WWW.DISSERS.RU

БЕСПЛАТНАЯ ЭЛЕКТРОННАЯ БИБЛИОТЕКА

загрузка...
   Добро пожаловать!

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |

Трансформация является частным случаем кинетического формообразова­ния, отличающимся закономерными изменениями геометрии формы, осуществля­емыми благодаря синхронному движению ее элементов. Большая часть известных кинетических конструкций представляет собой шарнирные механизмы, использу­ющие принцип механической трансформации жёстких геометрически неизменяе­мых элементов, соединенных между собой шарнирами.

Помимо механической, существует также органическая трансформация, ха­рактерная для природных форм, основанная на обратимой деформации упруго-гибких элементов, работающих за счет накопления упругой энергии. Органическая трансформация использует так называемый «эффект резильянса», известный в бионике и биомеханике, при котором возрастающая деформация материала при­водит к увеличению несущей способности самой конструкции, снижению её веса и удлинению срока эксплуатации. В живых организмах формообразующие и кон­структивные свойства упорядоченных упругих сетчатых структур ярко выражены в строении мышечных клеток сердца (саркамеров) и сетей соединительно-тка­невых волокон, которыми они оплетены. Такие структуры участвуют в создании «силы отдачи», под действием которой восстанавливается исходная длина мышеч­ных клеток сердца после их сокращения.

По принципу своей механической работы NODUS структуры представляют собой бионические конструкции — волновые механизмы, функционирующие за счёт аккумуляции энергии упругости в витках-солитонах и перераспределения по­перечных волн упругой деформации, что является их принципиальным отличием

18

от известных трансформируемых шарнирных механизмов.

В § 3.3 «NODUS структуры и объёмное формообразование из плоскости» рассматривается принцип объёмного формообразования как эффективный метод построение поверхностей. На практике удобнее вначале создавать поверхности трёхмерных объектов в двумерном пространстве в виде плоских заготовок их фрагментов, развёрток или выкроек, а затем трансформировать их в простран­ственное положение. К известным разновидностям совмещаемых с плоскостью кинематических структур относятся складчато-пластинчатые структуры и транс­формируемые плоские сети и решётки.

Любая поверхность может быть разбита на некоторое количество двумерных ячеек или граней (F), разделённых между собой одномерными границами или рё­брами (E), которые в свою очередь пересекаются в нульмерных точках или вер­шинах (V). Эти три элемента связаны между собой в соответствии с формулой Эйлера: V - E + F = 2 - 2n, где n — значение рода поверхности.

Разбиение плоскости сплошного листа на отдельные грани, шарнирно со­единённые между собой связями вдоль граничных рёбер, приводит к созданию плоских развёрток складчатых поверхностей. Данный метод объёмного формоо­бразования из плоскости может быть назван F-методом. Другой метод объёмного формообразования, основанный на рёберных моделях поверхностей, таких как ткани, сети и плоские решётки может быть назван E-методом. Рёбра могут быть гибкими, упруго-эластичными или жёсткими и соединёнными между собой по­средством трения или же с помощью шарниров. Метод объёмного формообразо­вания из плоской тканевой структуры нашёл широкое применение в практическом моделировании сложных криволинейных поверхностей в дизайне и архитектуре.

Как удалось установить автору, наряду с двумя известными методами транс­формации из плоскости, существует и третий, а именно V-метод, основанный на трансформации множества точек-вершин, объединённых между собой кинемати­ческими структурами узлов и зацеплений, то есть NODUS структурами, позволя­ющими получать поверхности двумерных многообразий и их фрагментов.

В § 3.4 «Сравнительный анализ формообразования NODUS структур и ки­нематических сетей Чебышёва» рассматривается известный метод формообра­зования криволинейных поверхностей из плоских тканевых развёрток с квадрат­ными ячейками, описанный ещё в 1878 г. П. Л. Чебышёвым, установившим его математические принципы и наглядно продемонстрировавшим, что поверхность шара может быть полностью покрыта двумя изначально плоскими тканевыми выкройками. Поэтому актуальным становится вопрос о сравнении процесса пре­образования из плоскостного положения в пространственное NODUS структур с трансформацией тканевых и сетчатых структур с целью выяснения их различий.

Для сравнения обоих методов формообразования из плоскости рассмотрены количественные изменения площади точечной поверхности в процессе трансфор-

19

мации структуры зацепленных колец из плоскостного в сферическое положение. Площадь точечной поверхности рассматривается как площадь боковой поверхно­сти шарового слоя и сравнивается с площадью точечной поверхности структуры зацепленных колец в исходном плоскостном положении.

В результате элементарных математических преобразований было установле­но, что отношение площади боковой поверхности сферического слоя к площади поверхности структуры зацепленных колец в плоскостном положении, представ­ляет собой безразмерный коэффициент пропорциональности, отражающий изме­нение площади точечной поверхности шарового слоя в процессе трансформации структуры, который для структур зацепленных колец конвергентного типа всегда больше единицы. Следовательно, площадь точечной поверхности для любых про­странственных положений зацепленных колец будет больше, чем у плоского кру­гового кольца, образованного теми же зацепленными кольцами.

Очевидно, что квадратные в плане ячейки сети Чебышёва в плоскостном по­ложении обладают наибольшей возможной площадью по сравнению с площадью ромбических ячеек с теми же длинами сторон, а так как преобразование плоской сети в пространственное положение происходит именно за счёт изменения значе­ний углов между сторонами ячеек, то при пространственном преобразовании сети происходит уменьшение её суммарной площади. В этом заключается коренное от­личие пространственных преобразований плоских тканевых сетей, включая и их стержневые кинематические разновидности, от пространственных преобразова­ний NODUS структур, у которых они характеризуются увеличением площади по сравнению с исходным плоскостным положением.

В § 3.5 «Экспериментальные разработки NODUS структур в дизайне» ис­следуются возможности расширения художественной выразительности современ­ного дизайна на примерах ряда экспериментальных конструкций, выполненных на основе NODUS структур.

Выявленные в ходе исследования уникальные формообразующие возмож­ности узлов и зацеплений, реализующиеся посредством кинематических NODUS структур, позволяют говорить о возможностях практического применения их во многих областях современного дизайна. К ним относятся:

- трансформируемые предметы быта, интерьера и мебели;

  • элементы технических устройств, машин и механизмов, использующих принцип изменяемой геометрии поверхности (изменяемый каркас колеса, транс­формируемые корпуса-оболочки);
  • скелетно-мышечные системы искусственных организмов, элементов робо­тизированной искусственной среды;
  • трансформируемые и транспортируемые элементы зданий и сооружений, малые архитектурные формы, быстровозводимые и сборно-разборные конструк­ции для зон чрезвычайных ситуаций и освоения труднодоступных территорий;

20

  • трансформируемые и быстровозводимые конструкции для экстремальных сред, таких как полярные и засушливые регионы, океан, космос;
  • объекты средового дизайна, оформления городской среды, скульптурные композиции, конструкции для светового и светокинетического искусства;
  • театральные декорации и реквизит, сборно-разборные средства оформления массовых мероприятий, зрелищ и праздников;
  • элементы костюма, одежды, украшения, ювелирные изделия;
  • тара и упаковка, устройства для складирования и временного хранения;
  • игрушки-трансформеры, пропедевтические и научные модели.

Помимо перечисленных областей практического применения, необходи­мо отметить и соответствие выявленных автором принципов формообразования NODUS структур культурно-философскому фону новейших тенденций стилевых поисков в дизайне и архитектуре, характеризующихся эстетикой нестабильно­сти, проистекающих из особого синтеза естественнонаучных, математических и философских воззрений, способствовавших возникновению соответствующего течения в архитектурном авангарде, называемым некоторыми исследователями «нелинейной архитектурой» (В. Юзбашев, И. Добрицина), художественный язык которой включает зрелищность, процессуальность, поэтизацию и образность кон­струкции, ярко выраженную активность формы.

К числу новейших направлений дизайна, с которыми возможна интеграция NODUS структур, относится появление интеллектуальных кинетических систем, свидетельствующем о новом интересе к архитектурной бионики в связи с созда­нием биологически активной искусственной среды, сочетающей в себе элементы зданий, машин и произведений искусства кинетизма (С. Калатрава, Ч. Хоберман, М. Фокс и др.). В этой связи становится актуальным выявление архитектурно-конструктивного потенциала NODUS структур как кинетических конструкций бионического типа, создание художественного языка их формообразования в кон­тексте композиционно-выразительного и культурно-исторического развития архи­тектуры.

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

В диссертации рассмотрена эволюция принципа узла в материальной и ду­ховной культуре человечества, приведены примеры применения узлов в практиче­ской деятельности человека, проанализированы декоративные узлы как элементы плетёных орнаментов и содержащуюся в них символику, отражавшую традицион­ное мировоззрение. Возникновение научного интереса к узлом привело к зарож­дению и развитию теории узлов и её разнообразных приложений в естествозна­нии, технике и современном искусстве.

Предложенное автором новое применение узлов в качестве кинетических формообразующих структур вызвало необходимость проведения систематиче-

21

ских междисциплинарных научных исследований принципов формообразования узлов, в результате которых была сформулирована концепция развития простей­ших узлов и зацеплений в формообразующие NODUS структуры, представляю­щие собой волновые механизмы бионического типа. Комплексный анализ свойств симметрии и модулярности узлов и зацеплений позволил выявить основные прин­ципы их плоскостных и пространственных преобразований и методы их разви­тия в формообразующие NODUS структуры. В результате удалось проследить связь между принципами традиционного искусства, рассматривавшего узел как структурную основу плетёного орнамента, выполнявшего функцию сакрально­го ограждения вещей, и узлом как принципом построения кинетических волно­вых механизмов, трансформирующихся из плоскости в объём и также служащих ограждением, оболочкой.

В диссертации рассмотрены технологические, художественные и образные аспекты экспериментального дизайнерского проектирования на основе NODUS структур, раскрыты принципы и методы их формообразования, определены со­ответствующие им области применения в современном дизайне, к которым отно­сятся комбинаторное и кинетическое формообразование, а также объемное фор­мообразование из плоскости. Проведён сравнительный анализ формообразования NODUS структур и кинематических сетей Чебышёва, в результате которого были выявлены принципиальные различия этих двух методов формообразования.

Приводятся примеры некоторых экспериментальных разработок NODUS структур в качестве иллюстрации возможностей их практического применения в современном дизайне и расширении диапазона средств его художественной вы­разительности. Принципы формообразования NODUS структур сопоставляются с культурно-философскими тенденциями стилевых поисков в дизайне и архитекту­ре последних десятилетий.

Основные результаты исследования

  1. Исследование эволюции принципа узла позволило выделить три основных вида его применения в материальной и духовной культуре человечества: утили­тарный, декоративный и модельно-символический.
  2. На основании экспериментальных и теоретических исследований сформу­лированы и включены в научный обиход принципы применения узлов в качестве формообразующих кинематических структур.
  3. Закономерное развитие периодических узлов и зацеплений, выполненных из упруго-гибкого линейно протяжённого материала, позволяет получать формо­образующие структуры изменяемой точечной поверхности, названные автором NODUS структурами.
  4. Кинематическое формообразование NODUS структур практически реа­лизуется в виде их непрерывных плоскостных и пространственных трансформа-

22

ций.

  1. Объёмное формообразование NODUS структур из плоскости позволяет получать замкнутые поверхности и их фрагменты с постоянной положительной, нулевой и отрицательной гауссовой кривизной.
  2. Объёмное формообразование NODUS структур из плоскости сопровожда­ется увеличением площади поверхности в объёмном положении по сравнению с плоскостным, чем принципиально отличается от формообразования на основе ки­нематических сетей Чебышёва.
  3. Узлы и зацепления в форме NODUS структур могут быть применены в качестве нового принципа формообразования в различных направлениях совре­менного дизайна, что может существенно расширить его художественно-вырази­тельные возможности и способствовать дальнейшему развитию стилеобразую-щих процессов.

Список публикаций

Публикации в изданиях, рекомендуемых ВАК РФ

1. Козлов Д. Ю. Архитектурная бионика в XXI веке. // Архитектура, строительство, дизайн. — 2006. — № 02 (43). — С. 29 – 33.

Публикации в других изданиях

Pages:     | 1 |   ...   | 2 | 3 || 5 |






© 2011 www.dissers.ru - «Бесплатная электронная библиотека»