Бiонiчнi аспекти проектування
Реферат
ТЕМА:
"Бiонiчнi аспекти проектування"
Загальнi вiдомостi про бiонiку
Бiонiка в дизайнi – це окрема, вiдносно нова частина бiонiчної науки. Слiд пiдкреслити, що бiонiка не передбачає слiпого копiювання форм природи, а спрямована на глибокий логiчний аналiз принципiв структурно-функцiональної органiзацiї живих систем iз метою використання законiв i принципiв їх, формотворення для ефективних композицiйних i конструктивних вирiшень меблiв.
Використання природних принципiв формотворення дає можливiсть дизайнерам урiзноманiтнювати форми меблiв, вводити новi конструктивнi рiшення, пiдвищувати їх рацiональнiсть i економiчнiсть, що в кiнцевому пiдсумку пiдвищує якiсть i асортимент меблiв, дає змогу бiльш повно задовольняти споживчi потреби.
Природнi форми в процесi еволюцiї i природного добору змiнювались у бiк бiльшої рацiональностi й економiчностi. Наприклад, дослiдження свiдчать, що шестигранна форма комiрки бджолиного стiльника – найекономнiша з точки зору заповнення площини, тобто – це форма, яка дає змогу визначенiй площинi максимально її використовувати, що неможливо здiйснити, застосовуючи п'яти – чи восьмигранники.
У природi фактори середовища i конструктивнi форми живих органiзмiв гранично узгодженi. Збiльшення створюваних людиною виробiв iз природними формами зумовлено тим, що конструктор, особливо останнiм часом, розв'язує тi ж завдання, що й «конструктор» – природа, а саме: отримати максимальну несучу спроможнiсть при мiнiмальнiй власнiй масi конструкцiї i знайти таку форму, яка б сприяла збiльшенню її мiцностi й надiйностi.
раковина молюска, павутина або скелет. У природi рiдко трапляються елементи, якi працюють на згин. В основному бiологiчнi конструкцiї працюють на стиск i розтяг. Використовуючи цi рацiональнi принципи, природа створює безпомилковi, практичнi, економiчнi форми.
iснує велика рiзниця. Причина цього полягає, по-перше, в рiзноманiтних фiзичних i хiмiчних якостях конструктивного матерiалу, по-друге, у великiй рiзницi розмiрiв конструкцiї. Проте найголовнiше в тiм, що технiчнi конструкцiї залишаються для людини лише допомiжним засобом органiзацiї конкретного простору, тодi як у бiологiї органiзм ототожнюється з конструкцiєю, що становить його невiд'ємну частину.
Можна говорити швидше про зовнiшню подiбнiсть творiнь людини i живої природи, зумовлену тим, що штучнi конструкцiї служать людинi для тих самих цiлей, що й бiологiчнi їх господарям – органiзмам.
Тому переносити природну форму «один до одного», без змiн, не можна, адже меблi повиннi перш за все вiдповiдати цiльовому призначенню й процесу експлуатацiї. У кожному конкретному випадку дизайнер зобов'язаний творчо пiдiйти до використання природної форми, тобто, застосовуючи тi ж принципи формотворення, запропонувати свою нову форму, яка вiдповiдала б функцiональним i експлуатацiйним вимогам.
Пiдбираючи аналоги з числа бiологiчних об'єктiв, слiд придiляти увагу в основному тим iз них, якi хоча б побiчно виконують функцiю (таку ж чи подiбну), потрiбну в проектуваннi конструкцiї. Вибравши вiдповiдний природний аналог, визначають те суттєве в його формi та конструкцiї, що забезпечує виконання поставлених перед дизайнером завдань.
Дизайнер повинен бачити й розумiти логiку природних форм, аналiзувати їх, видiляти найсуттєвiше i потiм моделювати на цiй основi новi об'єкти та структури. Тому важливо ознайомлюватись iз проблемами бiонiки i вивчати можливостi застосування принципiв природного формотворення в проектуваннi меблiв, яке у творчому процесi вiдбувається у таких напрямах:
вивчення тектонiки бiологiчних конструкцiй;
вивчення способiв i механiзмiв трансформування форм у живiй природi;
вивчення можливостей використання рiзних властивостей i форм природних об'єктiв.
Використання тектонiки бiологiчних конструкцiй
опiр по формi; структури у виглядi «конуса гравiтацiї» i «конуса росту».
У природi можна знайти багато прикладiв набуття живими формами стiйкостi та мiцностi завдяки рацiональнiй конструкцiї й формi.
Великий iнтерес викликає принцип побудови листка рослини, зумовлений закономiрнiстю
Мiцностi листку надають прожилки, якi пронизують усю його поверхню. Завдяки такiй структурi листок водяної рослини Вiкторiї регiї, дiаметром близько 2 м, не тiльки сам зберiгає стiйкiсть, але й здатний витримати масу до 50 кг. Принцип жилкування листка може бути застосований при проектуваннi столiв та меблiв для сидiння, а також для конструкцiї тентiв-парасоль у садово-паркових меблях.
У творчостi дизайнерiв знаходять застосування також i вантовi конструкцiї, тобто поєднання тросiв, шнурiв або смуг, якi приймають основне навантаження i
iз тонким ненапруженим матерiалом, що заповнює прорiзи. При цьому проявляються певнi геометричнi закономiрностi структури природних конструкцiй, вираженi в характерi їх контуру й вигляду, способi плетення мережi i т. д.
Сiтка павутини – одна з найдосконалiших iнженерних конструкцiй живої природи. Характер переплетiння ниток павутини, її структура забезпечують надiйнiсть i ефективнiсть роботи основних несучих елементiв-ниток. Подiл сiтки на рiзнi дiлянки, якi працюють вiдносно самостiйно, забезпечує при руйнуваннi однiєї її частини локалiзацiю цiєї пошкодженої областi. При цьому зусилля в несучих елементах рiвномiрно перерозподiляються, завдяки чому система завжди перебуває в напруженому станi i руйнується при виходi з ладу значної кiлькостi елементiв. Природнi аналоги вантової конструкцiї – це перетинчастi лапи водоплавних птахiв, плавцi риб та iн. Найдавнiшою типовою вантовою конструкцiєю серед меблiв є садовий гамак.
У меблях широко застосовують розповсюджене в природi явище тургору, тобто напруги клiтинних оболонок, зумовленої внутрiклiтинним тиском. Завдяки тургору рослини набувають пружностi. Особливо важлива його роль у формотвореннi тих органiзмiв, у яких вiдсутня арматурна тканина, наприклад, у гусенi, медуз. Його використовують у надувних меблевих виробах. Надувнi м'якi меблi вiдкривають великi можливостi для трансформацiї. Їх можна легко пристосувати до конкретних умов, видозмiнювати залежно вiд потреб i смаку власника, легко переносити, а у випадку необхiдностi вони можуть на деякий час «зникнути» iз кiмнати, залишаючи вiльний простiр для iнших функцiй. Водночас вони мають хорошу несучу здатнiсть, еластичнi та зручнi в експлуатацiї.
Розроблюванi форми пневматичних конструкцiй мають бути максимально стiйкi, вiдповiдати характерним динамiчним факторам i умовам функцiонування середовища, для якого вони призначенi. У живiй природi значне поширення мають також комбiнованi природнi системи, у яких конструкцiї, що працюють на розтяг, органiчно пов'язанi з опорними жорсткими елементами. Використовуючи цей принцип, отримуємо стержнево-вантовi, пневмовантовi та iншi конструктивнi системи iз широким використанням мiцних характеристик матерiалу.
Фахiвцiв зацiкавила ще одна властивiсть природних органiзмiв, особливо рослин, – пiдвищення опору конструкцiї завдяки
особливостям її форми. Ця властивiсть виявляється в складчастостi листкiв, згортаннi пелюсток квiток у трубочку, закручуваннi в спiраль, тобто в досягненнi бiльшої стiйкостi та мiцностi без додаткових затрат конструктивного матерiалу, а виключно за рахунок змiни просторової форми. Той же ж принцип покладено в основу природної конструкцiї раковини морського молюска, «хатки» слимака, оболонок пташиних яєць та горiхiв. Переважно поширенi оболонки з геометричне неоднорiдними поверхнями. Складна кривизна оболонки надає їй при мiнiмальнiй товщинi досить великої мiцностi.
бiльшу мiцнiсть, нiж сферична.
Рiзноманiтнi форми морських i рiчкових молюскiв. У деяких молюскiв оболонка раковини, крiм випуклостi, має ще i хвилястi згини – ребра, якi пiдсилюють несучу спроможнiсть усiєї конструкцiї. Заслуговують на увагу обриси надкрилкiв деяких твердокрилих комах. Прикладом мiцної замкнутої оболонки з отворами є панцир черепахи. Моделювання всiх вищезгаданих форм живої природи базується на єдностi системи побудови форми i дiючих у нiй механiчних сил – у закономiрностi опору за формою.
Ця закономiрнiсть знаходить широке застосування в дизайнерськiй творчостi, наприклад, при проектуваннi столiв iз великою функцiональною поверхнею i малою кiлькiстю опор, меблiв для сидiння та зберiгання.
У меблевих конструкцiях можна також використовувати природнi форми у виглядi бiологiчних структур, так званих конусiв – конуса гравiтацiї
(основою вниз) i конуса росту
(основою вверх), а також їх поєднання. Конус гравiтацiї виражений у стовбурах дерев, у формi крони ялини або смереки й є оптимальною формою для сприйняття сил тяжiння i бокових навантажень. Природна форма конуса росту вiдбита в кронi листяних дерев, у структурi деяких грибiв (лисички) та iн. Дерево – приклад спiввiдношення двох конусiв.
Разом iз тим iснують вiдомi, але невиявленi конструктивнi особливостi природних об'єктiв, якi вiдкривають великий простiр для пошуку.
Як бачимо з багатовiкового досвiду розвитку меблiв як галузi прикладного мистецтва, головна особливiсть тектонiки об'єкта полягає у всебiчнiй єдностi форми й змiсту при гармонiйному й доцiльному взаємозв'язку з iншими факторами формотворення. Стосовно проблеми використання бiонiчних закономiрностей у проектуваннi меблiв це головне правило архiтектонiки можна сформулювати таким чином: форма, конструкцiя i руховi особливостi природного аналога та меблевого виробу повиннi бути подiбнi, вони повиннi вирiшувати подiбнi завдання i здiйснювати подiбнi функцiї, тобто мiж ними має бути щось спiльне. Тiльки тодi використання даного бiологiчного об'єкта в ролi аналога буде виправданим i сприйматиметься природно й естетично.
У проектуваннi меблiв можливе використання методiв i механiзмiв трансформацiї, властивих живим бiологiчним органiзмам.
Трансформацiя форм у живiй природi здiйснюється згiдно з принципами тимчасово змiнюють свою форму й положення в просторi. Видозмiна форми органiзмiв i її елементiв може вiдбуватися пiд дiєю температурних, свiтлових, часових та iнших факторiв. Пiд дiєю свiтла розкриваються пелюстки квiтiв i вони ж закриваються з настанням темряви. Унаслiдок зниження температури стискаються листки багатьох рослин, наприклад конюшини. У ботанiцi видiляють такi типи руху квiтки: опускання та пiдiймання, поворот до сонця, розкривання та закривання. Форма тiла деяких риб змiнюється залежно вiд швидкостi їх перемiщення у водi та глибини занурення.
Проектуючи форми, що трансформуються, за зразком рiзних рослин, слiд звертати увагу на деякi особливостi їх будови й функцiонування, характер змiни форм. Рiзним цiлям будуть вiдповiдати рiзнi за формою i структурними особливостями квiтки. Форма рiзних квiток трансформується: шляхом перемiщення пелюсток до поздовжньої осi квiтки без суттєвої змiни їх форми (квiтка латаття); iз змiною форми пелюстки при крученнi її навколо поперечної й поздовжньої власних осей або вiдносно першої та другої одночасно (тюльпан, троянда, хризантема), тобто iз змiною форми й положення пелюстки в просторi.
садових i садово-паркових меблiв. Природнi аналоги можна шукати, використовуючи рiзнi види й способи обертових рухiв, здiйснюваних живими органiзмами: можливi рiзнi варiанти, наприклад, використання принципу оборотних рухiв пелюсток квiтки. Тодi проектованi меблi будуть складатись iз сукупностi сегментiв, якi розмiщаються горизонтально (меблi для лежання), або при необхiдностi фiксують окремi з них у вертикальному чи нахиленому положеннi (меблi для сидiння).
Для проектування м'яких меблiв, що трансформуються, застосовуємо принцип пересування
плазунiв – вужiв i змiй. Вiдомо, що гнучка конструкцiя хребта цих тварин дає їм можливiсть набувати найрiзноманiтнiших положень. М'якi меблi, якi складаються з гнучких з'єднаних сегментiв, можуть стати унiверсальним вихiдним матерiалом для рiзних комбiнацiй. Елементи м'яких меблiв у виглядi довгого вiдтану цилiндричного перекрою за допомогою фiксаторiв складають «змiйкою» горизонтально (меблi для лежання) або розвертають i отримують меблi для сидiння, якi легко пристосувати до форми примiщення. Можливi також iншi варiанти їх використання. Заслуговує на увагу й характер перемiщення деяких слимакiв, якi то випростовуються, то пiдiймають верхню частину тулуба вгору, утворюючи гострий кут. У даному випадку такий принцип трансформацiї також можна використовувати. Зростання технiчного оснащення дає змогу у найближчому майбутньому обладнати садово-парковi меблi, що трансформуються, пристроєм, який реагуватиме на свiтло й температуру повiтря, щоб вони за принципом обертового руху соняшника повертались за сонцем, або, навпаки, шукали затiнку. Особливостi перемiщення членистоногих, зокрема павукiв, якi можуть змiнювати висоту, а також утримувати тiло горизонтально (знаходячись на нахиленiй площинi) за рахунок змiни кута кiнцiвок, приводять до думки про застосування такого ж принципу при проектуваннi меблiв, трансформованих за висотою, а також садових меблiв, розрахованих на встановлення їх на рельєфi.
Для формотворення м'яких меблiв можна використовувати i принцип поведiнки їжака, який пiд час небезпеки згортається в клубок. Меблi м'якого масиву за тим же ж принципом трансформуються у невелику кулясту банкетку.
Згадуваний вище у зв'язку з тектонiчними особливостями природних органiзмiв внутрiклiтинний тиск (тургор) – це також джерело певної змiни зовнiшнього вигляду органiзму пiд дiєю несприятливих факторiв. Тут дiє такий механiзм: пiд час посухи рослина вiдчуває нестачу вологи в клiтинах, внаслiдок чого внутрiклiтинний тиск падає, клiтини стискаються i рослина в'яне, тобто змiнює свою форму. Приплив вологи вiдновлює внутрiклiтинний тиск у структурi рослини, i вона випрямляється,
Тому принцип тургору можна також використовувати при проектуваннi багатофункцiональних меблiв, що трансформуються.
розв'язують однаковi або подiбнi завдання.
Наявнiсть аналогiв у способах органiзацiї природних форм i меблiв на базi унiфiкованих елементiв – точка пошуку структурно нових рацiональних форм iз мiнiмальною кiлькiстю елементiв.
Бiльшiсть природних форм, якi складаються з невеликої кiлькостi структурно-однорiдних елементiв, їх гармонiйна досконалiсть цiкавить дизайнерiв iз точки зору стандартизацiї елементiв i варiантностi їх спiввiдношень. При цьому однотипнi елементи дають багато рiзноманiтних структур.
Наявнiсть у структурi бiологiчних об'єктiв унiфiкованих елементiв можна спостерiгати в бджолиних стiльниках, ягодах малини й ожини, в лусочках риб, у шишках. Класичний приклад такої унiфiкацiї – бджолинi стiльники – шестигранники. Шестигранна форма трапляється в природi дуже часто: в перекрої рослинних судин, у скелетах деяких морських органiзмiв, у лусочках змiй i в панцирах черепах. Це свiдчить про велику рацiональнiсть i економiчнiсть такої форми. Тенденцiя структури бiологiчних об'єктiв до унiфiкацiї її компонентiв вiдповiдає сучасному принциповi комбiнаторного проектування, коли невеликою кiлькiстю елементiв при рiзному їх компонуваннi можна досягти рiзного естетичного ефекту.
Заслуговують на увагу градчастi структури скелетiв морських органiзмiв, якi вiдрiзняються геометричною правильнiстю конструктивних елементiв. На основi цих конструкцiй можна запроектувати цiкавi корпуснi меблi, а також стелажi для викладки й експозицiї товарiв пiдприємств торгiвлi та iнших громадських будiвель. Для цих же виробiв можна застосовувати й iнший природний принцип побудови просторових структур – дiрчастих конструкцiй. Його було винайдено при вивченнi структури кiстки. Установлено, що мiцнiсть бiологiчної конструкцiї скелета полягає у вiдповiдному розмiщеннi в матерiалi не площин, а пустот, тобто обрамлення отворiв, якi з'єднуються по-рiзному. Для проектування й виготовлення меблiв, призначених для зберiгання предметiв (вiшалка в передпокої), можна використати принцип диференцiацiї структур, який полягає в рiвномiрному розподiлi навантаження, закладеного в структурi дерева. Тiльки дерева ростуть рiвномiрно в рiзнi боки вiд осi стовбура, забезпечуючи тим самим плавну, рiвномiрну передачу навантажень вiд крони на стовбур i кореневу систему, та пiдвищуючи стiйкiсть усього дерева.
садово-парковi меблi, зокрема тенти-парасолi. Тому цiлком природне застосування перевiреної природою форми дзвiночка для меблевого виробу.
Заслуговують на уважне вивчення структура та форма пташиних гнiзд. З твердих гiлочок птахи створюють мiцну гiгiєнiчну й функцiональну конструкцiю. Принцип створення пташиних гнiзд при всебiчному вивченнi можна застосовувати в дизайнi двоповерхових дитячих лiжок, де також потрiбна безпека, мiцнiсть, гiгiєнiчнiсть i зручнiсть, чи меблiв для лежання дорослих. Для тих самих цiлей можна використовувати i досвiд утворення гнiзд у дуплах дерев.
У процесi колiрної органiзацiї iнтер'єру можна брати до уваги вiдоме явище – захисне й iнформацiйне забарвлення тварин. Приклади забарвлення органiзмiв мiстять цiнну iнформацiю для розкриття змiсту й органiзацiї форм меблiв за допомогою кольору. Меблевим виробам, якi не повиннi впадати в очi, можна за принципом захисного забарвлення тварини надати кольору примiщення, а в меблях, призначених для виробничого процесу, видiлити основнi деталi управлiння або окремi функцiональнi вузли за принципом iнформативного забарвлення тварин i комах.
а ворс штучного хутра, побудований на зразок натурального, виконував би роль терморегулятора i пiдвищував би комфортнiсть. У дизайнi меблiв iснує ще один напрям – використання природних форм для пiдсилення художньо-естетичного впливу виробу. Тут можливi рiзнi вирiшення.
В меблях такий пiдхiд виправданий, якщо використовується в унiкальних об'єктах, i в цi завдання входить не тiльки виконання прямої функцiї, але й створення особливого настрою, образу примiщення. Наприклад, крiслам для сидiння, розмiщеним у великому зимовому саду або в залi квiткових виставок, можна надати форми квiток лотоса.
особливостi творчого спрямування проектувальника, його досвiд дають змогу здiйснити переробку накопиченого i цiлеспрямовано використаного iнформацiйного матерiалу, що приводить до постановки творчого завдання, формування творчої установки.
системи мовних знакiв – формалiзованої мови проектування й комунiкацiй;
предметної матерiї i чуттєво-образного значення мовних змiстових одиниць;
знакових вiдношень у системi джерело-знакове повiдомлення-кодована система-дешифратор;
десигнативного (iнформуючого) i апрейзорного (оцiнюючого) значень дизайн-знакiв;
комунiкативної й виразової функцiй дизайн-мови (пiзнавальна функцiя – супровiдна).
розраховувати на ефективне вирiшення завдання оптимiзацiї системи людина-меблi-середовище.
Другий напрям використання iнформацiйних пiдходiв до проектування меблiв проаналiзовано вище без урахування кiлькiсних мiр iнформацiйної насиченостi рiшень, якi приймаються. Цей напрям тiсно пов'язаний з першим. Справдi, найбiльш рацiональний шлях створення меблiв – це рух за кубом стану проектування з верхнiх iєрархiчних рiвнiв до нижчих, що, у свою чергу, вимагає декомпозицiї сумарної мети роботи шляхом її конкретизацiї для меблiв та їх елементiв. Крiм того, при переходi до нижчих рiвнiв спiльностi опису проектних рiшень утворюється необхiдна первинна iнформацiя.
| 
