Дизайнерско-конструктивные проектные решения в творчестве Леонардо да Винчи

DESIGN AND CONSTRUCTIVE DESIGN SOLUTIONS IN THE WORKS OF LEONARDO DA VINCI

Michael Gorelov

Candidate of Art History, Moscow State Art and Industry Academy S.G. Stroganova, Russian Federation, Moscow

Аннотация. В данной статье рассматриваются мультидисциплинарные особенности творчества Леонардо да Винчи, относящиеся к инженерно-конструктивной специфике современного дизайна. Исследуемая область его творчества акцентируется на поисках формальной выразительности и технической составляющей его проектно-исследовательской деятельности. Отмечается трансформация вектора его творчества от живописи до проектной тематики самого разнообразного спектра − от архитектуры и предметного конструирования до крупных промышленных проектов. Подчеркивается неразрывная взаимосвязь мировоззренческих установок великого Мастера с его изобретательским гением и способностью аналитического восприятия действительности, с ее скрупулезностью изучения и провидческим даром.

Abstract. This article discusses the multidisciplinary features of Leonardo da Vinci's work related to the engineering and structural specifics of modern design. The research area of his work focuses on the search for formal expression and the technical component of his design and research activities. The author notes the transformation of the vector of his work from painting to design topics of the most diverse spectrum − from architecture and object construction to large industrial projects. The author emphasizes the inextricable relationship of the worldview of the great Master with his inventive genius and analytical perception of reality, with its thoroughness of study and visionary gift.

Ключевые слова: Леонардо да Винчи; техническое открытие; эскизный чертёж; инженерно-конструкторская мысль.

Keywords: Leonardo da Vinci; technical discovery; sketch drawing, engineering and design thought.

Леонардо да Винчи (15 апреля 1452 – 2 мая 1519) – был знаменитым итальянским архитектором эпохи Возрождения, музыкантом, изобретателем, инженером, скульптором и гениальным художником. В эпоху Возрождения было много гениальных скульпторов, художников, музыкантов, изобретателей. Леонардо да Винчи сильно выделяется на их фоне. Он создавал музыкальные инструменты, ему принадлежит множество инженерных изобретений, писал живописные полотна, скульптуры и многое другое. Леонардо широко известен своими уникальными картинами, такими как, «Мона Лиза» и «Тайная вечеря». Он также знаменит своими многочисленными изобретениями. К тому же, он помог в развитии анатомии, астрономии и градостроительства. Сегодня многие учёные до сих пор ломают голову над наследием, оставленным великим человеком прошлой эпохи.

Леонардо да Винчи предсказал многое, и ещё большее предвидел, создавая свои уникальные шедевры и поражая широтой знаний и мысли. Бесспорно, его вклад в науку, в ее отрасли − многогранен и интересен как раз тем обстоятельством, что многие его инженерные, сейчас говоря современным языком, "дизайнерские" решения, явились прототипами механизмов, аппаратов, архитектурных новшеств, появившихся и нашедших свое применение значительно позже, в ХIX − XX веках. А некоторые чертежи и конструкции до сих пор остались загадкой даже для современных конструкторов и ученых.

Какие были характерные черты искусства до Леонардо? Рождаясь в среде обеспеченных, обличенных властью, оно полностью отражало их интересы, их мировоззрение, их взгляды на человека, на мир. В основе произведений искусства лежали религиозные идеи и темы: утверждение тех взглядов на мир, которым учила церковь, изображение сюжетов из священной истории, внушение людям чувства благоговения, преклонения перед «божественным» и сознания собственного ничтожества. Господствующая тематика определяла и форму. Естественно, что изображение «святых» было весьма далеко от изображений подлинных живых людей, поэтому в искусстве господствовали схемы, надуманность, статичность. Люди на этих картинах были своего рода карикатурами на живых людей, пейзаж фантастичен, краски бледны и невыразительны. Правда, ещё до Леонардо его предшественники, в том числе и его учитель Андреа Верроккио, уже не удовлетворялись шаблоном и пытались создавать новые образы. Уже они начали поиски новых методов изображения, начали изучать законы перспективы, много думали над проблемами достижения выразительности изображения [1, с. 65].

Однако эти поиски нового не давали больших результатов и прежде всего потому, что у этих художников не было достаточно ясного представления о сущности и задачах искусства и знания законов живописи. Поэтому-то они и впадали то снова в схематизм, то в столь же опасный для подлинного искусства натурализм, копирование отдельных явлений действительности. Значение революции, произведенной Леонардо да Винчи в искусстве и в частности в живописи, определяется прежде всего тем, что он был первым, кто четко, ясно и определённо установил сущность и задачи искусства. Искусство должно быть глубоко жизненным, реалистическим. Оно должно исходить из глубокого, тщательного изучения действительности, природы. Оно должно быть глубоко правдиво, должно изображать действительность такой, какова она есть, без всякой надуманности, фальши. Действительность, природа прекрасна сама по себе и не нуждается ни в каком приукрашивании. Художник должен тщательно изучать природу, но не для слепого подражания ей, не для простого копирования её, а для того, чтобы, поняв законы природы, законы действительности, создавать произведения; строго соответствующие этим законам. Создавать новые ценности, ценности реального мира – вот назначение искусства. Этим объясняется и стремление Леонардо связать искусство и науку. Вместо простого, случайного наблюдения он считал необходимым систематически, упорно изучать предмет. Известно, что Леонардо никогда не расставался с альбомом и заносил в него рисунки и зарисовки [2, с. 34]. Он изучал мир такой, какой он есть. Он анализировал мир и видел его в своем сознании таким, каким он должен стать.

В наши дни можно отметить наиболее известные и ценные открытия учёного и художника.

1. Наибольший вклад он сделал в механику, это видно из множества его рисунков. Леонардо да Винчи исследовал падение тела, центры тяжести пирамид и многое другое.

2. Он изобрел автомобиль, сделанный из дерева, который приводили в движение две пружины. Самоходная тележка, предположительно предназначенная для театрального использования, была разработана Леонардо для перемещения без толкания с помощью человека. В механизме автомобиля был предусмотрен тормоз и рулевое управление.

3. Он придумал скафандр, ласты и подводную лодку, а также способ погружения на глубину без применения скафандра со специальной газовой смесью. Обычно при словосочетании «подводная лодка» представляется Наутилус из произведений Жюля Верна. Однако еще в 1515 году Леонардо да Винчи создал чертеж собственной подводной лодки. Она была предназначена для того, чтобы топить вражеские корабли и управлялась одним человеком, который находился в небольшой рубке.

4. Изучение полета стрекозы привело к созданию нескольких вариантов крыльев для человека. Эксперименты оказались неудачными. Однако потом учёный придумал парашют. Хотя создание первого парашюта часто приписывают французу Луи-Себастьяну Ленорману в 1783 году, были найдены доказательства, свидетельствующие о том, что итальянский гений был первым и в этой области. Его эскиз сопровождается аннотацией: «Если у человека есть палатка из льна, у которой все отверстия закрыты, и она будет двенадцать локтей в ширину и двенадцать в глубину, он сможет броситься вниз с высоты большого роста без каких-либо травм» [3, с. 21].

5. Он занимался разработками в военной отрасли. Одним из его предложений были колесницы с пушками. Он придумал прототип бронетранспортера и танка.

6. Много разработок Леонардо да Винчи сделал в строительстве. Арочные мосты, осушительные машины и подъемные краны – это все его изобретения[3,с. 23-24].

Мастер многое зашифровывал, чтобы не подавать идеи раскрытыми, а слегка подождать, пока человечество до них «дозреет, дорастёт». Одинаково хорошо владевший обеими руками, да Винчи писал левой, мельчайшим шрифтом, нередко справа налево, а часто и в зеркальном отображении. Загадки, метафоры, ребусы – вот что встречается на каждой строчке, в каждом произведении. Никогда не подписывая своих работ, Мастер оставлял свои знаки, заметные лишь внимательному исследователю. Например, через много столетий учёные обнаружили, что присматриваясь к его картинам, можно обнаружить символ взлетающей птицы [7, с. 105].

Идея рассеивания визуального пространства, в живописных кругах называемая "сфумато", принадлежит также великому итальянцу. Если приглядеться к полотнам автора, все предметы не обнаруживают чётких граней, тут как в жизни: плавное перетекание одних образов в другие, размытость, рассеивание – все дышит, живёт, пробуждая фантазии и мысли. Кстати, Мастер частенько советовал упражняться в таком видении, вглядываясь в пятна от воды, грязевые наплывы или горки пепла. Частенько он специально окуривал рабочие помещения дымом, чтобы видеть в клубах то, что скрыто за гранью разумного взгляда [6, с. 83]. Посмотрите на знаменитую картину – улыбка «Моны Лизы» под разным углом то нежная, то чуть надменная и даже хищная. Знания, почерпнутые благодаря изучению многих наук, давали Мастеру возможность изобретать совершенные механизмы, которые становятся доступны только сейчас. Например, это эффект распространения волн, проникающая сила света, колебательное движение… да много чего ещё предстоит разбирать даже не нам, а нашим потомкам. Ну, а известный компьютерным графикам-дизайнерам эффект "сфумато" входит в обязательную опцию профессиональных программ Adobe Photoshop и Fractal Design Painter.

В технических набросках автора встречается много аналогий. Преимущество перед точностью, когда из двух заключений ума вытекает третье – это неизбежность любой аналогии. А в причудливости и проведении совершенно умопомрачительных параллелей да Винчи нет равных до сих пор. Так или иначе, все его работы имеют какие-то идеи, не сообразующиеся друг с другом: знаменитая иллюстрация «золотое сечение» – одна из них. С расставленными и разведенными конечностями человек вписывается в круг, с сомкнутыми в квадрат, а чуть приподняв руки – в крест [5, с. 27]. Вот такая своеобразная «мельница» и дала флорентийскому художнику идею создания церквей, где алтарь помещен точно посередине, а молящиеся стоят кругом. Кстати, эта же идея пришлась по вкусу инженерам – так появился шариковый подшипник.

Техника, инженерные науки и дизайн неразрывно связаны между собой. Современные технологии и знания в различных областях промышленного производства немыслимы без эстетически осмысленной формы, предлагаемой дизайнером. Данное профессиональное единство стало широко известным еще в начале ХХ столетия и получило практическую апробацию на многих промышленных предприятиях в Европе, Америке, Японии. Обычной практикой с тех пор стало содружество дизайнера, техника-инженера, маркетолога и психолога, но феномен Леонардо заключался в том, что он совмещал в себе по крайней мере, три из этих специализаций. Он не торговал своими изобретениями, справедливо полагая, что, несомненно в будущем, они найдут свое применение в истории человечества. Он не ошибся. Человечеству лишь требовалось определенное время для осмысления.

В Италии этот незатейливый предмет (Рис. 1) до сих пор иногда называют «Леонардо». Этот ручной пресс для чеснока дошел до ХХI века практически в том виде, в котором и был задуман своим создателем.

Рисунок 1. Чертеж ручного пресса

Следующее изобретение − шлюз (Рис. 2). Этот тип шлюза до сих пор используется практически на любом канале или водном пути. Дизайн Леонардо был эффективным, и выполнял свою работу точно так, как хотел изобретатель. Шлюз состоял из двух створок, расположенных под углом 45 градусов, которые встречались в одной точке. Они напоминали по форме букву V. Когда встречный поток воды ударял в них, то створки плотно сдвигались. В нижней части больших ворот Леонардо предлагал сделать маленькие шлюзовые ворота, запирающиеся на засов [4, с. 52]. Это позволило бы впустить столько воды, сколько нужно для выравнивания давления с обеих сторон больших ворот.

Рисунок 2. Чертеж речного шлюза

Будучи разносторонне одаренным человеком Леонардо да Винчи интересовался музыкой. И создал музыкальный инструмент − "пианолу", который крепился к поясу музыканта специальным устройством (Рис. 3). Таким образом у человека были свободны обе руки и он мог играть на пианоле на ходу. При этом был задействован сложнейший механизм, который отвечал за постоянный контакт смычка из конского волоса со струнами [3, с. 70]. Звук, извлеченный из такого устройства, был похож на звук скрипки.

Рисунок 3. Современное фото пианолы

Между 1498 и 1500 годами Леонардо разработал шарикоподшипник (Рис.4). Он создал его, чтобы уменьшить трение между двумя пластинами, которые будут соприкасаться в его другом знаменитом проекте − вертолете. В основе шарикоподшипника Леонардо лежало скользящее кольцо, внутри которого находились 8 гладких шариков. Каждый шарик мог свободно передвигаться, почти не соприкасаясь друг с другом.

Рисунок 4. Макет шарикоподшипникового механизма, созданного по чертежу Леонардо

Спустя 100 лет после разработки Леонардо, Галилео Галилей также упомянул о ранней форме шарикоподшипника. И лишь в конце 18 века был получен патент на «современный» дизайн шариковых подшипников. Он был предоставлен англичанину Филиппу Вону [5, с. 93].

Человечество периодически страдает от различных эпидемиологических напастей. Вот и сейчас, в 2020 году, мир поразила короновирусная инфекция, уносящая сотни тысяч жизней. Возможно, что и в недалеком будущем мы будем  вынуждены сталкиваться с подобными инфекционными проявлениями всепланетного масштаба. В средние века Европа практически вымирала от чумы, холеры и прочих напастей. Естественно, Леонардо, как великий мыслитель и созидатель, полагал, что людям надлежит как-то спасаться от смертельных вирусов. В течение XV века Европа все еще оправлялась от черной смерти − чумы, которая уничтожила более трети населения. Да Винчи заметил, что города ввиду большей плотности заселения, более уязвимы для чумы по сравнению с сельскими районами. Аналогия по сравнению с сегодняшней ситуацией вполне очевидная. Его ответом на подобную сложную проблему стал совершенно новый футуристический город, полностью спроектированный сверху донизу для обеспечения наилучших санитарных условий для жителей (Рис. 5).

Рисунок 5. Эскиз-чертеж города будущего

Город будущего Да Винчи был разделен на несколько «слоев». Все, что считалось негигиеничным, должно было располагаться в нижнем слое, содержимое которого могло быть удалено через каналы. Каждая часть города могла пользоваться проточной водой благодаря сложной гидравлической системе, которая также послужила основой современной сантехники. Одновременно Леонардо мечтает о постройке «идеального» города с удобными, красивыми улицами и площадями, украшенными арками и фонтанами, со сложной системой подземных каналов, избавляющих жителей от грязи и зловония, столь обычных для городов того времени. Такой город обязательно должен находиться на берегу моря или реки. Улицы здесь, по мысли Леонардо, располагаются двумя ярусами, причём верхний ярус, расположенный на аркадах, предназначен только для пешеходного движения.

Верхние и нижние улицы в местах пересечения соединяются между собой лестницами, так что «тот, кто захочет пройтись по всей площади, может для этой цели пользоваться верхними улицами. Кто хочет идти по нижним улицам, также может это сделать» [4, с. 58].

Большое внимание уделял Леонардо вопросам строительной техники. Он изучает отдельные элементы архитектурной конструкции − фундаменты, арки, стены, балочные перекрытия, − производит расчёты их прочности. Его интересует распределение нагрузок в разных частях постройки и правильная кладка фундамента, так как «первой и наиболее важной вещью является устойчивость». Леонардо первому принадлежит требование рассматривать архитектурную конструкцию с точки зрения сопротивления материалов [4, с.60].

Однако да Винчи, так и не мог найти покровителя, который поддержал бы его интересное, но очень дорогое начинание.

Леонардо да Винчи − первый в мире инженер, которому приписывают проекты пилотируемого полета. Открытия, сделанные Леонардо во время бесчисленных препараций крыльев птиц и летучих мышей, очевидны в проектах орнитоптера, устройства, которое летит, взмахивая крылатыми механизмами (Рис. 6).

Рисунок 6. Эскиз орнитоптера - прообраза самолета

Согласно расчетам Леонардо для поднятия в воздух его орнитоптера (в различных изданиях его также называют махолетом) с человеком на борту необходимы птицеподобные крылья, длина которых достигает 12 метров.

Вес самой конструкции вместе с человеком при этом должен был составлять около 136 килограммов [2, с. 42].

Идея управляемого полета была в следующем:

1. Пилот должен был лечь сверху на центральную деревянную планку.

2. Шеей и головой он держался за полукруглый обод, а ногами − за задние ремни.

3. В таком положении можно было управлять дельтапланом при помощи рук или ног. Руками он бы держался за раму, а ногами нажимал бы на педали, одна из которых контролировала взмах крыльев, а вторая − их опускание.

Только лишь на проекте дельтаплана Леонардо не остановился. Известен другой его проект, задуманный в 1493 году − прототип вертикального летательного аппарата вместе с описанием воздушного винта. Этот винт должен был быть примерно 5 метров высотой, и радиусом в 2 метра. Его покрытие было бы сделано из железа. Аппарат должны были приводить в движение мускульные усилия четырех человек (Рис. 7) [7, с. 114].

Рисунок 7. Фото макета вертолета, задуманного Леонардо

Большую часть своей жизни Леонардо да Винчи был очарован феноменом полета. Он проводил множество исследований, посвященных этой тайне природы, а в 1505 году написал Кодекс о полете птиц, содержащий как описание полета, так и чертежи его летающих аппаратов.

Ни небо, ни море не было преградой для гения Леонардо да Винчи. Он создал проект для первого водолазного костюма, задуманного как необычное оружие для поражения кораблей противника. Водолазный костюм должен был быть изготовлен из кожи, и в нем была специальная маска с двумя трубками (располагавшимися в области носа), которые были соединены с пробковым водолазным колоколом, плавающим над водой. На груди подводного костюма располагался большой карман, который заполнялся воздухом. С его помощью водолаз мог всплыть на поверхность. Этот костюм демонстрирует удивительное сходство с системами, которые используются до сих пор. Также Леонардо разработал перепончатые перчатки, которые являются прототипом современных ластов [7, с. 121].

Леонардо был сильно взволнован неадекватностью ведения современных ему войн. В частности, он был расстроен временным интервалом между выстрелами из пушек, вызванным необходимостью перезарядки. Чтобы решить эту проблему он изобрел многоствольную пушку, состоящую из трех рядов по 11 малокалиберных пушек, установленных на треугольной вращающейся платформе с большими колесами (Рис. 8).

Рисунок 8. Эскиз-чертеж многоствольного орудия, прообраза пулемета

Такое орудие можно было повернуть, и стрелять из одного ряда пушек, пока другой перезаряжался, а еще один − охлаждался. Интересно, что многоствольное залповое оружие фактически использовалось в различных формах еще до рождения да Винчи (подобно «Рибодекину», использовавшемуся во время Столетней войны). Однако 33-ствольный «боевой орган» да Винчи был больше похож на модели пулеметов 19-го века − например, на пулемет Гатлинга, который мог похвастаться более высокой скорострельностью без проблемы перегрева ствола [3, с. 87].

Раздвижной поворотный мост Леонардо был не только чудом инженерной мысли и огромным новшеством в военном деле, но и любопытным ранним примером архитектурного дизайна. Разработанный в 1480-х годах для герцога Сфорца, мост позволял войскам быстро пересекать реки, и его можно было легко собрать и перевезти для повторного использования в другом месте (Рис. 9). По сути, данный механизм используется в современных понтонах во многих армиях мира. Более того, ввиду своей компактности при транспортировке, несложной трансформации, это изобретение воистину явилось авангардом инженерно-конструкторской мысли.

Рисунок 9. Проект моста с поворотным механизмом

В техническом плане предполагалось, что мост будет иметь противовес, который позволит сбалансировать конструкцию с обеих сторон. Что касается простоты транспортировки, то конструкция была разработана с использованием колес и канатно-шкивной системы для эффективного развертывания за короткий промежуток времени [4, с. 37].

Одним из немыслимых конструкторско-художественных решений великого итальянца, причем осуществленной идеи при жизни автора, было проектирование и создание средневекового... киборга-робота. Звучит нереально, но данный факт вошёл в историю человечества, в историю науки (Рис. 10).

Рисунок 10. Макет робота и механизма, приводящего его в движение

Облаченный в тяжелые немецко-итальянские средневековые доспехи, механический рыцарь был задуман в 1495 году как человекоподобный автомат. Эта машина с внутренней системой шкивов, зубчатых колес, рычагов и шатунов, фактически была первым человекоподобным роботом в истории человечества. По некоторым данным, гениальное изобретение Леонардо да Винчи было представлено в Милане во время торжественного мероприятия, организованного герцогом Лодовико Сфорца. Робот, приводимый в действие внутренними механизмами (равномерно распределенными по туловищу и нижней части тела), предположительно, обладал способностью как садиться, так и вставать, в то же время демонстрируя свою способность двигать головой[5, с. 129]. Внутренняя система шкивов и рычагов в роботе-рыцаре имитировала анатомические наблюдения Леонардо о мышечной структуре человека (Рис.11).

Рисунок 11. Эскизы мышечной анатомии человеческого тела

Всю глубину и мощь гения Леонардо оценили лишь тогда, когда обнаружились его неизвестные ранее труды. Архив художника содержит массу сугубо научных заметок. Многие из них проиллюстрированы рисунками − это анатомические зарисовки, чертежи боевых машин, лодок, мостов, машин и летательных аппаратов, частично рассмотренных в данной статье. После смерти Леонардо весь его архив отошёл по завещанию ученику художника, Франческо Мельци, который хранил эти бумаги как святыню. Около 1570 года Мельци умер. Записи Леонардо оказались разрознены, и никто толком не занимался их изучением вплоть до XIX века. Рукописи Леонардо — поистине невероятная удача для исследователя, документальное подтверждение его творческих поисков. До наших дней дошло 7200 страниц его записей и рисунков, чертежей. Одним из множества перекомпонованных рукописных сборников стал Codex Atlanticus (Атлантический кодекс), хранящийся сегодня в Милане, в Амброзианской библиотеке. Он состоит из 2238 страниц, Codex Arundel (Кодекс Арундела), хранящийся в Британской библиотеке, содержит 570 страниц записей. А вот Codex Leicester (Кодекс Лестера) состоит всего из 72 страниц, посвященных, главным образом, геологии и наблюдениям за водой, и эти листы никто не разъединял с тех пор, когда на них писал Леонардо, то есть с 1508 по 1510 год; сейчас этот кодекс принадлежит Биллу Гейтсу [2, с. 146]. Всего существует 25 кодексов и разных собраний отдельных рукописных листов из тетрадей Леонардо, хранящихся в Италии, Франции, Англии, Испании и США.

Современные исследователи, из которых особо известен Карло Педретти, пытались установить хронологический порядок и датировку многих страниц, но эта задача весьма сложная еще и потому, что Леонардо иногда возвращался к старым, давно отложенным тетрадям и принимался делать в них новые записи, если находил свободное место. Благодаря этим архивам можно констатировать, что в сущности, Леонардо да Винчи представляет в своём роде единственный пример великого художника, для которого искусство не было главным делом жизни. Если в молодости он преимущественное внимание уделял живописи, то с течением времени это соотношение изменилось в пользу науки. Содержащиеся в них заметки в сочетании с бесчисленными рисунками, предающими мысли Леонардо да Винчи пластическую овеществленность, охватывают все бытие, все области знания, являясь как бы нагляднейшим свидетельством того открытия мира, которое принес с собой Ренессанс. В этих результатах его неустанной духовной работы явственно ощущается многоликость самой жизни, в познании которой художественное и рациональное начала выступают у Леонардо да Винчи в нерасторжимом единстве.