Реферат
ТЕМА:
«Біонічні аспекти проектування»
Загальнівідомості про біоніку
Біоніка в дизайні – цеокрема, відносно нова частина біонічної науки. Слід підкреслити, що біоніка непередбачає сліпого копіювання форм природи, а спрямована на глибокий логічнийаналіз принципів структурно-функціональної організації живих систем із метоювикористання законів і принципів їх, формотворення для ефективних композиційнихі конструктивних вирішень меблів.
Використання природнихпринципів формотворення дає можливість дизайнерам урізноманітнювати формимеблів, вводити нові конструктивні рішення, підвищувати їх раціональність іекономічність, що в кінцевому підсумку підвищує якість і асортимент меблів, даєзмогу більш повно задовольняти споживчі потреби.
Природні форми в процесіеволюції і природного добору змінювались у бік більшої раціональності йекономічності. Наприклад, дослідження свідчать, що шестигранна форма коміркибджолиного стільника – найекономніша з точки зору заповнення площини, тобто – цеформа, яка дає змогу визначеній площині максимально її використовувати, щонеможливо здійснити, застосовуючи п'яти – чи восьмигранники.
У природі фактори середовищаі конструктивні форми живих організмів гранично узгоджені. Збільшеннястворюваних людиною виробів із природними формами зумовлено тим, щоконструктор, особливо останнім часом, розв'язує ті ж завдання, що й «конструктор» –природа, а саме: отримати максимальну несучу спроможність при мінімальнійвласній масі конструкції і знайти таку форму, яка б сприяла збільшенню їїміцності й надійності.
Обидва завдання успішнорозв'язуються в природних конструкціях. Природа не визнає двовимірності. Усібіологічні конструкції працюють у трьох вимірах поза просторовою залежністю відоб'єкта. Наприклад, раковина молюска, павутина або скелет. У природі рідкотрапляються елементи, які працюють на згин. В основному біологічні конструкціїпрацюють на стиск і розтяг. Використовуючи ці раціональні принципи, природастворює безпомилкові, практичні, економічні форми.
Незважаючи на старанневивчення природних конструкцій і відтворення принципів їх роботи за допомогоюнайновіших досягнень науки й техніки, між біологічними об'єктами і створенимилюдськими руками все ж існує велика різниця. Причина цього полягає, по-перше, врізноманітних фізичних і хімічних якостях конструктивного матеріалу, по-друге,у великій різниці розмірів конструкції. Проте найголовніше в тім, що технічні конструкціїзалишаються для людини лише допоміжним засобом організації конкретногопростору, тоді як у біології організм ототожнюється з конструкцією, щостановить його невід'ємну частину.
Можна говорити швидше прозовнішню подібність творінь людини і живої природи, зумовлену тим, що штучніконструкції служать людині для тих самих цілей, що й біологічні їх господарям –організмам.
Тому переносити природнуформу «один до одного», без змін, не можна, адже меблі повинні перш за всевідповідати цільовому призначенню й процесу експлуатації. У кожному конкретномувипадку 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 зчисла біологічних об'єктів, слід приділяти увагу в основному тим із них, якіхоча б побічно виконують функцію (таку ж чи подібну), потрібну в проектуванніконструкції. Вибравши відповідний природний аналог, визначають те суттєве вйого формі та конструкції, що забезпечує виконання поставлених перед дизайнеромзавдань.
Дизайнер повинен бачити йрозуміти логіку природних форм, аналізувати їх, виділяти найсуттєвіше і потіммоделювати на цій основі нові об'єкти та структури. Тому важливоознайомлюватись із проблемами біоніки і вивчати можливості застосуванняпринципів природного формотворення в проектуванні меблів, яке у творчомупроцесі відбувається у таких напрямах:
вивчення тектонікибіологічних конструкцій;
вивчення способів імеханізмів трансформування форм у живій природі;
вивчення можливостейвикористання різних властивостей і форм природних об'єктів.
Використаннятектоніки біологічних конструкцій
Найуніверсальнішіпринципи тектоніки біологічних конструкцій, які використовують у проектуваннімеблів, такі: підсилення конструкцій по лініях головних напруг; роботаконструкції на розтяг; явище тургору; опір по формі; структури у вигляді «конусагравітації» і «конуса росту».
У природі можна знайти багато прикладів набуттяживими формами стійкості та міцності завдяки раціональній конструкції й формі.
Великий інтерес викликаєпринцип побудови листка рослини, зумовлений закономірністю підсиленняконструкції по лініях головних напруг. Міцності листку надають прожилки,які пронизують усю його поверхню. Завдяки такій структурі листок водяноїрослини Вікторії регії, діаметром близько 2 м, не тільки сам зберігаєстійкість, але й здатний витримати масу до 50 кг. Принцип жилкування листкаможе бути застосований при проектуванні столів та меблів для сидіння, а такождля конструкції тентів-парасоль у садово-паркових меблях.
У творчості дизайнерівзнаходять 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 проявляютьсяпевні геометричні закономірності структури природних конструкцій, виражені вхарактері їх контуру й вигляду, способі плетення мережі і т.д.
Сітка павутини – одна знайдосконаліших інженерних конструкцій живої природи. Характер переплетінняниток павутини, її структура забезпечують надійність і ефективність роботиосновних несучих елементів-ниток. Поділ сітки на різні ділянки, які працюютьвідносно самостійно, забезпечує при руйнуванні однієї її частини локалізаціюцієї пошкодженої області. При цьому зусилля в несучих елементах рівномірноперерозподіляються, завдяки чому система завжди перебуває в напруженому стані іруйнується при виході з ладу значної кількості елементів. Природні аналогивантової конструкції – це перетинчасті лапи водоплавних птахів, плавці риб таін. Найдавнішою типовою вантовою конструкцією серед меблів є садовий гамак.
У меблях широкозастосовують розповсюджене в природі явище тургору, тобто напруги клітиннихоболонок, зумовленої внутріклітинним тиском. Завдяки тургору рослини набуваютьпружності. Особливо важлива його роль у формотворенні тих організмів, у якихвідсутня арматурна тканина, наприклад, у гусені, медуз. Його використовують унадувних меблевих виробах. Надувні м'які меблі відкривають великі можливостідля трансформації. Їх можна легко пристосувати до конкретних умов,видозмінювати залежно від потреб і смаку власника, легко переносити, а увипадку необхідності вони можуть на деякий час «зникнути» із кімнати, залишаючивільний простір для інших функцій. Водночас вони мають хорошу несучу здатність,еластичні та зручні в експлуатації.
Розроблювані формипневматичних конструкцій мають бути максимально стійкі, відповідати характернимдинамічним факторам і умовам функціонування середовища, для якого вонипризначені. У живій природі значне поширення мають також комбіновані природнісистеми, у яких конструкції, що працюють на розтяг, органічно пов'язані зопорними жорсткими елементами. Використовуючи цей принцип, отримуємостержнево-вантові, пневмовантові та інші конструктивні системи із широкимвикористанням міцних характеристик матеріалу.
Фахівців зацікавила щеодна властивість природних організмів, особливо рослин, – підвищенняопору конструкції завдяки особливостям її форми. Ця властивість виявляєтьсяв складчастості листків, згортанні пелюсток квіток у трубочку, закручуванні вспіраль, тобто в досягненні більшої стійкості та міцності без додаткових затратконструктивного матеріалу, а виключно за рахунок зміни просторової форми. Тойже ж принцип покладено в основу природної конструкції раковини морськогомолюска, «хатки» слимака, оболонок пташиних яєць та горіхів. Переважно поширеніоболонки з геометричне неоднорідними поверхнями. Складна кривизна оболонки надаєїй при мінімальній товщині досить великої міцності.
Форми пташиних яєцьрізноманітні. Частіше трапляються яйця конічні, загострені в напрямку відтупого кінця до гострого, тобто яйцеподібної форми. Як свідчать результатидосліджень, яйцеподібна форма забезпечує більшу міцність, ніж сферична.
Різноманітні формиморських і річкових молюсків. У деяких молюсків оболонка раковини, крімвипуклості, має ще і хвилясті згини – ребра, які підсилюють несучу спроможністьусієї конструкції. Заслуговують на увагу обриси надкрилків деяких твердокрилихкомах. Прикладом міцної замкнутої оболонки з отворами є панцир черепахи.Моделювання всіх вищезгаданих форм живої природи базується на єдності системипобудови форми і діючих у ній механічних сил – у закономірності опору заформою. Ця закономірність знаходить широке застосування в дизайнерськійтворчості, наприклад, при проектуванні столів із великою функціональноюповерхнею і малою кількістю опор, меблів для сидіння та зберігання.
У меблевих конструкціяхможна також використовувати природні форми у вигляді біологічних структур, такзваних конусів – конуса гравітації (основою вниз) і конуса росту(основою вверх), а також їх поєднання. Конус гравітації виражений у стовбурахдерев, у формі крони ялини або смереки й є оптимальною формою для сприйняттясил тяжіння і бокових навантажень. Природна форма конуса росту відбита в кронілистяних дерев, у структурі деяких грибів (лисички) та ін. Дерево – прикладспіввідношення двох конусів.
Разом із тим існуютьвідомі, але невиявлені конструктивні особливості природних об'єктів, яківідкривають великий простір для пошуку.
Як бачимо збагатовікового досвіду розвитку меблів як галузі прикладного мистецтва, головнаособливість тектоніки об'єкта полягає у всебічній єдності форми й змісту пригармонійному й доцільному взаємозв'язку з іншими факторами формотворення.Стосовно проблеми використання біонічних закономірностей у проектуванні меблівце головне правило архітектоніки можна сформулювати таким чином: форма,конструкція і рухові особливості природного аналога та меблевого виробу повиннібути подібні, вони повинні вирішувати подібні завдання і здійснювати подібніфункції, тобто між ними має бути щось спільне. Тільки тоді використання даногобіологічного об'єкта в ролі аналога буде виправданим і сприйматиметься природной естетично.
Використанняметодів і механізмів трансформації
У проектуванні меблів можливевикористання методів і механізмів трансформації, властивих живим біологічниморганізмам.
Трансформація форм уживій природі здійснюється згідно з принципами оборотності й необоротностіруху у вигляді часткової або повної зміни форми. У живій природі ціпринципи переважно реалізуються як необхідна умова пристосування організму дооточуючого середовища. Відомо багато прикладів, коли рослини тимчасово змінюютьсвою форму й положення в просторі. Видозміна форми організмів і її елементівможе відбуватися під дією температурних, світлових, часових та інших факторів.Під дією світла розкриваються пелюстки квітів і вони ж закриваються з настаннямтемряви. Унаслідок зниження температури стискаються листки багатьох рослин,наприклад конюшини. У ботаніці виділяють такі типи руху квітки: опускання тапідіймання, поворот до сонця, розкривання та закривання. Форма тіла деяких рибзмінюється залежно від швидкості їх переміщення у воді та глибини занурення.
Проектуючи форми, щотрансформуються, за зразком різних рослин, слід звертати увагу на деякіособливості їх будови й функціонування, характер зміни форм. Різним цілямбудуть відповідати різні за формою і структурними особливостями квітки. Формарізних квіток трансформується: шляхом переміщення пелюсток до поздовжньої осіквітки без суттєвої зміни їх форми (квітка латаття); із зміною форми пелюсткипри крученні її навколо поперечної й поздовжньої власних осей або відноснопершої та другої одночасно (тюльпан, троянда, хризантема), тобто із зміноюформи й положення пелюстки в просторі.
Принцип трансформаціїприродних систем являє великий інтерес для дизайну меблів. Його можна успішнозастосувати при конструюванні побутових меблів для сидіння й лежання, щотрансформуються, різних видів садових і садово-паркових меблів. Природніаналоги можна шукати, використовуючи різні види й способи обертових рухів,здійснюваних живими організмами: можливі різні варіанти, наприклад,використання принципу оборотних рухів пелюсток квітки. Тоді проектовані меблібудуть складатись із сукупності сегментів, які розміщаються горизонтально(меблі для лежання), або при необхідності фіксують окремі з них у вертикальномучи нахиленому положенні (меблі для сидіння).
Для проектування м'якихмеблів, що трансформуються, застосовуємо принцип пересування плазунів – вужіві змій. Відомо, що гнучка конструкція хребта цих тварин дає їм можливістьнабувати найрізноманітніших положень. М'які меблі, які складаються з гнучкихз'єднаних сегментів, можуть стати універсальним вихідним матеріалом для різнихкомбінацій. Елементи м'яких меблів у вигляді довгого відтану циліндричногоперекрою за допомогою фіксаторів складають «змійкою» горизонтально (меблі длялежання) або розвертають і отримують меблі для сидіння, які легко пристосуватидо форми приміщення. Можливі також інші варіанти їх використання. Заслуговує наувагу й характер переміщення деяких слимаків, які то випростовуються, топідіймають верхню частину тулуба вгору, утворюючи гострий кут. У даному випадкутакий принцип трансформації також можна використовувати. Зростання технічногооснащення дає змогу у найближчому майбутньому обладнати садово-паркові меблі,що трансформуються, пристроєм, який реагуватиме на світло й температуруповітря, щоб вони за принципом обертового руху соняшника повертались за сонцем,або, навпаки, шукали затінку. Особливості переміщення членистоногих, зокремапавуків, які можуть змінювати висоту, а також утримувати тіло горизонтально(знаходячись на нахиленій площині) за рахунок зміни кута кінцівок, приводять додумки про застосування такого ж принципу при проектуванні меблів,трансформованих за висотою, а також садових меблів, розрахованих навстановлення їх на рельєфі.
Для формотворення м'якихмеблів можна використовувати і принцип поведінки їжака, який під час небезпекизгортається в клубок. Меблі м'якого масиву за тим же ж принципомтрансформуються у невелику кулясту банкетку.
Згадуваний вище у зв'язкуз тектонічними особливостями природних організмів внутріклітинний тиск (тургор)– це також джерело певної зміни зовнішнього вигляду організму під дієюнесприятливих факторів. Тут діє такий механізм: під час посухи рослина відчуваєнестачу вологи в клітинах, внаслідок чого внутріклітинний тиск падає, клітинистискаються і рослина в'яне, тобто змінює свою форму. Приплив вологи відновлюєвнутріклітинний тиск у структурі рослини, і вона випрямляється,
Тому принцип тургоруможна також використовувати при проектуванні багатофункціональних меблів, щотрансформуються.
Різні властивостіта форми природних об'єктів
У дизайні меблів можнатакож використовувати принципи утворення природних форм і характерніфункціональні пристосування біологічних об'єктів. Це доцільно в тому випадку, колиі меблевий виріб, і об'єкт-аналог розв'язують однакові або подібні завдання.
Наявність аналогів успособах організації природних форм і меблів на базі уніфікованих елементів – точкапошуку структурно нових раціональних форм із мінімальною кількістю елементів.
Більшість природних форм,які складаються з невеликої кількості структурно-однорідних елементів, їхгармонійна досконалість цікавить дизайнерів із точки зору стандартизаціїелементів і варіантності їх співвідношень. При цьому однотипні елементи даютьбагато різноманітних структур.
Наявність у структурібіологічних об'єктів уніфікованих елементів можна спостерігати в бджолинихстільниках, ягодах малини й ожини, в лусочках риб, у шишках. Класичний прикладтакої уніфікації – бджолині стільники – шестигранники. Шестигранна форматрапляється в природі дуже часто: в перекрої рослинних судин, у скелетах деякихморських організмів, у лусочках змій і в панцирах черепах. Це свідчить провелику раціональність і економічність такої форми. Тенденція структури біологічнихоб'єктів до уніфікації її компонентів відповідає сучасному принциповікомбінаторного проектування, коли невеликою кількістю елементів при різному їхкомпонуванні можна досягти різного естетичного ефекту.
Заслуговують на увагуградчасті структури скелетів морських організмів, які відрізняютьсягеометричною правильністю конструктивних елементів. На основі цих конструкційможна запроектувати цікаві корпусні меблі, а також стелажі для викладки йекспозиції товарів підприємств торгівлі та інших громадських будівель. Для цихже виробів можна застосовувати й інший природний принцип побудови просторовихструктур – дірчастих конструкцій. Його було винайдено при вивченні структурикістки. Установлено, що міцність біологічної конструкції скелета полягає у відповідномурозміщенні в матеріалі не площин, а пустот, тобто обрамлення отворів, якіз'єднуються по-різному. Для проектування й виготовлення меблів, призначених длязберігання предметів (вішалка в передпокої), можна використати принципдиференціації структур, який полягає в рівномірному розподілі навантаження,закладеного в структурі дерева. Тільки дерева ростуть рівномірно в різні бокивід осі стовбура, забезпечуючи тим самим плавну, рівномірну передачунавантажень від крони на стовбур і кореневу систему, та підвищуючи стійкістьусього дерева.
Однотипні функції інколипороджують однотипні форми, в яких вони реалізуються. Наприклад, це формаквітки – дзвіночка. Така форма дуже добре захищає тичинки квітки від дощу йвітру. Подібну функцію виконують садово-паркові меблі, зокрема тенти-парасолі.Тому цілком природне застосування перевіреної природою форми дзвіночка длямеблевого виробу.
Заслуговують на уважневивчення структура та форма пташиних гнізд.Зтвердих гілочокптахи створюють міцну гігієнічну й функціональну конструкцію. Принцип створенняпташиних гнізд при всебічному вивченні можна застосовувати в дизайнідвоповерхових дитячих ліжок, де також потрібна безпека, міцність, гігієнічністьі зручність, чи меблів для лежання дорослих. Для тих самих цілей можнавикористовувати і досвід утворення гнізд у дуплах дерев.
У процесі колірноїорганізації інтер'єру можна брати до уваги відоме явище – захисне йінформаційне забарвлення тварин. Приклади забарвлення організмів містять ціннуінформацію для розкриття змісту й організації форм меблів за допомогою кольору.Меблевим виробам, які не повинні впадати в очі, можна за принципом захисногозабарвлення тварини надати кольору приміщення, а в меблях, призначених длявиробничого процесу, виділити основні деталі управління або окреміфункціональні вузли за принципом інформативного забарвлення тварин і комах.
Великі можливості пристворенні м'яких меблів закладені у використанні структури шкіри і хутровогопокриття тварин. Таке покриття могло б стати більш гігієнічним за рахунокпровітрювання крізь мікропори, а ворс штучного хутра, побудований на зразокнатурального, виконував би роль терморегулятора і підвищував би комфортність. Удизайні меблів існує ще один напрям – використання природних форм дляпідсилення художньо-естетичного впливу виробу. Тут можливі різні вирішення.
В меблях такий підхідвиправданий, якщо використовується в унікальних об'єктах, і в ці завданнявходить не тільки виконання прямої функції, але й створення особливого настрою,образу приміщення. Наприклад, кріслам для сидіння, розміщеним у великомузимовому саду або в залі квіткових виставок, можна надати форми квіток лотоса.
Тенденції надання меблям натуральної форми, зааналогією з природними організмами, з'явилися вже давно. Наприклад, відомітрони у вигляді левів така проектувальника. Відповідно до конкретної метироботи, особливості творчого спрямування проектувальника, його досвід даютьзмогу здійснити переробку накопиченого і цілеспрямовано використаногоінформаційного матеріалу, що приводить до постановки творчого завдання,формування творчої установки.
Інформативна природадизайну передбачає наявність:
системи мовних знаків – формалізованоїмови проектування й комунікацій;
предметної матерії ічуттєво-образного значення мовних змістових одиниць;
знакових відношень усистемі джерело-знакове повідомлення-кодована система-дешифратор;
десигнативного(інформуючого) і апрейзорного (оцінюючого) значень дизайн-знаків;
комунікативної йвиразової функцій дизайн-мови (пізнавальна функція – супровідна).
Без аналізу процесу сприйняття, специфіки прийому йпереробки корисної інформації, тобто даних, необхідних у певній конкретнійситуації чи надалі для вироблення команди управління поведінкою, не можнарозраховувати на ефективне вирішення завдання оптимізації системилюдина-меблі-середовище.
Другий напрямвикористання інформаційних підходів до проектування меблів проаналізовано вищебез урахування кількісних мір інформаційної насиченості рішень, які приймаються.Цей напрям тісно пов'язаний з першим. Справді, найбільш раціональний шляхстворення меблів – це рух за кубом стану проектування з верхніх ієрархічнихрівнів до нижчих, що, у свою чергу, вимагає декомпозиції сумарної мети роботишляхом її конкретизації для меблів та їх елементів. Крім того, при переході донижчих рівнів спільності опису проектних рішень утворюється необхідна первиннаінформація.