Архитектурная бионика

Гпава III. Основные принципы архитектурно-бионического моделирования 5g

редственно взаимодействуют с объектом исследования, то в модельном эксперименте взаимодействия нет, так как эксперимент проводится не на самом объекте, а на его "образе". Эксперимент как бы вынесен за преде ­ лы исследуемого объекта. "Моделирование, — пишет академик Л. И.Седов, — это есть за ­ мена изучения интересующего нас явления в натуре изучением аналогичного явления на модели меньшего или большего мас­ штаба ... " [б] . Рассмотрим в этой связи возможную структуру ар ­ хитектурно-бионического моделирования на примере моделирования получивших достаточно широкое рас ­ пространение конструктивных форм живой природы. Собственно моделированию предшествует использова ­ ние аналитических и экспериментальных методов иссле ­ дования природы: изучение структуры выбранного объ ­ екта, его геометрических закономерностей, свойств материала, выделение по возможности конструктивной формы из состава функций, не имеющих отношения к функции архитектуры, выявление связи конструктив ­ ной формы с системой пространственной организации формы. На этом этапе с целью исследования свойств конструктивной формы (например, геометрии) с мяг ­ ких, быстро утрачивающих свои очертания природных форм делаются слепки. В зависимости от сложности поставленной задачи процесс аналитических и экспери ­ ментальных исследований, предшествующий моделиро ­ ванию, может быть длительным. В состав эксперимента в рассматриваемом примере может входить проверка той или иной гипотезы по ме ­ ханическим принципам работы конструкций или свойств материала живой природы непосредственно на биологических объектах. Это целая область эксперимен ­ тальных исследований в архитектурной бионике, тре ­ бующая специальной методики и специального мате ­ риально-технического обеспечения. Результатом экспе ­ римента будет выход на теорию напряженного состоя­ ния и методику расчета конструкций. В зависимости от того, проводились ли предшествующие моделированию экспериментальные исследования (испытания) формы живой природы (биологического объекта) на конструк ­ тивные свойства или нет, строится процесс моделиро ­ вания, предполагающий в итоге два возможных резуль ­ тата. Первый результат — создание относительно крупно ­ масштабной гипотетической действующей конструктив ­ ной модели (1-го рода) без предварительного экспери ­ мента с испытанием биологического объекта на конст ­ руктивные свойства. В связи с трудностями натурного эксперимента именно этот путь получил в настоящее время наибольшее распространение в архитектурной бионике. Подразумевается использование принципов по ­ строения конструктивной формы — идеи конструктив ­ ной формы и, как говорят инженеры, возможной "игры сил" в конструкции. Фактически это путь открытия (изобретательства) новых конструкций форм и систем, не исключающий и совершенствования отдельных их элементов. О значении идеи конструктивной формы говорит следующий эпизод, рассказанный писателем Смайлсом в его книге "Самостоятельность: "Инженер-мостовик Броун корпел у себя на веранде над проектом моста через раку Твид. Бумага перед ним была чиста, работа не клеилась, мост не получался. Отчаявшись, Броун оставил чертежную доску и пошел освежиться в сад. Был конец лета. Цепкие, серабряные на солнце нити пута ­ лись в кустах, плыли по ветру и Броун снимал их с губ и расниц. Стояло бабье лето, и много паутины появилось в саду. Броун прилег под кустом, но сейчас же вскочил, моргая глазами. Он увидел а неба подсказку. Он увидел а небе чертеж, ясно вычерченный сеоебрнными пиниями по голубому. Броун невольно прочел его так, как ин ­ женеры читают чертежи: маленький мост сиял в ветвях, удиви ­ тельно легкий, простой и смелый. То был мост, а не просто пау ­ тина а ветвях. Ветер раскачивал ветви, но паутина не рвалась.

И чем пристальнее вглядывался Броун в эту паутину, тем все больше удлинялись и утолщались упругие нити, тяжелея у него на глазах. И уже не хрупкие ветви растягивали паутину, словно пряжу в распяленных руках, — серые скалы держали железный мост, ржавые цепи колыхались над ущельем. Теперь Броун знал, с чего ему начинать, к чему страмиться. Он опять засел за чертежи и расчеты и вскоре сделал изобрете ­ ние. Он стал строить висячие мосты, без дорогих и сложных устоев, подпирающих мост снизу"!. Второй результат — получение единства конструк ­ тивной формы и конструктивных материалов, соответ ­ ствующих исследуемому биологическому объекту, а также теоретических выводов о напряженном состоя ­ нии и возможной системы расчета конструкции. Этот результат приобретает вид относительно крупномас ­ штабной действующей конструктивной модели 1-го ро ­ да, в которой проводится при помощи соответствую ­ щих технических средств корректировка механической работы и ее тектонических свойств. В архитектурно- конструктивном моделировании неизбежно возникает необходимость изучения и эстетических свойств конст ­ руктивной формы (ритмика, пропорции, симметрия и т.д.) . Таким образом, в процессе моделирования про ­ должается субъективная деятельность эксперимента ­ тора. Вместе с тем к ней присоединяются объективные моменты — сама модель (фактически, эксперименталь ­ ная установка) и технические средства ее испытания и анализа. Каково же место модели в эксперименте? Нет сомне ­ ния в том, что она представляет собой часть изучаемого объекта. Но входит ли она целиком в его состав или чем-то от него отличается? С одной стороны, модель — не самоцель, а средство изучения объекта, который она представляет (в нашем случае конструктивная форма природы представляет конструктивную форму архитектурного сооружения, сама же она сооружением служить не может) . По отно ­ шению к этому целевому объекту модель — лишь сред ­ ство экспериментального исследования. С другой стороны, модель в данном эксперименте является предметом изучения в соответствии с постав ­ ленными задачами. Таким образом, необходимо отметить двоякую роль модели и как объекта изучения, и как средства экспери ­ ментирования и познания действительности. Отсюда: использование модели изменяет структуру натурного эксперимента. Модель непосредственно в самом экспе ­ рименте не участвует. Поэтому эксперимент стоит как бы в стороне от моделирования. Но и натурный экспе ­ римент, и научный анализ участвуют в подготовке к мо ­ делированию. Модель в архитектурно-бионическом эксперименте служит средством не только решения поставленной це ­ ли, но и изучения (исследования) натурного объекта, а также замещения этого объекта в том случае, когда натурный по каким-либо причинам трудно исследовать. Расширяя структуру архитектурно-конструктивного моделирования, можно указать на возможность модели ­ рования условий, в которых натурный объект изучается, что дает более полную картину "поведения" биологичес ­ кого объекта и лучше раскрывает картину его конст ­ руктивной работы. В таких случаях может возникнуть комбинированный модельно-натурный эксперимент. В архитектурно-бионическом моделировании очень важно, чтобы бионическая и архитектурно-бионическая модели стали максимальным источником информации о действительном, натурном объекте (естественно, в рамках поставленной задачи) , отвечали бы максималь ­ ной объективности (в отличие от эксперимента, где

1 Из книги В.И.Орлова "Трактат о вдохновении, рождающем великие изобретения". М., 1964.