.net/icaodocs/Annexes/an07_cons_ru.pdf
- Радіокеровані моделі. Орнітоптер Park Hawk. URL: http://rc-aviation.ru/forum/topic?id=3985
- Нездійснений невидимка: орнітоптер Джорджа Уайта. URL: http://strangernn.livejournal.com/493225.html
- Людина-бабка. URL: http://zhurnalko.net/=nauka-i-tehnika/tehnika-molodezhi/1993-11--num11
- Робот Nano Hummingbird URL:
