«Фиат» Леонардо

В 1478 году 26-летний Леонардо да Винчи сделал набросок хитроумной машины, на протяжении последующих пяти столетий остававшейся загадкой для учёных, инженеров и конструкторов. Эскизы изобретения, которое острословы окрестили «леомобилем» и которое отражает увлечение гения инженерным искусством и механикой, можно найти в «Атлантическом кодексе» (Codex Atlanticus), собрании его записей и рисунков. Судя по эскизам, «леомобиль» представлял собой самоходную повозку, оснащённую шестернями и пружинами, однако исследователи долгое время бились над ответом на вопрос, что именно приводило её в движение. Попытки воплотить идею гения в жизнь предпринимались неоднократно, но только в 2004 году флорентийский Институт и музей истории науки представил действующую модель машины. На правой стороне листа №812 «Атлантического кодекса» изображено устройство CA812r в горизонтальной проекции. На чертеже видны шестерни, пластинчатые пружины и рукоятки, заключённые в квадратную раму. Шесть дополнительных эскизов свидетельствуют о том, что у машины были колёса и набор вращавших их зубчатых шестерен. Вид сбоку демонстрирует рулевой механизм в задней части тележки. Таким образом, у специалистов были все основания полагать, что по замыслу Да Винчи повозка должна была двигаться самостоятельно. Дискуссии об устройстве CA812r привлекли внимание публики в 1905 году, когда Джироламо Кальви—учёный, изучавший наследие Да Винчи,—назвал механизм «Фиатом» Леонардо» (автомобили «Фиат» появились в 1899 году). Романо Нанни, директор Музея Леонардо да Винчи (Museo Leonardiano di Vinci), в котором выставлено несколько моделей CA812r, называет её carro automatico da feste, самодвижущаяся карнавальная платформа. Другие эксперты также согласны с тем, что Да Винчи, скорее всего, придумал аппарат для перемещения декораций во время королевских праздников, а не транспортное средство. На рисунках нет пассажирских сидений, да и размеры машины (57х50х34 см) маловаты даже для «Фиата». Учёные и конструкторы, пытавшиеся понять по чертежам изобретателя принцип работы CA812r, предположили, что в движение её приводили пластинчатые пружины. Тем не менее им не удавалось построить действующую модель «леомобиля» без существенных изменений концепции Да Винчи. В Музее Леонардо да Винчи, расположенном в городке Винчи, западном предместье Флоренции, выставлен аппарат, ставший результатом одной из самых известных попыток собрать CA812r. Созданная в 1953 году на деньги IBM, эта модель имеет трёхколесную конфигурацию (два колеса спереди и одно сзади), в полном соответствии с древним эскизом. К ней, однако, было добавлено ещё одно колесо с рулевым рычагом и несколько тросов, которые, по мысли создателей, должны были способствовать движению конструкции. Это сложное устройство, впрочем, так и не тронулось с места. В 70-х годах прошлого века Карло Педретти, ныне директор лос-анджелесского Центра изучения наследия Леонардо, заинтересовался волнистыми линиями, на первый взгляд, случайно оставленными внутри двух ведущих передних шестерен CA812r. Педретти также внимательно изучил две круглые зубчатые шестерни меньших размеров, размещённые, согласно центральному чертежу, по углам в передней части повозки. Предыдущие исследователи обычно игнорировали обе эти детали. Наконец, в 1997 году, с помощью гуру робототехники Марка Рошейма (Mark Rosheim), Педретти нашёл недостающее звено, которое обеспечивало движение устройства вперёд. Каждая из двух ранее игнорировавшихся шестерен, расположенных в передних верхних углах, соединяется с небольшой зубчатой шестерней, закреплённой под платформой, которая, в свою очередь, сцепляется с зубцами соответствующей большой центральной шестерни, имеющей трёхмерный кожух с винтовой пружиной внутри. Чтобы машину привести в движение, необходимо вручную завести винтовые пружины («акселераторы»), спрятанные в кожухах главных шестерен: для этого один человек встаёт перед повозкой и вращает оба зубчатых колеса, расположенные в передних верхних углах платформы, по направлению к центру конструкции, а другой в это время приподнимает её над землёй. Длина каждой из этих пружин—семь метров, и чем сильнее их завести, тем больше тележка проедет. Кожухи центральных шестерен, поворачиваясь под действием внутренних винтовых пружин, приводят в движение две меньших по размеру шестерни, которые, в свою очередь, вращают передние колёса. На полном заводе CA812r проехала без малого 50 метров. Во времена Да Винчи «автомобилестроители» могли использовать только два вида материалов: дерево и металл. Дерево годилось для повозки, потому что облегчало конструкцию, а железо, согласно чертежам Да Винчи, было необходимо для изготовления винтовых пружин, приводивших тележку в движение, пластинчатых пружин, изменявших скорость, а также «протекторов» на колёса. Чтобы повозка с театральной декорацией успешно пересекла сцену, важно было минимизировать её вес. «Плотники эпохи Возрождения знали, какое дерево больше подходит для того или иного узла,—объясняет Никколо Николаи, руководитель группы конструкторов фирмы Opera, собравшей CA812r,—и всегда тщательно выбирали материал. В наши дни практически любую древесину можно укрепить и сделать пригодной для различных целей, к тому же у нас есть фанера. Тем не менее нам нужно было сделать такую модель, которая бы соответствовала возможностям мастеров во времена Леонардо». Томазо Каннавале, руководивший непосредственно сборкой, добавляет: «Рама и кожух передней оси сделаны из крепкого, прочного дуба. Обод колеса должен легко сжиматься и расширяться при изменении температуры и влажности, поэтому здесь мы использовали вяз—из которого жители Северной Европы всегда делали деревянную обувь—и ясень за его эластичность. Наконец, мы применили каменный дуб для зубцов шестерен из-за его чрезвычайной прочности и плотности». Все железные части были изготовлены кузнецами по специальному заказу. Есть в повозке и две бронзовые детали. «Мне требовался прочный материал, который, вместе с тем, было бы удобно обрабатывать,—рассказывает Каннавале.—Бронза часто использовалась в эпоху Возрождения для этих целей». Тонкая, изогнутая, бронзовая пластина, которая начинается в задней части повозки справа и загибается влево, заканчиваясь у большой левой передней шестерни, служила рычагом, с помощью которого «оживлялась» театральная декорация. К примеру, птица могла в нужный момент захлопать крыльями, или в груди льва открывалась потайная ниша с цветами внутри. Вторая бронзовая пластина была частью рулевого механизма. Колёса были сконструированы в сотрудничестве с инженерами Maserati; диаметр передних колёс—22 см, единственного заднего колеса—17 см. Расстояние между передними колёсами (54 см) чуть больше ширины самой платформы, что придаёт конструкции устойчивость. Некоторые журналисты сообщили, что CA812r может двигаться только по прямой или с поворотом вправо. На самом деле повозка весом 12,7 кг способна двигаться по нескольким траекториям влево или только прямо, но не поворачивает вправо. Направление движения зависит от количества кулачков, которые вставляются в верхнюю часть большой правой шестерни. До десяти кулачков разной формы, каждый из которых обеспечивает движение тележки по определённому пути, трутся при вращении правой шестерни о вторую бронзовую пластину, загибающуюся вперёд от левой шестерни. Соприкасаясь с кулачками, эта бронзовая пластина передаёт усилие на заднее колесо, которое и определяет направление движения. Если оставить на своих местах все 10 кулачков, «леомобиль» резко повернёт влево. Если вынуть все кулачки, то он поедет прямо. Организованный в музее «тест-драйв» CA812r закончился первым в истории столкновением двух «Фиатов» эпохи Возрождения. Сначала запустили повозку с четырьмя кулачками и добились разгона до 5 км в час. После этого запустили её ещё раз, забыв, что оставили в правой шестерне все 10 кулачков, поэтому повозка резко ушла влево и врезалась в железную «покрышку» правого переднего колеса увеличенной модели 3:1. Дубовая рама тележки выдержала столкновение, но на ней осталась неглубокая царапина—беда, безусловно, поправимая. Конструкторы считают, что CA812r можно было бы сконструировать таким образом, чтобы была возможность поворота как налево, так и направо—для этого достаточно было распределить кулачки поровну между двумя большими передними шестернями и позволить обеим бронзовым пластинам воздействовать на заднее колесо. Можно было бы добавить спереди две независимые полуоси для улучшения манёвренности. Но тогда не была бы достигнута цель проекта—построить CA812r в полном соответствии с эскизами из «Атлантического кодекса» и доказать, что пять столетий назад гений Леонардо действительно изобрёл самоходную повозку—прообраз современного автомобиля.