Leonardo e l’ingegneria

1. Leonardo e l’ingegneria Lezione del corso di Storia della Tecnologia 26/03/2007 Filippo Nieddu

2. Leonardo da Vinci / 1 • Le posizioni nei confronti del lavoro di Leonardo nel campo della tecnologia sono mutate nel corso dei secoli. • I suoi contemporanei come molti critici del Novecento considerarono l’attività tecnica di Leonardo minoritaria rispetto alla produzione artistica. • Indubitabile, in ogni caso, è il valore delle rappresentazioni grafiche e pittoriche realizzate da Leonardo. • Il tributo degli autori di teatri di macchine nei confronti di Leonardo è indubbio.

3. Leonardo da Vinci / 2 • Nonostante la produzione leonardesca sia stata limitata ai disegni e ai testi manoscritti, il fatto che dal 1488 Leonardo abbia tenuto costante traccia scritta della propria attività è importante per dimostrare la volontà di Leonardo di trasmettere in qualche modo i risultati della propria attività. • Gli appunti di Leonardo sono in qualche modo da ricondursi alla sua volontà di comporre dei trattati in relazione ai temi affrontati. • Altro valore di Leonardo è la sua attitudine a separare i singoli componenti delle macchine.

4. La vite aerea / 1 • "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".

5. La vite aerea / 2 • Questo è uno dei disegni più noti di Leonardo. Alcuni esperti l’hanno identificato come l’antenato dell’elicottero. Il solo disegno di corredo alla descrizione di Leonardo è lo schizzo di una vite aerea del diametro di 5 metri, di legno, tessuto di lino e tiranti, azionata presumibilmente da quattro uomini che si sarebbero dovuti posizionare nella piattaforma centrale, e avrebbero esercitato una pressione sulle leve, al fine di far girare l’albero. Una macchina del genere non si sarebbe potuta mai effettivamente alzare; ciò che è importante rilevare è il progetto di una macchina che, con adeguate forze ed un’adeguata geometria, avrebbe potuto sfruttare la penetrazione nell’aria ed elevarsi da terra.

6. Affustodi cannone • Il modello rappresenta un affusto di cannone a code divaricabili molto innovativo e interessante perché consente di coprire notevoli settori di brandeggio (rotazione di una bocca da fuoco su di un piano orizzontale) e di assicurare la stabilità del tiro con la bocca da fuoco che può spostarsi velocemente sia in orizzontale, mediante un sistema a guida, che in verticale mediante un sistema a pioli.

7. Apparecchio permisurare la resistenzadei fili / 1 • Dalla lettura della nota posta a fianco del disegno, eseguita con grafia molto curata e non priva di tratti ornamentali, è possibile seguire l'evolversi dell'esperienza finalizzata a determinare la resistenza di un filo metallico e di "ogni cosa atta a sostenere".  Leonardo sostiene, riportando diversi esempi, che la lunghezza del filo influisce sulla sua resistenza.

8. Apparecchio permisurare la resistenzadei fili / 2 • L'apparecchio pensato da Leonardo per fare “…sperienza della forza che può fare un filo di ferro in varie lunghezze…" è costituito da una tramoggia contenente della sabbia che può venire versata, attraverso una piccola apertura, all'interno di un cestello appeso ad un filo. La sabbia continua ad entrare fino a provocare la rottura del filo stesso. Nel momento in cui avviene la rottura, un dispositivo interrompe il flusso della sabbia; quella raccolta nel cestello diviene così misura della resistenza del filo. Il dispositivo era pensato per ripetere la prova con differenti metalli o altri materiali usati per sostenere pesi quali legno, pietre, corde o altri ancora.

9. Attrezzo per la provadell'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.

10. Barcaa propulsionea ruote • Le pale motrici della barca a propulsione avrebbero dovuto avere una lunghezza di circa 90 cm. Per moltiplicare la forza dei vogatori erano previste delle ruote del diametro di un braccio (60 cm circa) con 16 denti che ingranavano su di un rocchetto del diametro di 1/4 di braccio munito di 12 denti. Prescindendo dalle difficoltà meccaniche e nautiche, facendo compiere alla "rota del primo moto" 50 giri al minuto si sarebbe ottenuto un movimento della barca con velocità di "50 milia per ora".

11. Basilica a 5 cupole • Questa è una chiesa a croce greca, organizzata su due assi perpendicolari con ottagono irregolare centrale e quattro cappelle identiche. La chiesa è divisa in due parti da una cornice continua: la parte inferiore comprende tre coppie di finestre bifore e quattro porte sormontate da un timpano triangolare; la parte superiore è costituita da cinque tamburi con cupole tra le quali spicca quella centrale che organizza i volumi e le masse dell'edificio.

12. Battipalo • E' una macchina molto utile per la palificazione di conche idrauliche e già in uso ai tempi di Leonardo. E' composta da un telaio verticale con argano per il sollevamento del peso. Questo è munito sulla testata di un congegno di presa costituito da due balestre piegate che ne assicurano lo sganciamento alla massima altezza, imprimendo così al palo tutta la forza disponibile.

13. Distillatore a refrigerazione continua • Questo alambicco era caratterizzato da una superficie di condensazione assai ampia con separazione della zona del fuoco da quella dell'acqua di raffreddamento mediante una zona centrale esposta all'aria. Si riduceva così al minimo il salto di temperatura che poteva danneggiare i recipienti di vetro e ceramica.

14. Doppia grugirevole • Vista da Leonardo in cantieri, nelle vicinanze di cave di pietra o allo scavo di canali, questa gru, oltre a lavorare in altezza, poteva ruotare. Le due gru si controbilanciano; una gru era caricata con un masso appena tagliato, e l'altra scaricava il blocco precedente. La piattaforma poi girava per invertire la posizione dei due bracci. La doppia gru poteva essere trainata per brevi tratti su rulli, mediante argano orizzontale a vite e madrevite.

15. Draga marittima • La benna di questa draga marittima a comando manuale anticipa la costruzione delle attuali benne escavatrici meccaniche. Oltre alla particolare forma dei denti, la benna era manovrata da una doppia fune, che consentiva sia il tiro che l'innalzamento, favorendo le condizioni di lavoro. Le numerose ancore di trattenuta dovevano controbilanciare gli sforzi cui era sottoposta la draga per la trazione della benna sul fondo.

16. Draga lagunare • Questo tipo di draga doveva servire per pulire i fondali di canali o di conche lacustri. La draga era montata su due barche ed era fornita di quattro pale ruotanti con movimento a manovella. La forma delle casse "portatrici di terra del pantano" consentiva la facile caduta del fango in una zattera ormeggiata fra le due barche. La profondità dell'escavazione era regolata dallo scorrimento in verticale del tamburo al quale erano fissate le quattro pale. Interessante l'avanzamento della draga a mezzo del cavo di ormeggio: mentre la ruota gira a cavar fango, una corda legata alla riva si avvolge intorno all'asse del tamburo spostando la zona di escavazione.

17. Escavatrice • L'azionamento della zappa in questa macchina escavatrice avviene con il del rilascio istantaneo verso il basso del peso del recipiente equilibratore. La grande semiruota serve a facilitare l'operazione manuale di ricarico del peso alla massima altezza di lavoro. L'operazione si ripete più volte finché la zappa non arriva alla profondità del fossato. L'escavatrice è trainata in avanti e l'operazione può continuare.

18. Forno a fiammaguidata • Forno per la fusione di metalli, anche di natura diversa, non esposti alla fiamma diretta. La bocca d'entrata dell'aria, destinata a dare "movimento" al fuoco, si apre nella base del forno.

19. Fuso ad aletta / 1 • Nel campo della tessitura, è una delle macchine più innovative proposte da Leonardo. Grazie al fuso ad aletta, con il quale nel medesimo tratto di filo si eseguono in un primo tempo le operazioni di stiro, torsione ed immediatamente dopo l'operazione di incannatura, Leonardo ha posto le basi del filatoio continuo. Le operazioni di stiro, torsione ed incannatura avvengono nel medesimo tempo in tre tratti di filo consecutivo, e si ripetono con l’avanzare del filo.

20. Macchina per fabbricare aghi • L’apparente assenza di attenzione di Leonardo per le applicazioni pratiche è smentita da alcuni suoi appunti, come quello relativo alla fabbricazione della macchina per rifinire gli aghi. • Leonardo valutò con precisione i ricavi derivanti dall’uso di una siffatta macchina: nella fattispecie una macchina del genere poteva produrre aghi per un valore alla vendita di 60.000 ducati (2.000 era lo stipendio di Leonardo, e 60.000 ducati era la prebenda di Giuliano de’ Medici, per conto di cui la macchina fu realizzata).

21. Galleggiantea fondo apribile • Questo galleggiante era stato pensato per trasportare materiale da depositare sul letto di un fiume dalle acque tranquille e non troppo profonde, alzandone il fondo e permettendo il passaggio di truppe. Tale rialzamento doveva ottenersi con il getto "nel luogo dove vuoi" di ghiaia trasportata con questi galleggianti, che usati come "mezzi di circostanza" potevano essere costruiti sul luogo di impiego utilizzando canne o vimini intrecciati e rivestiti di pelli.

22. La conversione del moto • Molti meccanismi ideati da Leonardo erano concepiti al fine di convertire un tipo di moto in un altro. • La trattazione del problema dell’attrito fu difficoltosa per Leonardo, che non disponeva di mezzi teorici sufficienti per gestire correttamente un problema di dinamica. • L’influenza dell’arte dell’orologeria fu indubbia su Leonardo, che concepì strumenti (come la tagliatrice) in cui si richiedeva la ripetizione cadenzata dell’operazione.

23. Ammortizzatori e altro • Ammortizzatori • Catene • …

24. Riferimenti bibliografici essenziali • Vittorio MARCHIS, Storia delle macchine, Roma-Bari : Laterza, 1994 • Charles SINGER (ed.), Storia della tecnologia, Torino : Bollati Boringhieri, 1995