Реферат
ТЕМА:
"Біонічні аспекти проектування"
Загальні відомості про біоніку
Біоніка в дизайні – це окрема, відносно нова частина біонічної науки. Слід підкреслити, що біоніка не передбачає сліпого копіювання форм природи, а спрямована на глибокий логічний аналіз принципів структурно-функціональної організації живих систем із метою використання законів і принципів їх, формотворення для ефективних композиційних і конструктивних вирішень меблів.
Використання природних принципів формотворення дає можливість дизайнерам урізноманітнювати форми меблів, вводити нові конструктивні рішення, підвищувати їх раціональність і економічність, що в кінцевому підсумку підвищує якість і асортимент меблів, дає змогу більш повно задовольняти споживчі потреби.
Природні форми в процесі еволюції і природного добору змінювались у бік більшої раціональності й економічності. Наприклад, дослідження свідчать, що шестигранна форма комірки бджолиного стільника – найекономніша з точки зору заповнення площини, тобто – це форма, яка дає змогу визначеній площині максимально її використовувати, що неможливо здійснити, застосовуючи п'яти – чи восьмигранники.
У природі фактори середовища і конструктивні форми живих організмів гранично узгоджені. Збільшення створюваних людиною виробів із природними формами зумовлено тим, що конструктор, особливо останнім часом, розв'язує ті ж завдання, що й «конструктор» – природа, а саме: отримати максимальну несучу спроможність при мінімальній власній масі конструкції і знайти таку форму, яка б сприяла збільшенню її міцності й надійності.
Обидва завдання успішно розв'язуються в природних конструкціях. Природа не визнає двовимірності. Усі біологічні конструкції працюють у трьох вимірах поза просторовою залежністю від об'єкта. Наприклад, раковина молюска, павутина або скелет. У природі рідко трапляються елементи, які працюють на згин. В основному біологічні конструкції працюють на стиск і розтяг. Використовуючи ці раціональні принципи, природа створює безпомилкові, практичні, економічні форми.
Незважаючи на старанне вивчення природних конструкцій і відтворення принципів їх роботи за допомогою найновіших досягнень науки й техніки, між біологічними об'єктами і створеними людськими руками все ж існує велика різниця. Причина цього полягає, по-перше, в різноманітних фізичних і хімічних якостях конструктивного матеріалу, по-друге, у великій різниці розмірів конструкції. Проте найголовніше в тім, що технічні конструкції залишаються для людини лише допоміжним засобом організації конкретного простору, тоді як у біології організм ототожнюється з конструкцією, що становить його невід'ємну частину.
Можна говорити швидше про зовнішню подібність творінь людини і живої природи, зумовлену тим, що штучні конструкції служать людині для тих самих цілей, що й біологічні їх господарям – організмам.
Тому переносити природну форму «один до одного», без змін, не можна, адже меблі повинні перш за все відповідати цільовому призначенню й процесу експлуатації. У кожному конкретному випадку дизайнер зобов'язаний творчо підійти до використання природної форми, тобто, застосовуючи ті ж принципи формотворення, запропонувати свою нову форму, яка відповідала б функціональним і експлуатаційним вимогам.
Підбираючи аналоги з числа біологічних об'єктів, слід приділяти увагу в основному тим із них, які хоча б побічно виконують функцію (таку ж чи подібну), потрібну в проектуванні конструкції. Вибравши відповідний природний аналог, визначають те суттєве в його формі та конструкції, що забезпечує виконання поставлених перед дизайнером завдань.
Дизайнер повинен бачити й розуміти логіку природних форм, аналізувати їх, виділяти найсуттєвіше і потім моделювати на цій основі нові об'єкти та структури. Тому важливо ознайомлюватись із проблемами біоніки і вивчати можливості застосування принципів природного формотворення в проектуванні меблів, яке у творчому процесі відбувається у таких напрямах:
вивчення тектоніки біологічних конструкцій;
вивчення способів і механізмів трансформування форм у живій природі;
вивчення можливостей використання різних властивостей і форм природних об'єктів.
Використання тектоніки біологічних конструкцій
Найуніверсальніші принципи тектоніки біологічних конструкцій, які використовують у проектуванні меблів, такі: підсилення конструкцій по лініях головних напруг; робота конструкції на розтяг; явище тургору; опір по формі; структури у вигляді «конуса гравітації» і «конуса росту».
У природі можна знайти багато прикладів набуття живими формами стійкості та міцності завдяки раціональній конструкції й формі.
Великий інтерес викликає принцип побудови листка рослини, зумовлений закономірністю підсилення конструкції по лініях головних напруг. Міцності листку надають прожилки, які пронизують усю його поверхню. Завдяки такій структурі листок водяної рослини Вікторії регії, діаметром близько 2 м, не тільки сам зберігає стійкість, але й здатний витримати масу до 50 кг. Принцип жилкування листка може бути застосований при проектуванні столів та меблів для сидіння, а також для конструкції тентів-парасоль у садово-паркових меблях.
У творчості дизайнерів знаходять застосування також і вантові конструкції, тобто поєднання тросів, шнурів або смуг, які приймають основне навантаження і працюють на розтяг, із тонким ненапруженим матеріалом, що заповнює прорізи. При цьому проявляються певні геометричні закономірності структури природних конструкцій, виражені в характері їх контуру й вигляду, способі плетення мережі і т.д.
Сітка павутини – одна з найдосконаліших інженерних конструкцій живої природи. Характер переплетіння ниток павутини, її структура забезпечують надійність і ефективність роботи основних несучих елементів-ниток. Поділ сітки на різні ділянки, які працюють відносно самостійно, забезпечує при руйнуванні однієї її частини локалізацію цієї пошкодженої області. При цьому зусилля в несучих елементах рівномірно перерозподіляються, завдяки чому система завжди перебуває в напруженому стані і руйнується при виході з ладу значної кількості елементів. Природні аналоги вантової конструкції – це перетинчасті лапи водоплавних птахів, плавці риб та ін. Найдавнішою типовою вантовою конструкцією серед меблів є садовий гамак.
У меблях широко застосовують розповсюджене в природі явище тургору, тобто напруги клітинних оболонок, зумовленої внутріклітинним тиском. Завдяки тургору рослини набувають пружності. Особливо важлива його роль у формотворенні тих організмів, у яких відсутня арматурна тканина, наприклад, у гусені, медуз. Його використовують у надувних меблевих виробах. Надувні м'які меблі відкривають великі можливості для трансформації. Їх можна легко пристосувати до конкретних умов, видозмінювати залежно від потреб і смаку власника, легко переносити, а у випадку необхідності вони можуть на деякий час «зникнути» із кімнати, залишаючи вільний простір для інших функцій. Водночас вони мають хорошу несучу здатність, еластичні та зручні в експлуатації.
Розроблювані форми пневматичних конструкцій мають бути максимально стійкі, відповідати характерним динамічним факторам і умовам функціонування середовища, для якого вони призначені. У живій природі значне поширення мають також комбіновані природні системи, у яких конструкції, що працюють на розтяг, органічно пов'язані з опорними жорсткими елементами. Використовуючи цей принцип, отримуємо стержнево-вантові, пневмовантові та інші конструктивні системи із широким використанням міцних характеристик матеріалу.
Фахівців зацікавила ще одна властивість природних організмів, особливо рослин, – підвищення опору конструкції завдяки особливостям її форми. Ця властивість виявляється в складчастості листків, згортанні пелюсток квіток у трубочку, закручуванні в спіраль, тобто в досягненні більшої стійкості та міцності без додаткових затрат конструктивного матеріалу, а виключно за рахунок зміни просторової форми. Той же ж принцип покладено в основу природної конструкції раковини морського молюска, «хатки» слимака, оболонок пташиних яєць та горіхів. Переважно поширені оболонки з геометричне неоднорідними поверхнями. Складна кривизна оболонки надає їй при мінімальній товщині досить великої міцності.
Форми пташиних яєць різноманітні. Частіше трапляються яйця конічні, загострені в напрямку від тупого кінця до гострого, тобто яйцеподібної форми. Як свідчать результати досліджень, яйцеподібна форма забезпечує більшу міцність, ніж сферична.
Різноманітні форми морських і річкових молюсків. У деяких молюсків оболонка раковини, крім випуклості, має ще і хвилясті згини – ребра, які підсилюють несучу спроможність усієї конструкції. Заслуговують на увагу обриси надкрилків деяких твердокрилих комах. Прикладом міцної замкнутої оболонки з отворами є панцир черепахи. Моделювання всіх вищезгаданих форм живої природи базується на єдності системи побудови форми і діючих у ній механічних сил – у закономірності опору за формою. Ця закономірність знаходить широке застосування в дизайнерській творчості, наприклад, при проектуванні столів із великою функціональною поверхнею і малою кількістю опор, меблів для сидіння та зберігання.
У меблевих конструкціях можна також використовувати природні форми у вигляді біологічних структур, так званих конусів – конуса гравітації (основою вниз) і конуса росту (основою вверх), а також їх поєднання. Конус гравітації виражений у стовбурах дерев, у формі крони ялини або смереки й є оптимальною формою для сприйняття сил тяжіння і бокових навантажень. Природна форма конуса росту відбита в кроні листяних дерев, у структурі деяких грибів (лисички) та ін. Дерево – приклад співвідношення двох конусів.