249

требностей, социальных условий, уровня проектирования, истории их создателей. Важно только, чтобы эти исторические объекты совпадали с объектами специализации.

Знание этой истории, умение ее читать на основе технических объектов и есть одно из средств гуманитаризации инженерного образования по сути. Ос-

новной такого курса с усилением его причинно-следственной составляющей анализа излагаемой истории, может быть фундаментальное учебное пособие В.Ф. Рунге [3]. Курс эргономики может потихоньку вытеснять курс основ безопасности жизнедеятельности.

Роль кафедр инженерной графики и дизайна видится не только в реализации классических курсов и программ, но и в сопровождении процессов обучения анализа чувственно-образных характеристик объектов техники специальности на всем периоде обучения. Реально этот процесс может быть организован через соответствующее взаимодействие с преподавателями других кафедр.

В свою очередь, дизайнерская подготовка нуждается в помощи общетехнических и специальных кафедр в информационном обеспечении базовыми положениями инженерных наук, свернутых в образные, относительные формы. Образно представленная информация, как известно, легче воспринимается, дольше хранится, легче воспроизводится.

Кардинальным решением вопроса улучшения инженерной подготовки явилась бы гармонизация ее структуры, естественным образом обеспечивающая межпредметные связи, единcтво объективно-субъективного анализа и синтеза технических объектов, структурно моделирующая логические этапы человеческой деятельности в технике [9]. Не только обсужденные, но и другие пробле-

мы инженерного образования связаны с его застывшей дисциплинарной структу-

рой (автор [10] и многие другие того же мнения), плохо аргументированной организационной реформой.

Список литературы

1.Раушенбах Б.Р. Системы перспективы в изобразительном искусстве. –

М.: Наука, 1986. – 256 с.

2.Джонс Дж. Художественное конструирование и проектирование. – М.:

Мир, 1986. – 326 c.

3.Рунге В.Ф. История дизайна, науки и техники. – М.: Архитектура-С, 2006. – Кн. 1. – 367 с.; 2007. – Кн. 2. – 431 с.

4.Горнов А.О. Проектирование, конструирование и их элементы в инженерной графике // Сб. тр. МФИ. – М., 2007. – С. 4.

5.Методика художественного конструирования / ВНИИТЭ. – М., 1987. –

172 c.

6.Половинкин А.И. Основы инженерного творчества. – СПб.: Лань, 2008. – 362 с.

231

elib.pstu.ru

7.Лепаров М.Н. Основы инженерного проектирования. – София: СОФТ-

ТРЕЙД, 2008. – 355 с.

8.Кудрин Б.И. Античность. Символизм. Технетика. – М.: Электрика, 1995. –

120 с.

9.Горнов А.О., Анисимов В.А. Естественные и искусственные структуры учебного плана / ВНИИВШ. – 1994. – Вып. 9–10. – 44 с.

10.Грашин А.А. Дизайн и инженерия. Кадры решают все // Качество жизни: приоритеты социального развития: сб. докладов Междунар. науч.-практ.

конференции / ВНИИТЭ. – М., 2008. – С. 199–222.

КРАЗРАБОТКЕ ФОРМЫ КОМПАКТНО ШТАБЕЛИРУЕМЫХ ИЗДЕЛИЙ

Проблема: промышленное серийное производство давно заставило конструкторов изменить традиционную форму некоторых вещей ради компактного складирования продукции при хранении и перевозке – штабелирования. Так, радикально изменился дизайн ведра (рис. 1). При создании новых серийных изделий с требованием штабелирования инженеры-конструкторы чудесным образом справляются с морфологией, обеспечивая и функциональность и технологичность изделия. Вызывают восхищение контейнеры, штабелирующиеся по вашему желанию то плотно, то вместительно (рис. 2). Если же требовать еще и эстетичного вида, ценного образа, то дизайнерская задача становится весьма трудной из-за малой податливости формы художнику. Моделирование – хоть макетное, хоть компьютерное 3D – становится слишком запутанным для творчества. Явно не достает знаний о закономерностях поведения «формы, пригодной к штабелированию», удобного для дизайнера идеального представления. А о готовых компьютерных редакторах таких форм пока остается лишь мечтать.

Целью настоящего проектного исследования дизайнера стало познание формальных свойств одинаковых штабелируемых изделий.

Задача исследования: выявив все известные способы штабелирования изделий и классифицировав, описать их в виде, удобном для использования в практике дизайнера. Познать свойства известных форм штабелируемых изделий, дать рекомендации дизайнерам, оценить возможность автоматизации ре-

232

elib.pstu.ru

шения таких задач в компьютерных программах 3D-моделинга. А также, быть может, найти новые способы штабелирования.

Условия: максимально плотная укладка в штабеле; максимальная жесткость изделия; удобный для работы художника-конструктора контроль внешнего вида изделия в целях достижения гармонии утилитарного и эстетического. Как правило, еще ставится условие технологичности; дизайнер обязан и его превратить в красоту (компромисс условий неприемлем при перфектном подходе к дизайну!).

Ход исследования – установление основных понятий и выявление закономерностей:

1.При рассмотрении штабелирования одинаковых изделий (клонов) простейших форм обнаруживаем, что всегда имеет место ось штабелирования (рис. 3), а клоны от предыдущего к следующему в штабеле или не поворачиваются, или должны поворачиваться вокруг оси штабелирования (рис. 4). Ось штабелирования может быть (рис. 3) прямой, по дуге, по замкнутой окружности или даже по винтовой линии. Направление оси в пространстве деятельности человека может быть вверх (против гравитации), наклонно вверх (до предела устойчивости штабеля) или горизонтально (вдоль пола или полки, по прямой или по дуге в плане – рис. 5). Проекцию клона на плоскость, перпендикулярную оси штабелирования и проходящую вблизи экватора клона, будем назы-

вать фигурой.

2.Штабелирование характеризуется шагом, который чем меньше, тем выгоднее. Шаг штабелирования задается иногда толщиной предмета по вектору оси штабелирования, иногда специальными элементами формы (зиг на стенке ведра, кант по верху горшка – рис. 6), а иногда случайно – при «слабом» дизайне, когда не предусмотрели заклинивание.

3.Для предмета типа тарелки шаг штабелирования задается толщиной дна тарелки Д (рис. 7). Если стенки тарелки наклонены ко дну неодинаково и от этого ось штабелирования не перпендикулярна плоскому дну, то шаг штабелирования Ш = Д/cosα, где α – угол отклонения оси штабелирования от перпендикуляра к плоскости дна. Чтобы стенки тарелки не увеличили шага штабелирования (что нежелательно), толщина стенки должна быть b<=Ш*sinβ, где Ш – шаг штабелирования; β – угол отклонения стенки от оси штабелирования.

4.Для штабелирования пригодны клоны следующих основных типов сечений в плоскости оси, которые можно условно обозначить похожими на них буквами:

– I – плоские, любой фигуры;

– U – вогнутые (тарелка, пиала, ведро);

– П – выпуклые (всего лишь перевернутые вогнутые);

– И – вогнуто-выпуклые;

– Ц – плоские, или вогнутые, или выпуклые, или вогнуто-выпуклые, с неполым(и) выступом(ами) в направлении оси штабелирования (рис. 8).

233

elib.pstu.ru

Предположительно может быть еще форма в половину, или треть, или четверть фигуры любого из этих пяти типов, которая позволяет штабелировать группами по два, три и т.д. соответственно.

Также не будем забывать тип Г, который при складывании по два изделия лицом к лицу образует тип I.

5.Для штабелирования непригодны формы с поднутрением (как выражаются литейщики), т.е. с отрицательным наклоном стенки к оси штабелирования

(рис. 9).

6.Чтобы плотно (с малым Ш) штабелировать изделия, имеющие боковые выступы в направлении оси штабелирования (клоны типа Ц), необходима возможность поворота клона вокруг оси, и выступ при повороте не должен натыкаться на фигуры или выступы других клонов (рис. 10). Максимальная высота штабеля в штуках N = γ/δ, где γ – угловая протяженность (вокруг фигуры) цельного пространства для выступов клонов; δ – угловой размер выступа. Если же длина выступа в направлении оси штабелирования меньше или равна Ш*N, то штабель может расти дальше.

7.Штабелируемый предмет, исходя из вышесказанного, удобно представлять себе как оболочку какой-любой основной формы (I, U, П, И, Ц), сплошную или с проемами. Проемы в фигуре оболочки могут быть как озера на карте острова или как заливы моря вокруг острова. Чтобы не ухудшать плотности штабелирования, толщина каждого участка оболочки в направлении штабелирования должна быть не больше Ш. Чем ближе к направлению оси штабелирования наклонен участок оболочки, тем тоньше должна быть оболочка здесь. Например, вблизи экватора толщина стенки сферической чаши, если мерить перпендикулярно поверхности, стремится к нулю. Оболочка должна быть без поднутрения.

Результаты исследования – рекомендации дизайнерам:

1.Приступая к дизайну вещи, которая должна плотно штабелироваться со своими клонами, надо в эскизе определить ось штабелирования, так, чтобы она была практична в применении. Хорошо, когда изделия штабелируются по вертикали и штабель, даже высокий, обладает устойчивостью. Если же ради других качеств стул дает наклонную ось штабелирования, то придется приложить

кнабору стульев специальную платформу, хорошо бы с колесиками (рис. 11). Или придать клону такую форму, что в штабеле самый нижний клон будет служить косой подставкой (например, за счет поворота другой стороной ко второму клону) – вот интересная задача! Или обойтись совсем невысоким штабелем («много не унести»). Если штабель будет расти по дуге (см. рис. 3), то потребителям придется помнить об ограничении высоты штабеля или укладывать его на бок и смириться с нерациональным объемом. Штабелирование по кругу встречается редко, но наверняка способно быть удачным решением не только для чайного сервиза (см. рис. 3). Штабелирование по винтовой линии еще, кажется, не нашло применения.

234

elib.pstu.ru

2. Вещь надо сначала рисовать как оболочку (рис. 12), несмотря на то,

что она будет не обязательно из пластмассы или тонкостенного металла, а из прямого дерева, гнутой трубы или разных материалов. Задаем хороший (не слишком большой) шаг штабелирования и намечаем в соответствующих ортогональных проекциях предельную толщину участков оболочки в зависимости от наклона к оси штабелирования. Затем убираем из оболочки лишние участки, не забывая о сопутствующих качествах конструкции – технологичности, устойчивости, жесткости, удобстве пользования, эргономичности, образности. Резервом жесткости служит возможность добавить толщины слабому участку, отклонив его от оси штабелирования (по предлагаемой таблице взаимосвязанных величин Ш, β и b – таблица). При этом помним, что, например, в стуле тонкая чуть наклонная ножка жестче, чем толстая сильно наклоненная. Не следует также забывать о вантах, стержнях и тонких оболочках, хорошо работающих на растяжение. Художественное воображение при таком методе позволяет контролировать эстетические качества, которые поверяются в наглядных эскизах и визуализациях компьютерных трехмерных моделей (лучше – параметрических, которые легче оптимизировать, улучшать с точки зрения эстетичности).

Толщина наклонной стенки в зависимости от шага штабелирования Ш и угла отклонения стенки от оси штабелирования β, не более

Важно также предотвратить износ видовых поверхностей изделия в штабеле и тем более заклинивание.

3. В ходе настоящего исследования найден новый способ штабелирования («по двое»), который обещает стать ценным дизайнерским качеством разрабатываемого автором промышленного изделия, но его опубликование решено отложить до получения патентной приоритетной справки.

Автор надеется получить от коллег-дизайнеров и геометров ценные замечания и дополнения и заранее их благодарит (здесь и далее иллюстрации автора. Изображения чужих запатентованных решений изделий приведены в научных некоммерческих целях).

235

elib.pstu.ru

Рисунки к докладу

12

236

elib.pstu.ru

ПРОЕКТ ОБОРУДОВАНИЯ ДЛЯ БЛАГОУСТРОЙСТВА МАЛЫХ РЕК

Валина Мария

Взаимодействие природной и искусственной среды все чаще приобретает форму нарастающего давления городской застройки на окружающий ландшафт. Город продолжает «завоевывать» близлежащие территории, неизменно сокращая природный потенциал и внося гораздо больше хаоса, чем гармонии, в естественное окружение.

Варварское отношение к имеющемуся в нашем распоряжении природному потенциалу губит нашу экологию, приводит в полное запущение быстро сокращающиеся зеленые участки города. Мы сами отбираем у себя свежий воздух, заставляя себя большую часть времени находиться в душных помещениях.

Город остро нуждается в реабилитации заброшенных территорий, ведь это ценный ресурс кислорода и природных благ, которые с критической скоростью идут на убыль. Это обширная дополнительная площадь, которая могла бы улучшить эстетический облик города, стать стержнем композиции городского ландшафта, стать его визитной карточкой.

В нашем проекте разработан участок долины реки Данилиха в промежутке между шоссе Космонавтов и улицей Стахановской (рис. 1, 2).

Сложность заключается в неоднородном рельефе, обширной площади проблемных участков, скоплении всех стоков, как грязевого характера, так и естественного в низине долин, сложной экологической ситуации, прохода через долины множества теплотрасс и заброшенных застроек.

Цель дизайн-проекта – реабилитация депрессивных пространств и преобразование их в социально адаптированные.

Задачи дизайн-проекта:

– преобразовать участки долины в парково-рекреационные зоны с разным функциональным назначением.

237

elib.pstu.ru

–создать пешеходно-велосипедный коммуникационный каркас, связывающий город с долиной;

–сформировать системы мест рекреации с элементами оздоровления;

–создать информационное сопровождение фауны и флоры речной долины;

–сохранить природный потенциал;

–возможное формирование городской агрокультуры как вовлечение населения в альтернативный образ жизни.

В ходе анализа современных международных парковых зон и оборудования для них было решено разработать универсальную методику проектных решений, серию типовых подходов. Она заключается в создании основных социально адаптированных под различные функции модулей, которые могли бы применяться в типовых ситуациях и модифицироваться для любой среды.

Ход действий при работе с выбранной территорией:

–формирование генплана местности,

–выделение основных функциональных зон,

–деление зон на типовые подзоны,

–проектирование модульного оборудования.

Вдальнейшем типовые подзоны могут комбинироваться в любом порядке на других площадях для создания функциональных зон, вписывающихся в выбранную местность.

Внабор для создания оборудования включены три основных и четыре дополнительных модуля, сочетание которых образует требуемые по функциональному назначению объекты. Все оборудование планируется изготавливать из натуральных переработанных материалов, вторсырья различной обработки.

Для удобства и ясности благоустройства всех участков русло реки было разбито на наиболее характерные части по критериям наличия в них:

–незатронутая фауна (смотровые площадки, среда обитания животных);

–редкие образцы флоры (ограждения, смотровые площадки);

–пространства с равнинным рельефом (почти все виды рекреации);

–пространства с преобладанием склонов (экстрим-площадки, амфитеатры);

–места коммуникаций основных улиц (мосты, лестницы, пандусы).

Вперспективе проект мог бы стать стать основой для благоустройства подобных заброшенных природных участков нашего города. Результат проектирования должен внушить людям пользу использования данных территорий, проложить дорогу к осознанию принципов комфорта нашего пребывания в городской среде.

238

elib.pstu.ru

УЧЕБНОЕ ПОСОБИЕ ДЛЯ ДОШКОЛЬНИКОВ (МНОГОФУНКЦИОНАЛЬНАЯ АЗБУКА)

Сложность в проектировании учебного пособия для дошкольников – многофункциональной азбуки – возникла в объединении функций и нормативов. Для детских книг недопустимо отступать от определенных правил, начиная от психологии восприятия и заканчивая весом книги. Было найдено решение: один форзац книги использовать как кассу с магнитными буквами, а для суперобложки применить дополнительные функции. Основная концепция проекта – дать в руки ребенку его первое пособие по изучению алфавита в игровой форме, обучение с помощью пособия должно быть близко к реальной жизни и давать ребенку положительный идеал.

Детская азбука (рис. 1, 2) включает в себя:

–двухстороннюю суперобложку, что делает книгу, в первую очередь, износостойкой. Первая сторона повторяет обложку и дает дополнительные сведения о книге. Вторая сторона копирует алфавит форзаца и служит настенным плакатом. Также суперобложка может быть использована в качестве клеенки для различных творческих работ. За счет яркого цвета она выделяется на книжных полках магазинов;

–объемную обложку;

–форзац с алфавитом и иллюстрациями животных;

–титул;

–основные развороты (как с применением игровых моментов, так и логических, познавательных и практических).

Форзац играет роль кассы с магнитными буквами, каждой букве принадлежит своя ячейка. Магнитная доска и оборотная сторона магнитной доски служит для письма с прописной разлиновкой. К магнитной доске крепится ляссе (это лента в книге для закладок страниц), которая также имеет дополнительную функцию: это то, за что вынимается магнитная доска.

240

elib.pstu.ru