/
Автор: Повилейко Р.П.
Теги: машиностроение конструирование электромеханика электромашиностроение техническая эстетика
Год: 1974
Текст
ЗАПАДНО-СИБИРСКОЕ
КНИЖНОЕ ИЗДАТЕЛЬСТВО
Новосибирскл1974
R ПОВИЛЕЙКО
вЯкРХИТЕКТУРА
А ШИНЫ
ХУДОЖЕСТВЕННОЕ КОНСТРУИРОВАНИЕ
ПРОБЛЕМЫ И ПРАКТИКА
6П58
П42
Книга Р. Повилейко «Архитектура машины» — продолжение кур-
са лекций автора по проблемам технической эстетики. Книга со-
держит много ценных советов по художественному конструирова-
нию машин. В ней впервые систематизируются все сведения о про-
порциях, масштабности, симметрии и ритме, накопленные архитек-
турой, искусствоведением, кристаллографией и другими науками;
рассказывается, как достижения этих наук применяются ^ри проек-
тировании современных машин. Анализ и выводы иллюстрируют-
ся оригинальными примерами из области искусства, техники, медици-
ны. Завершается книга обзором современных методов художествен-
ного конструирования и моделирования с использованием электрон-
ных машин.
Издание будет полезно всем, кто интересуется проблемами тех-
нической эстетики.
® Западно-Сибирское книжное издательство, 1974
3-13-1
М74
ПОСВЯЩАЮ ЭТУ КНИГУ
МАТЕРИ ЭРИСТОВОИ ТАМАРЕ ИВАНОВНЕ
И БРАТУ ГАСАНОВУ ЭЛЬДАРУ,
Р. п.
Книга «Архитектура машины» является продолжением
курса лекций по эргономике, инженерной психологии,
читаемых в Новосибирском электротехническом институ-
те, и посвящена проблемам художественного конструи-
рования сложного технологического оборудования и
прежде всего металлорежущих станко».
Известный режиссер и художник Н. П. Акимов считал,
что если бы кроме точных наук оправдано было говорить
и о неточных, то среди них первое место заняла бы эсте-
тика. Тенденция всей книги — стремление усилить пози-
ции инженерного мышления в художественном конструи-
ровании, этим самым сблизить точные науки и эстетику.
В книге впервые систематизируются сведения о масштаб-
ности, симметрии, ритме, пропорциях, накопленные архи-
тектурой, искусствоведением, кристаллографией и други-
ми науками с точки зрения применимости их для проек-
тирования современных машин. В вводной главе анали-
зируется интереснейшая проблема образа машины. За-
вершается книга обзором современных методов и
средств художественного конструирования с перспек-
тивным использованием электронных машин.
Книга прежде всего будет полезна инженерам и ху-
дожникам-конструкторам как оригинальный справочник,
а студентам технических и художественно-промышлен-
ных вузов как учебное пособие при изучении курса «Ос-
новы технической эстетики и художественного конструи-
рования», в ходе дипломного и курсового проектирова-
ния.. Новые сведения найдут в ней искусствоведы, архи-
текторы, а также самый широкий круг читателей, интере-
сующихся проблемами на стыке искусства и техники. За
рамками обоих книг остались еще проблемы рабочей
мебели, рабочей одежды, функциональной музыки, техно-
одорологии (запахи на производстве), промышленной
рекламы, графики, упаковки, экономические проблемы
технической эстетики. Тем, для кого эти проблемы пред-
ставляют профессиональный интерес, рекомендуем обра-
титься к лекциям, изданным в НЭТИ за 1964— 1973 гг.,
или непосредственно к автору (Новосибирск, 78,
пр. К. Маркса, 20, НЭТИ, кабинет художественного кон-
струирования, тел. 44-80-81).
За вдумчивое и дружелюбное внимание к работе автор
искренне благодарит проф., проф И. И. Шафрановского,
В. Л. Копцика, Г. А. Поспелова, И. П. Рагульскиса,
Е. И. Ривина, Л. И. Грейнера, В. Г. Денисова, Л. Б. Эр-
лиха, И. И. Капустина, А. И. Половинкина, О. А. Чаги-
на, Б. X. Рубиновича, ведущих сотрудников новосибир-
ского завода «Тяжстанкогидропресс» И. Е. Каплина,
К. Н. Смирнова, коллег по работе Л. В. Левицкого,
С. С. Мосиенко, А. И. Таирова.
ОБРАЗ МАШИНЫ
Красота в технике
Красивая машина, красивая рабочая мебель,
красивый инструмент, красота рабочей среды,
красота рабочего места — мы часто употребля-
ем эти слова, подразумевая под ними нечто
совершенное, но не всегда задумываясь над
тем, что же они определяют. Мы говорим: тех-
ническая эстетика — это наука о прекрасном
в технике. Но что значит это прекрасное? Что
такое красота машины? Есть ли это нечто по-
стоянное, абсолютное, или же изменяемое во
времени, относительное? И вообще, что пони-
мать в технике под красивым и уродливым?
Среди тех, кто задумывается над проблемой
красоты технических сооружений и конструк-
ций, бытовала и сейчас бытует точка зрения,
которую кратко можно сформулировать так:
«Ключ к красоте — в целесообразности». Но
что понимать под целесообразным?
Выдвигает ли к машине свои требования ин-
женер, врач или экономист, наконец худож-
ник—все они правы, все их требования целесо-
образны, так как направлены на то, чтобы сде-
лать труд человека более производительным,
легким, приятным. Надо только совместить эти
требования разумно. Ведь нельзя же требовать,
чтобы художник участвовал в проектировании
фюзеляжа реактивного самолета, внешних об-
7
водов космической ракеты или в разработке
принципиальной технологической схемы стан-
ка для обработки металлов ультразвуком. Это
дело инженеров-конструкторов. А вот участие
художника в разработке интерьера самолета,
интерьера цеха, внешнего вида и компоновки
станка обязательно. И хотя объем и характер
работ инженера и художника неодинаков, оба
они необходимы.
Процесс проектирования современной техни-
ки представляет собой весьма сложный ком-
плекс факторов, связанных, с одной стороны, с
технико-экономическими инженерными требо-
ваниями, с другой — с требованиями человека.
Последние можно свести в пять основных
групп: требования безопасности, антропомет-
рические или анатомические требования (от
слова «антропос» — человек), физиологические
требования, психологические требования, ху-
дожественные требования. Резкого разграни-
чения между этими группами требований нет.
Ряд важных анатомических проблем решается
с привлечением психофизиологии. Ряд других
проблем, особенно психологических (напри-
Рис. 1. Формирование образа. Портрет А. Воллара, вы-
полненный П. Пикассо (схема портрета) и токарно-
винторезный станок, исполненный в аналогичной мане-
ре. Образы формируются непривычными изобразитель-
ными средствами (кубистическая манера).
мер, разработка проекта окраски машины),
затрагивает область художественного кон-
струирования и безопасности труда. Наконец,
при компоновке постов управления требуется
комплексный подход. Нет каких-то особых
эстетических требований: эстетическое заложе-
но в каждом из этих требований, даже в ма-
шинном факторе. Выполняются все эти требо-
вания— значит, выполняются требования эсте-
тики, не выполняется хотя бы часть этих
требований — ни о какой эстетике, красоте
машины и речи идти не может.
К станку могут быть предъявлены инженер-
ные требования (вид обработки: резанием,
ультразвуком, искрой и т. д.), экономические
(минимальная стоимость примененных маши-
ностроительных материалов), требования бе-
зопасности, требования анатомические или ан-
тропометрические (высота центров должна
быть рассчитана на средний рост работаю-
щего), физиологические (узлы не должны ра-
зогреваться настолько, чтобы обжечь открытой
стороной), психологические (шкалы должны
быть удобочитаемыми и максимально исклю-
чать возможность ошибок), наконец, ху-
дожественные (пропорции, масштабность чле-
Рис. 2. Образ машины. Представление о реальной тех-
нической форме, выраженное в различной графической
манере (токарно-винторезный станок мод. 1К62).
9
нения, цельность внешнего вида, гармоничная
окраска).
Вся эта сумма заданных требований может
быть названа содержанием машины. Следует
учитывать, что объем этих требований, естест-
венно, изменяется от машины к машине.
Каждая эпоха характеризуется вполне оп-
ределенным промышленным потенциалом, про-
изводственными и технологическими возмож-
ностями, комплексом научных знаний о приме-
няемых машиностроительных материалах,
определенным уровнем общественных требова-
ний к производству по объему, качеству и
ассортименту выпускаемой продукции. Эстети-
ческие представления и вкусы людей тоже яв-
ляются продуктом общественного развития,
отражением эпохи. Естественно, что представ-
ление о красоте машины зависит от уровня
исторического развития общества.
Всю сумму требований к машине, облекшую-
ся в металл, дерево, пластмассу, стекло, внеш-
ний вид машины, ее кинематическую, электри-
ческую, гидравлическую схемы—все это
можно назвать овеществленным содержанием
данной машины, или же ее формой. Форма
станка — не только его внешний вид. Понимать
под формообразованием лишь проектирование
кожухов к станку (как это еще понимают мно-
гие инженеры и делают нередко художники-
конструкторы) — значит сводить проблемы
(О
художественного конструирования и формооб-
разования к украшательству. Разработка ко-
жухов или окраски — это в конечном счете
последняя ступень формообразования машины,
завершающий элемент.
Видя перед собой привлекательную машину,
еще нельзя сказать, красива ли она. Для этого
требуется тщательный анализ соответствия
данной формы содержанию. Если форма стан-
ка будет мастерски разработана коллективом
инженеров, медиков, художников в соответст-
вии со всей суммой заданных требований, т. е.
если форма будет предельно соответствовать
содержанию, то только тогда станок получит
право называться красивым. У каждой маши-
ны, у каждого рабочего места свой характер
красоты, и он станет предельно ясен лишь
тогда, когда авторы-проектировщики маши-
ны — инженер, эргономист, художник — ста-
нут искать красоту на пути максимального
соответствия формы содержанию.
Образ в архитектуре
и технике
Машина, в соответствии с определением
акад. И. И. Артоболевского, — это устройство,
создаваемое человеком для использования сил
природы с целью облегчения и повышения про-
изводительности физического и интеллектуаль-
ного труда путем частичной или полной замены
человека в его мускульных, интеллектуальных
или физиологических функциях. Машина —
это реальная объективность, которая отклады-
вается в сознании человека конкретно выра-
женным образом.
В художественном конструировании образ
машины может быть построен или получен
различными способами: фотографией, рисун-
ком, чертежами и т. д. Рисунки исполняются в
различной манере, с акцентировкой на особен-
ностях машины (выделение контуров, основ-
ных узлов, ритмических рядов и др.), в цвете
и ахроматически (черно-белым) с различной
мерой искажения, упрощения, гиперболизации
ит. д.
Образ машины можно строить не только в
плоскости, но и в пространстве; образами ма-
шины могут считаться модели и макеты ее.
Инженер узнает машину по паспортным дан-
ным, а опытный станочник может узнать свой
станок в буквальном смысле с закрытыми гла-
зами, по характерным шумам, а обрабаты-
ваемый раскаленный металл даже по его за-
паху. Очевидно, понятие образа в технике
требует выхода за привычные устоявшиеся
рамки зрительного восприятия и вовлечение в
сферу построения образа в комплексе со зри-
Рис. 3. Образ машины. Представление о реальной тех-
нической форме, выраженной архитектурно-художест
венными конструкторско-технологическими приемами
чуждыми для данной отрасли техники.
11
теЛьныМ анализатором и всех других органов
чувств человека.
Каковы механизмы построения образа? Иг-
рают ли здесь большую роль сознательные или
бессознательные процессы интуиции? Интерес-
ные эксперименты в этом направлении были
проведены психологами МГУ. В этих экспери-
ментах художникам предлагали создать типи-
ческий образ армянского здания. Были привле-
чены художники, никогда не видевшие таких
зданий и ничего не знавшие об армянской
архитектуре. Им показывалось в каждом эк-
сперименте по одному снимку различных
армянских зданий. После изучения каждого
они должны были попытаться нарисовать свое
типическое армянское здание, а если они этого
еще не могли сделать, то воспроизвести по
памяти показанное здание.
Одной группе художников перед показом
снимков прочитали лекцию об армянской архи-
тектуре; второй группе такой лекции не читали.
Обнаружилось резкое различие у тех и у дру-
гих в восприятии снимков. Первые стали сразу
выделять в них особенности, выражающие
существенные свойства армянской архитекту-
ры, и воспринимали детали зданий в их отно-
шении к этим существенным свойствам. В кон-
це экспериментов они нарисовали оригиналь-
ное и действительно типично армянское
здание. Художники же, приступившие к изу-
Q
чению снимков, не имея широкого понятия об
армянской архитектуре, не смогли после про-
смотра первого снимка даже нарисовать це-
лостное здание и приняли за существенные
второстепенные детали здания. При изучении
последующих снимков у них постепенно обра-
зовывалось понятие об армянской архитектуре
и соответствующее ему образное обобщение.
Однако у них понятия, следовательно и систе-
ма следов от восприятия зданий, образовались
в той или иной мере ложные, так как за сущест-
венные признаки армянской архитектуры они
приняли второстепенные ее особенности.
Образ
и лжеобраз машины
В восприятии цеха металлорежущих стан-
ков зрительные ощущения трудно отделить от
звуков разрезаемой стали, звонков из кабин
портальных кранов, аккордных стуков свали-
ваемых у рабочих мест заготовок, запахов
раскаленного металла, испарений смазочно-
охлаждающих жидкостей. Можно говорить не
просто об образе цеха в целом, но и частных
его интерпретациях — зрительном образе це-
ха, слуховом образе цеха и даже запаховом
образе цеха и т. д. То же самое можно сказать
об образе станка и частных его интерпретаци-
ях— зрительном, слуховом и запаховом обра-
зе станка и т. д. С точки зрения художественно-
го конструирования наиболее интересен зри-
тельный, пространственный образ и образ
станка в целом.
Восприятие форм станка инженерами и ста-
ночниками своеобразно и далеко не всегда
соответствует замыслу художника-конструкто-
ра. Как правило, эксплуатационниками вспо-
минаются не те композиционные отличия,
которые вводят и описывают в своих отчетах
художники-конструкторы, не те, которыми они
гордятся и отмечают как элементы новизны
промышленной формы. Эти элементы часто не
играют той роли, которая интуитивно отводит-
ся им в художественно-конструкторском проек-
те станка. Многие ориентиры, выделенные ху-
дожником-конструктором,— ритмические ряды,
«выразительные» членения и пропорции,— в
представлении инженеров и станочников мо-
гут исчезнуть, оказаться невидимыми для них,
особенно когда эти художественно-конструк-
торские акценты не имеют и не отражают
четко осознаваемой функциональной подо-
плеки.
Существует образ машины и квазиобраз,
лжеобраз машины. Отделение реального обра-
за от надуманного лжеобраза, столь важное
Рис. 4. Зрительные образы машины, проецируемые че-
рез матрицы, включающие 15X22=330 и 20X30=600
ячеек.
для принципов художественно-конструктор-
ской отработки, возможно не столько на осно-
ве логических доказательств, сколько на основе
экспериментальных исследований зрительного
образа станка группами инженерно-техниче-
ских работников с разным уровнем общетехни-
ческой и художественно-конструкторской под-
готовки (окулографические исследования,
опросы, контрольные зарисовки по памяти и
т. п.). Результаты экспериментальных иссле-
13
Рис. 5. Связь и различие между понятиями релевантно-
сти и пертинентности в проектировании машин.
дований могут быть использованы для худо-
жественно-конструкторского совершенствова-
ния форм станка.
Функция, и прежде всего функция, оказы-
вается наиболее сильным фактором при харак-
теристике машины и отдельных ее особенно-
стей, отразившихся в форме. Роль даже очень
выразительной формы, не подкрепленной функ-
ционально, может оказаться второстепенной,
третьестепенной. Таким образом, формируется
важный вывод: образ станка, машины и вооб-
ще технической конструкции отличается от
понимания образа в любом другом близком
14
или дальнем виде искусства прежде всего тем,
что он формируется главным образом на осно-
ве специальных технических знаний и пред-
ставлений; чем сложнее выполняемая кон-
струкцией функция, тем более подчиненную
роль в формировании образа играют архитек-
турно-художественные особенности формо*
образования.
Для художественного конструирования ис-
ключительный интерес представляют вопросы
восприятия и распознавания зрительных обра-
зов машин. Принципиально уже доказана
возможность интегральной оценки анализато-
ром изображений в телевидении. Изучаются
аналогичные вопросы в условиях замены зри-
тельного анализатора видеоаппаратурой, свя-
занной с ЭВМ. Для экспериментов, связанных
с проектированием и эксплуатацией ЭВМ, бы-
ла изготовлена матрица—.прямоугольная ре-
шетка, вложенная между рассеивающими свет
стеклами. На одну сторону матрицы проециро-
вались черно-белые изображения различных
предметов, по другую ее сторону помещались
испытуемые. Они наблюдали получающуюся
мозаику (не цветную, а состоящую из квадра-
тиков различных оттенков серого цвета) и
угадывали, что им показывают. Меняя мас-
штаб увеличения проектора и подсчитывая
количество правильно угаданных предметов,
можно было узнать, на сколько ячеек следует
разделить всю зрительную сетку, чтобы нуж-
ный образ надежно узнавался.
В ходе экспериментов неожиданно выясни-
лось, что процент угаданных картинок резко
возрастает, если испытуемый снимает очки
или если изображение оказывается не в фоку-
се. Выяснилось также, что при смене кадра,
когда'изображение движется по экрану, квад-
раты мозаик приобретают форму проецируе-
мого предмета. Но еще лучше результаты
оказались, когда на матрицу стали проециро-
вать цветные диапозитивы и кинофильмы. При
использовании цветных диапозитивов процент
угаданных образов оказался исключительно
высоким. При показе кинофильмов через мат-
рицу никто <не знал, что предстоит увидеть, но
все видели корабли, выходящие из гавани,
велосипедистов, пловцов, играющих детей. Са- *
мое интересное в этом эксперименте было то,
что матрица состояла всего только из 150 яче-
ек. Для сравнения укажем, что видение
окружающего мира осуществляется у человека
(0,8-^-1,0) Х106 нервных окончаний, т. е. искус-
ственная зрительная матрица содержит в 5—10
тысяч раз менее ячеек. Вполне возможно, что
распознавание зрительных образов ЭВМ в
обозримом будущем станет одним из важней-
ших рабочих инструментов для разрешения
вопросов анализа и синтеза в художественном
конструировании.
Поисковый образ
машины
Полная, всесторонняя, комплексная оценка
уровня новой машины по группам технико-эко-
номических, эргономических, художественно-
конструкторских требований, т. е. оценка соот-
ветствия полученной формы требуемому
содержанию машины, возможна только с по-
мощью ЭВМ. Это в свою очередь требует фор-
мализации понятий, которыми мыслит совре-
менный проектировщик, что теснейшим обра-
зом связано с моделированием процесса про-
ектирования.
Для характеристики различных состояний
содержания и формы машины введем следую-
щие термины-определения:
— образ идеальной машины ИОМ — харак-
теристика содержания С такой машины, стои-
мость формы Ф которой в данных условиях
близка или даже равна нулю, условно С =1,0;
Ф = 0, вообще же 0<С, Ф<Л,0;
— поисковый образ машины ПОМ — крат-
кая, но исчерпывающая характеристика содер-
жания такой машины, стоимость которой
минимальна в данных условиях, С—>1,0; Ф->0;
— образ реальной машины РОМ — сверну-
15
тая рабочая характеристика содержания ре-
альной машины, созданной С— а; Ф= b при
0<а, &<1,0.
Любое решение — конструкторское ли, ху-
дожественно-конструкторское ли, должно при-
ближать исходный объект к идеальной машине.
Реальная машина, образ которой соответству-
ет идеальному, называется пертинентной (от
английского слова, означающего связь, отно-
шение). Реальная машина, образ которой со-
ответствует поисковому, называется релевант-
ной (от английского — уместность).
Степень релевантности оценивается на языке
дескрипторов. Дескриптор — смысловая еди-
ница языка, которая может выражаться клю-
чевым словом, группой слов или цифр, соче-
танием их. Опыт показал, что для индексиро-
вания одного документа (статьи, реферата,
описания, отчета, пояснительной записки и пр.)
обычно бывает достаточно 8—12 дескрипторов;
для описания ПОМ или РОМ средней сложно-
сти достаточно 20—50 дескрипторов. Величина
релевантности оценивается по формуле: ’
fl-100%; 0<Я<100%,
Дп
где Дп — общее число дескрипторов, описы-
вающих ПОМ, который формиро-
вался как промышленный образец
с набором признаков, отвечающих
уровню мировых стандартов;
Дпр — общее число дескрипторов РОМ, сов-
падающих с дескрипторами ПОМ.
Аналогичной формулой оценивается и вели-
чина пертинентности. Созданию пертинентных
машин способствует умение включить в про-
цесс проектирования прошлый опыт человече-
ства, вызвать из информационного небытия
узлы и машины-аналоги, а может быть, даже
требуемые конструкции в целом (не изобре-
тать изобретенное), вещь в себе сделать вещью
для нас. Все это, безусловно, составляет осно-
ву инженерного поиска. Помимо справочников,
монографий, сборников по проблеме и пери-
одической литературы, необходимо умело ис-
пользовать отраслевые и патентные фонды.
Комитет по делам изобретений и открытий
выдает около 20 тысяч авторских свидетельств
в год, добавляя их к 6 млн. изобретений, уже
накопленных во Всесоюзной патентно-техни-
ческой библиотеке. Даже по такой несложной
«машине», как карандаш, выдано более 20
тысяч патентов и авторских свидетельств. По
более сложным машинам и технологическим
процессам патентов и авторских свидетельств
в мире существует на порядок более. Но еще
есть и патентный фонд природы. К сожалению,
практика показывает, что до конструкторов и
особенно до художников-конструкторов дохо-
16
дит пока еще от 1 до 10%, а чаще всего
значительно менее 1 % информации о тех ас-
пектах машины, которые их интересуют при
проектировании. Облегчению информационно-
го поиска, снижению его стоимости будет спо-
собствовать единая информационная система
у нас в стране, создаваемая на базе развитой
сети ЭВМ.
Образное мышление
в технике
Студентам Краковской Академии художеств
предложили убрать хлам, скопившийся в боль-
шом внутреннем дворе. Вместо уборки они,
наоборот, нанесли во двор больших камней,
сварили из обрезков металла пространствен-
ные композиции, и мусор, собранный в кучи,
попросту стал незаметен: он стал композици-
онным элементом целого. Завод строительных
машин пригласил новосибирских художников
для «приглаживания» форм своих изделий.
Походив по стройкам и насмотревшись на
однотипные конусообразные кучи строительно-
Рис. 6. Образ машины. Если бы проектировали авто-
мобиль знаменитые архитекторы.
го материала, вжившись в образ стройки и
отталкиваясь от него, они предложили систему
трубчатых трехгранных пирамид-тетраэдров.
Множество таких пирамид, скрепленных по-
следовательно в ряд (парами вверх — вниз),
группами по плоскости, многоэтажно, позволя-
ли удобно закреплять на себе практически все
строительные машины, создавать закрытые от
непогоды служебные помещения при машинах
и т. д. Новая структура объединяла все при-
вычные элементы строительной площадки, ре-
шая одновременно и ряд сугубо утилитарных
задач.
Что это, случайный успех или новый метод
решения технических проблем? Непривычный
по стадиям решения, алогичный для всего
строя инженерного мышления, парадоксаль-
ный, но все же имеющий право на существова-
ние метод. Именно метод, но метод специфиче-
ский, художественно-конструкторский, идущий
от выявления структуры образа технической
системы. Если внешние формы и приемы сти-
лизаторства могут быть скопированы инжене-
рами (и это повсеместно успешно делается), то
образ художественного мышления скопировать
инженеру трудно (редко в одном лице счаст-
ливо сочетается талант художника и инжене-
ра). Вот почему представляется необходимой
параллельная двойственная организация фор-
мы изделия — методами, идущими от инжене-
18
рии (инженерный дизайн),и методами, идущи-
ми от искусства (артдизайн).
В определенной степени образное мышление
присутствует и у инженеров (правда, значи-
тельно менее выражено, чем у художников),
и этот образ мышления оказывает влияние на
результаты конструкторского труда. Лет
15—20 тому назад в отечественной литературе
(типа журнала «Техника — молодежи») и в
зарубежной (типа журнала «Попьюлар Сай-
енс») появились фантастические рисунки кос-
мических кораблей. Вряд ли конструкторы ре-
альных космических кораблей ориентирова-
лись на рисунки фантастов, или же художни-
ков-фантастов допускали для зарисовок в
«космические» СКВ. Скорее всего, контактов
здесь не было. Но вот что интересно: реальные
советские космические корабли оказались схо-
жи с советскими фантастическими рисунками,
а космические корабли США — схожи с рисун-
ками американских.фантастов. Сказался наци-
онально-технический образ мышления. Образ-
ное мышление определяется историческими
условиями, зависит от уровня производитель-
ных сил и характера производственных отно-
шений. Станочки первого тысячелетия были
голыми кинематическими схемами, или, гово-
ря современной терминологией, характеризо-
вались открытой формой. Станки из металла
времен Нартова сделали первый шаг в сторону
Рис. 7. Эволюция и перспективы форм.
2*
станок мод. /блгзп
Рис. 8. Эволюция форм станков.
от открытой формы; в соответствии с образ-
ным строем мышления эпохи станок покрывал-
ся вязью украшений, и любая крупная модер-
низация должна была учитывать это явле-
ние— формы новых пристраиваемых узлов и
механизмов подвергались стилизации.
В металлорежущих станках конца XIX —
начала XX вв. отдельные участки кинемати-
ческой цепи в целях защиты механизмов и
отчасти безопасности рабочих стали закры-
ваться кожухами. Переход от индивидуально-
го (чаще всего ручного) привода к единому це-
ховому приводу привел к тому, что человек
оказался по сути дела внутри одного огром-
ного кинематического механизма — вокруг не-
го в сотнях направлений со шкива на шкив
неслись маслянисто-кожаные ремни приводов.
Повышенная точность исполнения механизмов
станка (и как следствие — требования лучшей
защиты их), возросшие требования безопасно-
сти обслуживающего персонала и, наконец,
массовое внедрение индивидуального электро-
привода в 20—30-х годах этого столетия при-
вели к тому, что формы станков и технологи-
ческого оборудования стали приобретать все
большую монолитность, четко очерчиваемую
большими плоскостями кожухов. Борьбы об-
текаемых и угловатых форм на практике не
существовало и не существует, это всего лишь
две близкие разновидности одной формы.
Мы сейчас живем в годы закрытых форм и
в художественном конструировании, как пра-
вило, мыслим категориями закрытых форм.
В направлении отработки закрытых форм ра-
ботает большая часть инженерной психологии,
на принцип закрытых форм рассчитаны сегод-
ня все методы пропорционирования и гармони-
зации, все приемы выявления тектоники и
масштаба в технике и, по сути дела, вся теория
композиции в художественном конструирова-
нии промышленных изделий. Но вряд ли
такое положение долго сохранится.
Дальнейшее развитие автоматизации меха-
нической обработки приведет к отделению
самой механической обработки от процессов
управления ею. Управление всеми станками
сосредоточится в специальной пультовой цеха
с предельно комфортными условиями обслужи-
вания. Сами станки будут находиться в смеж-
ном изолированном помещении, наполненном
газами, способствующими механической обра-
ботке деталей и замедляющими или вообще
исключающими процессы коррозии. Дистанци-
онное управление из пультовой, возможно, ста-
нет не кнопочным, типа «нажал — отпустил»
(психологически обедняющим труд), а мнемо-
ническим, с имитацией принципиальных ко-
нечных явлений обработки типа — «резец —
деталь». Вполне возможно, что этот пульт-ими-
татор по своей форме повторит станочек перво-
го тысячелетия. В самом цехе будут разделены
пространства Пневматики, Гидравлики, Элек-
трики, Механики и т. д. Все пространство
заполнит система широкоуниверсальных стоек
с кассетными узлами. Исчезнет различие меж-
ду универсальным и специализированным обо-
рудованием, так как перед каждым новым
заказом будет совершаться набор — настройка
обрабатывающих устройств. Отпадет необхо-
димость постоянного присмотра за обработкой
детали. От использования производственных
площадей машиностроение перейдет к исполь-
зованию стеллажных объемов.
Роль художника-конструктора в этих услови-
ях не понизится, а напротив — повысится.
Исчезнут примитивные угловатые или обтекае-
мые закрытые формы, но останется систем-
ность проектного пространства, гармонизация
и пропорционирование которого будет дости-
гаться не проработкой фиксированных в мате-
риале отрезков площадей и объемов, а прора-
боткой систем межцентровых связей устройств,
t информационных узлов комплексного кон-
структорского, предельно открытого простран-
ства.
ЛИТЕРАТУРА
Антипин М. Б. Интегральная оценка зрительным
анализатором качества телевизионного изображения. М.,
«Наука», 1970.
21
Глазычев В. О дизайне. М., «Искусство», 1970.
(Рец. Повилейко Р. П. в бюлл. «Техническая эстетика»,
1971, № 8).
Глезер В. Д. Механизмы опознания зрительных
образов. М.—Л., «Наука», 1966.
«Декоративное искусство СССР», журнал, 1960—1973.
Загоруйко Н. Г. Методы распознавания и их
применение. М., «Советское радио», 1972.
Зворыкин А. А., Осьмова Н. И., Черны-
шев В. И-, Шухардин С. В. История техники. М.,
«Наука», 1962.
Зинченко В. П., Вергилес Н. Ю. Формирова-
ние зрительного образа. М., Изд-во МГУ, 1969.
Кантор К. Красота и польза. М., «Искусство»,
1967.
Маца И. Л. Проблемы художественной культуры
XX века. М., «Искусство». 1969.
Михайлов А. И., Черный А. И., Г ил я р е fl-
ски й Р. С. Основы информатики. М., «Наука», 1968.
Никифорова О. И. Исследования по психоло-
гии художественного творчества. М., Изд-во* МГУ, 1972.
Повилейко Р. П. Художник в мире техники (Об-
раз машины).— «Техника и наука», 1973, № 7.
Повилейко Р. П. Техника и эстетика. Новоси-
бирск, 1964.
Повилейко Р. П. Эстетика и техника. М., «Зна-
ние», 1965-
Повилейко Р. П. Эволюция техники. Новосибирск,
1974.
Повилейко Р. П., Дмитриева М. С. Труд и
красота. Новосибирск, 1964.
Повилейко Р. П., Левицкий Л. В. Человек.
Машина. Красота. (Техническая эстетика, проблемы и
практика). Новосибирск, Зап.-Сиб. книжное изд-во,
1969.
Соколов С. И. Психологические аспекты восприя-
тия города. В сб. «Художественное восприятие». Л.,
«Наука». 1971.
Т ас а л о в В. Прометей и Орфей? (Искусство «тех-
нического века»). М., «Искусство», 1967.
«Техническая эстетика», бюллетень, 1964—1973.
Я р б у с А. Л. Роль движения глаз в процессе зре-
ния. М., «Наука», 1965.
л
Povileyko R. Р. Lik masine.— Industrijsko Oblikovanje
i Marketing. (Belgrad). N 12, 1973.
МАСШТАБНОСТЬ
В ТЕХНИКЕ
Гектоничесние формы
в технике
Тектоника и масштаб — понятия совершен-
но новые в машиностроении, проникшие в тех-
нику из архитектуры. Тектоническая форма
является художественно осмысленной формой,
обусловленной конструкцией; она — результат
творческого процесса формообразования, в ко-
тором функциональная форма преобразуется
так, что становится самостоятельным худо-
жественно-конструкторским явлением. Мас-
штаб — качество конструкции, соподчиненное
ее тектонике. Если тектоника выявляет основ-
ные функциональные особенности конструкции
(независимо от их физической природы), то
масштаб, как правило, делает конструкцию
геометрически, пространственно чувственно
соизмеримой и понятной человеку.
Говоря о тектонике технических форм,
прежде всего имеются в виду станки, кузнечно-
прессовое и иное технологическое оборудова-
ние, т. е. формы, как говорят в архитектуре,
замкнутые, статичные. Понятие статичности
в формах таких технических конструкций да-
леко не равноценно понятию статичности, об-
щепризнанному в архитектуре и применяемо-
дз
24
му частично для пространственных открытых
решетчатых технических форм — кранов, куль-
манов, стеллажей и др. Если тектоническая
форма в архитектуре выражает связи между
отдельными элементами конструкции, то в ху-
дожественной конструировании технологиче-
ского оборудования тектоническая форма,
наряду с отражением механических характе-
ристик, призвана выражать основную эксплуа-
тационно-технологическую функцию, главные
внутренние связи системы человек — машина.
Тектонические особенности станка проявляют-
ся в распределении основных масс, их величи-
не, компоновке основных объемов — суппорта,
передней бабки, задней бабки, планшайбы и др.
Форма машины должна строиться так, что-
бы в процессе восприятия раскрывалась ее
внутренняя логика, ее объемно-пространствен-
ная структура. Этому способствует зритель-
ное единство формы. Одним из основных усло-
вий единства формы является зрительное вы-
деление главного функционального элемента,
совмещение его с композиционным центром.
Рис. 9. Тектоническая форма в технике способна выра-
жать: а) машинность абстрактную; б) мобильность;
в) мощность; г) основной функциональный признак;
д) основные элементы конструктивной схемы (несу-
щие и ненесущие, в частности); е) технологические
приемы изготовления и сборки; ж) основные использо-
ванные материалы и их качества (имитация).
Рис. 10. Цельность формы.
Схемы различных конструк-
тивных структур: моноблоч-
ной (вверху), с небольшим
числом блоков (в середине)
и многоблочной (внизу).
Рис. 11. Цельность формы.
Компоновки вертикально-
фрезерного и многошпин-
дельного вертикально-свер-
лильного станков (на рисун-
ке справа) обладают цель-
ностью благодаря определен-
ной «направленности» эле-
ментов формы к единому
зрительному центру.
Главная часть — центр композиции, все осталь-
ные элементы должны подчеркивать главное.
Для станков таким главным элементом явля-
ются зоны управления и обработки детали.
Для того, чтобы у человека могло сложить-
ся определенное мнение о формах станка,
нужно, чтобы информация, полученная им ви-
зуально, была прежде всего согласована с воз-
можностями ее оценки и переработки. Экспе-
рименты показали, что мгновенный охват
взглядом объекта в целом (формы машины)
обеспечивается в том случае, если он раз-
дроблен не более чем на 7±2 частей (узлов-
Рис. 12. Структура основных
факторов, влияющих на
щих станков.
масштаб металлорежу-
объемов). Ориентировочно можно считать,
что если количество основных объемов маши-
ны будет в пределах 5—7, то архитектурно-
художественная оценка
и отработка ее форм
как визуально связан-
ного целого возможна
и справедлива. Если
количество основных
объемов более 7—9, то
она по меньшей мере
затруднительна. При
большем числе объе-
мов взгляд схватывает
попеременно только
часть объемов группа-
ми не более 7±2. Цель-
ный охват, восприятие
и оценка архитектур-
но - художественных
форм машины стано-
. вятся затруднительны-
ми, а при значитель-
ном числе основных
объемов (25—30) ста-
новятся практически
невозможными.
В качестве примера
проанализируем с точ-
ки зрения цельности формы токарно-винторез-
ного станка, которые складываются из сле-
дующих основных объемов: 1) передней баб-
ки с коробкой скоростей и коробкой подач;
2) резцедержателя, обрабатываемой детали
" люнета, охватываемых поверху защитным
экраном; 3) суппорта (фартука суппорта);
4) задней бабки (находящейся при обработ-
ке деталей, как правило, не в крайнем правом
положении над задней тумбой станка);
5) коробчатой части станины прямоугольных
форм между тумбами станка; 6) корыта для
сбора стружки и эмульсии; 7) задней тумбы
с приводом быстрых перемещений суппорта;
8) шкафа с электрооборудованием. Так как
задняя бабка может смотреться иногда не как
основной объем, а заодно с задней тумбой
или с большой обрабатываемой деталью при
широком защитном кожухе, а в отсутствие об-
рабатываемой детали смотрятся заодно фартук
суппорта, резцедержатель и защитный экран,
то количество основных объемов станка мож-
но оценивать 6—8. Характерно, что перечни ос-
новных узлов станка и основных объемов почти
совпадают. Этот факт может быть отмечен как
правильное интуитивное художественно-кон-
структорское решение форм станка.
Композиционную целостность и единство
форм токарно-винторезного станка можно под-
черкнуть следующими конструктивными реше-
ниями: единой общей плоскостью станины
и передней бабки; введением экрана по
всей длине задней стороны станка; использо-
ванием цвета для усиления композиционной
связи основных элементов (контрастирующей
окраской выявляются и подчеркиваются раз-
ные функциональные зоны); совпадением
углов наклона панели и кожуха привода;
уменьшением числа уступов по горизонтали
и вертикали и т. д.
Масштабность машин
В основе масштабности машины лежит со-
измерение частей машины с машиной в целом,
машины в целом и ее частей с иными маши-
нами и их частями, а также с характеристика-
ми человека. Причем сравнение может проис-
ходить не только тогда, когда машины эти
и человек находятся рядом, в комплексе, но
и когда они разобщены как по месту, таки по
времени. Масштабные представления в тех-
нике тесно связаны с назначением машины,
станка, оборудования, так как об их масшта-
бе мы судим по соотношению размеров элемен-
тов <и целого. Например, элементы станка —
станина, коробка скоростей, задняя бабка и
др.—имеют определенные величины, обуслов-
ленные функциональным назначением. Суще-
ствуют известные границы изменения их раз-
меров, за пределами которых они воспринима-
ются как слишком преувеличенные или слиш-
V
Рис. 13. Материал и масштабные представления. Фор-
ма изделия во многом зависит от материала, из которо-
го оно изготовляется: а) камень; б) дерево; в) ме-
талл; г) стекло и керамика.
ком малые. Чаще всего Их нарушают конст-
рукторы-практики, которые проверенные од-
нажды параметры узла применяют во всех
мало-мальски приемлемых случаях. Уверен-
ные в надежности узла, они, не проводя кор-
ректировочных расчетов, оставляют старые па-
раметры и тем самым не заставляют работать
материал в полной мере.
Перед художником-конструктором, присту-
пающим к проектированию машины, нередко
встают вопросы: что следует прятать и что
выявлять в формах машин? Необходимо ли
выявлять каркас в художественно-конструк-
торском решении технологического оборудова-
ния? В архитектуре каркас играет основную
роль (ветровые и весовые нагрузки) и выяв-
ление его есть основа построения тектони-
ческой формы. В машиностроении основную
роль играет привод, передаточный механизм,
рабочий орган (исполнительный механизм)
и требования обслуживающего персонала
(безопасность, антропометрические и психо-
физиологические факторы). Их и следует
выявлять в процессе построения тектонических
форм в технике.
Подчеркивать несущие и ненесущие части
конструкции технологического оборудования
методами художественного конструирования
в интересах выявления тектоники формы нет
специальной необходимости. Третьестепенная
28
роль этой характеристики конструкции и так
достаточно выявлена обшивками, наложенны-
ми на каркас. Наоборот, в интересах выявле-
ния истинной тектоники технической формы
необходимо сглаживать это бьющее в глаза
разделение элементов конструкции: умень-
шать зазоры, выполнять обшивки заподлицо
с каркасом, делать потайные замки, петли
и ручки, одинаково окрашивать обшивки
и каркас. Все равно ни одно из этих мероприя-
тий и все они в комплексе, выполненные весь-
ма качественно, не скроют от человека, где
кончается каркас и где начинаются обшивки.
Даже если вместо стальных гнутых и сварных
обшивок навешиваются легкие пластмассовые,
даже тогда нет необходимости выделять это
второстепенное отличие контрастной окра-
ской или иными специальными приемами. Не-
которое отличие по фактуре лицевых поверх-
ностей каркаса и обшивок будет полностью
оправдано как функционально, так и тектони-
чески.
В машиностроении конструкторские приемы,
которые идут не от понимания и выражения
самой конструкции, а от чисто внешних офор-
мительских задач, приводят к экономически
и функционально ложным решениям, затуше-
выванию тектоники и масштаба конструкции.
Характерные признаки немасштабности
в станкостроении:
Рис. 14. Масштабы действительные и кажущиеся в
современных токарных станках.
— станок изображает (напоминает) внеш-
ний вид иного, неродственного станка или
неродственной конструкции, получивших ши-
рокое распространение (чаще всего мебель-
ные и автомобильные формы);
— основные узлы «плавают» внутри полу-
пустых кожухов, изображающих основные^
объемы, причем, как правило, в этих случаях
количество основных узлов не совпадает с ко-
личеством основных объемов (ложная цель-
ность) ;
зо
— неправильно выбраны указатели масшта-
ба, они умаляют истинные размеры, если ста-
нок слишком велик, и преувеличивают их, если
он слишком мал (указателями масштаба мо-
гут быть различные элементы конструкции,
в частности ручки, тумблеры и т. д.);
— литые корпусные детали сделаны внеш-
не под сварку, а сваренный каркас специаль-
ными закруглениями (R=50—100 мм) напо-
минает литье;
— формы станков не функциональны, под-
чинены надуманным внешним формам (неред-
ки моноблочные конструкции подчеркнуто
криволинейных очертаний, чугунные толстые
опоры легкой сварной конструкции или, наобо-
рот, тонкие ножки тяжелой и мощной ста-
нины).
Немасштабный станок возникает тогда,
когда при создании конструкции, не отрешив-
шись от старых форм, не осознав достоинств
и возможностей новых материалов, новой тех-
нологии, новых размеров, новых возможностей
использования и общения конструкции с чело-
веком, новой целесообразности вещи, приспо-
сабливают старые формы (в широком понима-
нии слова) к новым задачам. И тогда возни-
Рис. 15. Немасштабность оборудования. Человек-опера-
тор не может: а) приблизить сиденье к глазам; б) уд-
линить шею; в) удлинить руки; г) втиснуть колени;
д) видеть сквозь людей и оборудование
кает не только ложная цельность, но в целом
ложная по внешнему виду вещь, не соответ-
ствующая требованиям сегодняшнего дня, не-
масштабная, нетектоничная.
Указатели масштаба
«Человек — мера всех вещей» — такая над-
пись была высечена на. мраморных стенах
древнегреческого Дельфийского храма. Сегод-
ня это выражение может считаться справедли-
вым практически для любой технической
конструкции. Оценка масштабных связей ма-
шины с человеком проводится в четыре основ-
ных этапа, которым соответствуют следующие
вопросы (ответы на эти вопросы должны быть
заложены в самой конструкции машины):
— Присутствует ли человек у машины
в процессе ее работы вообще?
— Если присутствует, то насколько дли-
тельным по времени оценивается его присут-
ствие?
— Если он обслуживает оборудование всю
рабочую смену, то насколько тесны связи опе-
ратора с машиной (подает заготовки в загру-
зочное устройство, постоянно наблюдает за
ходом работы, управляет оборудованием)?
— Если он управляет ходом технологиче-
ского процесса, то насколько точно соблюде-
ние антропометрических и психофизиологи-
ческих требований оператора к машине и ее
элементам отражает истинную масштабность
человека и машины? ,
Расположение рабочей зоны и основных
управляющих элементов машины над уровнем
пола, а также их размеры по отношению к са-
мой машине являются простейшими из факто-
ров, выявляющих масштаб машины. В специ-
ализированном оборудовании с устоявшейся
технологией обработки деталей можно судить
о тесноте связей человека и машины по числу
элементов управления в непосредственной
близости с зоной обработки. Труднее оцени-
вать выразительность непосредственных ука-
зателей масштаба в машинах с полуавтомати-
ческим и автоматическим циклом работ.
Например, в автомате с загрузочным устрой-
ством, обеспечивающим работу автомата в те-
чение полной рабочей смены или части ее (не-
однократная загрузка в течение смены), могут
быть разные указатели масштабной связи: или
просто загрузочные устройства, или же загру-
зочные устройства с дополнительными поддо-
нами-накопителями.
Непосредственные указатели масштаба име-
ют не только геометрические характеристики.
Суть дела — значительно сложнее, и в общем
случае выявление масштаба машины с точки
31
нормальные
пропорции
человека
гипертрофирован -
ные пропорции
„токаря"
Рис. 16. Немасштабность оборудования по отношению к
человеку-оператору приводит к заведомому уменьше-
нию производительности труда. Каким должен быть
человек-оператор, работающий на современных метал-
лорежущих станках.
зрения человеческого фактора носит комплекс-
ный характер. В современном технологиче-
ском оборудовании указатели масштаба мо-
гут быть следующими (ориентировочный
перечень):
— высота размещения над уровнем пола ра-
бочей зоны, элементов управления и инди-
кации;
— общая высота пульта управления (реко-
мендуется 1320 мм из расчета того, чтобы сидя-
щий оператор видел все, что происходит за
пультом управления);
— размеры между отдельными узлами и
блоками снаружи и внутри машины, удобные
для осмотра и настройки (соизмеримость с
размерами головы, рук и другими частными
размерами человека);
— максимальный разброс по горизонтали
элементов управления рабочей зоны (соизме-
римость с эллипсами — зонами размещения
элементов управления в пределах досягае-
мости рук и нормального зрительного воспри-
ятия элементов управления для оператора при
работе стоя или сидя. Таких эллипсов может
быть несколько при работе на крупногабарит-
ном оборудовании, причем они могут частично
совмещаться);
— условия труда (повышенная температура,
повышенный шум, ощутимые вибрации и от-
четливое присутствие иных вредных факторов
32
в условиях передового технологического обо-
рудования должны, как правило, сигнализиро-
вать о невозможности присутствия человека
на данном участке или же об ограниченном
по времени пребывании его);
Рис. 17. Значительный масштаб, крупность членений не-
большого компактного объема выделяет, делает его
главным композиционным центром среди объектов, об-
ладающих измельченными формами. Токарный станок,
созданный в, начале века, и современный токарный
станок.
3 Р. Повилейко
чает масштаб машины.
обобщенное решение объемоб укруп-
няет масштаб машины.
33
— размеры рабочего места (при рациональ-
ной планировке) и размеры установленных
проходов;
— наличие пультов или панелей управления
вблизи или в отдалении (наличие телевизион-
ных камер при дистанционном управлении);
— размеры элементов управления и частич-
но их взаиморазмещение (например, рас-
стояние между соседними органами управ-
ления) ;
— наличие местного освещения, направлен-
ного (прожекторного) освещения;
— характер окраски и отделки оборудова-
ния (элементы конструкции, более близкие к
оператору, окрашиваются и отделываются го-
раздо более тщательно, применяются неяркие
оттенки цветов);
— характер защиты движущихся элементов
машины кожухами и экранами (в целях без-
опасности) ;
— уровень художественно-конструкторской
отработки (более тщательная художественно-
конструкторская отработка форм предполага-
ет более тесный контакт человека с машиной
в процессе ее эксплуатации).
Таким образом, в основе выявления истин-
ного масштаба конструкции лежит строгое
соблюдение психофизиологических, антропо-
метрических, инженерно-экономических и тех-
нологических требований.
34
Членение форм
Предельно простые геометризированные фор-
мы становятся характерными для машин само-
го различного функционального назначения. Но
монотонная череда плоскостей действует в ка-
кой-то степени усыпляюще на оператора, осо-
бенно при обслуживании полуавтоматических
машин. Необходимо дробить внешнюю моно-
тонность форм и плоскостей членениями.
Членение машин конструктивными приемами
подразделяется на три основных вида: на объ-
емное (применение унифицированных сборных
узлов — модулей, агрегатов, блоков), плоско-
стное (использование стандартных обшивок с
жалюзи и без них) и реже встречаемое — ли-
нейное. Членения на боковых поверхностях
станков и машин могут быть выражены линей-
ной формой (жалюзи, выдавленные на поверх-
ности обшивок выемки с целью увеличения их
жесткости) или служить границами между уз-
лами. Линейные членения могут быть сплошны-
ми (непрерывными) и прерывающимися (не-
большие интервалы создают представление
полных членений).
Членение может быть горизонтальным, вер-
тикальным, наклонным и смешанным (это сов-
падает с видами компоновки станков — гори-
зонтальной, вертикальной и смешанной). Вер-
тикальные линии подчеркивают высоту, а гори-
зонтальные— ширину конструкции. При вер-
тикальном членении форм следует учитывать
весовые соотношения, так как верхние элемен-
ты зрительно давят на нижние. Членения фор-
мы в комплексе с некоторыми особенностями ее
построения могут придать конструкции ощуще-
ния тяжести или легкости, статичности или ди-
намичности, устремленности, изящества.
Основные методы построения членений: вве-
дение буртиков или канавок; утрированное
увеличение зазоров, заведение по всему пери-
метру щелей ярких пластмассовых шнуров;
создание ступенек между вертикальными плос-
костями сопрягаемых узлов; поворот отдельных
частей поверхности в разрезе (в пультах уп-
равления наклонные плоскости стыкуются с
вертикальными); сочетание частей поверхности
различного геометрического вида, сочетание
различных материалов (металл и пластмас-
сы); сочетание различно окрашенных поверх-
ностей; сочетание различно обработанных по-
верхностей (шлифованных и простроганных)
и т. д. Важным видом членений плоскостей, ог-
раничивающих конструкции, является членение
их включением замкнутых форм (приборы,
шильдики, таблички, фирменные знаки, решет-
ки и др.). Введение таких элементов оживляет
большую плоскость, которая иначе ничем бы
не задерживала взгляд.
3*
а- динамическая композиция>6,г-статическая композиция'
Рис. 18. Статичность и динамичность в конструкциях
современных станков.
Общее и наиболее характерное для формы
токарных станков самых различных моделей
проявляется прежде всего в едином горизон-
тальном строе формы: горизонтали (направля-
ющие, ходовой винт и др.) преобладают над
вертикалями, которые играют значительно
меньшую композиционную роль (вертикальные
контуры опор и некоторых других элементов
станка). Фронтальная поверхность (главный
вид) станка членится по возможности на не-
большое число частей по горизонтали и верти-
35
Рис. 19. Основные вертикали и горизонтали токарно-
винторезного станка мод. 1К62.
кали. Для сокращения числа членений до 2—3,
зрительно ясно воспринимаемых, необходимо
сгруппировать членения, соподчинив их, т. е.
установить главные (например, группы прибо-
ров или шильдиков) и подчиненные (градуиров-
ка на них). Метод соподчинения большого
числа членений выявляет главное в конструк-
ции и усиливает единство композиции.
Композиционная
отработка форм
При конструировании станков и технологи-
ческого оборудования случается, что неплохо
задуманная в проекте форма не воопринимает-
36
ся цельной в реальности. Причины этого в том,
что хотя основных объемов немного, но на них
имеется столько технологических и декоратив-
ных выступов, впадин, табличек, надписей,
1Йкал, циферблатов, выступающих приборов,
рукоятей, маховичков, рычагов управления и
др., что все это подавляет простые и вырази-
тельные формы станка, делает их растрепанны-
ми, нечитаемыми. Это приводит к тому, что
цельность станка становится формальной.
Для того чтобы этого не случилось, нужно,
чтобы вся пассивная информация, мешающая
человеку в работе, была конструктивно исклю-
чена. В построении форм станка должны быть
соблюдены требования композиционного един-
ства и гармоничности:
— отсутствуют нефункциональные и декора-
тивные элементы (молдинги, накладки, хроми-
рованные ободки и др.);
— формы не являются для оператора источ-
ником визуальной информации, излишне отвле-
кающей, затрудняющей его в процессе труда
(отсутствие теневых провалов, более крупные
отливки, лишенные деталей, заподлицо с ос-
новной поверхностью выполненные кожухи.
— формы просты, лаконичны, спокойны по
очертаниям, без сочетания сложных ломаных
контуров и фигур замысловатых конфигураций
(узлы зрительного напряжения);
— в формах соблюдается стилевое единство
Гармоничность форм
МЕТАЛЛОРЕЖУЩИХ СТАНКОВ
Рис. 20. Структура основных факторов, влияющих на гармоничность форм
металлорежущих станков.
геометрических систем построения основных
объемов и внешних поверхностей (отсутствуют,
например, случайные комбинации обтекаемых
и угловатых форм);
— формы станка гармонически увязаны с
формами шкафов и пультов управления, им
соподчинены по формам элементы систем уп-
равления, индикации и др.;
— в формах станка отразились стилистиче-
ские устремления времени; расширяющееся
применение сварных конструкций, большая
простота вычерчивания, разметки, обработки,
монтажа, отделки и т. д. приводят к характер-
ным прямоугольным формам с малыми радиу-
сами закруглений при стыковании плоскостей.
О национальных
особенностях
масштабного строя
Принципы художественно-конструкторской
отработки технологического оборудования но-
сят в основном интернациональный характер.
Только преобладание тех или иных известных
примеров отработки позволяет в отдельных слу-
38
чаях определить национальную (или даже фир-
менную) принадлежность создателей конст-
рукции. Основные особенности, позволяющие
проектировщикам вольно или невольно прида-
вать конструкциям «национальный» характер:
— придание элементам управления, зонам
управления размеров и пропорций, соизмери-
мых с национальными антропометрическими
требованиями;
— придание оборудованию особенностей,
вызванных специфическими региональными
климатическими условиями и некоторыми фи-
зиологическими требованиями (например, ве-
личина предельных усилий управления, отра-
жающаяся и на размерах органов управления);
— характер композиционной отработки форм
(в особенности характер членений), на который
накладывает некоторый отпечаток психологи-
ческий настрой, связанный с национальными
вкусами;
— приверженность к определенным гаммам
окраски;
— приверженность к конструкторским прие-
мам и технологическим процессам, определяе-
мым уровнем промышленного производства и
технической культурой нации;
— использование национальных рекоменда-
ций и стандартов в проектировании и производ-
стве оборудования.
Рассмотрим, к примеру, японское лаборатор-
Рис, 21. Машина и национальные представления. Каким бы проектировали токарный станок конструкторы
разных национальностей
ное и технологическое оборудование средних
габаритов, столь частое в последнее время на
выставках в нашей стране. Машины эти, как
правило, обладают цельной архитектурной
формой, продуманной системой управления и
обслуживания. Даже неспециалистам видна
миниатюрность пропорций. Это связано с тем,
что оборудование проектировалось для приме-
нения непосредственно в Японии, где средний
рост рабочего — мужчины составляет 1635 мм,
в то время как у нас в стране он равен 1680—
1700 мм.
В отличие от отечественных машин, где кар-
кас закрывается многими обшивками для раз-
дельного доступа к частям машины, японские
имеют или одну штампованно-сварную обшив-
ку без единого зазора, или, в крайнем случае,
не более трех, причем плоскостность и жест-
кость их достаточны, чтобы обшивка крепилась
всего четырьмя винтами с никелированными го-
ловками. С точки зрения наладки и обслужива-
ния применение таких типов обшивок спорно,
но и нельзя не признать, что именно они создают
определенное чувство доверия к конструкции,
заставляют думать о высокой ее надежности. В
то же время вызывает удивление обилие блес-
тящих декоративных поверхностей. На этом фо-
не массовая никелировка крепежа теряет смысл
ориентира для быстрого съема обшивок и при-
обретает откровенно рекламный характер.
40
Учет иллюзий
при отработке форм
Увидеть —значит не обмануться. Это житей-
ское замечание относится к художественному
конструированию в той области, которая со-
прикасается со зрительными иллюзиями. Для
компенсации иллюзорных преувеличений от-
дельных особенностей формы, оцениваемой на
глаз, приходится отходить от исходной формы,
целенаправленно изменять ее, вызывая «обрат-
ные» иллюзии. В. Ван-Гог преднамеренно пре-
увеличивал размеры Луны раз в 10 на своих
картинах: жертвуя геометрической точностью '
предметов, он достигал поразительного эсте-
тического эффекта. Необычайно удлинение
человеческих фигур в картинах Эль Греко
(XVI—XVII вв.). В недавние годы подоб-
ную манеру усвоил А. Модильяни и в некото-
рых своих работах П. Пикассо. Намеренные, в
целях большего эстетического эффекта, иска-
жения реальных размеров изображаемого
встречаются и в русской живописи.
В архитектурном проектировании, которое
исторически предшествовало художественному
конструированию, иллюзии зрения учитывались
иногда с тщательностью. Ярким примером, под-
тверждающим роль зрительных иллюзий в ар-
хитектурной практике, прежде всего считают
Парфенон. В Парфеноне, судя по тщательным
обмерам, нет ни одной строго горизонтальной
или строго вертикальной линии. Линии карни-
зов, ступеней, колонн—все чуть-чуть незамет-
но для глаза изогнуты с учетом особенностей
человеческого зрения. Но именно бла-
годаря этому зрителю все линии пред-
ставляются идеально правильными. Зрите-
лю, например, кажется, что все колонны
Парфенона одинаковы и отстоят друг от друга
на равном расстоянии. В действительности же
пролеты между ними незаметно для глаза уве-
личиваются к центру. Разнится толщина ко-
лонн— угловые колонны, которые вырисовы-
ваются на фоне неба, массивнее тех, которые
видны на фоне стены. Стоят колонны тоже не
прямо — они немного наклонены внутрь к сте-
нам здания, чтобы казаться выше и стройней.
Все ступени храма чуть выпуклые, карнизы
чуть вогнутые, стены чуть наклонные. Все по-
строено на тончайших нюансах, на тонком и
Рис. 22. «Огромный Меньшиков, если бы поднялся во
весь рост свой, то проломил бы потолок той крошечной
горницы, в которую его засадил художник Суриков,
и все же он был прав, конечно, не формально прав».
Из письма Мих. Вас. Нестерова А. А. Турыгину, Гасп-
ра, Крым, 12 ноября 1962 г. «М. В. Нестеров. Из пи-
сем». Л., «Искусство», 1968, 452 с. В. И. Суриков
(1848—1916 гг.). «Меньшиков в Березове», 1883 г. Госу-
дарственная Третьяковская галерея, Москва.
41
Рис. 23. Эль Греко (1547—1615 гг.). «Святой Мартин»
(1599—1603 гг.). Национальная галерея. Вашингтон,
США. Слева схема картины в пропорциях Эль Греко,
справа — в «реальных» пропорциях.
точном понимании законов оптики и зритель-
ного восприятия. Считают, что именно в этом и
заключен секрет гармонии линий и форм Пар-
фенона.
Проектируя машины, следует всегда пом-
нить об особенностях человеческого зрения.
Установлено, например, что постоянной иллю-
зией глаза является переоценка вертикальных
линий по сравнению с горизонтальными. Вер-
тикальная форма кажется зрителю длиннее
равной ей горизонтальной. Квадрат произво-
дит впечатление прямоугольника, причем
ошибка в оценке высоты «на глаз» доходит
до 3% и более, а верхняя часть прямоуголь-
ника, разделенного на две половины, выглядит
крупнее нижней. Учитывать это приходится
даже при печатании текстов. Переверните
«верх ногами» страницу, и вы увидите, что
верхняя часть буквы «з» значительно меньше
нижней, в то время как в обычном положении
они выглядят равными.
Для устранения иллюзии утонения, вогну-
тости, корсетности по диаметру вытянутых по
вертикали цилиндрических предметов исполь-
зуется энтазис, или небольшое утолщение ци-
линдра в средней части. Энтазис в классиче-
ской архитектуре — плавное утолщение колон-
ны к середине, обычно на расстоянии
1/3 высоты от основания колонны. Наблюда-
телю кажется, что колонна упруго пружинит
под нагрузкой, слегка раздаваясь в стороны.
Если перенести взгляд с выпуклой поверхно-
сти на плоскую, то она покажется многим
ощутимо вогнутой. Явление последовательного
ощущения встречается на каждом шагу в
42
художественном конструировании и для того,
чтобы по возможности уменьшить его влия-
ние; представляется оправданным выполнять
поверхности, объемы в одном «ключе», не на-
громождая множества различных в стилевом
отношении форм, плоскостей, материалов,
цветов.
Влияют на восприятие форм не только усло-
вия восприятия, цвет, освещенность, возни-
кающие зрительные иллюзии. Влияют на вос-
приятие масштаба и пропорций фактура по-
верхностей, пластика деталей (пропорции
воспринимаются по-разному, если вычерчи-
вать узел толстыми или тонкими линиями),
толщина и глубина детали (зрительно воспри-
нимаемые лицевые пропорции тонкого сталь-
ного листа иные, нежели толстой чугунной
плиты); положение в пространстве узла (стоит
или лежит), дробность поверхности (ощуще-
ние пропорций прямоугольников изменяется
в зависимости от изображенных на них раз-
личных геометрических фигур), насыщенность
фона и окружения элементами, отвлекающими
внимание наблюдателя, и др. Мозг вообще
быстрее и правильней функционирует, когда
зрение и прочие чувства освобождены от гру-
за мелких деталей.
КОНЦЕНТРИЧЕСКИЕ БЛИЗКИЕ ОДИНАКОВАЯ(ОДНОТОННАЯ) СВЕТЛАЯ ЧАСТЬ ДИСКА КА-
ДРУ Г К ДРУГУ ОКРУЖНОСТИ КА - ШТРИХОВКА КВАДРАНТОВ КРУ- ЖГТСЯ БОЛЬШЕГО ДИАМЕТР
ЖУТСЯ ПРЕРВАННЫМИ ГЛ КАЖЕТСЯ НЕОДИНАКОВО РА, ЧЕМ ЗАШТРИХОВАННАЯ
ЯРКОЙ
ПАРАЛЛЕЛЬНЬ/Е ПРЯМЫЕ
ИЗГИБАЮТСЯ
РАЗМЕРЫ ОТРЕЗКОВ ОДИНАКОМ, ХОТЯ
ВЕРХНИЙ КАЖЕТСЯ ДЛИННЕЕ.
ПЛАТЬЯ
ЗРИТЕЛЬНО
КАЖУЩЕЕСЯ ИЗМЕНЕНИЕ ПОЛНОТЫ
ФИГУРЫ В ЗАВИСИМОСТИ ОТ РИСУНКА
БЕЛОЕ ПЯТНО КАЖЕТСЯ БОЛЬШЕ
ТАКОГО ЖЕ ЧЕРНОГО ‘
ПРЯМОЙ УГОЛ БЛАГОДАРЯ
ШТРИХОВКЕ КАЖЕТСЯ ОСТРЫМ
Рис. 24. Примеры различных зрительных иллюзий.
ЦЕНТРАЛЬНЫЙ КРУГ СЛЕВА КАЖЕТСЯ
БОЛЬШЕ ТАКОГО ЖЕ СЛДАВА,
ПРИ РАССМОТРЕНИИ СЛСВА направо КАЖДАЯ ДЕВАЯ азИГУРЯ КАЖЕТСЯ БОДРШД ПРАВОЙ
ЛИТЕРАТУРА
Рис. 25. Учет зрительных иллюзий
при проектировании.
Артамонов И. Д. Иллюзии зрения. М.» «Наука»,
1969.
Борисовский Г. Б. Наука, техника, искусство.
М., «Наука», 1969.
Буров А. К. Об архитектуре. М., Госстройиздат,
1960.
Вудсон У., Коновер Д. Справочник по инже
нерной психологии для инженеров и художников-
конструкторов. М., «Мир», 1968.
Гуков В. И., Коломийцев И. Н., Ко-
сов Ю. Ml., Повилейко Р. П. Художественное
конструирование электротехнических изделий. М.,
«Энергия», 1971.
Зигель К. Структура и форма в современной
архитектуре. М., Стройиздат, 1965.
Кириллов Л. Масштабность в архитектуре. М.,
Госстройиздат, 1961.
Короев Ю. И., Федоров М. В. Архитектура и
особенности зрительного восприятия. М., Госстройиз-
дат, 1954.
Ломов Б. Ф. Человек и техника. Очерки инженер-
ной психологии. М., «Советское радио», 1966.
Львов Д. С. «Основы экономического проектиро-
вания машин», М., «Экономика», 1966.
Повилейко Р. П. Масштабность в технике. Но-
восибирск, 1973.
Повилейко Р. П., Левицкий Л. В. Техниче-
ская эстетика. Новосибирск, ЦБТИ, 1966.
Повилейко Р. П., Левицкий Л. В. О при-
способленности современной техники к человеку. (Ме-
таллорежущие станки). Части I, II. Новосибирск,
1967.
Сомов Ю. С. Художественное конструирование
промышленных изделий. М., «Машиностроение», 1967.
Толанский С. Оптические иллюзии. М., «Мир»,
1967.
Чернихов Я. Основы современной архитектуры.
Л., 1931.
Чернихов Я. Архитектурные фантазии. Л., 1933.
Ямпольский С. М., Эрлих Л. Б. Экономика
освоения новых конструкций машин. М., «Машинострое-
ние», 1964.
СИММЕТРИЯ
В ТЕХНИКЕ
Симметрия—
основные понятия
Греческое слово «симметрия» означает одно-
родность, соразмерность, гармонию. Противо-
стоит симметрии — асимметрия. Между при-
сутствием симметрии и отсутствием ее, т. е.
асимметрией, наблюдают частичное нарушение
симметрии идеальной — дисимметрию. Следует
различать симметрию математически идеаль-
ную от зрительно идеальной, которая допуска-
ет приближенное соблюдение симметрии в пре-
делах ошибок восприятия и устойчивых зри-
тельных иллюзий. Симметрия — одно из наибо-
лее важных и простых средств композиции.
Симметричная композиция показывает опера-
тору, что конструкция состоит из идентичных
частей и обеспечивает формирование представ-
ления об их сходстве; т. е. создает установку
на восприятие последующих форм. Экспери-
ментальные исследования показали, что вос-
приятие симметричных объектов характеризу-
ется более высокой скоростью по сравнению
с асимметричными.
Плоскостью симметрии называется такая
плоскость, которая делит, как бы разрезает
или рассекает фигуру на две зеркальные рав-
транспортер
рабочие места
антисимметрия
Рис. 26. Симметрия в современной технике.
Рис. 27. Элементы симметрии в формах листьев и цвет-
ков, описываемые математически.
ные части, расположенные друг относительно
друга. Число плоскостей симметрии в фигуре
Р характеризует ее порядок. В технике преоб-
ладает симметрия второго порядка 2Л Ис-
пользование зеркальных принципов симметрии
приводит поочередно к стандартизации дета-
лей узлов, а затем и к полной стандартизации
узлов целиком. При односторонней ступице
48
появляются «левые» и «правые» детали, а при
двухсторонней симметричной ступице изготов-
ление двух разных деталей становится излиш-
ним. Понятия правизны и левизны, т. е. деле-
ние на правое и левое, определяют термином
энантиоморфизм. Частным случаем плоскости
симметрии является линия симметрии.
Осью симметрии называется прямая линия,
вокруг которой несколько раз повторяются
равные части симметричной фигуры. В резуль-
тате поворота вокруг оси симметрии фигура
должна самосовмещаться, т. е. совмещаться
сама собой в пространстве. Число самосовме-
щений фигуры при повороте ее оси L на 360°
называется порядком оси. Тела вращения (ци-
линдр, конус) обладают осями симметрии бес-
конечного порядка а шар имеет бесчис-
ленное множество таких осей°°^оо •
Центром симметрии С называется особая
точка внутри фигуры; характеризующаяся тем,
что любая проведенная через нее прямая по
обе стороны от нее и на равных расстояниях
встречает одинаковые (соответственные) точки
фигуры. Центр и плоскость симметрии явля-
ются частными случаями более сложного по-
нятия инверсионной оси причем =С;
Li2 =Р и т. д. доАгоо.
Трансляция Т представляет собой сдвиг или
перенос фигуры параллельно самой себе. При-
меры переносной симметрии: транспортеры
различных типов шаговые, лотковые со «спут-
никами» и др., цепочки одинаковых приборов,
вытянутых на панели управления по горизон-
тали, вертикали или наклонной линии. Одно-
типные станки поточной или автоматической
линии и др.
Плоскость скользящего отражения Р t пред-
ставляет собой совокупность плоскости сим-
метрии и одновременного параллельного ее
поступания. Представьте себе лёнту конвейера
и рабочее место, скажем, слева от ленты. Сле-
дующее однотипное рабочее место расположе-
но справа от ленты, являяюь зеркальным
отражением первого, но сдвинуто от места
отражения на шаг «а». Третье рабочее место
является зеркальным отражением второго,
расположенного слева от ленты на расстоянии
«а» от второго рабочего места и «2д» от пер-
вого рабочего места — елочка однотипных ра-
бочих мест.
Винтовая ось Lt представляет совокуп-
ность оси симметрии и действующего совмест-
но параллельного ей перемещения, трансляции.
Существуют правые и левые винтовые оси
(в технике аналогично правые и левые резь-
бы), и, кроме того, винтовые оси различают
по величинам порядка от 1 до п. Винтовая
ось 1-го порядка отвечает простой трансляции,
поворот на 360° возвращает систему в исход-
4 р. Повилейко
ное положение, пример — однозаходная резьба.
Примерами L 2, 3, 4-го порядков соответст-
венно являются 2, 3, 4-заходные резьбы. Вин-
товая ось присутствует не только в деталях с
резьбами, отражается она на компоновке ряда
вибробункеров, шариковых приводов и т. д.
В симметрии подобия считаются «равными»
не только действительно равные фигуры, но и
все подобные им, т. е. все фигуры одной и той
же формы, например, члены параметрических
рядов различных узлов, машин, механизмов,
приборов, станков и т. д., отличающихся друг
от друга не компоновкой и не формой, а толь-
ко размерами. Операции симметрии подобия
представляются своеобразными аналогиями
трансляций, отражений в плоскостях, поворо-
тов вокруг осей с той разницей, что здесь од-
новременно увеличивается или уменьшается
масштаб подобных фигур и расстояний между
ними. Примером трансляции симметрии подо-
бия могут быть подшипники одного парамет-
рического ряда, выстроенные в выставочную
линию. Примером винтовой оси симметрии по-
добия в природе олужит расположение посте-
пенно уменьшающихся к вершине ветвей по
винтовой оси вокруг конического ствола дере-
ва. Простая трансляция симметрии и трансля-
ция симметрии подобия практически характе-
ризуют основные признаки одного из важней-
ших понятий теории архитектурной компози-
49
Рис. 28. Баланс в композиции. Слева по акварелям
П. Клее (созданы в период чтения лекций в Баухаузе);
справа — близкие по характеру решения компоновочные
схемы панелей управления.
ции — ритма. Таким образом, ритм может
считаться с некоторыми оговорками разновид-
ностью симметрии. В литературе встречается
и обратное утверждение — симметрию считают
особым видом ритма.
Интересны идеи многоцветной симметрии.
Так, например, в револьверной головке пози-
ции могут быть обозначены разными цветами
(кодовая опознавательная окраска). При 5 по-
зициях и соответственно различно окрашен-
ных поверхностях револьверная головка могла
быть охарактеризована осью симметрии 5-го
порядка, если не учитывать различную окраску
позиций. В то же время можно считать, что
50
здесь присутствует особая ось многоцветной
симметрии, превращающая позицию одного
цвета в позицию другого цвета и совмещаю-
щая их друг с другом при повороте револь-
верной головки.
Многие изделия в машиностроении харак-
теризуются симметрией криволинейной, или
гомологией. В отличие от симметричных фигур
с равными расстояниями между соответствен-
ными точками, гомологические фигуры имеют
неравные расстояния между точками (отраже-
ние’ фигур искривленными поверхностями).
Плоскостные и прямолинейные элементы сим-
метрии представляют собой лишь частные
случаи элементов криволинейной симметрии.
Гомологические фигуры можно получить и
другими способами, например, отражением
фигуры в зеркальной плоскости с помощью
не перпендикулярных, а косых лучей; в этом
случае круг после отражения превращается
в гомологический эллипс. То есть, может быть
не только прямоугольная или ортогональная
симметрия, но и косая — точки на линиях, на-
клонных к плоскости. Можно представить себе
такие оси симметрии, вокруг которых точки
фигур вращаются не в перпендикулярных, а в
косо расположенных плоскостях, не по кругам,
а по эллипсам, и т. д. Таким образом, симмет-
рия, характеризуемая равенством расстояний
между соответственными точками двух фигур
4*
или двух частей одной фигуры, представляется
частным случаем гомологии.
Принципы и идеи криволинейной симметрии
применимы практически во всех областях ма-
шиностроения там, где плоский стальной лист
целенаправленно изменяет свои очертания и
кривизну без нарушения целостности и изме-
нения толщины. Можно говорить не только
о стали, но и о других неметаллических маши-
ностроительных листовых материалах.
В последнее время внимание исследователей
привлекает учение об антисимметрии, основ-
ное положение которого, сформулированное
акад. А. В. Шубниковым, звучит так: «Подоб-
но тому, как правая рука равна левой, так,
по нашему предположению, положительная
фигура может быть равна отрицательной; этот
вид равенства назовем противоположным ра-
венством, или антйравенством». Операция ан-
тисимметрии состоит из какой-либо операции
симметрии в сочетании с операцией перемены
знака фигуры. Под знаком фигуры понимают
различные характеристики объекта: знаки
электрических зарядов плюс — минус, выпук-
лость — вогнутость, черное — белое, растяже-
ние— сжатие, вперед — назад и т. д.
Основные виды обработки в современном ма-
шиностроении сводятся к проявлению антисим-
метрии, т. е. к тому, что материал (сталь, чу-
гун, пластмассы и др.), не имеющий определен-
51
Рис. 29. Основные классы симметричных форм в тех-
нике. В V, VI, VII, VIII классах рассматриваются со-
ответственно 5, 6, 7, 8 и 10-гранные призмы.
ной симметрии, принимает симметрию форми-
рующей среды (изложницы, штампы, фасонные
резцы, гидросуппорты с копирами и т. д.),
Принципы антисимметрии приложимы в техни-
52
ке и к таким объектам: тело человека и его
рабочая одежда, зона нормальных движений
рук при работе сидя и компоновка панелей
управления на пультах, сжатая для захвата
ладонь и рукоятка управления, выпуклая по-
душечка пальца и вогнутая поверхность кноп-
ки и т. д. Элементы антиравенства во множест-
ве наблюдаются в компоновке рабочего места
(машины) относительно оператора и в компо-
новке отдельных узлов и деталей машины друг
относительно друга. По аналогии с обычными
элементами симметрии здесь могут появиться
аптиоси, антиплоскости, антицентры симмет-
рии— элементы, с помощью которых антирав-
пые фигуры переходят друг в друга.
Асимметрия
и дисимметрия
Симметрия широко распространена в живой
природе. Она характерна для внешнего строе-
ния тела человека, млекопитающих, птиц, пре-
смыкающихся, земноводных, рыб, ракообраз-
ных, насекомых, многих растений. В живой
природе распространена преимущественно зер-
кальная симметрия, связанная с особенностя-
ми движения животных вверх — вниз и впе-
ред— назад. Сравнительно редко встречается
среди организмов осевая симметрия, которая
занимает почетное место :в человеческой дея-
тельности среди других видов симметрии бла-
годаря употреблению принципа ротации (про-
пеллер самолета, колесо автомашины, шпин-
дель токарного станка и т. д.). Правизну и
левизну растений исследователи объясняют по-
разному — влиянием экватора, суточного вра-
щения земли, магнитного поля нашей плане-
ты. Столь пристальное внимание, которое
уделяют проблеме симметрии в ботанике, объ-
яснимо не только общепознавательным интере-
сом, но и тем фактом, что симметричность ра-
стений в некоторых случаях каким-то образом
воздействует на урожайность. Так, кокосовые
деревья с левым расположением листьев ока-
зываются на 15 — 20% продуктивнее правых.
Широкое распространение форм симметрии
в природе и технике в своей основе объясняет-
ся тем, что при всех иных условиях тело, обла-
дающее весовой и геометрической симметрией,
имеет суженный спектр частот собственных ко-
лебаний, что соответствует большей устойчиво-
сти, жизнестойкости тела и организма. Симмет-
рия— это первичный признак организованной
материи, и перенесение его в технику, т. е. в ка-
кой-то степени копирование природы, может
быть отнесено к одному из основных принци-
пов проектирования современной техники —
принципу бионическому.
Еще в прошлом веке, описывая скелетные
образования радиолярий, известный естество-
испытатель Э. Геккель отметил, какой исклю-
чительный интерес могут представить для
инженеров их конструкции, состоящие из повто-
ряющихся форм. Изучая симметричные конст-
рукции скелетов микроорганизмов, современ-
ный американский ученый Ля-Риколе предло-
жил аналогичные по структуре экономичные,
прочные и красивые многослойные сотовые кон-
струкции типа «сендвич», которые сейчас на-
чали использовать в архитектуре (перекрытия
залов), мостостроении, авиации (элементы кон-
струкции фюзеляжа и крыла самолета) и дру-
гих отраслях техники.
Точное геометрическое понятие зеркальной
симметрии в художественном конструировании
растворяется нередко в смутном понятии урав-
новешенности, которое сближает методы ком-
позиции в технике с искусством. В художест-
венном конструировании, как и в изобразитель-
ном искусстве, существуют композиции сим-
метричные и асимметричные. Промежуточной
между ними является композиция дисиммет-
ричная, в которой симметричность основных
элементов нарушена, но общее равновесие ком-
позиции сохраняется. При этом говорят о вы-
полнении так называемого «правила рычага»,
или «закона равновесия масс», в живописи,
т. е. зрительно ощущаемом балансе обеих по-
53
а- Ьесобая асимметрия Ео
6-геометрическая асимметрия Ег
б-зрительная асимметрия Е3
Рис. 30. Величины асимметрии.
ловин композиции. Многие художники и архи-
текторы считают, что слегка не сбалансирован-
ные композиции гораздо привлекательней ком-
позиций симметричных.
Хорошо известно, что идеально симметрич-
ных людей практически не существует^. И по
форме тела, и по функциям, им выполняемым,
человек асимметричен, или, строже говоря, ди-
симметричен. Дисимметрично лицо человека.
В криминалистике говорят даже о правом и ле-
вом лицах. При правом типе правая половина
лица более высокая и узкая, а левая — более
широкая и низкая по высоте. Левый тип харак-
54
теризуется обратными соотношениями половин
лица. В кривой улыбке, т. е. в улыбке одной
половиной лица, принимает участие преиму-
щественно широкая его половина, а привычное
поднятие одной брови при мимике происходит,
наоборот, на узкой половине. Дисимметрично
тело человека. У людей почти всегда сердце
расположено слева. Различны правая и левая
сторона человеческого мозга, легкие, сосуди-
стая система, кожные борозды пальцев и ладо-
ней, пигментация волос и многие иные элемен-
ты правой и левой частей человеческого тела
по размерам, форме и выполняемым функци-
ям. В связи с этими особенностями человека
при конструировании производственного окру-
жения необходимо учитывать следующее:
— органы управления, требующие больших
усилий, должны располагаться на правой сто-
роне панелей (правая рука примерно на 10%
сильнее левой);
— на правой же стороне должны распола-
гаться органы управления, которые обеспечи-
вают выполнение наиболее ответственных и
точных операций (в том числе кнопки «Пуск»
и «Стоп», органы управления, выполняющие
аварийные функции);
— наиболее важные индикаторы, требую-
щие постоянного внимания, следует распола-
гать в верхней части панели (по возможности
в верхней левой четверти панели);
— ручной инструмент следует изготавливать
под правую руку, левая рука при работе яв-
ляётся удерживающей (удерживает, поддержи-
вает деталь), правая — работающей;
— при работе, связанной со значительным
комплексом движений или значительными фи-
зическими нагрузками, правая половина рабо-
чей одежды (карманы, плечи, сгибы) должна
выполняться более прочной и износоустой-
чивой.
Оценка
симметричных форм
В технике очень редко встречается идеально
симметричная машина, прибор, станок, меха-
низм, инструмент. Как правило, все они дисим-
метричны или асимметричны в целом, а в каж-
дом узле, нарушающем в той или иной степени
симметрию машины, можно найти детали, на-
рушающие в свою очередь симметрию узла,
ИТ. д.
В современном технологическом оборудова-
нии наблюдается 3 основных- формы наруше-
ния симметрии: весовая асимметрия (дисиммет-
рия), геометрическая (масса распределена сим-
VI «
Мм
•РХИТЕКТУРНЕЪ
ЭЛЕМЕНТОВ
ЦЕХА
V —
й* ты
групп
оборудования
IV —
ритм
Ш МЕНТОР
РАБОЧЕГО •
МЕСТА
III
ритм
Крупны*.
ЧЛЕНЕНИИ
СТАНКА
II —
Ритм
ОРГАНОВ
УПРАВЛЕНИЯ
И ИНДИКАТОРОВ
I
МИКРОРИТМ
ЗОНЫ ОБРАБОТ-
КИ АСТАЛИ
Рис. 31. Ритмический комплекс рабочей среды.
55
Рис. 32. Ритм и цвет.
метрично, но отдельные объемы неоправданно
раздуты контурами накладных кбжухов), зри-
тельная (геометрически и по весу уравнове-
шенные конструкции имеют зрительно неурав-
новешенные фасады). На практике могут
встречаться не только отдельные формы нару-
шения симметрии, но и различные их сочета-
ния. Соответственно формам нарушения мож-
но рассматривать три различных величины
асимметрии: величина весовой асимметрии Ев,
величина геометрической асимметрии Ег, вели-
чина зрительной асимметрии Е3.
Величина Ев характеризует станки, формы
которых геометрически симметричны и зри-
тельно уравновешены, но центр тяжести сме-
56
щен в пространстве от точки пересечения трех
плоскостей симметрии описываемого паралле-
лепипеда. Величина Ев безразмерна и.опреде-
ляется по формуле:
F = 1____
в Рб ’
где Рм —меньший из весов, характеризующих
геометрически симметричные половины; , Рб—
больший из весов.
Величина Ег определяется по формуле:
Er = 1 -
Уб ’
где VM — меньший из объемов, характеризую-
щих симметричные по весу половины; 1/б—
больший из объемов.
Величина Е3 определяется по формуле:
Е3 - 1 Фм
Фб ’
где Фм — количество узлов зрительного напря-
жения (или числа фиксаций, т. е. остановок
взгляда), характеризующих ту из геометриче-
ски симметричных половин, которая привлека-
ет меньшее внимание оператора; Фб —количе-
ство узлов зрительного напряжения, характери-
зующих ту из геометрически симметричных по-
ловин, которая привлекает большее внимание
оператора.
Ориентировочно можно считать, что форма
дисимметрична при значениях 0<Е <0,1 и
асимметрична при 0,1 Для машин
сложных форм за расчетную плоскость симмет-
рии берется вертикальная плоскость симмет-
рии, рассекающая главный вид описываемого
параллелепипеда (автоматы и оборудование
дистанционного управления), или же плоскость
симметрии оператора, находящегося в наибо-
лее удобном для управления месте (полуавто-
маты, универсальные металлорежущие станки
и т. д.).
Симметрия и ритм
Ритм — чередование одинаковых или схожих
элементов. Сходство может быть функциональ-
ным и формальным. Оно может определяться
направлением элементов (горизонталь, верти-
каль, наклонная линия), их геометрической
формой (прямолинейность или криволиней-
ность, округлость и т. п.), их величиной, мас-
сой, цветом окраски, и др. Самые различные
объемные и плоскостные элементы, повторен-
ные в конструкции, приобретают ритмический
характер: фирменные знаки, жалюзи, радиусы
закруглений, маховички, индикаторы и т. д.
Признаки ритма наблюдаются в любой орга-
низованной форме, а следовательно, в любой
машине, приборе, станке, достаточно крупном
узле и детали.
В крупных механических цехах, где стоят
самые различные станки и где происходит об-
работка деталей самых различных габаритов,
подчеркнутый цветом ритмический шаг колонн,
проходов и других ритмических рядов умень-
шает зрительное впечатление хаоса и неорга-
низованности, воспринимается как организую-
щее начало. Ритмический комплекс рабочей
среды включает, в порядке постепенного укруп-
нения, следующие основные ритмические ряды:
а) микроритм зоны обработки детали (дорож-
ки, оставляемые на детали резцом, деления и
штрихи индикаторов, мелкие завитки струж-
ки); б) ритм органов управления и индикато-
ров; в) ритм более крупных членений станка;
г) ритм элементов рабочего места (станок,
шкаф электрооборудования, пульт управления,
тумбочка, стеллаж с обработанными деталями).
д) ритм групп оборудования; е) ритм архитек-
турных элементов цеха. В соответствии с этими
основными ступенями ритмического ряда стро-
ятся цветовые композиции с усилением цветов
от рабочей зоны к периферии поля обзора.
Ритм и определяемое им ритмическое члене-
ние пространственных форм (плоскости, объе-
мы) образуются при ясно выраженном законо-
мерном чередовании элементов формы и интер-
57
простой метрический ряд
сложный метрический ряд
ритмический ряд с неродны-
ми элементами и равными ин-
тервалами.
ритмический ряд с равными
элементами и неравными ин-
тервалами
Выделение главной ячейки распределит, устройства
Рис. 33. Ритмические ряды
в современных конструкциях*
валов между ними, объединяемых по сходным
признакам (равенство, нюансные и контраст-
ные соотношения свойств). Ритм дает возмож-
ность объединять зрительно большое число эле-
ментов формы. Функционально обоснованный
ритм является эффективным средством органи-
зации формы и ее элементов. Так как подавля-
ющая часть современных станков и приборов
компонуется как параллелепипеды или легко
вписывается в него, то ритм объемов в техни-
ке— это ритм параллелепипедов. Так как по-
давляющая часть плоских элементов современ-
ных станков и приборов являются прямоуголь-
никами или кругами (приборы с циферблата-
ми), то ритм плоскостей в технике — это преж-
де всего ритм прямоугольников и кругов.
Простейшим видом ритма является метриче-
ский, или модульный, ритм, образующийся по-
вторением равных форм на равных интерва-
лах— ряд кнопок-клавишей или одинаковых
циферблатов на панели управления, прорезей
в жалюзи, расположение крепежных винтов и
т. д. Метрический ряд, состоящий из одинако-
вых элементов и интервалов между этими эле-
ментами, считается простым (зубцы на шестер-
нях и храповиках). Метрический ряд, состоя-
щий из двух и более простых метрических ря-
дов, считается сложным (закономерное
чередование в одном ряду кнопок и тумблеров,
имеющих к тому же разную отличительную
икраску). Последовательное закономерное из-
менение форм или интервалов определяет со-
бой аметрический ряд, убывающий или нара-
стающий. Примерами аметрических рядов
могут служить в технике профили кулачков,
конструкции конических и плоских спираль-
ных пружин, а главное — параметрические ря-
ды деталей, узлов, машин, построенных в гео-
метрических (кратных) прогрессиях, в соот-
ветствии с рядами предпочтительных чисел.
Ощущение ритма при восприятии форм
(ритм вступает в силу как композиционный
фактор) происходит в том случае, если число
элементов не становится чрезмерно малым, ме-
нее 3, или чрезмерно большим, примерно
10—15. При большей протяженности ритмиче-
ского ряда во избежание создающегося впечат-
ления монотонности и однообразия рекомен-
дуется:
— группировать элементы по 7±2 в группы
(размещать по 5 — 6 приборов в группе по го-
ризонтали или вертикали, при числе приборов
на панели более 25 — 30 компоновать в 2 или
более визуально отличные группы);
— выделять некоторые элементы цветом (в
рядах по горизонтали или вертикали должны
соседствовать друг с другом не более 5 одно-
цветных кнопок или клавиш);
— усложнять метрические ряды (вводить в
длинные ряды кнопок, клавиш увеличенные по
размерам или отличающиеся по форме кнопки
и клавиши);
— активизировать ритмический ряд (нару-
шать его), переходя с метрического на аметри-
ческий ряд.
Аметрический ряд позволяет направить вос-
приятие в нужном направлении, причем иног-
да аметрический ряд в образной форме (спи-
ралевидная шкала) дает представление о коли-
чественных величинах и направлении их возра-
стания. Скорость реакции и время нахождения
органов управления значительно улучшаются,
если пространственное расположение органов
управления и индикации имеет определенную,
хорошо выраженную ритмическую структуру.
Отработка элементов
симметрии и ритма
Для того чтобы работа на данной машине,
станке, приборе производилась максимально
быстро и безошибочно, чтобы внимание опера-
тора привлекалось прежде всего к рабочему
процессу, проектируемые и изготавливаемые
конструкции должны быть пронизаны симмет-
рией и единым ритмом от компоновки в целом
до мельчайшей, различимой с рабочего места,
детали. При отработке элементов симметрии
59
Рис. 34. Ритмическое членение форм фрезерно-расточ-
ного станка.
и ритма не требуется математической точно-
сти, так как некоторое нарушение симметрии
в конструкциях не воспринимается визуально.
Симметрично может быть решена вся конст-
60
рукция или отдельные ее узлы. При необходи-
мости обратить внимание на отдельный узел
конструкции, его можно выделять асимметрич-
ным расположением, цветом, формой и т. д.
1.Компоновка станка. Вводится плоскость
симметрии, причем по возможности геометри-
ческая плоскость симметрии должна совпадать
с весовой (фрезерные станки). Реже возможна
компоновка станка вокруг оси симметрии (вер-
тикальные многошпиндельные автоматы, агре-
гатные станки с силовыми головками, располо-
женными по радиусам). Там, где невозможно
компоновать станок целиком вокруг оси сим-
метрии или вдоль ее плоскости, с учетом этих
элементов симметрии, компонуется часть стан-
ка. В этих случаях за ось неполной симметрии
берется ось вращения инструмента или обраба-
тываемой детали, а вертикальная плоскость не-
полной симметрии проходит через эту ось (то-
карные станки). В срою очередь, следует рас-
полагать вращающиеся части на осях симмет-
рии машины в целом и отдельных ее узлов или
же ориентируя их на эти оси, связывая с ними.
Иногда оригинальная компоновка позволяет
усилить симметрию станка, привнося и опре-
деленные экономические выгоды — вертикаль-
ная компоновка токарного станка взамен гори-
зонтальной в 2 — 3 раза уменьшает занимае-
мую им площадь и облегчает встраивание в по-
точную или автоматическую линию. Основной
ритмический строй станка, обеспечивающий
выразительность его внешнего вида, заклады-
вается уже в компоновочной схеме.
2. Компоновка основных узлов станка. Вво-
дятся оси и плоскости симметрии в согласова-
нии с основной осью или плоскостью симмет-
рии компоновки. Чаще всего оси симметрии бы-
вают параллельны (задняя бабка) или перпен-
дикулярны (суппорт) основной компоновочной
оси симметрии (токарный станок). Плоскости
симметрии нескольких узлов, расположенных
друг под другом, согласуются между собой,
а в том случае, если это отвечает общему ком-
позиционному замыслу, то совмещаются (па-
нель управления и передняя бабка токарного
станка). Так как в станке совмещается не-
сколько узлов, не дублирующих друг друга
функционально, то, как правило, их размеры не
бывают одинаковы, хотя формы по габаритам
чаще всего вписываются в параллелепипеды.
В целях создания ритмического ряда основных
объемов целесообразно сводить пропорции
описывающих данные узлы параллелепипедов
к одной пропорции или к семейству родствен-
ных пропорций.
3. Компоновка системы управления. Органы
управления и индикации сводят в 2—3 четко
различимых группы или вытягивают в 2—3 ли-
нии. Интервалы между группами (или линия-
ми) и между элементами управления внутри
^ршруп^босприя -
горизонтальный ряд последователь- тия
но воспринимаемых сигналов
О О
возможные варианты выделения конструктивных сигналов
в—6) бы деление сигнал
Ф-
О
(() 7одёс^ч^бающе-
О 0-0 О
о
о
() разных сторон) ';
ф
@(-о е-о о Ф
выделение сигнала, слу-
жащего концом маршрута
"СГСГО OW
О О
О О
О О О'
о d
(-ООО отв
выделение сигнала, меня-
ющего маршрут
использование ритмического ряда для передачи иншорма-
ции об изменяющихся бели чинах. при перемещении стрелки1
к нулевой отметке-ее видимая величина уменьшается.
Рис. 35, Ритм и стратегия восприятия.
61
групп строят так, чтобы создавался четкий рит-
мический ряд, согласованный с ритмическим
строем станка. Форма и пропорции встроенных
приборов, щитков и ручек управления, а также
пояснительные надписи (гарнитуры шрифтов),
символы, фирменные знаки гармонически увя-
зываются с формами и пропорциями основных
объемов и внешних поверхностей станка. Для
того, чтобы между отдельными элементами
букв в надписях было как можно меньше раз-
личий, все однородные буквы (например Р, В,
Б, К) накладывают друг на друга, объединяя
их в одну схему, которая носит название поли-
граммы. Принципы полиграммирования могут
быть использованы не только при создании
шрифтов, но и при проектировании элементов
Рис. 36. Отработка элементов симметрии и ритма в
современных конструкциях. Полиграммирование.
систем управления, индикации, форм машин.
4. Отработка деталей в станке. Мелкие стан-
дартизованные, нормализованные или унифи-
цированные детали отбираются для данного
станка по возможности одного типа или даже
размера. Это прежде всего относится к крепе-
жу. С одной стороны, это ощутимо усиливает
ритмический строй композиции, с другой сторо-
ны, облегчает проведение внецикловых опера-
ций — раскрепление, фиксацию и последующее
закрепление деталей и узлов станка при налад-
ке и ремонте. У токарно-винторезного станка
типа ДИП—200 только 6 гаек л болтов, с кото-
рыми токарю чаще всего приходится работать,
требуют применения 5 различных типоразме-
ров гаечных ключей, а в иных станках (1Н62,
1616А и др.) и того более. Как правило, тока-
ри не имеют нужного количества ключей и
пользуются различными прокладками, что при-
водит к быстрому сглаживанию граней гаек,
срыву ключей, завышенным усилиям при ра-
боте.
Ясно видимые зазоры между сопрягаемыми
деталями, буртики, канавки, выступы, контур-
ные линии основных узлов и деталей строят
так, чтобы при их мысленном продолжении
в пространстве они как можно больше и точнее
совпадали в пределах станка (чаще всего по го-
ризонталям— семейство горизонталей). Точки
начала и конца горизонталей должны по воз-
можности выбираться так, чтобы они позволя-
ли мысленно провести через них сравнительно
небольшое число вертикальных линий (семей-
ство вертикалей). Этот конструктивный прием
отработки деталей станка при всей своей про-
стоте дает результаты исключительные по си-
ле зрительного впечатления. Исчезает зри-
тельный хаос линий и плоскостей, облагора-
живается внешний вид станка.
5. Отделка и окраска станка. Характер от-
делки и окраски должен соответствовать сим-
метричной компоновке станка и отвечать рит-
мическому строю основных объемов, плоско-
стей и элементов управления. Не рекомендуется
введение контрастирующих по отделке и
окраске плоскостей и объемов, если они раз-
бивают симметричную структуру или ритми-
ческий строй станка и не вызваны функцио-
нальной необходимостью.
ЛИТЕРАТУРА
Вейль Г. Симметрия. М., «Наука», 1968.
Вольф Г. Математика и живопись. Л., Научное
книгоиздательство, 1924.
Вульф Н. В. Симметрия и ее проявление в при-
роде. (2-е издание). Пг., 1919.
Гарднер М. Это правый, левый мир. М., «Мир»,
. 1967.
Геккель Э. Красота форм в природе. СПб., Кни-
гоиздат. товарищества «Просвещение», 1904.
Гинзбург М. Я. Ритм в архитектуре. М., Изд-во
«Среди коллекционеров», 1923.
63
Готт В. С. Философские вопросы современной
физики. Изд. 2-е. М., Изд-во «Высшая школа», 1972.
Грейнер Л. К. Основы технической эстетики и
художественного конструирования- Л., 1968.
Депенчук Н. П. Симметрия и асимметрия в жи-
вой природе. Киев, Изд-во АН УССР, 1963.
Йога н е к Т. и др. Техническая эстетика и культу-
ра изделий машиностроения. М., «Машиностроение»,
1969.
Красиков В- Б. О симметрии в биологии. М.,
«Наука», 1971.
КомпанеецА. С. О симметрии. М., «Знание»,
1965.
Кудин П. А. Ритм и внимание в художественном
конструировании. Автореферат кандидатской диссерта-
ции- М., ВНИИ1Э, 1970.
Ля-Риколе Р. 30 лет научных исследований в
области конструкций. «Современная архитектура», 1963,
№ 4.
Овчинников Н. Ф. Принципы сохранения. М.,
«Наука», 1966.
Повилейко Р. П- Симметрия в технике. Ново-
сибирск, 1970.
Симметрия в природе (Тезисы докладов к совеща-
нию 25—29 мая 1971 г.), ЛО ПНТГО, Л., 1971.
Урманцев Ю. Д. Некоторые вопросы дисиммет-
рии в природе.— «ДАН СССР», 1961, т. 140, № 6-
Хэмбидж Д. Динамическая симметрия в архи-
тектуре. М., Изд-во Всес. Акад, арх-, 1936.
Шафрановский И- И. Симметрия в природе.
Л., «Недра», 1968.
Шафрановский И. И. Кристаллы стихов, стихи
кристаллов. «Знание — сила», 1968, № 11.
Шубников А. В., КопцикВ. А. Симметрия в
науке и искусстве. М., «Наука», 1972.
ПРОПОРЦИИ
В ТЕХНИКЕ
5 р. Повилейко
Система
пропорциональных
отношений
«Но невозможно сочетать две вещи без на-
личия третьей: между ними необходим связую-
щий элемент. Нет лучше связи, чем та, кото-
рая образует из самой себя и связуемых ею
вещей одно и неделимое целое. И такова при-
рода пропорций»,— писал много веков тому
назад известный мыслитель древнего мира
Платон. И в геометрии, и в механике, и в ар-
хитектуре, и в музыке, и во множестве иных
областей искусства, науки и техники понятие
пропорций уже давно срослось с объектами,
рассматриваемыми в этих областях, и стало
одной из наиболее важных характеристик рас-
сматриваемых явлений.
Количество пропорциональных связей в
художественном конструировании, как и в ар-
хитектурном проектировании, ограничено и
определяется количеством сочетаний трех ис-
ходных элементов пропорциональных соот-
ношений— отрезка линии, участка плоскости,
ограниченного в пространстве объема. В ре-
зультате сочетаний можно получить 6 простых
пропорциональных связей. Но так как каждое
65
Рис. 37. Система пропорциональных связей в технике.
полученное пропорциональное соотношение мо-
жет быть оценено по внутренним законам свя-
зываемых элементов и еще один, раз в присут-
ствии человека, в тесной связи с его пропор-
циями, то количество пропорциональных свя-
зей в действительности вдвое больше исход-
ных простых сочетаний и в общем равно 12.
Пропорциональные связи, оцениваемые в при-
сутствии человека, называются сложными.
Исходные точки для построения систем про-
порциональных отношений в бионических фор-
мах можно находить на основе теоретических
и экспериментальных исследований: исполь-
зуя графические построения, некоторые рас-
четные формулы (определение центров зритель-
ной тяжести отдельных узлов), а также ме-
тоды регистрации движений взгляда при рас-
сматривании объекта (методы окулографии).
Из пропорциональных отношений, пожалуй,
наиболее интересным и загадочным является
соотношение, названное золотым сечением,
или золотым делением.
Закон
золотого сечения
Древнегреческий философ Птоломей (II в.
до н. э.) заметил, что высоту человеческой фи-
гуры можно разделить условно на 21 часть.
Причем большая часть от пупа до низу состав-
ляет 13, а меньшая от пупа вверх составляет
8 частей. Дальнейшие измерения тел й статуй,
проведенные Леонардо да Винчи, подтвердили
это. Выводы настолько поразили его, что он
назвал отношение цифр 8 и 13 золотым деле-
нием, а сам закон — законом золотого сечения.
Один из друзей Леонардо да Винчи некий брат
Лука Паччиоли ди Борго, связав в целое все
известное ему о золотом сечении, издал книгу
«О божественной пропорции». На заглавном
листе автор торжественно заявлял о связи идей
книги с произведениями великого Платона.
Бременскому обществу искусств в свое время
принадлежал один из рисунков немецкого ху-
дожника Дюрера, современника Леонардо да
Винчи. Дюрер шел дальше Леонардо и считал,
что закон этот проявляется и в отношении дру-
гих частей тела. Рисунок, испещренный гео-
метрическими построениями и числами, по мне-
нию искусствоведов, доказывал эту точку
зрения.
В 1850 г. немец А. Цейзинг показал, что этот
закон проявляется не только в пропорциях ан-
тичных статуй и хорошо сложенных людей, но
и многих животных, формы которых отлича-
ются грацией и изяществом, и даже насеко-
мых. Более того, этот закон он увидел и в не-
которых эллинских храмах, в частности в Пар-
феноне. После него анализ пропорций Парфе-
67
нона повторили десятки исследователей, каж-
дый по своей методике, со своей мерой точно-
сти, и у каждого на том или ином этапе расче-
тов и построений золотое сечение с его произ-
водными обязательно выявлялось, всплывало.
Рамки действия закона золотого сечения
с середины XIX в. начали стремительно рас-
ширяться. Трудно назвать какого-нибудь зна-
чительного математика, в трудах которого не
осталось бы заметок по этому закону. Ведь
даже Кеплер когда-то воспел его на музыкаль-
ном латинском языке. Крупный русский мате-
матик Ю. В. Вульф пришел также к этому выво-
ду, изучая расположение листьев на стебле ра-
стения. Кинорежиссер С. Эйзенштейн вводит
золотое сечение в анализ проблемы монтажа
изображения (видеоряда). Физик В. А. Кра-
сильников утверждает, что помещение не слиш-
ком большой величины, размером со средний
театральный зал, обладает хорошими акусти-
ческими свойствами, если его длина, ширина
и высота находятся между собой в отношении
8 : 5 : 3, т. е. золотого сечения. Это утверждение
ни к чему не обязывало, так как эксперимен-
тальные исследования явления не проводились,
и автор разумно подтверждал, что «эти прави-
ла оставались непонятными, загадочными, и
если архитектор, закончив строительство, по-
лучал хорошие результаты, это считалось де-
лом случая или удачи»,
М
Многие искусствоведы выявили, как они счи-
тали, существование закона золотого сечения
в музыкальных произведениях, продолжитель-
ность исполнения отдельных частей которых
якобы находилась в отношении золотого сече-
ния. В этот великий спор внесли свою лепту
даже повара. Оказалось, что отношение между
большой и малой осями большинства птичьих
яиц тоже подчиняется великому закону золо-
того сечения.
Закон золотого сечения незримо внедрился
в наше сознание, вошел во все стороны нашей
жизни. Как это ни удивительно, но даже фор-
мат большинства картин, книг, листов бумаги,
открыток не что иное, как прямоугольник с от-
ношением сторон, совпадающим с золотым се-
чением или близким к нему.
Алгебраически золотое сечение получается
следующим образом. Имеется отрезок прямой
АВ, определяемый точками А и В. Отрезок раз-
делен точкой С, находящейся между А и В,
причем большую часть отрезка обозначим а, а
меньшую Ь. Тогда, согласно требованию зада-
чи, мы будем иметь пропорцию:
а : Ь= (а + b) : а.
Обозначим alb=x, можно переписать про-
порцию в виде:
х2 — х— 1=0.
Решив это уравнение и отбросив отрицатель-
ный корень, который соответствует точке С
вне отрезка прямой и поэтому нас не интере-
сует, получим:
х= 2_(1 +]/5); —= 1,61803398875...
2 b
Таким образом, имеем с точностью, доста-
точной для последующих расчетов и художе-
ственно-конструкторских приложений, а= 1,618
6=1,0; а + Ь =2,618. В некоторых случаях удоб-
но пользоваться этими .соотношениями еще и
в таком виде: меньший отрезок берется равным
0,382, больший 0,618, целое 1,0. Для удобства
обращения обозначим число Ф= 1,618.
К бесконечной десятичной дроби Ф можно
прийти различными путями. Так, если брать
число Ф с различной точностью в виде отноше-
ния двух простых чисел, как это и принято на
практике, то окажется, что все эти числа сос-
тавят ряд, известный под названием ряда Фи-
боначчи (Ламэ): 0, 1, 1, 2, 3, 5, 8, 13, 21, 34, 55,
89,144... Каждый может продолжить ряд до
бесконечности, так как члены его обладают
любопытным свойством — любой из них равен
сумме двух предыдущих: 0+1 = 1; 1 + 1=2;
1+2 = 3; 2 + 3 = 5; 3 + 5 = 8; и т. д. Имея такой
ряд, можно легко подсчитать с любой необхо-
димой точностью коэффициент золотого деле-
ния Ф. Для этого каждый последующий член
ряда нужно делить на предыдущий: 2:1=2;
3:2=1,5; 5:3=1,666; 8:5=1,6; 13:8=1,625;
Рис. 38. Отклонения в опытах Фехнера Г. Т. с различ-
ными по величине прямоугольниками подтверждают
существование фактора предпочтительности.
21 : 13=1,615;-34:21 = 1,619... Ряд Фибоначчи
назван по прозвищу (Филиус Боначчи) перво-
го европейского алгебраиста Леонардо Пизан-
ского.
Первые члены ряда Фибоначчи просты и
настолько часто встречаются в обыденной жиз-
ни и простых геометрических построениях, что
защитники канонов в пропорциях даже назва-
ли золотое деление основным морфологиче-
ским законом в природе и искусстве. Коэффи-
циент золотого деления Ф стал предметом.
69
буквально мистического преклонения поколе-
ний искусствоведов. Сплошь и рядом в литера-
туре о пропорциях проводится утвеждение, что
золотое деление — это численная основа прояв-
ления прекрасного в мире вокруг нас и что
среди возможных пропорций, дающих хорошее
и приятное соотношение измерений или частей
друг к другу, основным является золотое де-
ление.
Экспериментальные
исследования
пропорций
Теория пропорций, зародившись в глубокой
древности, была далека от абсолютизации
числа Ф в инженерно-строительной практике
и архитектурной теории. Считается общеприз-
нанным, что ее основу создали-такие классики
теории архитектуры, как Витрувий, Альберти,
Палладио, Баженов. Все они в большей мере,
чем другие, связывали пропорции с прочно-
стью, пользой и красотой. Именно они пришли
к выводу, что никакие . особенные чисто гео-
метрические или арифметические построения
не лежат в основе пропорций красивого соору-
70
жения. Абсолютизация числа Ф с его произ-
водным или любых других отношений несов-
местима с реалистическим пониманием пропор-
ций. (Б. Шоу: «Золотое правило — не иметь
золотых правил»).
Строители шли к правильному пониманию
природы пропорций в сооружениях благодаря
тому, что ясно представляли себе возможности
используемого строительного материала, целе-
вое назначение построек и умели должным
образом корректировать правильно найденные
пропорции в соответствии со вкусами людей.
Так, пропорции колонны определялись прежде
всего моментами физико-технического поряд-
ка. ' Если при употреблении дерева высота
колонны могла достигать 20 ее диаметров, то
с переходом к камню она уменьшалась до 5
диаметров. Переход же от монолитной колон-
ны к составной, устранив опасность перелома
колонны при установке, позволил увеличить ее
высоту до 10,5 диаметра. Но выполнение про-
порций талантливыми строителями не ограни-
чивалось этим техницизмом. Строители стреми-
лись делать колонны «такими, чтобы они были
пригодны для несения тяжести и удовлетворя-
ли требованиям красоты» (Витрувий). Не
случайно же история архитектуры сумела ос-
тавить нам такое великолепнейшее разнообра-
зие колонн всего лишь из одного материала —
камня!
К сожалению, большинство исследователей
не столько пытались объяснить природу про-
порций, сколько привести их в стройную гео-
метрическую или арифметическую систему.
(А. Цейзинг, М. Гика, В. Мессель, И. В. Жол-
товский, В. Ф. Кринский, И. Ш. Шевелев, Ле
Корбюзье и др.). Несколько в стороне от них
стоит известный психофизиолог Г. Т. Фехнер,
который подошел к числу Ф с эксперименталь-
ных позиций. В 1876 г., Фехнер провел ряд
«эстетически-статистических» опытов, предла-
гая разным группам людей выбрать среди на-
резанных бумажных прямоугольников (вклю-
чая квадрат) такую форму, которая им больше
всего понравится. Эксперимент проводился с 10
прямоугольниками, имевшими различные про-
порции. По количеству проведенных опытов
результаты могут считаться вполне представи-
тельными. В опытах участвовало 592 человека,
из которых 378 мужчин и 214 женщин. Обра-
ботка данных, полученных Фехнером, выявила
и подтвердила следующую закономерность:
прямоугольники, выполненные в золотом сече-
нии, определенно являются для наблюдателей
предпочтительными перед прямоугольниками,
имеющими любые иные пропорциональные
соотношения. В последующие годы опыты Фех-
нера в различных вариациях (менялся цвет,
материал прямоугольников, состав испытуе-
мых, условия опыта и т. д.) были повторены
множество раз в самых различных странах.
Результат оставался тот же — прямоугольники
в золотом сечении безусловно выделялись на-
блюдателями.
Результаты опытов Фехнера достаточно од-
нозначны, охватывая только прямоугольники
и доказывая предпочтительность золотого се-
чения только в прямоугольниках. Распростра-
нение этих выводов на геометрические фигуры
любых других форм и геометрические тела в
научном отношении не представляется обосно-
ванным и требует постановки специальных
экспериментов. Тем не менее на основании
подобных, в целом исчерпавших себя, опытов
с прямоугольничками была создана целая
школа «золотопоклонников», которая получи-
ла название «экспериментальной». Возникла
«геометрическая эстетика», «арифметическая
эстетика» и др. Эта школа попыталась все
многообразие прекрасного вокруг нас втиснуть
в несколько геометрических построений. Пред-
ставители этой школы считали, что можно, не
обращая внимания на материал, технологию,
функциональность и т. д., руководствуясь не-
сколькими абстрактно выбранными числами,
создать прекрасное. Американец Л. Уитмер,
крупный представитель «экспериментальной»
школы, дощел до утверждения, что «существу-
ют коэффициенты, обладающие сами по себе
специально эстетическим значением».
Я
В своем преклонении перед числом Ф и его
производными «золотопоклонники» доходили
буквально до анекдотических крайностей, ни-
чего общего не имевших с научными гипотеза-
ми. Так, например, они считали, что известная
пирамида Хеопса является выражением вели-
чины земного меридиана, расстояния от Земли
до Солнца (точно одна миллиардная?!) и мно-
гих других величин, о которых египтяне не
имели ни малейшего представления. Из гео-
метрии круга с помощью числа Ф выводился
даже угол наклона боковых граней пирамид,
причем опять же многозначительно подчерки-
валось, что этот угол к вертикали «всегда бли-
зок и нередко равен углу географической ши-
роты, под которой строилась пирамида». И при
этом совершенно забывалось и умалчивалось
о том, что пирамида представляла собой про-
сто-напросто искусственный холм и поэтому
углы наклона ее сторон обуславливались, ко-
нечно, не связью с числом Ф и абстрактными
геометрическими построениями, а прежде все-
го естественным откосом применявшегося стро-
ительного материала. По всей вероятности, пи-
рамида развилась из кургана. Именно этим
и вызвано то обстоятельство, что наклон бо-
Рис. 39. Анализ пропорциональности станка типа ЮНО
«Бейкер» на выявление золотого деления
(по Эрли ху Л. Б.).
П
ковых плоскостей пирамиды составляет либо
40°, либо 50°. Первый соответствует углу естест-
венного откоса глины, второй — мергеля и
лесса.
Что же в итоге можно сказать о законе зо-
лотого сечения в искусстве, в архитектуре, в
музыке? Что это — непознанная и интуитивно
чувствуемая закономерность или же это
просто один из самых увлекательных самооб-
манов человека? В какую-то долю секунды
мелькнула и такая мысль: а не есть ли это не-
объяснимое золотое сечение отсвет каких-то
таинственных древнейших знаний индийских
браминов, друидов, жрецов Атлантиды, бес-
следно поглощенных историей... Во всяком
случае, даже несмотря на обостренный песси-
мизм, которым окрашено обсуждение закона
золотого сечения, все-таки трудно решиться на
полное и абсолютное его отрицание.
Золотое сечение
в технике
На многих предприятиях конструкторы пы-
таются применить золотое сечение при созда-
нии станков, понимая его как один из основ-
ных «законов красоты». Но, стараясь приме-
нить золотое сечение, конструктор сталкива-
ется с практическими вопросами, на которые он
не находит ответа в теории художественного
конструирования. Как применять золотое сече-
ние — в габаритных пропорциях или в каждой
крышке и в каждом болте? Применять золотое
сечение только при вертикальном членении
станка (как у человека — у него ведь золотое
деление определяется как отношение всей дли-
ны тела к его части), при горизонтальном чле-
нении или строить в золотом сечении взаимно
перпендикулярные габаритные размеры? А
если, контур станка имеет сложный характер?
Может, и в диагональных членениях его стоит
применять? Тогда какова вообще система при-
менения золотого сечения, т. е. общая методо-
логия построения схемы пропорций?
В литературе описан всего лишь один слу-
чай, в котором была сделана довольно обстоя-
тельная попытка связать внешний вид станка
и закон золотого сечения. В 1939 г. Л. Б. Эрлих
провел интересный анализ пропорциональности
основных масс вертикально-сверлильного стан-
ка с гидравлической подачей типа ЮНО фир-
мы «Бейкер». (В литературе встречается утвер-
ждение, что золотое сечение замечено также в
пропорциях основных узлов двустороннего ал-
мазно-расточного станка фирмы «Девалер»).
При этом он последовательно раздробил золо-
тое сечение до такой малой величины и приме-
нил столько дополнительных оговорок (деле-
73
ние размера на две части, удвоение размера
и др.), что, пользуясь этой схемой, можно было
бы доказать присутствие золотого сечения в
любой машиностроительной или архитектурной
конструкции.
Анализ
пропорций станков
Система различных технически обоснован-
ных модулей пронизала основы конструирова-
ния большинства деталей и узлов современ-
ных станков. Эти модули уточняются в ходе
развития науки, меняются в результате при-
менения новых материалов, сохраняя глубо-
кие научно-теоретические и эксперименталь-
ные основы. Почти все они унифицированы,
нормализованы и стандартизированы. Вот по-
чему искать следы интуиции, т. е. доказательств
подтверждения присутствия золотого сечения
в соотношениях размеров отдельных сравни-
тельно небольших деталей и узлов станка, не
имеет смысла. Зато общая компоновка станка,
несмотря на солидную, непрестанно укрепляю-
щуюся экспериментально-теоретическую базу,
носит значительный отпечаток творческого ин-
туитивизма. В каждом станке отражаются уро-
вень, талант небольшого коллектива и отдель-
74
ных личностей. Поэтому путь поисков золотого
сечения в габаритных пропорциях станков
вполне оправдан.
Наиболее представительными для такого
анализа были признаны высокопроизводитель-
ные вертикальные многошпиндельные автома-
ты и полуавтоматы. Родились они более полу-
века тому назад, начав успешно работать на за-
водах Форда, и теперь получают все большее
распространение на заводах массового и круп-
носерийного производства, особенно в автомо-
бильной и тракторной промышленности. Форма
их утвердилась в виде достаточно цельного ци-
линдра, установленного на плоское основание,
поэтому с любых точек наблюдения пропорции
остаются практически одними и теми же и вы-
ражаются соотношением двух габаритных раз-
меров— высоты и диаметра цилиндра.
Верхняя граница отклонений, не воспринима-
емых человеческим глазом, равна 2—3%. Оче-
видно, в пределах этих отклонений от отноше-
ния 1,618... пропорции могут восприниматься
большинством наблюдателей в золотом сече-
нии. Несложные подсчеты показывают, что в
художественном конструировании в золотом
сечении следует считать выполненными те про-
порции, которые лежат в пределах отношений
1,57—1,67 (психофизиологические границы
точности). Из 40 проанализированных моделей
станков, выпущенных за последние 35—40 лет,
оказались выполненными в золотом сечении
(в пределах ошибок зрения) всего 7 моделей,
но построение графика распределения габарит-
ных пропорций и математическая обработка
данных привели к неожиданным результатам.
Оказалось, что наиболее современные модели
станков по габаритным пропорциям явно тяго-
теют к золотому сечению.
Объяснение этого факта, по-видимому, зак-
лючается в следующем. Первые модели станков
иллюстрировали собой «голую» техническую
идею. Несовершенство конструкторско-техно-
логических приемов, вполне понятное и оправ-
данное на первых порах, приводило к тому, что
габаритные пропорции станка определялись
размерами трех-четырех нестандартных дета-
лей или узлов. В последующих моделях станков
количество узлов и деталей возросло в несколь-
ко раз при тех же или даже уменьшенных габа-
ритах. Возросла плотность заполнения прост-
ранства конструкции, возросла культура конст-
руирования. Из стандартных деталей и узлов,
имеющих различные функционально оправдан-
ные. 40. Вертикальный многошпиндельный токарный по-
луавтомат типа 1284 завода «Красный пролетарий»:
1) станина, 2) колонна, 3) поворотный стол, 4) шпин-
деля, 5) суппорты, 6) механизм подачи, 7) привод
станка, 8) двигатель.
Здесь же различные типы станков этой гаммы:
а) 1283, б) 1285, в) «Буллард» типа КД, г) «Буллард»
типа ЁДН, д) «Рейдер» мод. № 10.
75
Рис. 41. Диаграмма 40 вертикальных многошпиндельных полуавтоматов, построенных в едином пропорциональ-
ном масштабе, т. е. диаметр каждого из них взят за 1,0 (по материалам Шехвица Э. И.).
ные пропорции, создаются различные модели
станков с одинаковой формой и одинаковыми
пропорциями. Причем отклонение от средне-
арифметического значения габаритных пропор-
ций несет отпечаток вкуса отдельного конст-
руктора или коллектива конструкторов. В тех-
нике отражение в пропорциях субъективного
чувства проявляется тем ярче, чем острее воз-
можности производства и чем большее число
узлов и деталей находит применение в данном
станке и оборудовании.
При большом количестве стандартных дета-
лей и узлов, из которых формируется машина,
каждую деталь или узел можно рассматривать
как случайную величину, а машину в целом как
сумму большого числа независимых случайных
величин. Слагаемые этой суммы подчиняются
самым разнообразным законам распределения.
Но если выполняются именно эти условия, то
в соответствии с формулировкой известной тео-
ремы Ляпунова (при неограниченном увеличе-
нии числа слагаемых случайных величин плот-
ность вероятности суммы подчиняется нормаль-
ному закону распределения) следует ожидать,
что габаритные пропорции гаммы станков мо-
гут быть близки друг к другу. А если вкусам
коллектива конструкторов в действительности
отвечает золотое сечение, то с большой долей
вероятности можно ожидать проявления ^зак-
репления в этих пропорциях золотого сечения.
(Что и произошло в гамме современных верти-
кальных многошпиндельных полуавтоматов).
Проведенный анализ не следует рассматри-
вать как доказательство закона золотого сече-
ния, но он дает возможность сформулировать
следующую закономерность проявления золо-
того сечения в технике: при увеличении числа
стандартных деталей и узлов, из которых ком-
понуется система, возрастает вероятность про-
явления в габаритных пропорциях данной си-
стемы психологических и архитектурно-худо-
жественных требований в виде ряда, предпочти-
тельных пропорций и, в частности, золотого
сечения.
Модульное
пропорционирование
Старинный тезис Платона: «Порядок во всех
отношениях превосходнее беспорядка», приме-
нимый к пропорциям в технике, заставляет по-
думать о сведении существующего хаоса про-
порций объемов, плоскостей к одной пропорции
или к семейству родственных пропорций. Изу-
чение принципов гармонизации пропорций в
произведениях архитектуры и скульптуры дало
возможность выявить: в основе архитектурно-
художественной корректировки любой системы
77
пропорций лежат схемы-сетки, вобравшие в се-
бя в качестве исходных позиций простейшие
геометрические фигуры, соотношения размеров
которых определяются рядом достаточно ма-
лых и простых целых чисел.
Это положение нашло практическое отра-
жение в методике архитектурно-художествен-
ной отработки проекта циркулем и линейкой
и архитектурном законе применения в пропор-
циях малых целочисленных отношений. Гра-
фические методы пропорционирования (нало-
жение схем-сеток) применимы в основном для
конструкций простых форм (параллелепипе-
дов). В конструкциях сложных форм приме-
няется численное пропорционирование само-
стоятельно или в комбинации с пропорциони-
рованием графическим. Обе эти методики
пропорционирования на практике хорошо до-
полняют друг друга. В целом же все графиче-
ские методы пропорционирования сводятся к
следующей формулировке, одобрительно вос-
принимаемой многими искусствоведами: «Гар-
мония есть результат повторения основной
формы произведения в его частях», или «Боль-
шое повторяется в малом». Пропорционирова-
ние по какому-то определенному закону, в том
числе в соответствии с золотым сечением,
можно рассматривать как частный, случай
модульной корректировки или модульного
пропорционирования форм.
78
Модуль, модульная система, модульная
координация — один из важнейших инстру-
ментов гармонизации форм в художественном
конструировании. Этот инструмент уже веками
успешно пользуется в архитектуре и многих
иных областях деятельности человека. Извест-
но, что храм Василия Блаженного в Москве
сложен всего из 18 типоразмеров фигурных
кирпичей. Из 18 типов плит выросла удиви-
тельно многообразная архитектура древнерус-
ского Ярославля. Всего несколько стандарт-
ных элементов использовали народные масте-
ра — архитекторы Средней Азии (особенно
XI—XII вв.). Более 3,5 тысячи орнаменталь-
ных киргизских сюжетов составлены из 173
стандартных элементов. В большинстве стран
принят или утверждается строительный мо-
дуль 10 см. Модуль в художественном кон-
струировании— это основа целого ряда эф-
фективных стандартов, которые могут сделать
красивое и удобное дешевым и доступным. По
сути дела, любая художественно-конструктор-
ская разработка серийного или массового про-
мышленного изделия в какой-то степени может
рассматриваться всего лишь как оригинал
для снятия многих идентичных копий.
Простейшим методом модульного пропор-
ционирования технических форм является от-
работка конструктивных членений поверхно-
стей технических форм в соответствии с нало-
женной модульной сеткой; практически это
одновременно и простейший метод графиче-.
ского пропорционирования. Под термином
«сетка» следует понимать систему пересекаю-
щихся линий, определенный принцип члене-
ния поверхностей технических форм — пане-
лей, обшивок. Сетка сама по себе не может
быть ни хорошей, ни плохой, она является
простейшим абстрактным выразителем поряд-
ка расположения конструктивных элементов,
заложенных в модульной системе.
Предпочтительны©
пропорции
Исследования в архитектуре и других обла-
стях изобразительного искусства, проведенные
советским исследователем В. Ф. Кринским,
показали, что здесь люди, невольно сами того
не замечая, применяли весьма ограниченное
число пропорций — всего 139 различных отно-
шений, которые дают числа натурального ря-
да от 1 до 21. Безусловно, что более высокий
уровень точности конструирования в машино-
строении требует более обширной и гибкой
системы предпочтительных пропорций.
Такая система предпочтительных пропорций
была построена, и оказалось, что ее можно
рассматривать как прямое развитие и продол-
жение международной системы предпочтитель-
ных чисел. Суть этой системы (оговорена у нас
в стране ГОСТом * 8032—56) можно упрощен-
но выразить так: какие бы размеры конструк-
ций ни получались в результате расчетов,
в проекте они должны быть откорректированы
(уменьшены или, что более вероятно, увеличе-
ны) так, чтобы значения совпадали с членами
одного из рядов предпочтительных чисел. Все-
го система предпочтительных чисел вклю-
чает, как известно, 5 рядов геометрических,
прогрессий: /?5, /?10, /?20, /?40, /?В0, имеющих
соответственно 5, 10, 20, 40, 80 членов, -и зна-
5Z-- 10z-- 20 — 40/--
менатели прогрессий: у 1о ; у 10 ; / 10 ; у 10 I
Предпочтение отдается рядам более
редким: R5 предпочитается ряду /?10, /?10
предпочитается R20 и т. д. Из самого частого
ряда /?80, который содержит 80 членов, все
остальные ряды строятся выборочно — отбра-
сыванием каждого второго члена более дроб-
ного ряда.
Величина отклонений, не замечаемых гла-
зом, 2—3%—вполне пригодна для построе-
ния наиболее частого базового ряда предпоч-
тительных пропорций. Если построить ряд пря-
моугольников, одна из сторон которых будет
последовательно увеличиваться в 1,02—1,03
раза, то разницы в пропорциях соседних пря-
79
Рис. 4%. Основные пропорциональные схемы — сетки (по Месселю Э.). Это
прямоугольники, возникшие путем членения окружности на 4, 6, 8; 10 час-
тей. Последние два прямоугольника тесно связаны с золотым сечением.
моугольников мы не заметим — они будут вос-
приниматься одинаковыми. Взяв за основу ря-
да 1,0, увеличивая его последовательно на од-
ну и ту же величину 0,02—0,03, мы будем
иметь плавно возраста-
ющий ряд предпочти-
тельных пропорций в
виде геометрической
прогрессии со знамена-
телем К= 1,02н-1,03. Но
такой же знаменатель
8^10 « 1,02938 « 1,03
имеет ряд R 80, кото-
рый и берем за основу
соответствующего ряда
предпочтительных про-
порций П80. Каждому
из членов этого ряда
были подобраны соот-
ветствующие отноше-
ния, причем было до-
казано, что для этих от-
ношений достаточен
ряд натуральных чисел
от 1 до 50, например,
1,03^34:33; 1,06^18:
: 17; 1,12 — 9 : 8 и т. д.
Отбросив каждый вто-
рой член ряда, полу-
чим П40 и далее аналогично П20, П10, П5.
При анализе системы предпочтительных
пропорций выявляется связь ее с золотым се-
чением, а следовательно, и с системами, по-
80
строенными на золотом сечении «МоДулор»
Ле Корбюзье и др. Знаменатель самого редко-
го ряда П5 (R5), равный « 1,6, может
быть принят с ошибкой меньшей, чем 0,8%,
для наблюдателя (то есть практически не зна-
чимой) за золотое сечение; соответствующее
расчетное значение 8 : 5. Следовательно, золо-
тое сечение со всеми производными может
считаться частным случаем системы предпоч-
тительных пропорций при использовании лю-
бого из рядов этой системы. Порядок поль-
зования системой предпочтительных про-
порций:
— на основании технико-экономических рас-
четов и компоновочных прикидок устанавли-
ваются габаритные пропорции конструкции;
— по таблице предпочтительных пропорций
(табл. 1) подбирается семейство отношений,
кратных этой пропорции (например, если габа-
ритные пропорции станка составляют на глав-
ном виде 3 : 1, то выписывают отношения 3:1;
3 : 2; 4 : 3; 5 : 3; 8 : 3; и т. д.), причем семей-
ство подбирается так, чтобы его охватывал
возможно меньший по численности членов ряд
предпочтительных пропорций;
— в соответствии с принятым семейством
предпочтительных пропорций прорабатывают-
ся все элементы, которые определяют внешний
облик конструкции.
6 р. Повилейко
Колебания
и пропорции
Законы пропорций выводились из чего угод-
но— из особенностей зрительного восприятия,
из антропометрии человека, из прочностных
характеристик материалов, из формальных гео-
метрических построений, наконец, из простого
жонглирования математическими символами и
цифрами, но только не из теории колебаний.
А между тем «лишь при помощи теории коле-
баний можно установить наиболее удачные
пропорции конструкций, отодвигающие эксплу-
атационные условия работы машин возможно
дальше от условий возникновения больших ко-
лебаний». Так считает специалист в области те-
ории колебаний С. П. Тимошенко.
Представим себе параллелепипед, покоящий-
ся на четырех упругих опорах-пружинах, рас-
положенных под углами основания. Это может
быть высокоточный станок, поставленный на
амортизаторы для защиты от вредных толчков-
воздействий, распространяющихся по строи-
тельным конструкциям (в заводских условиях
металл одновременно режется, куется, форму-
ется, порождая при работе технологического
оборудования множество значительно разли-
чающихся по величине и направлению вибра-
81
Система предпочтительных пропорций (отношений)
Таблица 1
/?80 1,00 1,03 1,06 1,09 1J2 1,15 1,18 1,22 1,25 1,28 1,32 1,36 1,40 1,45 1,50 1,55 1,60 1,65 1,70 1,75
1 34* 18 12 9 15 13 11 5 9 4 11 7 10 3 11 8 13 5 7
П80 1 33 17 11 8 13 11 9 4 7 .3 8 0 7 2 7 5 8 3 4
Я80 1,80 1,85 1,9С 1,95 2,00 2,06 2,12 2,18 2,24 2,30 2,36 2,43 2,50 2,58 2,65 2,72 2,80 2,90 3,00 3,07
9 И 15 25* 2 35* 15 И 9 7 19 17 5 13 8 11 14 29* 3 31*
— - - -
1 1 ои 5 6 8 13 1 17 7 5 4 3 8 7 2 5 3 4 5 10 1 10
Я 80 3,15 3,25 3,35 3,45 3,55 3,65 3,75 3,87 4,00 4,12 4,25 4,37 4,50 4,62 4,75 4,87 5,00 5,15 5,30 5,45
19 13 10 1 1 17 7 11 15 27* 4 41* 17 13 9 10 19 24* 5 26* 16 11
П80 6 4 з 1 5 2 3 4 7 1 10 4 3 2 3 4 5 1 5 3 2
Я80 5,60 5,80 6,00 6,15 6,30 6,50 6,70 6,90 7,10 7,30 7,50 7,75 8,00 8,25 8.50 8,75 9,00 9,25 9,50 9,75
17 29* 6 31* 19 13 20 34* 7 22* 15 31* 8 33* 17 35* 9 37* 19 39*
П80 3 5 1 5 3 2 3 5 1 3 2 4 1 4 2 4 1 4 2 4 -J
Использовать пропорции не рекомендуется.
ций). Это может быть ответственный радио-
прибор, защищенный таким образом от воздей-
ствия морской или воздушной качки. Наконец,
ЭЮ может быть просто кубик-кирпичик, моде-
лирующий на нашем столе описываемое
явление.
Толкнем его раз, выведем из состояния рав-
новесия — он закачается на пружинах. Замерим
число полных колебаний в единицу времени, то
есть частоту периодических колебаний. По оста-
новке кубика еще раз толкнем его в том же
направлении и вновь замерим частоту колеба-
ний. Обычно оценивается число колебаний в
секунду — частота замеряется в герцах. Срав-
ним величины двух опытов. Несмотря на раз-
ную силу исходных толчков, частоты таких
колебаний (они называются собственными)
сохраняют свою величину. Частоты собствен-
ных колебаний, а их насчитывают шесть ви-
дов— вдоль 3-х координатных осей и вокруг
них, являются постоянной характеристикой
тела.
Поднимем на фанерке всю систему. Очень
быстро и легко можно подобрать такую часто-
ту взмахов фанерки (частоту внешних возбуж-
дающих колебаний), даже если они будут лег-
чайшими покачиваниями, когда кубик начнет
раскачиваться все сильнее и сильнее и наконец
сорвется с пружин — система разрушилась. На-
ступил резонанс — совпали возбуждающая ча-
6*
I Агре гдтировамие
/1МШЦИ1ИМЬМ8
предпочтительных
миттиплмш
ПРОМШДИкИ ЩЫ
предпочти it льны х
ч и с е л_____,
Рис. 43. Схема связей системы предпочтительных чисел
и системы предпочтительных пропорций.
83
стота и одна из шести собственных частот
системы. Резонанс в технике — это страшное
явление. Во всех армиях мира солдаты, под-
ходя к мосту, прекращают маршировку и идут
не в ногу для того, чтобы случайно ритм сол-
датских шагов не совпал с собственной часто-
той моста и не разрушил его.
Без преувеличения можно сказать, что вся
теория колебаний родилась и существует для
борьбы с резонансом. Для того чтобы спасти
от резонанса и, следовательно, разрушения тех-
ническую конструкцию, нужно все возможные
частоты возбуждающих колебаний (спектр ча-
стот возбуждающих колебаний) отодвинуть
возможно дальше от полосы, которую занима-
ют все 6 частот собственных колебаний (спектр
частот собственных колебаний). Покажем на
нашей модельке некоторые пути борьбы с ре-
зонансом.
I. Будем по-иному, с иной частотой встряхи-
вать фанерку, значительно чаще, чем раньше,
еще чаще, еще... Теория колебаний утвержда-
ет, что если частота возбуждающих колебаний
будет в 2,5 раза превышать частоту собствен-
ных колебаний, то с некоторыми оговорками
можно утверждать, что опоры поглотят
81% вибронагрузок. А при разрыве в 3, 4 и 5
раза эффективность поглощения составит со-
ответственно 87,5%, 93% и 96%. К сожале-
нию, в реальных условиях не всегда возможно
84
сдвигать частоты возбуждающих колебаний —
гораздо легче манипулировать частотами соб-
ственными.
II. Изменим конструкцию опор. Установим
кирпичик на более жесткие пружины. Иными
словами, увеличим жесткость системы. Толк-
нем кирпичик—он закачается чаще; повыси-
лись, сместились частоты собственных колеба-
ний. Расчет и подбор виброопор — сегодня
наиболее простой и выгодный путь защиты
конструкций от вибрации, и им чаще всего
пользуются.
III. Положим на кирпичик сверху гирьку, то
есть изменим массу виброизолируемой систе-
мы. Изменятся и частоты собственных колеба-
ний системы. Место крепления гирьки к кир-
пичику тоже играет роль. Поместим ее в цент-
ре площадки или ближе к краю — разными
окажутся частоты собственных колебаний.
Можно отколупнуть от кирпичика часть, рав-
ную по весу наложенной гирьке, и тогда, пере-
двигая по площадке гирьку, можно будет уви-
деть, как перераспределение массы влияет на
изменение частот собственных колебаний.
Мысленно можно сохранить форму кирпичика,
но «переливать», перераспределять, по-иному
концентрировать массу внутри сохраняющей-
ся формы — эффект тот же.
IV. Можно изменять и пропорции кирпичи-
ка (не форму, а именно пропорции). Вместо
кирпичика поставить на пружины призму или
цилиндр той же массы. Частоты собственных
колебаний, естественно, изменятся. Но прин-
ципиально интересней в данном случае сде-
лать иное — изменить габаритные пропорции
параллелепипеда — ведь одна и та же масса
может быть растянута в столбик, сплющена в
тонкую пластинку, сконцентрирована в куб.
Масса одна, а частоты собственных колебаний
системы различны. Вот это и нужно.
Для случая коробчатых пультов управления,
очень простых по форме, расчеты показали,
что управление пропорциями главного вида
теоретически оправдано в пределах значений
пропорций не более 4,0—5,0, а реально и того
меньше. Более резкое изменение пропорций к
изменению динамических характеристик систе-
мы практически не приводит. Частоты собст-
венных колебаний подходят к своим гранич-
ным значениям, и изменить полосу, которую
они занимают, практически не удается. Изме-
нение пропорций становится оправданным
только с точки зрения удобства компоновки,
а корректировка пропорций проводится в ос-
новном с учетом антропометрических, психо-
физиологических и архитектурно-художествен-
ных требований.
Итак, становится ясным, что, варьируя про-
порциями конструкции, можно воздейство-
Рис. 44. Ряд предпочтительных пропорций П80. Зачер-
ненные ячейки обозначают пропорции, сводимые к уже
имеющимся, светлые ячейки — не сводимые. Точками
отмечены члены ряда П80.
вать на ее жизнестойкость. Правда, на
практике в технике это оказывается редко
экономически оправданным — используются
. 85
иные пути. Речь же идет в данном случае о
принципиальном наличии связей динамики тел,
колебаний их с пропорциями тел П:
П =f(Pb
где спектр частот возбуждающих коле-
баний; w — спектр частот собственных коле-
баний; т — масса системы; с — жесткость
системы (в нашем случае, жесткость вибро-
опор).
Перевести эти зависимости в удобные
для использования на практике формулы не
представляет большого труда.
Прежде чем расстаться с моделью, кинем на
нее еще один взгляд. Представим себе, что
раскачивается на фанерке не деревянный кир-
пичик, а некое живое существо, способное
быстро трансформировать свою массу, форму,
пропорции так, чтобы предохранить себя от
наступления разрушительного резонанса, то
есть существо, способное к целенаправленной
самоорганизации. Энергия спектра возбужда-
ющих частот становится сигналом к реоргани-
зации организма, возбуждающие частоты ста-
новятся организующими. Можно предполо-
жить, что именно динамика тел, их колебания
играют важнейщую роль в формировании и
эволюции пропорций тел в окружающем нас
мире.
Комплексная оценка
пропорций
Путь комплексного анализа проблемы про-
порций в архитектуре и технике исключитель-
но перспективен, но, к сожалению, еще весьма
ограниченно используется исследователями.
Между тем даже первые осторожные шаги в
этом направлении позволяют получить инте-
ресные результаты. Следует подчеркнуть осо-
бую природу функциональных пропорций в
архитектуре машин в отличие от строительной
архитектуры. В течение веков строительная
архитектура имела дело с неподвижными объ-
ектами и пропорции сооружений определялись
в основном статическими нагрузками (за
исключением сейсмически опасных районов).
В машиностроении пропорции конструкций
определяются сложным комплексом статиче-
ских и динамических нагрузок.
Рассмотрим, к примеру, пропорции станков.
На габаритные пропорции основных узлов и
станка в целом влияют следующие ключевые
группы факторов: а) обрабатываемая деталь,
ее размеры, форма, количество одновременно
обрабатываемых деталей, режимы работы;
86
б) передаточный механизм, характер его кон-
структивного решения, жесткость конструкции,
внутреннее распределение масс металла;
в) привод, вид его и мощность; г) вопросы
удобства обслуживания и управления стан-
ком человека; д) различные экономические
мотивы. Рациональное решение вопросов жест-
кости и веса уже само по себе приводит
конструктора к простой, симметричной, замк-
нутой, устойчивой форме станка (в виде па-
раллелепипеда чаще всего). Станок, компакт-
но собранный в одну массу, не содержащий
резко выступающих отдельных частей, имею-
щий четкие габаритные пропорции, говорит о
высокой технической культуре его создателей.
На правильном распределении масс узлов, их
жесткости, а также пропорциях станка в целом
серьезно сказывается выделение основных
конструктивных геометрических осей еще на
начальной, эскизной стадии проектирования.
С точки зрения главных геометрических осей
станка компоновка может быть горизонталь-
ной, вертикальной, наклонной, смешанной
(без четкого выделения направления основ-
ной оси компоновки). Наибольшее число дис-
пропорциональных по форме станков прихо-
дится именно на последний, смешанный тип
компоновки, поэтому ее следует по возмож-
ности избегать.
В заводских условиях на работающий станок
действует широкий спектр частот возбуждаю-
щих колебаний (резание, ковка, другие техно-
логические процессы), значительно различаю-
щихся по’ величине и направлению. Близость
или совпадение с частотой возбуждающих ко-
лебаний даже одной из шести частот какой-
либо детали, узла или всего станка в целом
приводит к неоправданно быстрому снижению
точности и производительности станка, умень-
шению срока его службы. Четкое распределе-
ние объемов и масс вокруг основной принятой
геометрической оси станка приводит к созда-
нию простых монолитных форм и, как следст-
вие, к сужению ширины спектра частот собст-
венных колебаний всего станка в целом.
Расчет габаритных пропорций, использую-
щих теорию колебаний, может быть произве-
ден с необходимой степенью точности для лю-
бых видов оборудования и станков. Принципи-
альная схема расчета не изменится, но в
каждом отдельном случае может потребовать-
ся значительное усложнение и удлинение рас-
чета, т. к. появится необходимость учета ряда
тонких конструкторско-технологических и про-
изводственных факторов (стыковые жесткости
отдельных узлов, наличие тяжелых перемеща-
ющихся или сменных узлов, характер установ-
ки на фундамент и др.).
87
ПРИНЦИПЫ ОБРАБОТКИ
Д Р X И Т ЕК.Т,- ХУДОЖЕСТВ.
ТРЕБОВАНИЯ
Рис, 45. Структура основных факторов,
влияющих на габаритные пропорции металлорежущих станков.
Пропорциональные
связи
«Пропорция обретается не только в числах
и мерах, но также в звуках, тяжестях, времени,
положениях и в любой силе, какая бы она ни
была»,— так писал Леонардо да Винчи более
трехсот лет назад. С тех пор число областей че-
ловеческой деятельности, где утвердилось по-
нятие пропорциональности, возросло во много
раз. Но нельзя ли свести все эти проявления
пропорциональности на какой-то единой осно-
ве? Скажем, нельзя .ли, например, закономер-
ность вида
п = f (Pi- Wb т, <?)
использовать для объяснения более широкого
круга фактов и явлений? Например, нельзя ли
связать частоту движений человека (количест-
во шагов при беге и ходьбе) с пропорциями его
тела, соотношением массы его и жесткостей
отдельных частей тела — ног, туловища и т. д.?
Или, скажем, проблема пропорций в архитек-
туре. Разве не связаны масса, жесткость и про-
порции здания с частотой собственных колеба-
ний, а они в свою очередь — с частотами
возбуждающих колебаний (удары ветра, под-
земные толчки и т. д.)? Ведь это в конечном
итоге сказывается на сохранности здания и его
оценке как архитектурного образца. Связь
пропорций тела с распределением масс внутри
его, величинами жесткости и частотами собст-
венных колебаний может быть прослежена, по-
видимому, не только в технических конструк-
циях, но использована для объяснения и обоб-
щения более широкого круга явлений. Часть
этих явлений сведена в табл. 2.
Список проблем, в‘ которых проявляется
природа пропорций, может быть продолжен и
увеличен в зависимости от направленности
конкретных исследований и пытливости мысли.
Можно предполагать, что при некотором уточ-
нении закономерностей пропорциональные свя-
зи могут быть обнаружены в самых неожидан-
ных явлениях: клетки нервной системы —
угнетающее воздействие сантиметровых волн;
пигментные зерна — ультрафиолетовые лучи;
границы спектральной чувствительности глаз
животных — различный отраженный пейзаж-
ный спектр лучей; движущиеся муравьи — ме-
ста крепления клещей при четном и нечетном
их числе; мутации генов— радиоактивное об-
лучение и др. И здесь явно намечаются основ-
ные связи, позволяющие быстро и четко ориен-
тироваться в фактах, которые можно вполне
именовать родственными.
89
Пропорциональные связи в природе и технике
Таблица 2
№ пп Объект Спектр частот возбуждающих (организующих) колебаний Конкретная форма проявления пропорциональных связей
I 2 3 4
1 Станок в цехе Преобладающий спектр час- тот возбуждающих коле- баний в данном цехе (ме- ханический, кузнечно- прессовый и т. д.) Расчет пропорций станка в целом и отдельных его узлов и деталей, в результате увеличивает- ся срок длительного сохранения точности и работоспособности станка
2 Радиоэлектронная аппара- тура при эксплуатации Вибрации и ударные пере- грузки, характерные для данного вида эксплуата- ции Расчет рациональных пропорций аппаратуры как элемент теории надежной виброизоляции
3 Внутризаводской, а также любой иной вид наземного транспорта (экипажи, ав- томобили, поезда и т. д.) Вибрации при движении от неровностей пути Расчет рациональных пропорций транспорта в связи с характером подвески и виброизоляции пассажиров
4 Здание Удары ветра и подземные толчки (микросейсмы) Оптимально подобранные пропорции здания и от- дельных его элементов способствуют длитель- ной сохранности и устойчивости их, выделе- нию образцов (Парфенон и т. д.), возможно, объяснимо присутствие золотого сечения (кор- ректировка пропорций проводится сознатель- но или интуитивно)
5 Судно Удары волн, порывы ветра, вибрации, качка Расчет рациональных пропорций способствует длительной сохранности судна
6 Солдат Движения в бою Интуитивная подгонка по весу амуниции и про- порциональное распределение ее по телу, а также методы крепления (жесткость систе- мы в целом обеспечивает необходимую ско- рость движений в бою)
2
з
Человеческое тело
Шаги и бег
8 Определенные части и орга- Профессиональные вибрации
ны человеческого тела и периодические нагруз- ки, связанные, в частно- сти, с применением руч- ного инструмента
9 Грудная клетка Биение сердца
10 Слуховой аппарат человека Музыка
11 Органы чувств Поле раздражителей
12 Животные, насекомые, пти- Частота движений частей
цы, рыбы, пресмыкаю- щиеся организма
13 Растения Порывы ветра
Продолжение табл. 2
4
Складываются определенные пропорции тела
(опять золотое деление?), изменяется походка
в связи с окостенением или иными изменения-
ми организма (старость). Обнаруживается
возможность предсказаний пределов спортив-
ных результатов, связанных с движениями
тела и отдельных его частей
Изменяются пропорции частей тела, появляются
мозоли и стойкие тканевые изменения
Соотношение масс и жесткостей околосердечных
тканей и органов, исключающее возможность
возникновения резонанса.
Попытки Г. Гельмгольца объяснить физиологиче-
ские законы гармонии и построить, исходя
из этого, теорию консонанса и диссонанса (ре-
зонансные явления)
Идеи А. Ф. Иоффе далеко идущей аналогии
физической природы зрения, слуха, запаха и
вкуса, создающих безграничное многообразие
ощущений путем сочетаний колебаний. С этой
точки зрения объясняется довольно легко ряд
особенностей механизма зрения и др.
Складываются определенные пропорции живых
существ и характер симметрии (плоскостная,
осевая, точечная) в зависимости от преобла-
дающей направленности сил внешней среды и
направленности движения
Складываются определенные пропорции растений,
объяснимы причины осевой симметрии боль-
шинства растений
Общая теория
пропорций
Возможность развития, материального пре-
образования является отличительной чертой
любого живого существа в развивающемся ми-
ре. В неживой природе возможность прогресса,
или существования, обеспечивается воздейст-
вием внешних сил. Для человека прогресс в
физическом развитии организма обеспечивает-
ся воздействием внешних сил, а также воздей-
ствием сил, которые возникают во время соб-
ственного движения. Для предметов, создан-
ных руками и разумом человека (а также для
иных живых существ), прогресс будет обеспе-
чиваться воздействием внешних сил, а также
инстинктивным, на первых порах, а затем дея-
тельным, активным отбором человека (или
иных живых существ). Защита нормальной
работоспособности и функционирования орга-
низма при воздействии спектра динамических
нагрузок, значительно различающихся по ве-
личине и направлению (а также случайных по
времени), выражается в стремлении надежно
самоизолироваться; спектр частот возбуждаю-
щих колебаний может выражаться полосой
вибрации, серией ударов, единичными ударами
или суммой всех этих воздействий. Под влия-
92
нием спектра частот возбуждающих колебаний
каждое тело стремится разрушить или органи-
зовать свою форму так, чтобы сохранить воз-
можность нормального функционирования.
Самоорганизация формы происходит двумя
путями:
— сужением спектра частот собственных
колебаний;
— сдвигом спектра частот собственных ко-
лебаний по отношению к спектру частот воз-
буждающих колебаний.
Спектры частот возбуждающих и собствен-
ных колебаний связаны чрезвычайно гибко.
Сдвиг одного из них обязательно вызывает
сдвиг другого. Требования необходимости оди-.
наково эффективной защиты тела или организ-
ма в изменившихся условиях, а также доста-
точной устойчивости этой защиты накладывают
ограничения на соотношения величин спектров.
Для нормально функционирующего замкну-
того объема материи (предмет, тело, орга-
низм) величина отношения частоты возбуж-
дающих колебаний к частоте собственных
колебаний есть величина постоянная в данных
условиях, а при изменении условий эта вели-
чина должна по возможности сохранять свое
значение в определенных пределах. При виб-
роизоляции это соотношение принимается рав-
ным в инженерных расчетах 2,5—5,0.
Важную роль в формировании пропорций
тела играет количество энергии, сообщенной
телу в единицу времени спектром частот воз-
буждающих (организующих) колебаний. Ско-
рость изменения в соотношениях массы,
жесткости, частот организующих колебаний
определяется следующей закономерностью:
изменение пропорций нормально функциони-
рующего замкнутого объема материи (пред-
мет, тело, организм) пропорционально величи-
не поглощенной телом энергии.
Сформулированные закономерности самоор-
ганизации объясняют происхождение и, более
того, необходимость присутствия симметрии в
живой и неживой природе. При всех иных ус-
ловиях тело, обладающее весовой и геометри-
ческой симметрией, имеет суженный спектр
частот собственных колебаний, что соответству-
ет большей устойчивости, жизнестойкости те-
ла и организма. Характер симметрии (осевая,
плоскостная, точечная и др.) будет зависеть
от направления действия той части спектра
частот возбуждающих колебаний, которая об-
ладает большей энергией. Так как действия
этих участков спектра частот возбуждающих
колебаний могут варьировать во времени и
направлении, то каждому из этих вариантов
Рис. 46. Примеры пропорциональных конструкций
станков:
а) токарного, б) фрезерного, в) зубофрезерного, г) координатно-
расточного, д) хонинговального, е) шлифовального.
может соответствовать в природе свой поря-
док симметрии. Симметрия является основ-
ным, первичным признаком организованной
материи. В дальнейшем, по мере усложнения
организации материи (химическая, биологиче-
ская и т. д.), появляется тенденция, с одной
стороны, к снижению симметрии (нарушение
первичных элементов симметрии), с другой
стороны, к усложнению симметрии (накопле-
ние в различных комбинациях новых элемен-
тов симметрии).
Легко заметить, что рассмотренные пробле-
мы по меньшей мере близки, а по большей ме-
ре могут даже привести частично не только к
объяснению причин закономерности проявле-
ния симметрии в окружающем мире, или иначе
говоря, природы симметрии, но и к возможно-
му решению проблем количественных основ
гармонии цветов, гармонии в музыке, гармонии
в пропорциях человеческого тела и, следова-
тельно, вообще законов гармонии. Рассмотрен-
ных примеров достаточно для того, чтобы по-
верить в возможность количественных сужде-
ний об объективных источниках прекрасного.
Ну, а если эти объективные источники прекрас-
ного могут быть хотя бы частично описаны
математически и оценены количественно, то,
значит, и законы гармонии и прекрасного в ок-
ружающем мире, законы эстетики могут
иметь твердую количественную основу.
и
ЛИТЕРАТУРА
Богданович Л. Б., Бурьян В. А., Р а у т-
м а н Ф. И. Художественное конструирование В ма-
шиностроении. Киев, «Техника», 1970.
Брунов Н. Пропорции античной и средневековой
архитектуры. М., Изд. Всес. Акад, арх., 1936.
Воробьев Н. Н. Числа Фибоначчи. М., «Наука»,
1972.
Гельмгольц Г. Учение о слуховых ощущениях
как физиологическая основа для теории музыки. СПб.,
1895.
Гика М. Эстетика пропорций в природе и искусстве.
М., Изд. Всес. Акад, арх., 1936.
Гримм Г. Д. Пропорциональность в архитектуре.
М.—Л., ОНТИ, 1935.
Давыдовский А. С. Эстетика и технологичность
конструкций станков.— В сб. «Совещание по разработ-
ке современных форм металлорежущих станков». Те-
зисы докладов. М., ЭНИМС, 1964.
Добровольский Е. А., Эрлих Л. Б. Основ-
ные принципы конструирования современных машин.
М.— Киев, Машгиз, 1956.
Ильинский В. С. Вопросы изоляции вибрации и
ударов. М., «Советское радио», 1960.
Казаринова В. И. Красота и стандарты. М.,
«Знание», 1968.
Капустин И. И. Как создают машины. М.,
«Московский рабочий», изд. 1-е, 1960, изд. 2-е, 1967.
Корбюзье Ш. Архитектура XX века. М., «Про-
гресс», 1970.
Красильников В. А. Звуковые и ультразвуко-
вые волны. М., Физматгиз, 1960.
Кринский В. Ф. Модульные пропорции. Диссер-
тация на соискание ученой степени доктора архитек-
туры. М.» 1955.
Крюков Ю., Мельников А. Пропорционирова-
ние станков.— «Техническая эстетика», 1966, № 7.
Л а уэ р Д. Ф. Загадки египетских пирамид. М.,
«Наука», 1966.
Мельников А. О золотом сечении.— «Техническая
эстетика», 1968, № 8.
Мессель Э. Пропорции в античности и в сред-
ние века. М., Изд. Всес. Акад, арх., 1936.
Повилейко Р. П. Об анатомических требовани-
ях человека к современной технике. Новосибирск,
1964.
Повилейко Р. П. Мистическое 1,618...— «Зна-
ние— сила», 1963, № 8.
Повилейко Р. П. .Исследование некоторых воп-
росов конструирования машин и автоматов. Диссерта-
ция на соискание ученой степени кандидата техниче-
ских наук. Новосибирск, 1967.
Повилейко Р. П. Пропорции в технике.— «На-
учная мысль» (Вестник АПН), 1968, вып. 11 (англ.,
нем., фр., исп. языки, вошла в сборник работ, вышед-
ших в Токио в 1969 г. на японском языке).
Повилейко Р. П., Пономаренко А. И.
Красота и стандарты (предпочтительные пропорции).—
В кн.: «Первая Западно-Сибирская конференция по
технической эстетике». (Сокращенная стенограмма).
Новосибирск, 1964.
Повилейко Р. П., Шехвиц Э. И. Пропорции
в технике. Новосибирск, 1965.
Повилейко Р. П., Шехвиц Э. И. Опеделе-
ние габаритных пропорций станков в связи с их виб-
роустойчивостью.— В кн: «Приборы точной механи-
ки и технология приборостроения». М., ВЗМИ, 1971.
Покровский Г. И. Архитектура и законы зре-
ния. К теории архитектурных пропорций и форм. М.(
Изд. Всес. Акад, арх., 1936.
Семиотика и искусствометрия. М., «Мир»,
1972.
Тимер ди нг Г. Е. Золотое сечение. (Пер.
В. Г. Резвой, ред. Г. М. Фихтенгольца). Пг., 1924.
Т и ц А. А. Архитектура, стандарт, красота. Киев,
«Будивельник», 1972.
Тимошенко С. П. Колебания в инженерном де-
ле. М., Физматгиз, 1959.
Цейзинг А. Золотое сечение как основной мор-
фологический закон в природе и искусстве. М., 1876.
Чернышев А. Н. Художественное конструирова-
ние полиграфического оборудования. М., «Книга», 1972.
Шевелев И. Ш. Геометрическая гармония. Опыт
исследования пропорциональности в архитектуре. Кост-
ромское книжное издательство. Кострома, 1963.
Шехвиц Э. И., Повилейко Р. П. К вопросу
о рациональных архитектурных пропорциях металлоре-
жущих станков.— В кн.: «Вопросы механической обра-
ботки металлов». ВЗМИ (сборник научных трудов).
Вып. 5. М., «Высшая школа», 1963.
Шмелев А. И. Вертикальные многошпиндельные
токарные полуавтоматы. М., Машгиз, 1961.
Эрлих Л. Б. Архитектура станков.— «Вестник ме-
таллопромышленности», 1939, № 1.
Borissavlievitch М. The Golden Number and the Scien*
tific aesthetics of Architecture. Allee Tiranti, London.
1958.
МЕТОДЫ
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
96
Дизайн
и изобретательство
Проектирование любой технической систе-
мы начинается с поиска основной конструк-
тивной идеи. Для ручного инструмента, не-
сложных конструкций, малых машин, осно-
ванных на общеизвестных физических эф-
фектах, этот поиск может достаточно
эффективно осуществляться как конструкто-
ром-изобретателем, так и художником-кон-
структором, дизайнером. С ростом сложности
машин для дизайнера, нс имеющего глубоких
специальных знаний в узкой области, такая
возможность уменьшается, поиск становится
коллективным. С поиска основной техничес-
кой идеи, технического решения начинается
как художественное конструирование (ди-
зайн), так и просто конструирование про-
мышленного изделия. В этом одинаково
убеждены как изобретатели, так и дизайнеры.
Обманчивая простота всех гениальных
изобретений питает неистребимую мечт
изобрести что-нибудь «из головы». Просты
законы Ньютона, и, казалось бы, нужно
напрячь совсем немного воображения, чтобы
создать нечто подобно-важное, но именно
Ньютон любил повторять, что он увидел даль-
ше и больше других, потому что стоял на
плечах гигантов науки прошлого. Более чем
прав гений изобретательства Т. А. Эдисон,
любивший повторять, что талантливость со-
ставляется всего лишь из 1% вдохновения, из
99% тяжелого труда.
В теории изобретательства утверждается,
что изобретатели не менее чем в 70% случа-
ев ищут решение, перебирая без определен-
ной, системы различные варианты, и по мень-
шей мере 2/3 изобретательских задач ре-
шаются одними и теми же приемами, кото-
рые могут быть названы типовыми приемами
разрешения технических проблем.
Из литературы по методике конструирова-
ния и изобретательства были выбраны все
возможные приемы разрешения технических
задач, а также те показатели, которые под-
вергались изменениям при использовании при-
емов: всего 428 авторских приемов и 129 по-
казателей. Из них в результате сопостави-
тельного анализа были выделены 223 ориги-
нальных недублированных приема и 95 пока-
зателей. Объективно сформировать и
ранжировать группы из них помогла теория
графов с помощью ЭВМ. Было сформировано
10 групп основных показателей, включая
художественно-конструкторские удобства об-
служивания и безопасности. Весь массив
приемов удалось в результате свести к 10 ос-
7 р. Повилейко
новным принципам: 1) неологии, 2) адапта-
ции, 3) мультипликации, 4) дифференциа-
ции, 6) инверсии, 7) импульсации, 8) дина-
мизации, 9) аналогии, 10) идеализации. Это
далб возможность построить особую деся-
тичную систему классификации конструктор-
ско-изобретательских задач в виде набора
матричных таблиц, в строках которых запи-
саны меняющиеся характеристики объекта
Пк, а в столбцах — основные приемы их изме-
нения Пр. Эти таблицы были названы десятич-
ными матрицами поиска (ДМП). Каждой из
100 (10X10) ячеек ДМП был присвоен двой-
ной индекс, первая цифра которого характе-
ризовала группу показателей ’ Пк, а вто-
рая— группу приемов Пр. Например: 1.2 —
адаптация геометрических показателей, 10,9 —
аналогия художественно-конструкторских по-
казателей и т. д.
ДМП на базе десятичной разбивки показа-
ла себя обозримой в восприятии, легкой в
запоминании и исчерпывающе удобной в
пользовании. Контрольная проверка ДМП на
500 оригинальных изобретениях из области
машиностроения показала, что ни одно из
них не вышло за рамки выделенных групп
приемов и показателей. Кроме того, анализ
230 художественно-конструкторских разрабо-
ток станков, технологического оборудования,
приборов, инструмента показал, что все прие-
97
мы и методы синтеза, относимые к дизайну
и художественному конструированию, явля-
ются частными случаями ДМП. Причем бо-
лее 2/3 задач решилось простейшими метода-
ми: неологией, адаптацией, интеграцией.
Каких-то особых приемов, выходящих за рам-
ки ДМП, в практике художественного конст-
руирования обнаружено не было.
Следует отметить, что показатели и измене-
ния этих показателей реальны, объективны,
а приемы, ведущие к изменению, улучшению
этих показателей, субъективны и по сути сво-
ей отражают работу человеческого мозга.
Формы этого отражения могут быть различ-
ны— одинаковое решение может быть вызва-
но к жизни и объяснено различными приема-
ми, в зависимости от того, какая часть или
сторона конструкции стала для проектиров-
щика нитью ариадны, ведущей к решению
технической проблемы. Об этом свидетельст-
вуют факты одновременного создания одного
и того же изобретения исследователями,
идущими разными путями.
При построении ДМП используется поня-
тие системы. Под термином система понима-
ют машины в целом, а также приборы, аппа-
раты, механизмы, приспособления и т. д., их
отдельные части и детали. Одна и та же кон-
струкция в зависимости от целей производст-
ва может рассматриваться и как система в
98
целом, и как множество систем, связанных
различными отношениями. Система может быть
сужена до отдельной детали конструкции и
расширена так, что любой компонент среды,
ранее внешней по отношению к системе, ста-
новится ее элементом. Поэтому одна и та же
конструкция как источник множества систем
может иллюстрировать одновременно самые
различные приемы, методы, принципы раз-
решения технических противоречий. Решение
задачи должно строиться на последователь-
ном переборе ряда расширяющихся, сужаю-
щихся и сдвигающихся родственных систем.
Классификация
показателей
Ниже дается классификация показателей,
которые учитываются при конструировании
любой машины или системы машин.
VI. Геометрические показатели. К ним от-
носятся: длина, ширина, высота, площади,
занимаемые конструкцией в плане, и площа-
ди сечений, объем, форма.
v 2. Физико-механические показатели. К ним
относятся: вес конструкции и отдельных ее
элементов, материалоемкость, прочность и
иные качества используемых материалов
(в том числе новых материалов), коррозо-
устойчивость и т. д.
3. Энергетические показатели. К ним от-
носятся: вид и мощность энергии, характе-
ристики привода, к. п. д. и т. д.
4. Конструкционно-технологические пока-
затели. К ним относятся: технологичность из-
готовления машины, ее транспортабельность,
жесткость, сложность или простота конст-
рукции и др.
5. Надежность и долговечность. К ним от-
носятся факторы чисто технического характе-
ра — техническая надежность и долговеч-
ность, а также соотнесенные к конструкции
такие факторы, как защищенность от вред-
ных воздействий среды; все факторы, свя-
занные с участием человека в работе, вынесе-
ны в другую группу показателей.
6. Эксплуатационные показатели. К ним
относятся: производительность, точность и
качество работы машины, стабильность ее
параметров, степень готовности к работе (бы-
строта приведения в рабочее состояние, или
иначе говоря, быстрота «разгона») и т. д.
7. Экономические показатели. К ним от-
носятся: ' себестоимость машины и отдельных
'ее элементов, трудозатраты на производство
и эксплуатацию, расходы, потери и т. д.
8. Степень стандартизации и унификации.
9. Удобство обслуживания и безопасность.
Сюда включены все показатели, связанные
с охраной труда и техникой безопасности,
эргономикой и инженерной психологией,
удобствами изготовления, работы, контроля
и ремонта, требованиями комфортабельных
условий труда (шум, вибрации, влажность,
температура, запыленность, освещенность и
др.) и высокой культуры производства; в дан-
ную группу вводятся все факторы, связанные
с участием человека в обслуживании машины
(все вредные факторы, связанные с воздейст-
вием на машину, выносятся в другие группы).
10. Художественно-конструкторские пока-
затели. К ним относятся все показатели, ко-
торые, с одной стороны, придают формам ма-
шины высокие художественно-конструктор-
ские достоинства (тектоничность, масштаб-
ность, цельность, гармоничность, пропорцио-
нальность и др.), а с другой стороны — по-
зволяют рассматривать машину как промыш-
ленный образец.
Неология
Принцип неологии (от латинского «знание
нового» , «новизна») заключается в использо-
вании проектировщиком процессов, конструк-
ций, форм, материалов, их свойств и пр., новых
для данной отрасли техники или новых вообще
99
(использование передового отечественного
и зарубежного опыта в данной отрасли, смеж-
ной и иных отраслях). Предполагается, что
уже где-то и кем-то вне данной отрасли запла-
нированная техническая система создана и на-
до только ее разыскать и проверить в данных
условиях, использовать при практически пол-
ном отсутствии вносимых изменений с целью
приспособления. Существуют данные по ряду
отраслей техники, что до 80% конструкторских
разработок по новой технике невозможно па-
тентовать, так как они уже кем-то когда-то
изобретены, спроектированы, созданы. Вот по-
чему использование принципа неологии несет в
современных условиях высокий экономический
эффект. Не случайно столь широкое распрост-
ранение во всех отраслях техники получили так
называемые комплектующие изделия, вводи-
мые, встраиваемые в оригинальные техничес-
кие системы (электроосветительная арматура,
встраиваемые аппараты связи и др.). Общеиз-
вестно, что столь много дает для самых отда-
ленных, казалось бы, отраслей техники аппара-
тура для исследования космоса и военных це-
лей. К примеру, перенос реактивного двигателя
из авиации в мелиорацию вызвал к жизни ре-
активный канавокопатель, обеспечивший себе-
стоимость работ в 15 раз дешевле экскаватора.
1.1. Это чаще всего заимствование, копиро-
вание, сохранение чуждых новой функции
100
форм, например, коробка старого автомобиля,
содержащая новый мощный мотор.
2.1. Это в основном использование новых
материалов и их свойств. Изобретатель Г. Ба-
бат, разработавший идею высокочастотной за-
калки для узких нужд военной техники, выяс-
нил, что она приложима во многих иных отрас-
лях машиностроения, где необходимо пре-
дупреждение интенсивного механического из-
носа— истирания поверхностей,— для зубча-
тых колес, цилиндров двигателей, мерительно-
го инструмента.
3.1. Это использование новых видов энергии
морских приливов, «мирного» атома в тради-
ционных целях и старых источников энергии
по-новому (электромобили, паровые автомо-
били).
4.1. Для станкостроения, например, это за-
мена механических систем электрическими,
t оптическими, акустическими, пневматически-
’ ми (пневмоника), запаховыми (одорология),
внедрение программного управления.
5.1., 6.1., 7.1., 8.1. связаны прежде всего
с использованием и внедрением в данную инте-
ресующую нас область лучшего передового оте-
чественного и зарубежного опыта.
9.1. Это, в частности, использование' на про-
изводстве в новых функциональных целях для
повышения производительности труда, музыки,
цвета.
10.1. Может быть проиллюстрирована вели-
ким множеством примеров, начиная с быта
первобытных племен Африки, использовавших
навоз как связующий строительный материал,
а пепел навоза как белила, кончая практикой
современного итальянского дизайнера М. Бел-
лини, получившего премию «Золотой циркуль»
за проект печатной машины, импульсом к
созданию новой формы которой послужила
нелюбовь автора к окрашенному металлу.
«Я,— вспоминает М. Беллини,— пытался при-
менить пластификат-сталь с добавлением пла-
стика, слоистый, легко гнущийся материал,
одна сторона которого гладкая, пластиковая,
а другая представляла собой обнаженную не-
заглаженную структуру, которая легко соеди-
нялась с подобной же структурой».
Адаптация
Принцип адаптации (от латинского «прила-
живание», «приноровление») заключается
в приспособлении проектировщиком известных
процессов, конструкций, форм, материалов
и их свойств для конкретных данных условий.
Древние галечные орудия — это камни, окатан-
ные движением морской или речной воды и на-
скоро обитые в рабочей части. Первый то-
пор— это нижняя челюсть пещерного медведя
с отбитыми сочлененным бугорком и венечным
отростком. Первая ловушка — это та же яма,
только заглубленная, с отвесными стенами
и кольями на дне. Первое духовое ружье — это
обычная-камышовая или бамбуковая трубка,
тщательно обработанная изнутри. Череп — ча-
ша, шкура — накидка, лопух — зонтик, уголь-
ный карандаш, гусиное перо — все это классиче-
ские примеры адаптации. Исходная система,
оставаясь в целом прежней, лишь слегка ви-
доизменяется, количественные характеристики
изменяются не более чем вдвое. Некоторые
приемы, относящиеся к принципу адаптации:
изменить традиционные величины параметров
системы (конструкции или технологического
процесса); модифицировать, переделать систе-
му с целью приспособления ее к иным услови-
ям работы без изменения основной конструк-
тивной схемы, защитить систему (например,
приспособить конструкцию к работе в различ-
ных климатических условиях); изменить усло-
вия работы системы, изменить характеристи-
ки внешней среды, окружающей систему.
Для некоторых капиталистических фирм,
трестов, концернов и даже целых стран прин-
ципы неологии <и адаптации стали основой, на
которой быстрыми темпами развивался про-
мышленный потенциал. Использовались в этой
ситуации все дозволенные и недозволенные
приемы, включая массовую закупку патентов
и промышленный шпионаж.
101
Мультипликация
Принцип мультипликации (от латинского
«умножение») заключается в умножении функ-
ций и деталей системы, причем умноженные
системы остаются подобными друг другу,
однотипными. К принципу мультипликации
относятся приемы, не только связанные с уве-
личением характеристик систем (гиперболиза-
ция), но и с их уменьшением (миниатюриза-
ция), в любом случае мультипликация харак-
теризует изменение характеристик систем в 2
раза и более. Гиперболизация и миниатюриза-
ция как методы мультипликации используют-
ся с древнейших времен; примером тому могут
быть гигантолиты, бифасы и мегалитические
сооружения каменного века, пирамида Хеопса,
царь-пушка и царь-колокол, современные теле-
визионные башни и небоскребы. Путем увели-
чения размеров ножа была изобретена сабля,
а ножниц — гильотина; большие хозяйственные
вилы повторила в миниатюре на нашем столе
вилка, уменьшены до карманно-сувенирных
размеров и повторены многотысячными тира-
жами Эйфелева башня, а для детей — различ-
ные военные машины. Любой переход qt моде-
ли к реальной конструкции и обратно может
быть отнесен к мультипликации. Увеличение
технического объекта до предельно возмож-
102
ных размеров (а это вообще характеризует
приближающееся вырождение конструкции)
дало огромное количество новых технических
устройств — гигантские экскаваторы, турбины,
самосвалы,, огромные прессы и станки, прокат-
ные станы, воздушные и морские лайнеры.
1.3. Дублирование, многократное увеличе-
ние или уменьшение размеров, сечений, площа-
дей, объемов, занимаемых конструкцией, умно-
жение деталей конструкции (перфорирован-
ные, гофрированные, ребристые конструкции,
параллельное и последовательное соединение
элементов, различные цепи), пропорциональ-
ное изменение форм конструкции по принципу
•подобия, увеличение размеров исполнительных
рабочих органов (особенно для объемных спо-
собов обработки), их повторение (многослой-
ные, многоступенчатые, многоэтажные кон-
струкции) .
2.3. Может быть проиллюстрировано приме-
ром увеличения прочности системы за счет уве-
личения ее массы — увеличивается толщина
детали, увеличивается число спиц в колесе или
перегородок жесткости в конструкции.
3.3. Осуществляется в основном наращива-
нием энергии мощности воздействия про-
цесса— «вольтов столб», изобретенный Алек-
сандром Вольта в 1799 г., наборы современных
пластинчатых аккумуляторов, полиспаст Архи-
меда, многомоторные самолеты, гидроусилите-
ли, использование лазера для обработки ме-
таллов и т. д. Характерные общие особенности
приемов 2.3. и 3.3. обусловили тот факт, что их
иногда называют приемами <с позиции силы»,
или «удара в лоб».
4.3. Связывают чаще всего с увеличением
числа рабочих органов, рабочих позиций, коли-
чества одновременно обрабатываемых деталей,
с повторением однотипных технологических
операций — многократная перегонка фракций,
каскадные очистительные колонны, каскадные
пламенные печи и холодильники, многопози-
ционные полуавтоматы и автоматы, роторные
линии. Леонардо да Винчи создал серию мно-
гоствольных органных пушек, одна из которых,
имевшая 33 ствола, расположенных в 3 ряда,
стреляла одновременно 11 стволами, имевши-
ми общее устройство для воспламенения заря-
дов. В истории русского оружия заняли свое
почетное место многоствольная «сорока» —
русская ракетница времени Петра I, скоро-
стрельное 44-ствольное орудие А. К. Нартова,
изготовленное в 1741 г. (стволы располага-
лись по радиусам большого легко вращаемого
колеса), многоствольные зенитные пулеметы
и, наконец, многоствольный реактивный мино-
мет «Катюша».
5.3. Характеризуется рядом своеобразных
методов и приемов, в частности методом дуб-
лирования, резервирования. В 1859 г. по проек-
ту И. Брюнеля в Англии был сооружен ко-
рабль-левиафан «Грейт-Истерн», считавшийся
чудом своего времени и описанный Жюль
Верном в романе «Плавающий город». Ко-
рабль имел 3-кратное резервирование движи-
телей— был оборудован гребными колесами,
гребным винтом и парусами.
Много общего имеют приемы 6.3. и 7.3. Печа-
тание книг с IX по XV в. осуществлялось с цель-
ной для каждого листа книги гравировальной
печатной доски. Уже сама гравировальная пе-
чатная доска была шагом вперед по сравне-
нию с рукописными книгами и позволяла тира-
жировать, мультиплицировать накопленные че-
ловечеством знания. Но принцип не был исчер-
пан до конца. Раздробив традиционный объект
на мелкие однородные части, разделив цельную
гравировальную доску на отдельные мелкие
буквы — литеры, И. Гутенберг обеспечил тем
самым возможность их повторного использо-
вания, изобрел печатную машину.
8.3. Выводит на первый план известные
конструкторские приемы агрегатирования и
унифицирования. Развитием этих приемов мо-
гут считаться: введение, размерно-подобных,
параметрических рядов конструкций, создание
различных по функциональному назначению
систем из одинаковых унифицированных эле-
ментов (здания, которые можно пристраивать
друг к другу бесконечно), использование стан-
403
дартных трафаретов (французская система
«Летрасет», позволяющая вместо рисованных
шрифтов, символов и даже сюжетных сценок
использовать удобные переводные картинки),
модульное проектирование. Уже Поллион
Марк Витрувий устанавливал модуль-калибр
для свинцовых водопроводных труб. Из двух
типов модулей выстроено 70 различных зданий
пионерлагеря «Артек». На микромодулях
построено все электронное обеспечение ракет,
спутников и межпланетных кораблей.
Примерами 9.3. могут служить многостаноч-
ное обслуживание в металлообрабатывающем
и ткацком производстве, внедрение удобной в
обслуживании унифицированной рабочей ме-
бели, различные эргономические стандарты.
Различны приемы 10.2.— модульная обработка
форм, их ритмическое членение, введение эле-
ментов симметрии.
Дифференциация
Принцип дифференциации (от латинского
«различие») заключается в разделении функ-
ций и элементов системы; ослабляются функ-
циональные связи между элементами системы,
повышается степень свободы их взаймопереме-
щения, разносятся элементы производства,
конструкции и рабочие процессы в прост’
ранстве и во времени.
104
1.4. Сводится чаще всего к дроблению фор-
мы различными приемами, например, отказом
от замкнутых объемных форм и переходом.* к
формам открытым, разделением системы на
объемную и необъемную части и вынесением
одной из частей за пределы ограничивающей
зоны (телевизор с дистанционным управлени-
ем-коробочкой).
2.4. Приемы связаны с весом системы и ины-
ми свойствами применяемых материалов и ра-
бочих процессов: разделение системы на две
части — «тяжелую» и «легкую», передвижение
только легкой части; удаление частей системы,
ставших излишними цосле разделения (желе-
зобетонные шпалы из двух половинок, связан-
ных стальной трубой, двутавр); составление
системы из заведомо неравнопрочных элемен-
тов, создание местного качества (пластмассо-
вые крошки, армированные проволокой); дро-
бление технологического процесса на ряд
ступеней; разделение твердых, жидких или
газообразных тел на части, дезынтеграция уг-
ля, глины, гипса, соли, формовочных смесей,
очистка газов от пыли и сажи; отделение ме-
шающей части, мешающего свойства, локали-
зация вредной части системы, одного из вред-
ных качеств системы (защита при облучении
рентгеновскими лучами всех частей тела, кро-
ме просвечиваемых целенаправленно; различ-
ные мероприятия по звукоизоляции, шумоза-
щите, взрывобезопасная шахтерская лампа
Хэмфри Дэви, в которой пламя изолировано от
внешней среды сетчатым цилиндром из медной
проволоки); выделение единственно нужного
качества (отпугивание птиц от аэропортов вос-
произведением записанных на магнитную лен-
ту крика перепуганных птиц, отпугивание
обезьян и других животных искусственными
остропахучими следами льва).
3.4. Может быть проиллюстрировано разде-
лением движущегося потока перегородками на
два или несколько потоков; в данном случае
речь идет о «потоке» энергии (воды, инфор-
мации и др.), но прием может быть использо-
ван и для иных групп показателей.
4.4. Охватывает значительное количество
приемов, вот некоторые из них: разделение
системы на части, соединенные гибкими свя-
зями (поезд из связки вагонов, цепочка плотов
на буксире, высокоэффективные на небольших
реках гирляндные продольные и поперечные
гидротурбинные установки Б. Б. Блинова);
разделение системы на части и приближение
каждого из разделенных элементов системы к
тому месту, где он работает (автомашины,
каждое колесо которых имеет тяговый электро-
двигатель); применение «развернутых» кине-
матических и силовых схем, обеспечивающих
максимальную обозримость и доступность эле-
ментов системы; растягивание системы, удале-
ние друг от друга элементов системы (в том
случае, если это не требует общего изменения
конструкции, а только резко удлиняет пропор-
ции формы, то прием относится к дифференци-
ации геометрических показателей); автомати-
зация управления и привода; усложнение
систем.
5.4. Общее повышение надежности и долго-
вечности системы может быть достигнуто тем,
что хрупкая система дифференцируется на
элементы, становится разъемной, появляется
возможность замецы отдельных поврежденных
элементов аналогичными взаимозаменяемыми
деталями.
6.4. Достигается, в частности, расчленением
функций и потребностей, обеспечением их соот-
ветствующими орудиями труда (вместо просто
ножа — ножи столовые для мяса, рыбы, фрук-
тов, хлеба, очистки картофеля, кинжалы, кор-
тики, перочинные ножи, садовые, охотничьи,
складные, боевые, бебуты и др.).
7.4. Широко известно, сколь большие эконо-
мические выгоды несет специализация ручного
инструмента, технического оборудования ра-
бочих мест, участков, цехов и предприятий в
целом.
Примером 9.4. может служить комбиниро-
ванное освещение крупных карусельных стан-
ков и других рабочих мест.
Асимметрия как прием может характеризо-
105
вать не только 10.4. — тиски со смещенными
губками, неравномерность фар автомобиля,
предупреждающая ослепление шоферов встреч-
ных машин.
Особого разговора заслуживают приемы
8.4., практически целиком построенные на ме-
тодах секционирования; в частности, металло-
режущие станки — это машины особого рода,
предназначенные для производства всех дру-
гих машин. Если при проектировании, скажем,
бытовой аппаратуры, транспорта и др. методы
агрегатирования и унификации рассматрива-
ются инженером-проектировщиком как методы,
облегчающие производство этих деталей, то
при проектировании станков эти же методы
рассматриваются прежде всего как методы,
облегчающие производство и других изделий.
Вот почему методы агрегатирования в прило-
жении к технологическому металлообрабаты-
вающему оборудованию логичней относить как
к принципу интеграции, так и дифференциации.
Эти же методы в приложении ко всем осталь-
ным конструкциям, машинам и механизмам
(транспорт, радиоаппаратура и пр.) оправдан-
ней относить к принципу дифференциации.
Интеграция
Принцип интеграции (от латинского «цель-
ный») заключается в объединении, совмеще-
ны
нии, сокращении и упрощении функций и форм
элементов и системы в целом; сближаются эле-
менты производства, конструкции и рабочие
процессы в пространстве и во времени. Формы
проявления интеграции систем могут быть
различны, диапазон приемов широк — от прос-
тейших видов механического соединения, спле-
тения, смешивания (А. Нобель изобрел дина-
мит, смешав жидкий нитроглицерин с пори-
стым пироксилином), а затем встраивания,
сплавления (бронза, легированные стали) до
высших форм сращивания, симбиоза техничес-
ких систем с живыми организмами (использо-
зование голубя для контроля колец подшип-
ников, а кошки для наведения на цель ракеты
класса «воздух — воздух»). Система может
объединять 2, 3,4 и более исходных элементов
в различных комбинациях — старое со старым,
старое с новым, новое с новым. Примеры:
насос+лампа = рримус, паяльная лампа; на-
сос +полая игла = медицинский шприц; на-
сос +сушильный шкаф = вакуумсушилка; теле-
га + паровой котел = паровая повозка Ж. Кюньо
(1783 г.).
1.5. Сводится чаще всего к требованиям пе-
рехода к упрощенным, компактным формам
путем избегания открытых механизмов и пере-
дач, заключения механизмов в закрытые кор-
пуса, предотвращающих проникновение пыли
и влаги на трущиеся поверхности, размещения
одного объекта внутри другого, который, в
свою очередь, может располагаться внутри
третьего, и т. д. (огнестойкий многослойный
денежный шкаф, известная русская игрушка
«матрешка»), перехода от растрепанных форм
к прямоугольным или же от прямоугольных R
сфероидальным (уменьшение «разветвленнос-
ти» форм).
2.5. Есть оригинальные приемы, например,
не просто совмещение объектов, но совмеще-
ние объектов несовместимых (оптическое сов-
мещение двух объемных изображений), не
просто совмещение процессов, но совмещение,
связанное с упрощением, исключением ряда
промежуточных операций (способ подземной
газификации угля, предложенный в 1888 г.
Д. И. Менделеевым).
3.5. Введение общего привода, создание
единого энергетического источника взамен
многочисленных независимых, локальная кон-
центрация энергии и сил — сжатие струи воды
и увеличение напора в десятки и сотни раз в
гидромониторах (при напоре в сотни атмосфер
можно обрабатывать гранит и базальт), фоку-
сировка электронного пучка набором линз и др.
4.5. Наряду с антиприемами дифференци-
ации включает и некоторые своеобразные при-
емы: сближение удаленных элементов системы;
жесткое объединение элементов системы в ком-
пактное целое; применение рациональных
укороченных, свернутых кинематических и
силовых схем, избегание сложных многоэле-
ментных схем; всемерное упрощение систем
(двухтактный двигатель внутреннего сгорания
взамен более сложного четырехтактного);
соединение систем, предназначенных для смеж-
ных операций (жилетка с пристегивающимися
на молнии рукавами), включение одной систе-
мы в другую (дизель-генератор), создание
многофункциональных нетрансформируемых и
трансформируемых систем (диван-кровать, но-
силки-кровать, шапка-зонт, перчатки-кошелек);
расширение или Объединение функций, напри-
мер, одновременное сверление и обточка; со-
кращение объема механической обработки,
замена механической обработки более произ-
водительными способами обработки без сня-
тия стружки, добиваясь в итоге того, чтобы
детали изготавливались из заготовок с формой,
приближающейся к форме изделия (в идеале
заготовка должна совпадать с деталью).
5.5 Иногда только монолитное решение
системы делает ее надежной, работоспособной,
долговечной (литые станины станков).
Примером 6.5. могут быть универсальные
металлорежущие станки, счет которым в ста-
ночном парке идет,на миллионы.
7.5. Большую экономическую выгоду произ-
водству несут разработка типовых технологий
и групповая обработка деталей.
107
• 8.5. Приемы агрегатирования, используемые
при проектировании технологического оборудо-
вания и построенные на использовании только
стандартизованных и нормализованных эле-
ментов.
9.5. Введение единой системы управления
(централизованная смазка), единых вычисли-
тельных центров — к основной большой ЭВМ
подключаются, по надобности, дочерние малые
машины и устройства-перфораторы, накопи-
тели, приспособления для ввода и печатания
информации и т. д.
10.5. Хорошо характеризует закрытые фор-
мы и приемы, обеспечивающие цельность и
композиционное единство форм промышленных
изделий.
Инверсия
Принцип инверсии (от латинского «перево-
рачивание», «перевертывание», «перестанов-
ка») заключается в обращении функции, фор-
мы и расположения элементов и системы в
целом. Очень часто принцип инверсии условно
называют принципом «наоборот», «в обход»
или «удар с тыла».
1.6. Обращение, выворачивание Формы на-
изнанку, отказ от традиционной формы (не-
круглые валы).
2.6. Отказ от требуемой, казалось бы, и
108
наращиваемой твердости и жесткости (обра-
ботка древними племенами твердого кремня
более мягким рогом или костью, гибкий тонкий
вал паровой турбины взамен утолщенного);
преобразование одних физических величин в.
другие (телефон, радио, электроизмерительная
аппаратура); вместо действия, диктуемого ус-
ловиями задачи, осуществляется обратное
действие (если в задаче требуется охлаждать
объект, то вместо охлаждения применяется
нагревпоходный холодильник, работающий
от нагрева); выполнение конструкций прозрач-
ными.
3.6. Поглощение энергии.
4.6. Конструкция перевертывается вверх но-
гами, выворачивается наизнанку (швейцар-
ский токарный станок, в котором направляю-
щие расположены не ниже, а выше обрабаты-
ваемой детали, что облегчило отвод стружки);
движущиеся элементы конструкции оказыва-
ются неподвижными, и наоборот (П. Яблочков
в своей лампе расположил угольные электроды
рядом и параллельно — отпала необходимость
очень чуткого механизма для сближения элек-
тродов по прямой во время горения; аэродина-
мическая труба, имитирующая полет самолета,
роликовые стенды для обкатки на месте вело-
сипедов, машин, гусеничных повозок).
5.6. Дорогая долговечность заменяется де-
шевой недолговечностью (объект изменяется
так, чтобы он использовался только один
раз,— дачная мебель из картона, бумажные
салфетки и платья).
6.6. Отказ от высокой точности работы ма-
шины и стабильности ее параметров, измене-
ние направления движения на противополож-
ное (граммофонные пластинки Э. Берлингера
проигрьГвались от центра к краю, французская
фирма братьев Патэ предложила проигрывать
от края к центру — появились патефоны);
обращение вреда в пользу (использовать вред-
ные факторы, отходы вещества и энергии для
получения дополнительного положительного
эффекта), обратная связь.
7.6. Эффект, получаемый бесплатно (вместо
покупки собственных часов спрашивать у про-
хожего: «Который час?»).
8.6. Полный отказ от использования стан-
дартных элементов в конструкции.
9.6. Использование заведомо неудобного ин-
струмента (резиновые шипы на особо ответ-
ственных ручках заставят приостановиться и
задуматься оператора перед совершением уп-
равляющего действия), заведомо неудобной
мебели (твердые стулья сокращают время за-
седаний на 30—40%), использование приема
«клин клином» (устранение вредного фактора
за счет сложения с другим вредным факто-
ром— глушение шума шумом, сдвинутым по
фазе), использование приема перегибания пал-
ки (усиление вредного фактора до такой сте-
пени, чтобы он перестал быть вредным, допу-
щение того, что считается недопустимым),
причем последние два приема могут быть
использованы и для инверсии ряда вышепере-
численных групп показателей.
10.6. Заведомо нефункциональные, подчерк-
нуто безобразные решения — меховой' чайный
прибор, автомашина обшитая шкурами, гро-
теск в живописи, различные устрашающие иг-
рушки и аттракционы.
Импульсация
Принцип импульсации (от латинского «тол-
чок», «побуждение к чему-либо», «стремление»,
«возбуждение») охватывает группу конструк-
торско-изобретательских методов и приемов,
главная особенность которых связана с пре-
рывностью протекающих процессов. Импульс
может повторяться периодически, апериоди-
чески, но может быть единичным, например,
импульсно нарастает скорость протекания дей-
ствия, и в результате вредные силы или опас-
ные стадии процесса преодолеваются на
большой скорости (прием проскока). Выявля-
ются во времени с разной периодичностью раз-
ные группы показателей:
109
1.7. Исчезают, выпадают из процесса фор-
ма, объем, чтобы затем снова восстановиться,
как это и бывает, например, с различными
надувными конструкциями (надувные сапоги
для перехода рек и озер, изобретенные Леонар-
до да Винчи, надувные матрацы и спасатель-
ные круги, надувные скафандры водолазов,
советские космические спутники Эхо-1
и Эхо-2).
2.7. Импульсами возникают или изменяются
вес, усилия или другие характеристики матери-
аловДловушки для зверей, срабатывающие под
действием веса животных, различные торговые
автоматы, срабатывающие под действием веса
забрасываемых монет, закрепление деталей
при шлифовании включением электромагнитов
или вмораживанием в лед, различные виды
дискретного уравновешивания и взвешивания
тел).
3.7. Лук со вздергиваемой ловушкой, мета-
тельная машина Архимеда, последовательное
включение в работу ступеней ракетоносителя,
выводящего на орбиту спутник, взрывные
работы.стрельба.
4.7. Передвижные осадные башни, создан-
ные в Ассирии и Древней Греции, русская под-
вижная крепость «Гуляй-город», подъем и
опускание кузовов в грузовиках-самосвалах,
отброс отработанных ступеней ракеты, различ-
ные испытательные вибростенды.
110
5.7. Использование резиновых матов и пру-
жин для смягчения ударов, различные буфер-
ные устройства в поездах и автомобилях, гид-
родемпфирование колебаний.
6.7. Шкаф с раздвижными полками, запа-
тентованный Марком Твеном, различная
складная мебель, приспособления для откры-
тия и закрытия дверей железнодорожных и
трамвайных вагонов, действие бумеранга, раз-
личные виды возвратно-поступательных дейст-
вий, начиная с древних лучковых приспособле-
ний для добывания огня (огнивное сверло),
кончая современными строгальными и долбеж-
ными станками.
7.7. Резко меняющийся спрос на различные
изделия под влиянием широкоизвестных собы-
тий (первый человек в космосе и на Луне,
удачная реклама по телевидению, военные со-
бытия).
8.7. Единые условные единицы времени (йи-
нута, час, день, декада, месяц, квартал, год,
столетие, эра);
9.7. Катапультирование летчика или космо-
навта через люки корабля. (Необходимость в
учете человеческого фактора проявляется не
все время, а периодами, когда появляется у
машины обслуживающий персонал).
10.7. Сменные цветные экраны, перекраска
деталей, смена элементов интерьера в соответ-
ствии с биологическими ритмами.
С импульсацией (реже с динамизацией)
связана интересная группа приемов предвари-
тельной подготовки рабочих процессов и дейст-
вий: аккумулировать, предварительно нако-
пить энергию (при помощи поднимаемого
груза-камней, балласта); заранее или в ходе
процесса ввести в процесс реагенты или эле-
менты, которые затем изымаются или уничто-
жаются (платиновые катализаторы, сборка
радиоэлементов на плите с растворяемой
впоследствии пленкой);- заранее придавать
системе изменения, противоположные недо-
пустимым или нежелательным (предварительно
напряженный железобетон); компенсировать
относительно невысокую надежность системы
запасом легкоиспользуемых, легкозаменяемых
рабочих органов (обеспечивается высокая, в
общем, надежность системы) или заранее заго-
товленными аварийными средствами (жесткий
металлический диск, заранее расположенный
внутри шины и позволяющий продолжать дви-
жение на спущенной шине без повреждения
покрышки, заранее «подкладывается подуш-
ка»); заранее расставлять элементы системы
так, чтооы -они могли вступить в действие без
затрат времени на доставку* и с наиболее
удобного места (окраска древесины до по-
рубки впрыскиванием красителя, который
разносится движущимися соками по все-
му стволу).
Динамизация
Принцип динамизации предполагает, что
характеристики, параметры элементов систе-
мы или всей системы должны быть непрерыв-
но изменяющимися, оптимальными на каждом
этапе процесса или на новом режиме.
1.8. Меняются длина, высота, площадь,
объем, пропорции, форма, и все это обусловле-
но, скажем, ростом системы или ее раство-
рением.
2.8. Меняется вес, агрегатное состояние, тем-
пература, цвет основного материала и покры-
тия (как сигнал об изменении температуры
детали).
3.8. Регуляция мощности электроэнергии,
подаваемой в зависимости от нужд потребит
теля.
4.8. Работа пружинных, водяных, песочных
часов, системы работоспособные и устойчивые
только в движении (гироскопы, велосипеды),
плавающие и качающиеся системы, конструк-
ции переменной жесткости (оболочки, тонкие
пленки).
5.8. Отдыхающие, «засыпающие» системы.
6.8. Методы и приемы непрерывности полез-
ного действия требуют, чтобы работа велась
непрерывно и все элементы системы находи-
лись все время под полной нагрузкой (конвейе-
111
ры), чтобы устранялись холостые и промежу-
точные ходы, прямолинейное и возвратно-по-
ступательное движение заменялось более
выгодным непрерывным вращательным. (Для
повышения быстроходности кораблей Р. Фуль-
тон заменил механические весла на вращаю-
щееся гребневое колесо со шлицами, к этой
же группе относится великое изобретение ко-
леса).
7.8. Колеблющийся курс доллара, франка,
марки, иены.
8.8. Постоянно опережающая, так называе-
мая динамическая, стандартизация.
9.8. Непрерывный следящий контроль за ра-
ботой системы (самолет, корабль, спутник).
10.8. Различные виды комплексного дина-
мического искусства на производстве с исполь-
зованием цвета, света, музыки, запахов, микро-
климата.
Аналогия
Принцип аналогии (от греческого «соот;
ветствие») заключается в отыскании и исполь-
зовании сходства, подобия в каком-либо отно-
шении систем (предметов и явлений), в целом
различных. Наиболее крупными разновиднос-
тями этого принципа являются техноаналогия,
биоаналогия и аналогия образная.
Техноаналогия ведет к взаимообогащению
112
различных отраслей техники — решения пере-
носятся из военной сферы в производственную,
из производственной в бытовую, кочуют в са-
мых различных направлениях. По аналогии с
паяльной лампой Ф. Цандер в 1930 г. создает
свой ракетный двигатель Ф-1. Принцип детско-
го воздушного змея А. Ф. Можайский исполь-
зует при конструировании аэроплана. Детский
волчок наталкивает Э. Сперри на создание ги-
роскопических приборов для автоматического
управления самолетом.Очень часто прототи-
пами серьезных конструкций становятся иг-
рушки, и обратно. К техноаналогии относится
метод моделирования, слагающийся из ряда
приемов, к которым, в частности, могут быть от-
несены макетирование и копирование (вместо
недоступной сложной, дорогостоящей, неудоб-
ной или хрупкой системы используются ее
упрощенные и дешевые копии, модели, изобра-
жения, в частности, оптические копии); широ-'
ко известно аналоговое моделирование.
Механизмы и принципы живой природы ко-
пировались и использовались в технике издав-
на. Тараны в виде бараньих голов прекрасно
разбивали ворота крепостей в Древней Греции.
Страшные увечья противнику наносили касте-
ты по форме когтей льва. Биоаналогия вызвала
к жизни первые автоматы для развлечений —
летающего голубя Архита Тарентского (V—
IV вв. до и. э.), ползающую улитку Дмитрия
Фалернского (IV—Ш вв. до н. э.), а также
многих человекоподобных андроидов — желез-
ного привратника Альберта Великого, писца
Ф. Кнауса, флейтиста Ж. Вокансона, пианис-
та и пишущего мальчика семейства Дро, па-
рикмахера Г. Гарсфельда, роботов. Ценные
для авиации опыты с птицами проводил док-
тор Н. А. Арендт, а Г. Г. Гельмгольц создал
ряд приборов, базирующихся прямо на знании
устройств органов зрениц. Триумфом биоана-
логди стал девиз 1-го симпозиума по бионике
(сентябрь I960 г., Дайтон, США): «Живые
прототипы — ключ к новой технике». Бурное
развитие биокибернетики привело в последние
годы к созданию особых жизнеподобных сис-
тем, предназначенных для решения интеллек-
туальных задач. К биоаналогии могут быть
отнесены приемы антропоморфизации (подо-
бие человеку в целом или его части, например,
руке — ковшовый экскаватор), мимикрии (мас-
кировочные приемы), регенерации, протезиро-
вания, различные метаморфозы и псевдомор-
фозы (если они копируют явления живой при-
роды) и др.
Образная аналогия предполагает в своей
основе образно-художественное мышление и
широкую научно-техническую эрудицию. Образ
качающейся люстры Пизанского собора при-
вел Г. Галилея к маятнику для измерения
биений пульса. Представление о механизме
8 Р, Повилейко
электропроводности, известная в электролизе
«цепочка Т. Гротгуса», со свободными крайни-
ми звеньями у полюсов тока, сложилось, по
утверждению автора, по,аналогии с одним из
модных танцев того времени «гранд-шайн».
А бензольные кольца, строение которых было
подсказано в зоопарке обезьянами, сцепивши-
мися хвостами, — история, известная сегодня
каждому десятикласснику!
1.9. Часы И. П. Кулибина в форме яйца.
2.9. Акад. Е. О. Патон рассказывает, что
мысль заменить дефицитный флюс АН-2 домен-
ным шлаком у изобретателя А. Коренного бы-
ла вызвана их внешним сходством, сходство же
цемента и извести по цвету и консистенции
позволило изобретателю Н. В. Смирнову вы-
сказать предположение о наличии вяжущих
свойств у извести, которое в дальнейшем под-
твердилось.
3.9. Орнитоптер Леонардо да Винчи, махо-
леты В. Татлина (летатлин) и П. Митурича,
современные, машущие крыльями планеры.
4.9. Стопоход-кузнечик П. Л. Чебышева,
прыгоход В. Турика.
5.9. Башни из металлоконструкций, повто-
ряющие структуру волокон берцовой кости, са-
мозатачивающиеся многослойные резцы, пред-
ложенные биологом и инженером А. М. Иг-
натьевым, по типу зубов и когтей кошки
(твердость слоев возрастает с глубиной).
113
6.9. Покрытия подводных лодок аналогично
структуре кожи дельфина позволили увеличить
скорость движения.
7.9. Прикидочные экономические расходы по
аналогии.
8.9. Сотовые сварные панели, позволившие
в 2—3 раза снизить вес несущих конструкций.
9.9. Пестрые комбинезоны десантников, мас-
кировочная окраска воинского оборудования.
1-0.9. Ружье-тросточка, зажигалка-пистолет,
авторучка по форме гвоздя, гипсовая копилка-
кошка, потайной радиопередатчик в виде мас-
лины с соломинкой в коктейле, кариатиды,
венчающие части колонн и служащие опорой
для антаблимента или арки, куклы и игрушки,
различные виды охотничьих чучел и др.
Идеализация
Принцип идеализации заключается в пред-
ставлении идеального решения, от которого
следует отталкиваться. Идеализация геомет-
рических показателей обозначает бесконечно
большое увеличение или же исчезновение да-
ты, ширины, площади, объема, формы. Идеали-
зация физико-механических показателей озна-
чает исчезновение характеристики материала,
например, веса. Система, «потерявшая вес»,
компенсирует эту утрату за счет другой систе-
114
мы, обладающей подъемной силой, с которой
она связана. (Протягивание троса через про-
лив воздушными шарами; обеспечение само-
поддерживания системы за счет аэродинами-
ческих, гидродинамических сил — парение
турбогенератора в магнитном поле). Идеали-
зация показателей надежности и долговечнос-
ти предполагает, например, бесконечно малую
или бесконечно высокую хрупкость конструк-
ции (пожарные окна). Идеализация показате-
лей стандартизации, удобства обслуживания и
художественно-конструкторских предполага-
ет всеобщую стандартизацию технических сис-
тем, предельную приспособленность этих сис-
тем к человеку по всему комплексу требований
и тотальный дизайн в высших формах прояв-
ления.
Модель
конструнторско-
изобретательсного
поиона
В результате системного анализа и клас-
сификации показателей объектов и изобрета-
тельских приемов была создана обобщенная
модель конструкторско-изобретательского по-
иска. Существо модели заключается в фор-
мальной увязке показателей и приемов во вре-
мени с целью получения единой основы
построения ДМП и дальнейшего использова-
ния ДМП для решения изобретательских
задач на ЭВМ. Разработка общей модели
базировалась на следующих рассуждениях:
Изменения значений любого из показателей
Пк/ могут быть фиксированы на оси абсцисс
и принимать любые значения, как реальные,
так и отраженные показатели, или показатели-
фантомы. Примеры показателей реальных и
фантомных: вес—антивес, прибыли — убытки,
красивое — безобразное. Реальные' значения
показателей имеют положительные значения:
0<Пк/< + со, а фантомы — отрицатель-
ные: — оо<Г Пк/ < 0.
Изменения значений Пк£ во времени обеспе-
чиваются введением временной оси ординатТ/.
Довольно много удачных приемов относят на-
чало работы системы в прошлое (предвари-
тельная расстановка элементов, предваритель-
ное напряжение конструкции) и на оси орди-
нат занимают область отрицательных значений
— оо< Tz < 0. Если же приемы предусматри-
вают изменение показателей системы во время
ее работы в будущем (регулирование различ-
ных показателей, поочередная работа элемен-
тов системы, проскок опасных участков на вы-
8*
Рис. 47. Обобщенная модель поиска конструкторско-
изобретательских решений.
соких скоростях), то речь идет о положитель-
ных значениях 0 < Tz При Tz = 0
фиксируются значения Пк в настоящее время,
т. е. приемы предполагают, что показатели
приняты и остаются неизменными во все вре-
мя работы.
Пакет плоскостей Пк; — Т£ характеризует
пакет решений конструкторско-изобретатель-
ских задач. Например, если принять в качестве
показателя ПКг- вес системы, то пакет плоско-
стей будет характеризовать пакет 1, 2, 3,...п
решений путем изменения массы (одна пло-
скость), применения электромагнитных сил
(вторая), аэродинамических (третья) и т. д.
115
Переход от плоскости к плоскости качествен-
но меняет методы решения задач.
В этой модели получают возможность алго-
ритмического описания все известные приемы
решения конструкторско-изобретательских и
художественно-конструкторских задач, в част-
ности сформированные 10 групп основных при-
емов. Обозначим величину показателя исход-
ной системы-прототипа через Пк исх и огово-
рим, что существуют две группы показателей —
дискретные, или делимые, показатели (коли-
чество рабочих органов, позиций, одновременно
обрабатываемых деталей) и непрерывные, или
неделимые, показатели (температура, давле-
ние, шум, вибрации). Если показатели характе-
ризуют неделимость системы, то отклонение
Пк/ по отношению к Пк исх не более чем в 2 ра-
за в большую или меньшую сторону (интервал
0,5 Пк.исх < Пк/ < 2 Пк исх) будет обозначать
адаптацию, а более чем в 2 раза — мультипли-
кацию (изменения в интервалах Пк/^- 2ПК<
0< Пк/<0,5Пк.исх. Например, незначитель-
ное увеличение температуры будет говорить об
адаптации, а резкое, уменьшенное значение
температуры — о мультипликации. Если же
показатели характеризуют делимость системы
в каком-либо отношении, то интеграция бу-
дет охватывать интервал значений, в которых
Пн меньше Пв исх (О <ПК|<ПК.ИСХ), а диф-
ПФ
ференциация — интервал больших значений
(Пк/> П к исх). Например, увеличение числа
электродвигателей в станке ведет к дроблению
кинематической схемы на независимые участ-
ки, к ее дифференциации, а уменьшение числа
электродвигателей в пределе — единый элект-
ропривод станка, характеризует интеграцию
кинематической схемы.
В отдельных, достаточно редких случаях
в изменяющейся системе можно одновременно
наблюдать и адаптацию, и мультипликацию,
и дифференциацию в зависимости от того, ка-
ким образом охарактеризован исходный пока-
затель. Предположим, в сложной и большой
конструкции (корабль, ракета) изменяется ис-
ходное число деталей в целях приспособления
к новым задачам. Если показатель Пк£ будет
оценивать относительную величину, процент-
ное соотношение числа деталей системы по от-
ношению к прототипу, то изменения Пк/ мо-
гут характеризоваться адаптацией и мульти-
пликацией. Действительно, отброс или прибав-
ление 1 — 2 деталей по отношению к массиву
нескольких десятков тысяч настолько незначи-
тельно изменят относительную, процентную
величину, что показатель практически потеря-
ет дискретную природу и может быть причис-
лен к неделимым. В то же время показатель
может оценивать абсолютную величину, про-
сто количество деталей в системе, и тогда пр*
казатель безусловно причисляется к Делимым,
а убывание или возрастание его будет харак-
теризовать и интеграция и дифференциа-
ция.
Что же касается инверсии, то в самом общем
случае ее можно посчитать как нетрадицион-
ное изменение показателей Пк/ : уменьшение
температуры вместо увеличения, увеличение
веса вместо уменьшения, создание вакуума
взамен требуемого вроде бы значительного
давления, и наоборот. Например, вместо умень-
шения усилить вредные факторы на рабочем
месте, чтобы они перестали быть вредными,—
шумный звук перевести в бесшумный ультра-
звук (ультразвуковая бормашина человеку до-
ставляет меньше неприятностей и боли). Им-
пульсация и динамизация обусловлены введе-
нием оси Тр импульсным и постоянным изме-
нением показателей Пк£. Неология и аналогия
обусловлены переходами внутри пакета реше-
ний от плоскости к плоскости, причем неология
будет характеризоваться поиском уже сущест-
вующего решения по возможности в закончен-
ной конструктивной форме, а аналогия —
поиском всего лишь идеи решения. Наконец,
идеализацию можно представить себе образно
как «прокол» пакета плоскостей по требуемо-
му значению Пк£ и последующий поиск реше-
ния задачи близ «прокола»,
Все показатели системы и направления их
изменений должны быть взаимосогласованы.
Так, например, на уменьшении количества эле-
ментов системы строятся приемы «Компакт-
ность», «Упрощение формы», «Упрощение
конструкции», а на увеличении — приемы
«Дробление», «Дырчатость», «Многоэтажная
компоновка», «Усложнение формы», «Услож-
нение конструкции».
При построении модели для отдельной кон-
струкции пли группы конструкций по ограни-
ченному кругу показателей, можно использо-
вать изменения абсолютных значений показате-
лей. Но если иметь в виду широкий внутри-
отраслевой и межотраслевой поиск решений
(включая природные «конструкции»), целесо-
образно сразу же переходить к показателям, по-
строенным на изменении относительных значе-
ний, смещая в каждом случае поиска П к исхк 1,0
(скользящий масштаб). В настоящее время в
лучшем случае около трети используемых
Пк/ имеют количественные характеристики, но
еще меньшее их число обладает объективными
критериями сравнения и оценки. Формирование
в количественной форме таких сложных пока-
зателей, как комплексные конструкторско-тех-
нологические, удобства обслуживания и без-
опасности, художественно-конструкторские,
тесно связано с успехами быстро крепнущей
науки о комплексной оценке качества си-
стем — квалиметрии.
117
Десятичная матрица поиска отраслевая
Основные группы показателей Основные
неология адаптация X мультипликация дифференциация
1 2 3 4
Геометрические показа- тели 1 1. 1. Традиц. тумбы — «пьедесталы» в станках 1. 2. Верт, компоновка ток. станка («по- ложить на бок») 1. 3. Многоэтажные ин- струментальные стеллажи 1. 4. Подвесные пульты управления
Физико-механические по- казатели 2 2. 1. Железобетон в станкостроении (станины) 2. 2. Масляный туман для охл. обраб. деталей 2. 3. Алмазная . обра- ботка металлов 2. 4. Жидкостная поли- ровка
Энергетические показа- тели 3 3. 1. Пневмопривод и гидропривод в станкостроении 3. 2. Электроизоляцион- ные покрытия из полимеров 3. 3. Использов. лазера для обработки металлов 3. 4. Разделенные при- воды в станке
Конструкционно-техно- логические показатели 4 4. 1. Замена механиче- ских схем в стан- ках электрич. 4. 2. Замена механ. за- жима деталей гидравлическим 4. 3. Шариковая гайка с ходовым вин- том 4. 4. Карданный вал
Надежность и долговеч- ность 5 5. 1. Использ. нерж, стали, титанов, сплавов в стан- костроении ' 5. 2. Упрочняющая об- работка поверх- ности шпинделя 5. 3. Лабиринтные уп- лотнения 5. 4. Струйная целена- правленная смаз- ка колес
118
Таблица 3
Тема: станкостроение
группы приемов Пр
интеграция инверсия импульсация динамизация аналогия идеализация
5 6 7 8 9 10
1. 5. Закрытое ис- полнение ме- ханизмов (ко- жухи) 1. 6. Некруглые валы 1. 7. Телескопии. тру- бы для прутков в револьв, стан- ках 1. 8. Гибкий проволоч- ный вал 1. 9. Торцевая рейка- улитка 1. 10. Взрывные заклепки
2. 5. Фотоэлектрич. копирование (мех. обра- ботка) 2. 6. Гибкие («резино- вые») магниты 2. 7. Штамповка взры- вом 2. 8. Сплавы, возвращ. форму деталям при нагреве 2. 9. Хромопластовые модели станков («хамелеоны») 2. 10. Шлифовальн. го- ловка на воз- душной подушке
3. 5. Единый привод станка 3. 6. Реверсирование электродвига- теля 3. 7. Двухскоростные двигатели в станках 3. 8. Стабилизаторы энергии 3. 9. Оценка мощности привода в лоша- диных силах (л. с.) 3. 10. Авторегуляция мощности в стан- ках
4. 5. «Свернутые» ки- нематические схемы 4. 6. Вращение деталей вокруг инструм. головок 4 .7. Долбление, стро- гание 4. 8. Волновые пере- дачи 4. 9. «Автоматические руки» (манипу- ляторы) 4. 10. Г идростатические воздушные опоры
5. 5. Моноблочные станины станков 5. 6. Инструмент разо- вого пользова- ния 5. 7. Магнитное креп- ление деталей при шлифовании 5. 8. Зажим заготовки силами резания 5. 9. Самозатачиваю- щиеся много- слойные резцы 5. 10. Предохранители (например, пре- дохран. муфты)
119
Десятичная матрица поиска отраслевая
Основные группы показателей пк Основные
неология адаптация мультипликация дифференциация
1 2 3 4
Эксплуатационные пока- затели 6 <6. 1. Программное уп- равление для станков 6. 2. Разработка техно- логии обработки деталей на ЭВМ 6. 3. Многорезцовое про- дольное точение 6. 4. Разгруженный шпиндель
Экономические показа- тели 7 7. 1. Использование пластмасс в стан- костроении 7. 2. Капроновые ше- стерни в короб- ках передач 7. 3. Кассетная загруз- ка деталей 7. 4. Специализирован- ные (операцион- ные) станки
Степень стандартизации и унификации 8 8. 1. Использование смежных систем стандартов 8. 2. Использ. общих ре- ком. по эргон. для отрасл. стан- дарта 8. 3. Многошпиндельные станки 8. 4. Гидросхема из стандартных эле- ментов
Удобство обслуживания и безопасность 9 9. 1. Использование смежных реком. по эргономике 9. 2. Коррективная эр- гономика 9. 3. Многостаночное об- служивание 9. 4. Комбинированное освещение стан- ков
Художественно-конструк- торские показатели 10 10. 1. Выявление текто- ники 10. 2. Стилизация 10. 3. Модульное проек- тирование 10. 4. «Открытые» формы
120
Продолжение табл. 3
Тема: станкостроение
группы приемов Пр
интеграция инверсия импульсация динамизация аналогия идеализация
5 6 7 8 9 10
6. 5. Комбинирован- ный инстру- мент 6. 6. Вибрационное стружколомание 6. 7. Блокир. поступл. охлажд. жидк. с гл. движением 6. 8. Бесступенчатые вариаторы 6. 9. Моделирование процессов ре- зания 6. 10. Регул, скорости в зависим, от уси- лий резания
7. 5. Преселективное управление 7. 6. Вихревое нареза- ние резьбы 7. 7. Устранение холо- стых ходов 7. 8. Корректировка норм по реаль- ной- выработке 7. 9. Упаковка типа «кокон» (для станков) 7. 10. Автоматизация ме- ханической обра- ботки
8. 5. Агрегатные станки 8. 6. Отказ от стан- дартных эле- ментов 8. 7. Текущая завод- ская нормализа- ция 8. 8. Опережающая (ди- намическая) стандартизация 8. 9. Сотовые панели 8. 10. Тотальная (все- объемлющая) стандартизация
9. 5. Передача на- ладочных функций ста- ночнику 9. 6. Глушение шума шумом (фазо- инвертор) 9. 7. Подвижное сиде- ние токаря 9. 8. Возраст. усилий при управлении (критич. режимы) 9. 9 . Моделирование поведения опе- ратора 9. 10. Проективная эр- гономика
10. 5. «Закрытые» формы 10. 6. Контраст 10. 7. Ритм 10. 8. Динамическое ис- кусство на про- изводстве 10. 9. Биодизайн 10. 10. Комплексное про- ектирование сре- ды (ансамбль)
121
Десятичная матрица поиска предметная. Тема: устройство для отсчета времени
Основные группы показателей Пк Основные
неология адаптация мультипликация дифференциация
1 2 3 4
Геометрические показа- тели 1 1. 1. Стационарные ма- ятниковые часы 1. 2. Наручные, кар- манные часы 1. 3. Циферблат, прое- цируемый на об- лако (экран), микрочасы 1. 4. Часы-нить (про- бегающая иск- ра)
Физико-механические по- казатели 2 2. 1. Часы песочные 2. 2. Часы деревянные 2. 3. Часы металличе- ские 2. 4. Скоростная кино- съемка для от- мер а долей се- кунды
Энергетические показа- тели 3 3. 1. Часы с насосом (пневмопривод) 3. 2. Гравитационный завод (гири) 3. 3. Часы башенные многоциферблат- ные 3. 4. Индивидуальная ручная заводка часов
Конструкционно-техноло- гические показатели 4 4. 1. Колебательн. ме- ханизм в качест- ве прибора вре- мени 4. 2. Часы, встроенные в приемник (фо- тоаппарат) 4.3 Часы многошкаль- ные 4. 4. Часы плоские (пле- ночные, ленточ- ные и др.)
Надежность и долговеч- ность 5 5. 1. Часы металличе- ские 5. 2. Небьющиеся стек- ла — крышки в часах 5. 3. Система наручных часов — прием- ников единого времени 5. 4. Циферблат элек- трически связан с часовым механ.
122
Таблица 4
(„часы")
группы приемов Пр
интеграция инверсия импульсация динамизация аналогия идеализация
5 ' 6 7 8 9 10
1. 5. Часы обоюдо- сторонние 1. 6. Часы Сальва- дора Дали (бесформен- ные) 1. 7. Часы-табло (световые) 1. 8. Часы, увеличи- вающиеся во времени 1. 9. Часы-ракови- на (с крыш- кой) 1. 10. Часы точного времени, встроен, в организм че- ловека
2. 5. Световые часы (часы-сигна- лизатор) 2. 6. Часы стеклян- ные, фарфо- ровые 2. 7. Звуковые часы (метроном, радиосигна- лы) 2. 8. Часы резино- вые, гибкие 2. 9. Часы-«гнилуш- ка» со светя- щимися стрел- • ^ами 2. 10. Часы молеку- лярные (атом- ные)
3. ‘5. Система элек- трочасов 3. 6. Время — источ- ник энергии 3. 7. Зарядка от пульса и взмаха руки 3. 8. Пружинный за- вод часов 3. 9. Биологические часы (петух, подсолнух) 3. 10. Часы, заводя- щиеся по взгляду хо- зяина
4. 5. Часы пылевла- гонепрони- цаемые 4. 6. Циферблат — заводная го- ловка 4. 7. * Часы ударо- прочные 4. 8. Часы с авто- подзаводом 4. 9. Гидрочасы (во- дяные) 4. 10. Часы, индуци- руемые по желанию
5. 5. Часы-монолит (без движу- щихся дета- лей) 5. 6. Часы разового пользования 5. 7. Время точное по телефону (по запросу) 5. 8. Часы «дыша- щие» (автом. чистка ме- ханизма) 5. 9. Солнечные ча- сы 5. 10. Астрономиче- ские («веч- ные») часы
123
Десятичная матрица поиска предметная. Тема: устройство для отсчета времени
Основные группы показателей Пк Основные
неология адаптация мультипликация дифференциация
1 2 3 4
Эксплуатационные пока- затели 6 6. 1. Использ. для от- счета времени естествен, явл. природы (сме- на) 6. 2. Блокир. устр. с естеств. явл. при- роды (город- ское освещ.) 6. 3. Часы сдвоенные, шахматные 6. 4. Приборы точного времени (хроно- метры)
Экономические показа- тели 7 7. 1. Швейцарские часы, скопированные японцами 7. 2. Часы штампован- ные 7. 3 Часы золотые (алмазно-плати- новые) 7. 4. Часы, отсчитываю- щие специальн. ед. времени.
Степень стандартизации и унификации 8 8. 1. Часы из стандарт- ных деталей ино- го назначения 8. 2. Детали стандарт- ные, используе- мые только в часах 8. 3. Часы «одни на колхоз» (горя- щий гигантский циферблат) 8. 4. Часы из стандарт- ных деталей
Удобство обслуживания .и безопасность 9 9. 1. Система удобных естественных единиц времени 9. 2. Балкон перед «Биг-Беном» (удобство) 9. 3. Бесцифровые ча- сы со штрихами 9. 4. Секундомер
Художественно-конструк- торские показатели 10 10. 1. Часы, помещ. в браслет, пер- стень и др. ук- рашения 10. 2. Стилизованные корпуса часов 10. 3. Набор сменных корпусов 10. 4. Часовой механизм без корпуса •
124
Продолжение таблицы 4
(„часы")
группы приемов Пр
интеграция инверсия импульсация динамизация аналогия идеализация
5 6 7 . 8 9 10
6. 5. Часы-кровать 6. 6. Часы для сле- пых (укол, открытый ци- ферблат) 6. 7. Часы-будиль- ник 6. 8. Часы, постр. на изменен, соб- ственного ве- са 6. 9. Часы с мими- кой 6. 10. Работа часов по желанию (растягива- ние времени)
7. 5. Часы — интегра- тор времени (сумматор) 7. 6. Часы прохоже- го («который час?») 7. 7. Часы-светофор 7. 8. Часы «исчезающие» или, наоборот, «по- являющиеся» 7. 9. Часы для сна (имитирую- щие капель- ный дождь) 7. 10. Часы самовос- производя- щиеся
— 8. 5. Часы, показыв. поясное вре- мя (в виде земного ша- ра) 8. 6. Часы уникаль- ные (ни од- ной стандарт- ной детали) 8. 7. Часы стандарт- ные разной точности (ступенч. шка- ла) 8. 8. Опережающая динамическая стандартизация на часы (мо- да) 8. 9. Детские- игруш. часы (включ. набор блоков механизмов) 8. 10. Все часы из стандартных деталей
9. 5. Часы с много- стрелочным циферблатом 9. 6. Взрывной ме- ханизм с ча- сами 9. 7. Реле времени (время зада- ется) 9. 8. Чем ближе конт- рольн. срок, тем громче идут. (Э. По) 9. 9. Часы с кукуш- кой (с гово- ром) 9. 10. Часы вечной любви (для влюбленных растяг. время)
10. 5. Часы-луковица (в корпусе) 10. 6. Заграничные часы с надписью «Сделано в СССР» 10. 7. Куранты (ме- лодичный бой) 10. 8. Часы с цвето- музыкой 10. 9. Сувенирное ис- полнение часов 10. 10. Форма часов, отвечающая настроению хозяина
12$
Фонд идей
Инженерная практика показывает, что
принципы и приемы, сформулированные аб-
страктно, не будят или очень слабо будят фан-
тазию проектировщика, но принципы-приме-
ры, связанные с конкретным опытом, заста-
вляют фантазию бурно работать. Особенно
продуктивной становится фантазия инженера,
когда подсказ имеет отраслевую направлен-
ность. Практика показала, что если группе из
4—6 человек (оптимальной по количеству)
предложить коллективно выработать серию
идей на темы: дверь, часы, очки, ручка, пере-
дачи и т. д., то фантазия начинает буксовать
на 15—20-й идее. Используются, как прави-
ло, простейшие приемы — адаптация, диффе-
ренциация, интеграция. При работе с ДМПза
2—3 часа те же 4—6 человек способны выдать
более 100 качественно различных идей, при-
чем 5—10 из них оказываются оригинальными,
а 2—3 весьма перспективными даже в патент-
ном отношении. Некоторые из разработанных
учебных ДМП прилагаются.
Если общетехнические ДМП расширяют ин-
женерную фантазию, то отраслевые ДМП де-
лают ее целенаправленной, углубляют про-
фессиональные представления. Созданы уже
12*
отраслевые ДМП — станкостроительные, элек-
тротехнические, радиотехнические.
От отраслевых ДМП логичен переход
к предметным, которые характеризуют всего
лишь одну техническую систему в отрасли,
скажем, токарный станок. Можно говорить
и о разновидностях предметных ДМП. Взяв
за прототип станочек Нартова и проследив по
узлам цепочку изменений (по наиболее важ-
ным деталям, узлам), которая в итоге привела
через токарно-винторезный станок мод. 1К62
к токарному агрегату с программным управле-
нием, можно построить эволюционную ДМП.
Такие ДМП можно строить для различных ти-
пов металлорежущих станков — токарных,
фрезерных, сверлильных и др. Систематизация
примеров-приемов, типичных для данных
отрезков времени, приводит к ДМП—срезу во
времени. Наконец, могут быть ДМП, отража-
ющие преимущественные приемы, используе-
мые для проектирования однотипных машин
в различных странах (срезы во времени и эво-
люционные), группы «любимых» приемов в от-
дельных конструкторских коллективах и
группах и др. Возможны, наконец, и индивиду-
альные ДМП, раскрывающие индивидуализи-
рованные группы приемов отдельных выдаю-
щихся изобретателей,— Эдисона, Тесла, Ди-
зеля, Шухова и др.
В истории техники ДМП могут быть исполь-
зованы для изучения закономерностей эволю-
ции отраслей техники и отдельных конструк-
ций, а также особенностей творческого поиска
отдельных выдающихся конструкторов-изобре-
тателей. В современной технике ДМП могут
быть использованы для коллективного целе-
направленного перебора конструктивных
идей (особенно при дефиците информации),
для поиска новых патентоспособных решений,
а также в целях автоматизации конструктор-
ско-изобретательских работ (проектирование
конструкций человеком-оператором с помо-
щью ЭВМ). ДМП оказалась мощным катали-
затором, помощником в развитии инженерной
фантазии, в ряде конкретных задач, связанных
с прогнозированием, при разработке возмож-
ного ассортимента бытовых промышленных из-
делий на 10—15 лет вперед. Таким образом,
несомненна ее ценность для будущего техники.
Дальнейшее совершенствование ДМП воз-
можно различными путями. Из двухмерной
плоскости таблицу можно вывести сначала
в трехмерное пространство добавлением еще
одной оси (более тонкий учет исходных усло-
вий), наконец, ввести n-мерное пространство
решений. Но это уже будет алгоритм, больше
рассчитанный на машинный поиск, нежели на
использование в «живом» изобретательстве.
С другой стороны, не увеличивая сложности
построения ДМП, можно перейти к ее матема-
тическому описанию и, следовательно, к авто-
матическому поиску в техническом творчестве.
С возможностями предельного, максималь-
ного использования ДМП связаны идеи сквоз-
ного, тотального изобретательства: произво-
дится перебор всех приемов разрешения всех
технических задач, всех технических систем, а
получающийся на каждом уровне массив
идей-изобретений взаимно сопоставляется.
Причем необязательно фиксировать все воз-
можные идеи-предложения, достаточно зафик-
сировать возможность их получения, т. е. ал-
горитм их формирования. Создание централи-
зованного фонда идей- в технике — кладовой
технических идей (именно идей, а не патен-
тов)— одно из самых многообещающих, пер-
спективных направлений в формировании
и развитии теории изобретательства и ди-
зайна.
ЛИТЕРАТУРА
А з г а л ь д о в Г. Г., Азгальдова Л. А. Ко-
личественная оценка качества (квалиметрия). Библио-
графия. М. , Изд-во стандартов, 1971. (См. рецензию
Р. П. Повилейко в журнале «Экономика и организация
промышленного производства», 1973, № 3).
Альтшуллер Г. С. Алгоритм изобретательства.
М., «Московский рабочий», 1969.
Буш Г. Методы технического творчества. Рига,
«Лисс.ма», 1972.
127
ВаСйЛейскйй С. М. К вопросу о конкретйы^
формах и методах умственного конструирования в про-
цессе технического изобретательства. Научный семинар
по психологии труда и производственного обучения
15—18 июня 1967 г. Казань. Изд-во Казанского уни-
верситета, 1967.
«Вопросы изобретательства», журнал, 1969—1973.
Гмошинский В. Г. Методические основы инже-
нерного прогнозирования конкретных разделов техники.
Докторская диссертация. М., 1969.
Г р е й н ер Л. К. Основы методологии проектирова-
ния электрических аппаратов. М.—Л., Госэнергоиздат,
1963.
Г у д Г. X., М а к о л Р. Э. Системотехника. Введе-
ние в проектирование больших систем. М-, «Советское
радио», 1962.
Диксон Д. Проектирование систем: изобретатель-
ство, анализ и принятие решений. М., «Мир», 1969.
«Изобретатель и рационализатор», журнал, 1965—
1973.
Кирпичев В. Л. Значение фантазии для инжене-
ра. СПб., б/г.
Крик Э. Введение в инженерное дело. М., «Энер-
гия», 1970.
Мамыкин И. П. Аналогия в техническом творче-
стве. Минск, «Наука и техника», 1972.
Мангейм М. Л. Иерархические структуры. (Мо-
дель процессов проектирования и планирования). М.,
«Мир», 1970.
Мюллер И. Систематическая эвристика. Йошкар-
Ола, 1973.
Орлов П. И. Основы конструирования. М., «Ма-
шиностроение», ч. I, 1968, ч. II, 1972.
Повилейко Р. П. Классификация методов ре-
шений конструкторско-изобретательских задач (деся-
тичные матрицы поиска).— В сб. «Проблемы информа-
тики»- Вып. 5. «Разработка программ поиска решений
в инженерных задачах». Новосибирск, «Наука», 1972.
Половинкин А. И. Метод оптимального проек-
тирования с автоматическим поиском схем и структур
инженерных конструкций. Сборник трудов ВНИИ тран-
спортного строительства. Вып. 34, М., 1970.
Справочник по системотехнике. М-, «Советское ра-
дио», 1970.
X а н з е н Ф. Основы общей методики конструиро-
вания. Л., «Машиностроение», 1969.
Хилл П. Наука и искусство проектирования. М.,
«Мир», 1973.
Эсаулов А. Ф. Психология решения задач. М,
«Высшая школа», 1972.
Якобсон П. М. Процесс творческой работы изо-
бретателя. М.— Л., 1934.
СРЕДСТВА
ПРОЕКТИРОВАНИЯ
9 Р, Повилейко
Модель — это копия объекта или процесса,
свойства которого исследуются. В модели ото
Сражается обычно самое главное, самое ха-
рактерное из того, что присуще данному
объекту или процессу. Набор средств для вос-
произведения моделей велик. Самое распрост-
раненное средство — описание словами. Широ-
ко применяются математические модели, в
которых чаще всего используются дифферен-
циальные уравнения, а сейчас и электрон-
но-вычислительные машины. Эффективным
оружием познания истины является физиче-
ское моделирование, использующее теорию
подобия. Наконец, модель может реализовать-
ся в виде рисунка, чертежа или точной объем-
ной копии объекта в увеличенном или умень-
шенном масштабе. Таким образом, художест-
венно-конструкторские поиски при создании
нового станка или прибора можно предста-
вить себе как ряд непрерывно уточняемых
моделей будущей конструкции от эскизных
набросков до моделей внешнего вида и дейст-
вующих моделей.
Процесс создания моделей определяется как
моделирование. В художественном конструи-
ровании может моделироваться не только
129
130
проектируемое промышленное изделие, но и са-
мо художественно-конструкторское творчество.
Моделироваться могут все стадии художест-
венно-конструкторского творчества- анализ,
синтез и оценка. В том случае, когда машина
помогает человеку только осуществить пере-
бор всех возможных вариантов при заданных
ограничивающих условиях, моделируется час-
тично стадия синтеза. При установленных кри-
териях анализа и оценки, а также выработан-
ном алгоритме синтеза, границы моделирова-
ния расширяются. Наконец, осуществимо в
принципе комплексное моделирование на ос-
нове машинного анализа, синтеза и оценки без
участия человека, с применением самообучаю-
щихся ЭВМ и специальных оптических уст-
ройств для ввода и вывода информации. В
этом случае программа работы частично соз-
дается самой машиной и качество художест-
венно-конструкторской разработки определя-
ется уровнем интеллектуальных возможностей
машины, а также уровнем художественно-кон-
структорских разработок, которые человек
предъявляет машине для выработки у нее
критериев оценки. Темпы развития кибернети-
ки и вычислительной техники позволяют пред-
Рис. 48. Чертежи технический (вверху) и художествен-
но-конструкторский (внизу) рукоятки суппорта токар-
но-фрезерного станка мод. 1К62.
положить, что уже в самом недалеком буду-
щем рядом с художником-конструктором
встанет представитель качественно новой спе-
циальности — художник-программист.
Чертеж
Чертеж — язык техники. Грамотная графи-
ческая документация — одно из важнейших
средств, обеспечивающих внедрение результа-
тов художественно-конструкторских разрабо-
ток.
В художественном конструировании стан-
ков, приборов и технологического оборудова-
ния редко практикуется разработка деталиро-
вочных чертежей. Обычно оказываются доста-
точными компоновочные чертежи, на которых
указываются в основном габаритные размеры.
Отличается в художественном конструирова-
нии иногда и форма исполнения чертежей.
В отдельных случаях даже четко отделяют
технический чертеж от художественно-конст-
рукторского чертежа. Технический чертеж вы-
полняется толстыми линиями одинаковой тол-
Рис. 49. Перспективные изображения:
с одной точкой схода лучей зрения Р; с двумя точками
схода лучей зрения А и В\ с тремя точками схода лу-
чей зрения At В, С.
9*
131
Рис, 50. Построение перспективного изображения с
двумя точками схода А и В.
132
щины и допускает несоответствие проставляе-
мым размерам. Художественно-конструктор-
ский чертеж выполняется тонкими четкими
линиями в строгом соответствии с простав-
ляемыми размерами. В этом случае облегчает-
ся оценка формы изделия, так как форма точ-
нее вопроизводится, а следовательно, склады-
вается более точное представление о художе-
ственно-конструкторском замысле.
Для проектирования крупногабаритных из-
делий со сложной криволинейной поверх-
ностью и компоновкой технических узлов (в
судостроении, автомобилестроении и др.)
применяется плазовый чертеж. Плазовый чер-
теж— это рабочий чертеж изделия, шаблон,
выполненный в натуральную величину на спе-
циальной плите — плазе. В художественном
конструировании станков и технологического
оборудования плазовые чертежи используют-
ся редко.
Интересной разновидностью моделирования
является аппликационное проектирование. Ап-
пликация представляет собой очерченный или
вырезанный контур оборудования, детали и
других изображений или элементов чертежа,
выполненный на бумаге, ленте или прозрачном
материале. Вычерчивание в этом случае заме-
няется наклейкой соответствующей апплика-
ции. Элементы могут также выполняться на
пластинках с магнитиками и компоноваться на
монтажной плите. После монтажа элементов
чертеж фотографируется, графически дораба-
тывается (проставляются размеры, пишется
спецификация) и затем размножается.
Применяется и метод символической записи
чертежей. Он основан на том статистически
достоверном положении, что простые детали,
форма которых не требует геометрических
пояснений, составляют 25% от общего числа
деталей и узлов современных конструкций. Вы-
черчивание в этом случае заменяется печата-
нием на пишущей машинке кодированных
описаний чертежа. В Академии наук БССР
при решении задачи проектирования агрегат-
ных станков с помощью вычислительной ма-
шины чертежи были описаны при помощи 68
элементов деталей (цилиндрическая поверх-
ность, плоскость, цилиндрическая резьба
и т. п.).
Рисунок
Рисунок позволяет выразить художествен-
но-конструкторские предложения (формы из-
делия в целом и отдельных элементов) в более
наглядном виде и более выразительно, нежели
чертежи, в том числе и компоновочные. Рису-
нок не заменяет чертежа, но дополняет его,
130*-135*
пульт б плане
40°-45*
Рис. 51. Вверху: точки зрения, сдвинутые для взаимо-
связи видов сбоку, спереди и сзади. Внизу: один из
рекомендуемых ракурсов при отработке форм пульта
управления.
133
являясь естественным продолжением и разви-
тием чертежа изделия, выполненного в пер-
спективе. Рисунок дает представление не толь-
ко о форме изделия, но и о принципах его
окраски, фактуре его поверхности в связи с тем
окружением, в котором это изделие чаще все-
го будет использоваться. При умелом подходе
рисунок эффектно сочетается с фотографиями.
Перспектива бывает линейной, световой,
цветовой. Линейная перспектива может быть
построена с одной точкой схода (фронтальная
перспектива), с двумя точками схода (чаще
всего применяется в художественном конст-
руировании) и с тремя точками схода (по реко-
мендациям некоторых художников-конструк-
торов, она считается наиболее выразительной).
При построении перспективного изображе-
ния изделия следует учитывать особенности
зрительного восприятия человека, а угол зре-
ния, под которым рассматривается изделие или
отдельные его части, брать близким к реаль-
ным условиям. Так, Рафаэль считал макси-
мальным углом зрения 36° и в своих произве-
дениях старался не выходить за его пределы.
В современной литературе указывается, что
оптические ограничения, свойственные челове-
ческому глазу, в вертикальной плоскости со-
ставляют 27—30°, а в горизонтальной — 50 —
55°. Овальная форма поля зрения упрощенно
передается прямоугольником со срезанными
134
углами и отношением высоты к длине, как
3 : 5. Если изображение по угловым величинам
будет лежать в этих пределах (телесный угол
27—30°), то оно будет восприниматься естест-
венным, без особых искажений.
Сколько рисунков и с каких точек зрения
достаточны для того, чтобы у зрителя сложи-
лось полное впечатление о компоновке и худо-
жественно-конструкторских достоинствах, ска-
жем, станков? Опыты показали, что при пово-
роте макета на 35° форма воспринималась
точно такой же, как при фронтальном восприя-
тии. К тому же, наблюдатели не замечают
смещения выбранной ими вновь точки зрения
на 20—25°. Эта величина может быть названа
угловым интервалом безразличия. Так как
в большинстве случаев станки имеют ярко вы-
раженную плоскость симметрии главного вида,
то при художественном конструировании до-
статочно изображения машины с двух
точек зрения: 40—45° и 230—235° в плане.
Нужно также, чтобы виды сбоку, спереди и
сзади были увязаны с видом сверху. Поэтому
две выбранные основные точки зрения (для
симметричных станков) следует поднять на
этот же угол (40—45°) над плоскостью в пла-
не. Именно эти точки зрения и дадут возмож-
ность охватить весь проектируемый станок в
целом. Кроме того, формы станка проверяются
с точки зрения оператора, контактирующего
обычно со станком по его фронтальной плос-
кости на расстоянии не более 1,5—2,0 м; точка
зрения располагается на высоте 1,7—1,8 м над
уровнем пола.
В практике художественного конструирова-
ния целесообразно комбинировать построение
перспективы с рисунком. Для передачи более
объемной выразительности изображение отте-
няют, применяют отмывку и покраску, а также
переходят к стереочертежам и стереорисун-
кам. Оправдан бывает аппликационный спо-
соб наложения цвета: вырезаются колера по
контуру поверхностей, наклеиваются на рису-
нок и затем в случае необходимости графиче-
ски дорабатываются. При исполнении демон-
страционного (рекламного) рисунка цвет хо-
рошо отрабатывается аэрографом. Допускает-
ся в отдельных случаях обозначение цве^а—
на полях рисунка помещаются выкраски с по-
яснениями. Для того чтобы реально оценить,
в какой степени соблюдены в формах конст-
рукции требования гармонии и композиционно-
го единства, а также насколько формы обору-
дования увязаны с производственной средой,
можно рекомендовать заснять фотоаппаратом
реальный производственный участок и затем
вмонтировать в снимок тщательно отработан-
ный рисунок спроектированного станка. В этом
случае уровень художественно-конструктор-
ской отработки форм станка в сравнении с су-
ществующим родственным технологическим
оборудованием оценивается гораздо наглядней
и правдивей, нежели на вырисованном фоне,
который обычно хуже выявляет истинные ху-
дожественно-конструкторские достоинства но-
вой технической формы.
Макет
Наиболее полное впечатление о проектируе-
мом изделии, с художественно-конструктор-
ской точки зрения, дает макет. Макеты могут
выполняться в различном масштабе, с различ-
ной степенью точности и тщательности в зави-
симости от назначения. На практике выделя-
ются следующие основные разновидности ма-
кетов:
— предварительный, исходный макет или
эскиз формы М 1:10—1:5;
— поисковый, проектный, промежуточный,
рабочий, компоновочный макет М 1:5—1:2, ма-
кет формы М 1:1 (используют при оценке ва-
риантов промышленного изделия);
— окончательный, демонстрационный макет
(иногда становится учебным макетом) М 1:5—
1:2;
— макет — эталон внешнего вида М 1 :1.
Основные материалы, применяемые при Ma-
ns
13»
кетировании промышленных изделий: плотная
бумага (ватман), высококачественный глад-
кий картон толщиной 0,6—1,0 мм и более, хо-
рошо высушенная и выдержанная древесина,
древоплита, фанера, пластилин, скульптурная
глина, плиточный пенопласт, органическое
стекло, полистирол, целлулоид, винипласт,
алюминиевая фольга, мягкая латунная прово-
лока и др. Макеты могут выполняться цели-
ком из одного материала или представлять
собой комбинацию нескольких материалов.
Художественно-конструкторский поиск в стан-
костроении достаточно эффективно и эконо-
мично проводится на макетах из картона и
плотной бумаги. Но может быть применена и
более сложная методика создания макетов:
деревянная призма-каркас обивается пено-
пластом, который затем обстругивается; на по-
лученные формы накладывается тонкий слой
пластилина, который позволяет создать хоро-
шо отделанную поверхность. При окраске ма-
кета используются кисти и аэрограф. Окраши-
вается макет быстросохнущими красками. Де-
монстрационные макеты выполняются в основ-
ном из дерева с «использованием листовых
пластмасс.
В недалеком будущем в художественном
Рис. 52. Примеры использования различных материалов
при макетировании технологического оборудования.
конструировании получат распространение
скульпторы-автоматы, которые по фотоизобра-
жениям автоматически вырезают из податли-
вого материала объемное повторение предмета
в масштабе.
Автоматизация
проектирования
Карандаш и фломастер еще долго будут
оставаться основными техническими средства-
ми художника-конструктора. Однако темпы
технического прогресса и быстрое расширение
границ художественного конструирования при
ограниченном числе специалистов требуют
скорейшей механизации и автоматизации наи-
более трудоемких этапов процесса художест-
венного конструирования- Уже сегодня «элект-
ронному конструктору» под силу решение
следующих вопросов, непосредственно связан-
ных с художественным конструированием про-
мышленных изделий:
— проведение любых видов расчетов;
— моделирование технологических процес-
сов и явлений, протекающих в узлах и деталях
конструкций при работе;
— анализ и оценка предлагаемых решений
(как технический, так и оперативный экономи-
ческий) ;
— освоение и запоминание графической ин-
формации, переданной в закодированной фор-
ме или непосредственно через оптическое
устройство (телевизионное устройство для
ввода графической информации, сканирование
чертежа, рисунка, макета световым лучом или
с помощью лазера по всем трем координатам
с точностью 0,0025 мм);
— установление связей между отдельными
объемами графической информации, введен-
ной в запоминающее устройство, изменение
информации, дополнение, уничтожение частич-
ное, выборочное или полное;
— комбинаторный анализ вариантов компо-
новки, их отбор и оценка;
— получение на экране в чертежах, рисун-
ках или даже в макетах графического и объ-
емного отображения выбранных оптимальных
решений с участием и без участия человека;
— аффинные преобразования полученных
графических изображений (всевозможные по-
вороты конструкции на экране, изменение ее
пропорций с учетом замены отдельных узлов
и деталей);
— разработка схемы окраски конструкции,
подбор красок, непосредственная окраска вы-
даваемой графической информации (чертежей,
рисунков);
137
Рис. 53. Вверху: принципиальная схема вычислительно-
графической системы, позволяющая машине конструиро-
вать все, что может быть описано математически. Вни-
зу: изображение модели автомобиля до и после ручной
отработки чертежей, изготовленной «электронным кон-
структором».
— фиксация принятых решений (в черте-
жах, рисунках, фотографиях, слайдах и т. д.);
— проведение экспертизы,
Составление алгоритмов и разработку про-
граммы решений пока еще экономически
оправдано поручать человеку, но в скором вре-
мени и эти операции смогут быть переданы
машине. Программы, закладываемые в маши-
ну, не обязательно имеют жесткий характер.
В некоторых созданных машинах художник-
оператор является обязательным компонентом
системы человек — машина на всех этапах ра-
боты машины и может по ходу работы вносить
необходимые изменения и дополнения. Для
этих целей может быть, например, использова-
но созданное недавно так называемое световое
перо, которое представляет собой фотоэлемент
с оптической системой, следящей за траекто-
рией движения руки оператора и передающей
в ЭВМ координаты высвечиваемых на экране
точек изображения. С помощью светового пе-
ра по специально разработанным программам
можно автоматически осуществлять различ-
ные геометрические преобразования и строить
многовидовые проекции. Применение ЭВМ
для решения художественно-конструкторских
и конструкторско-изобретательских задач не-
избежно ведет к созданию электронного (ма-
шинного) дизайна и стайлинга, дизайн-машин,
эвротронов-машин, предназначенных для реше-
ния задач, носящих сегодня еще творческий
характер.
138
Техносемиотика
Все средства проектирования в технике
прошлого, настоящего и будущего объединя-
ются семиотическим проектированием в рам-
ках техносемиотики. Семиотика — это наука
о знаковых системах в природе и обществе;
техносемиотика изучает системы знаков, сиг-
налов и специальные языки, используемые в
технике. Любое из средств проектирования —
чертеж, рисунок, модель, макет — можно рас-
сматривать как систему знаков или элементар-
ных семионов (семиотических единиц), описы-
вающих реальную конструкцию, знаковое или
семиотическое выражение технической мысли.
Деятельность человека по проектированию
и управлению на современном производстве
можно рассматривать как сумму непрерывных
взаимосвязанных семиотических действий. По
отношению к результатам действия человека
могут быть непосредственными, мнемонически-
ми и командными. Примеры непосредственных
действий: «живое» управление коллективом,
непосредственная обработка детали, обычные
формы проектирования. Элементы непосредст-
венного действия могут быть свернуты в бло-
ки, и тогда действия становятся мнемонически-
ми: «следовать такой-то инструкции», «соглас-
но приказу такому-то» н т. д. Наконец, дейст-
вие может быть командой к исполнению за-
программированного процесса: «построить
цех», «обработать валик», «спроектировать то-
карный станок с такими-то характеристика-
ми». С учетом уровня действий человека по от-
ношению к машине (ручные действия, механи-
зированные, автоматизированные) классифи-
кация семиотических связей людей и машин
в технике имеет следующий вид:
, Таблица 5
Семиотические связи в технике
Распределение функций межд> человеком и машиной (реали- Характер действий человека (степень соответствия действий результату)
1. Непос- редствен- ные (Н) 2. Мнемо- нические (М) 3. Команд- ные (К)
зация функций)
1. Ручное (Р) ЬЬРн 1-2. Рм 1.3. Рк
2. Механизация (М) 2-1- Мн 2.2. Мм 2.3. Мк
3. Автоматизация (А) 3.1- А„ 3.2. Ам 3.3. Ак
1.1. Непосредственные ручные действия Рн:
прямое управление коллективом, графическое
проектирование, разработка операционной
технологии, непосредственное изготовление
промышленного изделия.
139
2.1. Непосредственные механизированные
действия М„ : количество и последовательность
действий остаются прежними, но они механи-
зируются, контроль пооперационный. 3.1. Не-
посредственные автоматизированные дей-
ствия Ан : количество и последовательность
действий остаются для человека прежними, но
характер их меняется — в одних случаях за
оператором остается пооперационный контроль
(изготовление детали), в других случаях
формализованное описание каждого действия
^формирование коллектива, постройка здания,
проектирование промышленного изделия), при-
чем общение человека с машиной идет на язы-
ках, удобных для машины, но неудобных для
человека (непосредственная проверка или про-
бивка перфокарт и др.).
1.2. Мнемонические ручные действия Рм :
блок-управление, блок-приказы, проектирова-
ние с использованием типовых элементов (ап-
пликации, чертежи-пустышки), групповая тех-
нология и обработка деталей, объемное мо-
дульное проектирование. 2.2. Мнемонические
механизированные действия Мм : блок-дейст-
вия формализуются, широко используются сис-
темы мнемознаков, удобные для восприятия
и понимания. 3.2. Мнемонические автомати-
зированные действия Ам: все формы проекти-
рования осуществляются на мнемоязыках,
одинаково удобных для человека и машины.
140
1.3. Командные ручные действия Рк: пол-
ная макро- или микроимитация действия на
модели (обработка детали, постройка здания,
сборка изделия и т. д.), которые одновременно
дублируются роботами в реальной обстановке.
2.3. Командные механизированные действия
Мк: предварительный набор программы (дис-
ковый набор). 3.3. Командные автоматизиро-
ванные действия Ак : лингвопроектирование
(словесный или письменный приказ), мыслен-
ное проектирование, общение оператора с ма-
шиной идет в форме наиболее удобной, естест-
венной для человека.
Семиотические связи в технике охватывают
процесс труда, рабочую среду и продукт труда;
причем в каждой из этих сфер можно выделить
свои специфические группы обслуживающих
знаковых систем.
Процесс труда охватывает те системы зна-
ков, которые способствуют формированию и
управлению коллективом, помогают правиль-
но построить производство с точки зрения тре-
бований безопасности (язык жестов), физио-
логии (анализ рабочих движений с помощью
элементарных двигателей единиц — тербли-
гов), психологии (производственный этикет),
технико-экономических (различные мнемоязы-
ки, технические и коммерческие коды, знаки,
выносимые во внутризаводскую и межзавод-
скую документацию схемы производственных
Рис. 54. Мнемознаки в производственной среде:
I. Системы управления технологическим оборудованием. 2. Конструкторско-технологическая документация. 3. Системы управ-
ления подъемно-транспортным оборудованием. 4. Пульты управления. 5. Программирование действий оператора. 6. Мнемосхе-
мы. 7. Маркировка инструмента и приспособлений. 8. Упаковочная маркировка. 9. Рекламно-сопроводительная документация.
10. Внутризаводская документация. 11. Документация по нормированию 12. Рабочая одежда. 13. Наглядная агитация. 14. Инфор-
мационные знаки.
связей, знаки графического управления, вклю-
чая известные сетевые графики, различные
индексы и др.).
Системы знаков, применяемых в рабочей
среде, как правило, привычны и общеизвестны.
Это прежде всего различные производственные
знаки, включая знаки безопасности (символы,
предупреждающие цвета), знаки, выносимые
на пульты управления, сигналы звукового опо-
вещения, вопросы знаковости цвета, рабочей
одежды (включая моду), наглядной агитации,
различные мнемосхемы, мнемознаки.
Стиль, стилизация, стайлинг — это система
знаков, которые художественное конструиро-
вание придает вольно или невольно любому
промышленному изделию, продукту труда. В
рамках стиля органично располагаются кодо-
вая окраска изделия, выносимые на лицевые
панели различные символы, фирменные и то-
варные знаки, маркировка и др. Цель худо-
жественного конструирования заключается
в том, чтобы форма на особом, специфическом
языке рассказала бы человеку о своем содер-
жании, отразила бы образно это содержание.
Вот почему художественное конструирование
можно рассматривать как одну из ярких раз-
новидностей семиотического проектирования,
а методы и средства, используемые художест-
венным конструированием,— как особые мето-
ды и средства техносемиотйки.
ЛИТЕРАТУРА
Автоматизация умственного труда в машинострое-
нии. М.» «Наука», 1969.
Ботвинников А. Д. Современные средства ме-
ханизации графических работ. «Высшая школа», 1963.
Боумен У. Графическое представление информа-
ции. М., «Мир», 1971.
Волков Н. Н. Восприятие предмета и рисунка.
М., Изд-во АПН РСФСР, 1950.
Горанский Г. К. К теории автоматизации ин-
женерного труда. Минск, Изд-во, АН БССР, 1962.
Камышный Н. И. Основы художественного кон-
струирования. М., МВТУ им. Баумана, 1970.
Левицкий (Л. В. Графический дизайн и промыш-
ленное производство.— «Техническая эстетика», 1971,
№ 8.
Макетно-модельный метод проектирования. М.,
Стройиздат, 1965.
Патрунов Ф. Г., Чирков М. Т. Автоматиче-
ское проектирование. М., «Знание», 1968.
Повилейко Р. П., Технология и художественное
конструирование. Новосибирск, 1972.
Повилейко Р. П., Левицкий Л. Б., Гри-
горьев В. В. Рисунок, модель, макет. Новосибирск.
1972.
Степанов Ю. С. Семиотика. М., «Наука», 1971.
Цветков В. Д. Система автоматизации проекти-
рования технологических процессов. М., «Машинострое-
ние», 1972.
Чавчанидзе В. В., Гельман О. Я. Моделиро-
вание в науке и технике. М., «Знание», 1966.
Эшфорд Ф. К- Дизайн и промышленность. М.,
ВНИИТЭ, 1968.
СОДЕРЖАНИЕ
Глава I. Образ машины 7
Красота в технике ............................. 7
Образ в архитектуре и технике 1С
Образ и лжеобраз машины ... К
Поисковый образ машины ... П
Образное мышление в технике 17
Глава II. Масштабность в технике . 2с
Тектонические формы в технике ... 2с
Масштабность машин............................ 27
Указатели масштаба............................ 31
Членение форм ............................... ЗА
Композиционная отработка форм ... 36
О национальных особенностях масштабного строя 36
Учет иллюзий при отработке форм ... 4С
Глава III. Симметрия в технике 46
Симметрия — основные понятия ... 46
Асимметрия и дисимметрия .... 52
Оценка симметричных форм .... 55
Симметрия и ритм ............................. 57
Отработка элементов симметрии и ритма 59
Глава IV. Пропорции в технике 65
Система пропорциональных отношений . 65
Закон золотого сечения........................ 67
Экспериментальные исследования пропорций 70
Золотое сечение в технике..................... 73
Анализ пропорций станков 74
Модульное пропорционирование 77
Предпочтительные пропорции 79
Колебания и пропорции . . 81
Комплексная оценка пропорций 86
Пропорциональные связи 89
Общая теория пропорций 92
Глава V. Методы проектирования 96
Дизайн и изобретательство 96
Классификация показателей 98
Неология . 99
Адаптация 101
Мультипликация 102
Дифференциация 104
Интеграция 106
Инверсия 108
Импульсация 109
Динамизация 111
Аналогия 112
Идеализация 114
Модель конструкторско-изобретательского поиска 114
Фонд идей Г2Ь
Глава VI. Средства проектирования 129
Модель 129
Чертеж 131
Рисунок 133
Макет 135
Автоматизация проектирования 137
Техносемиотика .... 139
ПовилеЯмо Рюрик Петрович
АРХИТЕКТУРА МАШИНЫ
Редактор Чурсин Н, К.
Художник Мосиенко С. С.
Художественный редактор Тобух А, Н.
Технический редактор Лобкова В. А.
Корректор Хабибрахманов Р. X.
Сдано в набор 7 сентября 1973 г. Подписано к печати 10 ян-
варя 1974 г. Формат 84X60/ie; бумага типогр. № 3. 8,37 печ. л.,
8,54 изд. л. МН 04053. Тираж 15000. Заказ № 98. Цена 57 коп.
Западно-Сибирское книжное издательство, Новосибирск,
Красный проспект, 32.
Полиграфкомбинат, Новосибирск, Красный проспект, 22.
₽ ПОВИЛЕИКО
АРХИТЕКТУРА
АШИНЫ