 |
Известный пример — это устройство ножки медведки и лапы крота. И все же считается, что наиболее сходна строительная техника родственных по происхождению животных. Ошибки эволюции в смысле неприспособляемости к среде или односторонней специализации разрешаются в живой природе отмиранием видов.
Материал / Длина разрыва К, км
Паутина: нити наука / 70
нити кокона / 20
Шерстяное волокно / 10-20
Хлопчатобумажное волокно / 25-50
Нити вискозы / 40-75
Полиэфирное волокно / 70-95
Стекловолокно / 70-120
Животные строят в близком (родственном) для них природном окружении. Постройки отвечают экологическим условиям. Адаптация же к окружению (не в смысле мимикрии) выглядит лишь относительно необходимой. Полная адаптация отдельных специализированных видов организмов, их поведения и потребностей к окружению встречается весьма редко.
Исключение составляет строительная деятельность бобра. Свои потребности он непосредственно приспосабливает к среде, воздвигая плотины на реке лишь тогда, когда устойчивость водного хозяйства нарушается. Иногда его водный город из хвороста и песка с жилым пространством внутри и с входом под водой достигает четырехметровой высоты. В другом случае бобер довольствуется сооружением убежища на откосе берега реки или другого водохранилища и делает это так, что вход в жилье всегда располагается под водой.
Бобры, если они "считают" для себя это жизненно важным, вмешиваются в водную систему так энергично, что могут кардинально изменить весь ландшафт.
Их водные сооружения невероятно надежны в строительном отношении и могут выдерживать многотонное
Рис. 5. Паутина паука
Рис. 6. Деталь паутины
давление воды. Самая большая из известных плотин бобров имеет длину 600 м.
Видимо, право прямого вмешательства в экологию ландшафта сохраняют за собой высшие животные (при наличии исключений) и человек.
ФОРМА - СИЛА – МАССА
Человек может формировать технические объекты по этическим, эстетическим и функциональным мотивам. Органическая и неорганическая природа не следует этим духовным категориям, ее формы возникают
Масштаб и цель живой природы — это сохранение рода. Техника человека нацелена на то, чтобы сделать ее продукты лучше с точки зрения различных критериев. Требование увеличения несущей способности конструкций и облегчения массы конструкций определяет развитие домов, транспортных средств, различных видов машин и приборов.
С давних лет ИЛ занимается легкими строительными конструкциями, в особенности тентами и мембранами, легкими покрытиями и пневматическими конструкциями, сетчатыми и решетчатыми объектами. При этом преследуется цель совершенствования физико-технических принципов и основ формообразования и конструирования этих несущих конструкций. Мы ищем возможности выявить, понять и описать соотношения между формой, силой и массой
а & природе w технике.
Hennicke J. (BRD).
Принцип легкости сооружений является важнейшим по отношению ко всем объектам; это одновременно мысленная модель и метод — новый путь к научному разрешению технических и органических явлений, к установлению взаимосвязи между внешними проявлениями форм и процессом развития и возникновения реально существующих объектов.
Любая конструкция противостоит внешним или внут^уенним напряжениям, но для того, чтобы гцх>тн-востоять данной нагрузке, она должна сокращать ее благодаря изменению своей формы или использовать столько материала, сколько для этого необходимо. Легкой может считаться конструкция, которая с возможно минимальной массой материала выполняет оптимально свои конструктивные задачи (подчеркнуто Ю.Л.). Издержки массы, например массы материала, можно принять за основополагающий критерий для суждения и сравнения при применении различных конструкций. Конструкция — это тот материальный объект, который обладает способностью распределить силы по определенным направлениям и воспринимать их (в итоге, например, на фундаменты — Ю.Л.). На основании этих критериев можно научно, осознанно и целостно создавать конструкции и в результате анализа и синтеза находить совершенно новые несущие системы.
Мерой, которая открывает возможность соотносительно организовать и сравнивать материальные объекты из различных сфер природы и техники, является Bic; Вiq представляет собой сравнение массы объекта (измеренной в g ) и максимальной несущей способности (измеренной в ньютон-метрах- Мт.),например Крт при определенной нагрузке. При этом несущая способность объекта обозначается символом Тгл. Если объекты в результате нагрузки приводятся в состояние разрушения или к максимально возможной деформации, то, можно рассматривать через действующую силу F и расстояние силы от опор б4 (назовем это трансляцией силы) и определять через вес (массы — М). В итоге формула Bi'c выглядит следующим образом:
Bic = М /Тга = М /F^ Sn [g \Nm, или g/KpmJ.
Широкодиапазонное применение Bic является хорошей основой для оценки состояния развития конструкций, особенно при сравнении объектов природы и техники и для оптимизации технических конструкций в направлении сокращения материалоемкости.
Определение Тга вытекает, как правило, из расчета, который основывается на измерениях в процессе эксперимента или на теоретико-математических исследованиях. Силу следует обозначать в Н (Ньютонах, а трансляцию силы - в метрах (м). Тга для прос-
тых конструкций и нагрузки изображена на схеме рис. 7.
Трансляция силы S может быть представлена как наикратчайшее расстояние от точки приложения силы до той точки поверхности или тела, где объект ограничивает дальнейшее действие силы.
Bic зависит не только от массы объекта, но и от его формы, материала, способа и порядка распределения сил. Многие объекты имеют лишь для определенных нагрузок особо низкий Bic, Одинаковые объекты при различной нагрузке имеют различные Bic. Каждый Bic имеет свое описание нагрузки. Bic позволяет измерять затраты массы, например потребность объекта в материале, в определенной форме, и обладает соответствующей способностью воспринимать нагрузки. Другими словами, описывает цельность объекта при выполнении им определенной задачи.
Легкие конструкции - это объекты, которые при минимальной массе обладают особой • способностью выдерживать нагрузки. Их масса по сравнению с их Тга мала, следовательно, и их Bic — мал.
Объекты с низким Bic, с точки зрения свойств материала, например массы, обладают большей несущей способностью или эффективнее, чем подобные же им с высоким Bic. Эффективность их, следовательно, обратно пропорциональна Bic.
При прямом сравнении материала, например массы m в различных объектах необходимо привлекать и другие параметры, например ввести понятие относительной стройности Д . Она описывает в определенной степени поставленные перед объектом специфические задачи — на какое расстояние должна быть перенесена определенная сила:
или
где S— трансляция силы, измеряемая в метрах (m) ; F— разрушающая сила, измеряемая в (ньютонах) или Кр.
Определение относительной стройности А создает для исследования Bic необходимые предпосылки, так как она позволяет сравнивать с одинаковой относитель- 256 Архитектурная бионика
ной стройностью объекты независимо от их формы и соответствующих материалов. Bic и А могут быть применены без исключения (по меньшей мере в примерном исчислении) для всех материальных объектов. Для типичных конструктивных форм из природы и техники уже получены определенные характеристики значений Bic и А . В некоторых областях проводятся тщательные исследования. Имеются налицо оценки одно-, двух-, трехразмерных конструкций из твердых материалов с учетом осевого сжатия и растяжения или изгибаемых конструкций, а также различного рода двух- и трехосных направлений действия сил и напряжений.
Установленные Bic и А оценки прошедших испытание объектов сведены в диаграммы. 'Именно Bic и Л -диаграмма дает возможность проводить сравнения материалоемкости различных объектов (рис. 8) . |
.
страницы: |
рaдизайн
© 2005 
, ссылайтесь... 
