Modello di ruota perpetua idromeccanica

La ruota descritta da Leonardo funziona grazie all’azione di due elementi identici ruotati di 90 gradi l’uno rispetto all’altro, costituiti ciascuno da due pistoni montati in cilindri contrapposti uniti tra loro da un condotto per formare un circuito pneumatico a forma di “S” riempito d’acqua. Durante la rotazione del sistema i pistoni, a causa del proprio peso, si spostano, pompando così l’acqua da un cilindro all’altro grazie a lunghi mantici. Grazie allo spostamento del liquido Leonardo pensava di ottenere un momento favorevole alla rotazione determinato dalla combinazione del peso del pistone, spostato in posizione tale da massimizzarne il momento, con quello del liquido, pompato dal medesimo lato. Questo causa uno sbilanciamento rispetto all’altro lato, dove agiva il solo peso del pistone, per di più in posizione tale da minimizzare il momento. Per evitare che il materiale con cui sono realizzati i mantici marcisca, Leonardo consiglia di usare il vino al posto dell’acqua. Nel disegno sono rappresentati due di questi dispositivi idromeccanici disposti ortogonalmente tra loro, ma nella nota a lato Leonardo specifica che la ruota può essere realizzata anche con otto di questi moduli (sedici “rami”), sfalsati quindi l’uno rispetto all’altro di 22,5 gradi. Per regolare il moto rotatorio del sistema Leonardo inserisce uno scappamento a verga con foliot. Una ruota perpetua dello stesso tipo è disegnata nel foglio 74r del Codice di Madrid I, nel quale è classificata come “moto soffistico”, cioè come un dispositivo che non può funzionare.
La realizzazione del modello ha richiesto sostanziali adattamenti rispetto al progetto originale di Leonardo, che presenta alcune caratteristiche non compatibili con l’esposizione al pubblico. Una prima questione riguarda la velocità con cui la macchina si muove. Questa è dotata di un sistema di regolazione del moto costituito da uno scappamento a verga e foliot, dispositivo che per funzionare deve avere una bassa velocità di rotazione. Di conseguenza la ruota pneumatica, che trasmette il moto allo scappamento attraverso una coppia di ingranaggi con un rapporto di riduzione di 1:35, avrebbe una velocità nell’ordine di un giro l’ora, moto sostanzialmente impercettibile per un visitatore. Lo schema originale è stato quindi modificato disaccoppiando la ruota pneumatica dallo scappamento, in modo che ciascuno dei due sistemi possa funzionare alla velocità più appropriata. Un’altra questione riguarda i mantici che, a causa del ridotto diametro e del notevole allungamento richiesto dalla corsa dei pistoni, non possono essere realizzati in cuoio, come di consueto. È necessario quindi impiegare una membrana elastica più sottile, come un budello animale (lattice nel modello), sostenuta al suo interno da filo metallico avvolto a spirale. Sempre per ragioni di carattere espositivo, si è scelto di non utilizzare liquidi: i condotti che secondo le indicazioni di Leonardo avrebbero dovuto essere occupati dall’acqua sono rappresentati da elementi trasparenti in plexiglas.