BELGIO ordinamento dello stato

Macchine per volare

Aliante con estremità alari manovrabili

Leonardo, mentre intuiva la difficoltà di realizzare il grande sogno di poter volare con macchine volanti a propulsione umana, si orientava verso il volo librato. Nell'aliante da lui concepito la posizione del volatore è studiata in modo che egli si possa bilanciare mediante opportuni movimenti della parte inferiore del corpo. Le ali, che imitano quelle dei pipistrelli e dei volatili di grandi dimensioni, appaiono fisse nella parte più interna (quella vicino alla persona), e mobili in quella esterna . Questa parte può infatti essere piegata attraverso un cavo di comando azionato dal volatore per mezzo di maniglie. Leonardo era giunto a tale soluzione studiando la struttura alare degli uccelli e osservando che la parte interna delle loro ali si muoveva più lentamente di quella esterna e che perciò serviva più a sostenere che a spingere in avanti.

Disegno eseguito a sanguigna e penna. Il foglio contiene tre disegni di ala articolata con sistema di cinghie passanti tra le gambe ed attorno al corpo del volatore. Leonardo riduce la struttura alla forma più semplice con ali direttamente applicate al corpo umano (ornitottero). La nota lungo il margine, aggiunta in un secondo tempo, non riguarda i disegni sopra descritti, ma riporta osservazioni relative

All'interno del laboratorio 'Le fantastiche macchine di Leonardo da Vinci' è stato ricostruito un modello interattivo dell'aliante, azionabile direttamente dal pubblico..

Ala articolata

Nello sforzo di riprodurre fedelmente la struttura d'ala degli uccelli, Leonardo disegna questo congegno con meccanismi di trazione e torsione della parte esterna dell'ala. Le articolazioni sono collegate a mezzo di tiranti. Il dispositivo cosi' concepito doveva garantire il ritorno automatico dell'ala flessa. Particolare cura viene rivolto allo studio delle molle e delle giunture fra le varie parti dell'ala.

Il foglio, databile attorno il 1496, contiene lo studio per una ala articolata e alcuni particolari sulle giunture e molle da usarsi per la costruzione della stessa. Il disegno dell'ala, eseguito con matita e penna, riporta le lettere n-r-m-o-f che Leonardo riprende nelle didascalie. Sotto la grande ura d'ala si legge 'di pannicola o di pesce rondine' e ancor più sotto e per il lungo 'Tolli n' iscambio di molla, fila di ferro sottili e temperate; le quali fila sieno di medesima grossezza e lunghezza infra le legature, e arai le molli d'equal potenzia e resistenzia, se le fila in ciascun sieno di pari numero'.

Anemometro
Leonardo disegna due tipi d'anemometri ; questo è detto a ' lamelle '  o ' pennello ' e si tratta di un semplice legno graduato dotato di una lamina che si sposta in funzione della forza del vento. Lo strumento serviva per lo studio delle condizioni atmosferiche, per garantire la sicurezza del volo.

Il foglio contiene vari disegni di strumenti sul volo e di congegni di altra natura. Il disegno dell'anemometro, databile tra il 1483 ed il 1486, è accomnato da una interessante didascalia in cui Leonardo evidenzia la necessità di affiancare a questo strumento un orologio a fine di poter determinare la velocità del vento : ' A misurare quanta via si vada per ora col corso d'un vento. Qui bisogna un orilogio che mostri l'ore, punti e minuti ' .

Anemoscopio
Particolare dello strumento per il volo denominato ' inclinometro a lamelle ' , pensato per capire rapidamente da che parte soffia il vento. Faceva parte degli strumenti che Leonardo riteneva necessari per chi volava,  per conoscere le caratteristiche dell'aria o del vento.

Il modello del Museo

Attrezzo per la prova dell'ala battente

Secondo Leonardo, se lo sperimentatore fosse riuscito ad abbassare con sufficiente rapidità la lunga leva, l'ala ad essa attaccata, appoggiandosi sull'aria, avrebbe dovuto sollevare il peso del pancone pesante all'incirca quanto quello di un uomo. Per ottenere questo risultato, Leonardo calcolava che l'ala dovesse misurare circa 12 metri in lunghezza e larghezza e che pertanto due ali di questa dimensione fossero sufficienti a sollevare e mantenere in aria l'uomo e la sua macchina volante.

In questo disegno, databile tra il 1483 e il 1486, Leonardo descrive come misurare la portanza specifica di un'ala. Prima fa uso di una bilancia, visibile nel disegno in alto, e successivamente dell'attrezzo con cui si doveva verificare la possibilità di sollevare un pancone pesante 200 libre (68 kg circa). La nota evidenzia l'importanza della velocità nell'abbassare l'ala. Leonardo riporta infine un interessante esempio di come l'uomo, immerso nell'acqua, riesce a sollevarsi abbassando e quindi alzando velocemente le braccia, invece di muoverle lentamente. In un'altra nota riportata nel Codice Atlantico, foglio 825 r., dopo aver constatato che l'apertura d'ala di un'anatra espressa in braccia corrisponde alla radice quadrata del peso di tale animale, Leonardo calcola che per sollevare un uomo con la sua macchina volante (per complessive 400 libre, ossia 136 kg), occorra un'apertura alare pari circa alla radice quadrata del peso: 12 metri. L'esperimento andrebbe fatto in collina, in modo da essere favorito dalle correnti ascensionali. Per poter riprodurre questa situazione di 'aria piena', come Leonardo cita è sufficiente adottare una manovra che definiremo a ventaglio: si tiene l'ala in basso, la si fa poi sollevare al massimo, e quindi subito dopo la si fa riabbassare. Il vuoto d'aria creato nel sollevamento crea cosi' una corrente d'aria simile alle corrente ascensionali.

All'interno del laboratorio 'Le fantastiche macchine di Leonardo da Vinci' è stato ricostruito un modello interattivo dell'ala battente, azionabile direttamente dal pubblico..

Inclinometro

Lo strumento serviva a controllare la posizione di volo delle macchine volanti ideate da Leonardo. Per raggiungere la posizione orizzontale, indispensabile in alcune condizioni di volo, la pallina posta all'interno della campana di vetro si doveva trovare proprio nel centro dello strumento. La campana serviva ad evitare colpi di vento sulla pallina.

Il foglio contiene, in alto, disegni relativi alla scienza dei pesi applicata alle bilance ed esperienze per misurare la robustezza delle viti; in basso, il disegno dell'inclinometro, databile tra il 1483 ed il 1486. Vicino a questo strumento, pensato per misurare la verticalità e da usarsi per il volo, Leonardo scriveva: ' non ci vuol dare il vento' e poi ' Questa palla dentro al cerchio ha esser quella che ti farà guidare lo strumento diritto o torto, come vorrai, cioè quando vorrai andare pari, fa che la palla stia nel mezzo del cerchio, e la pruova te lo insegnerà'.

Macchina ad ali battenti con struttura d'appoggio verticale

Il disegno appartiene al primo periodo di studi di macchine meccaniche per volare, nelle quali la forza dell'uomo ed i meccanismi indicati dovevano permettere alla struttura dell'ala di muoversi con notevole rapidità. In questo esempio l'uomo e' in posizione verticale e la forza viene esercitata sulle due staffe che successivamente, per mezzo di corde e di carrucole, la rimandano alla struttura delle ali.

Questo foglio, databile tra il 1496 ed il 1499, contiene studi per il volo strumentale e specificatamente per un congegno per la battuta delle ali, azionate dai piedi che mettono in movimento in senso alterno due funi avvolte su carrucole alle quali sono legate le parti estreme delle due ali. Leonardo scrive ormai convinto, che la posizione più comoda e vantaggiosa per le sue macchine volanti sia quella eretta e non più prona come già disegnato in molte delle precedenti macchine volanti.

Meccanismo di battuta d'ali a vite e madrevite

Leonardo si occupo' del volo meccanico soprattutto nei suoi primi periodi di permanenza a Milano e ideo' varie macchine che, tramite complicati meccanismi, dovevano muoversi e alzarsi grazie alla sola forza muscolare umana. In questo congegno di propulsione delle ali, il movimento doveva avvenire attraverso un sistema di vite e madrevite e due staffe laterali che trasmettevano la forza alle ali, facendole alternativamente alzare e abbassare. Tale forza era trasmessa dall'uomo attraverso i muscoli delle gambe tenendo i piedi nelle due staffe sottostanti.

Questo disegno, databile intorno al 1486, è inserito in un foglio contenente tre schizzi, con relative didascalie, di diverso soggetto. Il meccanismo propulsivo della macchina volante, posto nella parte alta del foglio, richiama alcuni particolari precedentemente già disegnati da Leonardo ( cod. Atlantico ex 381 v. e Ms B f. 78 r.). Il tamburo ruota grazie alla spinta prodotta dai piedi inseriti nelle due staffe, facendo scorrere alternativamente nei due sensi la fune impegnata con le due carrucole. La nota sottostante recita: 'Questa fa un grande acquisto, cioè d'alzare e abbassare, e quest'è per cagione che ciascuna vite è in sei doppi, e nel volgere femmine contro alle viti, ciascuna femmina fa di mutazione un sesto di braccio, ch'essendo 6 femmine, fanno uno braccio di mutazione' ( 6 cm di spostamento).

Motore a balestra per macchina per il volo

La macchina doveva volare grazie alla forza meccanica prodotta da una balestra (caricata) che avrebbe  trasferito la sua energia alle ali. Il modello è particolarmente interessante perché mette in evidenza quanto Leonardo cercasse di utilizzare i meccanismi con balestra delle macchine per il movimento a terra. Inoltre l'uso della balestra al posto della forza umana sottolinea la convinzione di Leonardo che la sola forza muscolare difficilmente riuscirà a far volare l'uomo. Il modello al Museo unisce questa idea allo studio dell'ala articolata.

Il foglio, databile al 1496, contiene disegni di diverso argomento, uno di essi riguarda il volo e rappresenta una macchina per volare con motore a balestra; molto in piccolo, rafurazioni del pilota in vari atteggiamenti. Sono presenti didascalie, tra cui una particolarmente curiosa che mette in evidenza la preoccupazione di Leonardo di essere spiato durante le sue sperimentazioni : ' e se stai sul tetto al lato della torre, que' del tiburio non vedano'. Leonardo era attratto da molteplici interessi e così, intorno al 1490 i suoi studi sul volo subiscono una battuta di arresto e vengono ripresi solo nel 1496 quando egli progetta questa macchina volante con motore a balestra, il c.d. 'aeroo di Leonardo'.

Navicella volante La navicella , munita di ali battenti e timone, e' una delle macchine per il volo più fantastiche pensate da Leonardo. I volatori dovevano prender posto all'interno di una navicella fatta a guscio con all'interno i meccanismi (viti e madreviti e manovelle) necessarie a far muovere le due grandi ali a pipistrello. Particolarmente interessante l'ampio piano di coda, forse pensato per regolare la posizione e la direzione della navicella stessa.

I due disegni contenuti in questo foglio senza alcuno scritto sono databile tra il 1486 ed il 1490. Sono interessanti perchè evidenziano, per la prima volta, sia il grande piano di coda che doveva servire per la stabilita' in volo e nell'atterraggio della navicella, sia la forma della fusoliera. Le ali di questo mezzo per volare venivano azionate da un meccanismo a vite e madrevite, studiato proprio per ridurre lo sforzo, posizionato sul manubrio dei due uomini che avrebbero dovuto costituire l'equigio della navicella.

Paracadute Leonardo annoto' che con una tenda di lino a forma piramidale, la cui base fosse tenuta rigidamente aperta e fosse larga 12 braccia (circa 7 metri) e profonda altrettanto 'ognuno si potrà gettare da qualsiasi altezza senza alcun rischio'.

Il foglio contiene disegni relativi a studi per il volo meccanico risalenti al periodo tra il 1483 ed 1486. Nella parte alta del foglio e' enunciato, per la prima volta, il principio della reciprocità aerodinamica ed appare il progetto di paracadute con relativa didascalia: 'Se un uomo ha un padiglione di pannolino intasato (tela di lino disposta in modo da otturare ogni interstizio) che sia di 12 braccia per faccia e alto 12, potrà gittarsi d'ogni grande altezza senza danno di se'. Dato che il braccio fiorentino e' circa 60 cm, il paracadute di Leonrdo può schematicamente essere paragonato ad una piramide quadrangolare avente lato di base di circa 7.20 mt ed uguale altezza.

Struttura d'ala

Lo studio della struttura delle ali rappresento' per Leonardo un momento importante nello sforzo di realizzare una macchina capace di far volare l'uomo. In questo disegno Leonardo pensa ad un'ala che, a somiglianza di quella del pipistrello, preveda un unico panno (telo) teso su un'armatura in legno e canne. L'ala, con le sue nervature ed i suoi rivestimenti, veniva ad essere costituita da una trave principale (di abete) da cui partivano i raggi dell'armatura (fatti di canne).

Il foglio, databile tra il 1486 e il 1490, riporta un disegno a penna, con pochi tratti in matita, dell'ala meccanica coperta di 'panno' e mossa con un verricello a manovellla (in basso a sinistra sul foglio). Il disegno dell'ala è privo di didascalie; in uno studio precedente Leonardo esprime comunque la convinzione della necessità di abbandonare gli studi sull'ala traforata o a sportelli, indirizzandoli su un'ala con rivestimento continuo . Per ottenere i movimenti di quest'ala disegna il meccanismo, sopra riportato, che azionando una manovella trascinava una corda su un verricello in alto e in basso.

Struttura d'ala con inclinazione variabile durante la battuta

Leonardo tentò ripetutamente di riprodurre in modo meccanico le articolazioni delle ali degli uccelli durante le varie fasi del volo. Questo modello, ricostruito in base al disegno eseguito presumibilmente nella prima fase di permanenza a Milano, e' accomnato da una minuziosa descrizione in cui Leonardo indica la posizione delle braccia e delle gambe e i movimenti sincronizzati necessari affinché l'ala, attraverso un sistema di cordicelle e articolazioni varie, ruoti in modo da porsi di taglio quando va avanti e di faccia quando torna indietro.

Il foglio, databile intorno al 1496, contiene un disegno che riproduce un meccanismo per l'alzata e la rotazione dell'ala di una macchina volante. E' uno dei congegni piu' completi immaginati da Leonardo, che per il suo funzionamento utilizza altri sistemi precedentemente studiati. Il disegno è accomnato da alcune lettere L-H- P-T-FD-EV-S-AB-O-C che Leonardo richiama nella lunga didascalia posta in basso a fianco del disegno 'Qui il primo moto è in C andando in basso per causa delli piedi, e cosi' il medesimo è fatto nel loco D per cagione delli mani'

Vite
'Trovo, se questo strumento a vite sarà ben fatto, cioè fatto di tela lina, stopata i suoi pori con amido, e svoltata con prestezza, che detta vite si fa la femmina nell'aria e monterà in alto'.

E' uno dei disegni più conosciuti di Leonardo; alcuni studiosi vi hanno voluto trovare addirittura l'antenato dell'elicottero. L'unico disegno che accomna la nota di Leonardo si riferisce a una vite aerea del diametro di 5 metri fatta di canne, tela di lino e filo di ferro, azionata presumibilmente da quattro uomini che avrebbero dovuto poggiare con i piedi sulla piattaforma centrale e con le mani far forza sulle rispettive barre, in modo da far ruotare l'albero. Così concepito lo strumento difficilmente avrebbe potuto sollevarsi da terra, nè tantomeno avrebbe potuto essere successivamente azionato. Rimane in ogni caso l'idea che con una adeguata forza motrice lo strumento poteva effettivamente avvitarsi nell'aria e alzarsi da terra.

L'idea di Leonardo

Il disegno della vite aerea, databile tra il 1483 ed il 1486, fu eseguito durante la prima permanenza a Milano, ed appartiene alla prima serie delle macchine progettate per il volo meccanico. Da queste si distingue perché era destinata a studiare l'efficienza trattiva dell'elica anziché costituire una vera macchina per il volo. Leonardo infatti, nella nota che accomna il disegno, per sperimentare quanto afferma suggerisce, come esempio, di afferrare un'asta larga e sottile e di farla muovere velocemente nell'aria: si potrà cosi costatare che il braccio della persona che tiene l'asta sarà trascinato in alto nella direzione dell'asta stessa. Nella medesima nota Leonardo consiglia di fare un modello di carta, a forma di vite, e lanciarlo mediante una molla a spirale avvolta alla base della vite stessa. Questo particolare accenno alla molla rafforza l'ipotesi che lo stesso modello rappresentasse in verità solo il gioco del mulinello già in voga ai tempi di Leonardo, gioco che per le piccole dimensioni poteva essere azionato da una molla o meglio ancora da una corda il cui rapido svolgersi metteva in rotazione la vite facendola sollevare. da tale sistema potrebbe essere arrivata l'intuizione che lo stesso sistema, con misure diverse, e mosso a una forza adeguata poteva sollevarsi da terra e trasportare con se gli uomini che avrebbero dovuto assicurare la forza.

Il modello interattivo

All'interno del laboratorio 'Le fantastiche macchine di Leonardo da Vinci' è stato ricostruito un modello interattivo della vite aerea, azionabile direttamente dal pubblico - di seguito trovate alcune immagini .