Конструкции и бионика

Дизайнерское формообразование сегодня многие идеи черпает из окружающей нас природы, где все предельно рационально и лаконично. "В творениях природы, - как от­мечает известный финский дизайнер Алвар Аалто, - фор­мы возникают из их внутренней конструкции".

В конце 50-х годов ХХ века возникло новое на­учное направление, основу которого составляют исследования по модели­рованию различных живых систем. Появление этой науки явилось следствием развития кибернетики, биофизики, биохимии, космической биологии, инженерной психологии и др. Симпозиум в Дайтоне (США) в 1960 г. дал название новой науке — бионика (от греч. — элемент жизни). Биони­ка — это наука об использовании знаний о конструкциях и формах, прин­ципах и технологических процессах живой природы в технике и строительстве.[6]

Академик В. В. Парин характеризует эту науку как целенаправленное стремление искать и находить в живой природе „образцы" для создания технических устройств. По мнению академика П. Л. Капицы, природа явля­ется лучшим „инженером-конструктором", чем человек.

Рождение бионики — не случайность. Это естественный результат диалектического развития науки и техники. Бионика позволяет объединить большой круг инженерно-технических проблем, решение которых базиру­ется на данных биологии. Бионика направлена в основном на решение практических задач, она проникает в самые разнообразные науки, становится незаменимым их по­мощником, способствует их развитию и совершенствованию.

В мире все взаимообусловлено. Существуют законы, объединяющие весь мир в единое целое и порождающие объективную возможность исполь­зования в искусственно создаваемых системах закономерностей и принци­пов построения живой природы и ее форм.

Правомерность биодизайна предопределяется не только биологическим и техническим единством человечества и окружающего мира, но и особен­ностями человеческого познания. Человеческий разум в большой степени формируется под влиянием процессов, происходящих в природе.

В своей творческой деятельности человек постоянно, сознательно или интуитивно, обращается за помощью к живой природе. Для всей истории биодизайна характерно использование в промышленных изделиях чисто внешних очертаний природных форм.

Наиболее сложные этапы освоения в технике природных форм отно­сятся к XVII веку. Начавшийся еще в эпоху Возрождения процесс бурного развития естествознания имел самое непосредственное отношение к техни­ке.

Рационалистическая философия, основоположником которой был Рене Декарт, также серьезно влияла на техническое формообразование. Фи­лософы-рационалисты Декарт, Локк, Ламетри и другие верили, что законы механики — универсальные законы мироздания, и распрост­ранили их на живую природу. Декарт считал, что животное есть не что иное, как машина, в отличие от человека, наделенного душой. Иногда механики преследовали идею создания искусственной жизни. Леонардо да Винчи искал принципы действия двигательного ме­ханизма животного, чтобы потом на их основе построить машину. Исходным было следующее положение: приро­дой созданы в животном мире совершеннейшие механизмы, воплощенные в таких же совершенных формах: птице дан прекрасный летательный аппа­рат в виде крыльев, рыбу природа снабдила плавательным аппаратом, хвостом и плавниками. В XVIII столетии заманчивость и кажущаяся легкость проблемы, а также первые успехи автоматики привели к появлению проектов машин, основанных на заимствованиях формы животных. Но уровень науки и техники был таков, что идею эту нельзя было осуществить.

С прогрессом науки возникает объективная возможность использова­ния процессов и связей элементов живой природы в искусственно созда­ваемых технических устройствах. Вряд ли можно найти такую область человеческой деятельности, которая в той или иной степени не была бы связана с бионикой. Не состав­ляет исключения в этом отношении и творческая деятельность художника-конструктора.

В природных формах главным является конструктивно-композицион­ная группировка элементов, их ритмика. Каждая природная форма имеет свои, присущие лишь ей черты. Если мы как объект для изучения берем природный аналог с ярко выраженным характе­ром, объемами и конструкцией, с элементарно простой формой, мы дейст­вительно способны почти сразу же оценить ее целостность, что поможет быстрее и с меньшей затратой времени достичь образности и пластического выражения технической формы.

Необходимость изучения биологических форм для художника-конструк­тора подчеркивается еще и тем, что они масштабно выдержаны и пропор­ционально безукоризненны, конструктивно и функционально обусловлены

Живая природа имеет тенденцию в процессе своего развития стремиться к всемерной экономии энергии, строительного материала и времени. Закон минимума в живой природе обусловлен органической целесообразностью существования. Все это привело к мысли о возможности использования за­кономерностей формообразования живых структур именно в конструктив­ном плане, а не с целью лишь каких-то формальных поисков.

Стебель бамбука при значительной высоте и предель­но малом диаметре имеет абсолютную устойчивость. Ряд соединенных полых элементов трубчатого сечения делают эту конструкцию к тому же чрезвычайно легкой, утолщения и мембраны в местах соединений обеспечивают ее проч­ность. Эта оригинальная, созданная природой, конструкция стала прообразом современных телескопических антенн, спинингов, современных настольных ламп, способных "дотя­нуться" до любого участка рабочего стола.

Еще одним наглядным примером являются пчелиные соты. Это одно из примечательных творе­ний природы в области стандартизации и унификации. Они представляют собой десятки тысяч шестигранных призм, расположенных параллельными рядами. Каждый ряд ячеек пчелы кладут с „перевязкой", как каменщики кирпичную стену. Соты изотропны — их прочность одинакова во всех на­правлениях. И не удивительно, что первыми заимствовали опыт пчел авиа­строители для создания сверхзвуковых самолетов и ракет. Опыт пчел в сооружении сот успешно используется архитекторами и строи­телями в сооружении элеваторов, емкость которых увеличилась, а расход материала уменьшился на 30% и затраты труда сократились вдвое.

Подражая конструкции листа дерева, итальянский инженер Пьер Луид­жи Нерви спроектировал перекрытие зала Туринской выставки. Легкая конструкция из армоцемента толщиной всего 4 см перекрыла стометровый пролет без опор. Все перекрытие пронизано креплениями, расположенными абсолютно так же, как и жилки листа.

Прототипом многих современных штампованных кон­струкций, таких как кузова легковых автомобилей, моно­литные корпуса бытовой техники, может служить форма лепестка цветка, переменная толщина которого обеспечи­вает жесткость. Ярким образцом жесткой конструкции при минимальном расходе материала, является скорлупа обык­новенного птичьего яйца. Соотношение размера "перекры­ваемого пространства" и толщины самой скорлупы состав­ляет тысяча к одному. Это наблюдение положено в основу формообразования самых различных оболочек в архитектуре и дизайне: от большепролетных простран­ственных конструкций до корпусов бытовой техники.[7]

Природная каплевидная форма с минимальной площа­дью поверхности и сопротивлением при перемещении поло­жена в основу формообразования летательных аппаратов и скоростных транспортных средств - автомобилей, желез­нодорожных составов и др.

Применение бионики в процессе художественного конструирования развивает воображение, будит творческую мысль, заставляет думать, ис­кать, познавать законы природы.