Лекции / Erg&Dis-r
.pdf29
ЛЕКЦИЯ 3.
Основы композиции в технике. Пропорционирование форм в процессе создания промышленного изделия.
Средства гармонизации изделий.
Основы композиции в технике
Слово КОМПОЗИЦИЯ (от латинского – расположение, составление) означает построение произведения искусства или техники, расположение основных его элементов и частей в определенной системе и последовательности, способы соединения образов и совокупность всех средств их раскрытия, которые образуют единое целое.
Композиция и анализ – две взаимосвязанные стороны творческого процесса. Художественно-конструкторский анализ невозможно осуществить, не зная принципов композиции, которая, в свою очередь, базируется на выводах анализа. Теория композиции находится в стадии совершенствования: разрабатывается ее структура, вводятся и классифицируются соответствующие понятия и определения.
Композиция должна придавать изделиям промышленного производства наиболее совершенные формы, поэтому главнейшим в композиции является формообразование, которое служит основным мерилом художественного качества. Композиционное решение должно быть результатом творческого осмысления всех исходных условий в процессе проектирования с учетом эстетических факторов.
Создавая трехмерный объект, проектировщик оперирует не линиями и плоскостями, а объемами, массой и пространством. Это требует от него знания различных композиционных приемов и умения пользоваться свойствами материала.
30
Вопросами формообразования и художественного конструирования занимается дисциплина – теория формообразования – изучающая закономерности образования формы, принципы и методы художественного конструирования, направленные на создание оптимальной формы промышленных изделий, отвечающих функциональным, технико-экономическим и эстетическим требованиям.
С понятием формообразования в художественном конструировании тесно связаны следующие понятия:
-Архитектоника – изучает закономерности гармоничного построения формы станков, приборов и других технических изделий, выражающие их функциональные и конструктивные особенности.
-Комбинаторика – прикладная дисциплина, изучающая закономерности вариантного размещения объемных и плоских фигур в дву- и трехмерном пространстве на основе применения математического комбинаторного анализа.
-Хиротехника – научная дисциплина, изучающая функциональные и эстетические закономерности формообразования органов управления и рукояток инструментов на основе анатомических особенностей строения руки.
Большое значение в формообразовании и конструктивной структуре формы имеет тектоника.
Тектоника – специфическое средство художественной выразительности, органически связанное с конструктивной объемнопространственной структурой создаваемого изделия и объективными ее закономерностями (прочностью и равновесием).
31
Используются следующие основные тектонические системы:
-стеновая (стена с окнами) – мелкоблочная, монолитная, крупно блочная, крупнопанельная;
-арочно-сводчатая (система арок и сводов);
-стоечно-балочная (колонны, столбы, балочные перекрытия);
-каркасно-фахверковая (членение формы стержнями и раскосами);
Конструируя экскаватор или грузоподъемную машину, корабль или самолет, вагоны, холодильник или кинокамеру, мы закладываем определенную тектоническую систему, которая обеспечит не только чисто функциональную сторону, но и эстетическую. На рис. 3.1 показана структурная схема принятия композиционного решения на основе учета различных факторов.
Структурная схема формообразования изделий
Функция |
|
|
|
|
К |
|
|
|
|
|
|
О |
|
Конструкция |
|
|
|
|
М |
|
|
|
Творческое |
|
|
П |
Р |
|
|
|
|
О |
||
Технология |
|
|||||
|
осмысление |
|
|
Е |
||
изготовления |
|
|
|
З |
||
|
всех |
|
|
Ш |
||
|
|
|
|
И |
||
|
|
|||||
|
|
начальных |
|
|
Е |
|
|
|
|
|
Ц |
||
|
|
|||||
|
|
условий |
|
|
Н |
|
|
|
|
|
И |
||
|
|
в процессе |
|
|
И |
|
Свойства |
|
|
|
О |
||
|
проектирования |
|
|
Е |
||
основных |
|
|
|
Н |
||
|
|
|
|
|
||
материалов |
|
|
|
|
Н |
|
|
|
|
|
|
О |
|
|
|
|
|
|
Е |
|
|
|
|
|
|||
|
Эстетические факторы |
|
|
|||
Рис. 3.1. Структурная схема формообразования изделий
32
Объемно-пространственная структура и тектоника объекта является основой композиции в художественном конструировании, а главными средствами, свойствами и качествами композиции, придающими произведениям соразмерность и гармонию (согласование элементов между собой и с целым, являются:
-пропорции, пропорциональность;
-масштаб, масштабность;
-симметрия и асимметрия;
-статичность и динамичность;
-метрическая и ритмическая повторности;
-контрастные и нюансные отношения;
-цвет и т.д.
В совокупности эти средства приводят к целостности формы, характерной для данного предмета, ее гармоничной соразмерности с человеком и окружающей средой.
Следует уточнить понятие «гармония». Различают математическую гармонию – равенство, соразмерность частей друг с другом и части с целым в виде определенных числовых пропорций (т.е. количество, а не качество); эстетическую – связанную с эстетическими переживаниями (чувство прекрасного); и художественную – связанную с искусством (архитектурная, музыкальная, живописная гармония).
В процессе формообразования изделий (одной из главных задач художественного конструирования) большое значение имеет нахождение наилучших пропорциональных отношений частей проектируемого изделия между собой и целым, т.е. процесс пропор-
33
ционирования. Как бы ни были хороши отдельные детали сами по себе, но если всю объемно-пространственную структуру изделия не объединяет четкая пропорциональная система, трудно получить целостную форму, высокую ее организацию.
Пропорционирование форм в процессе создания промышленного изделия
Пропорционирование в технике не является средством лишь эстетизации, нахождения «красивых» размерных отношений. Оно приводит к конкретному инженерному эффекту, поскольку процесс гармонизации форм изделия подчас обусловливает изменения конструкции этих изделий. Замечено, что пропорционально спроектированный станок имеет более высокую жесткость, удачные пропорции свидетельствуют о рациональности кинематической схемы, меньшей металлоемкости и т.д.
Пропорция означает соразмерность, определенное соотношение отдельных частей, предметов и явлений между собой. Пропорция – одно из главных средств, применяемых при конструировании изделий. Правильное установление пропорций обеспечивает гармонию изделия.
Пропорции известны с древних времен. Например, "египетский" треугольник (с отношением сторон 3 : 4 : 5 ) служил своеобразным мерилом пропорциональности при строительстве. К основным требованиям пропорциональности древние относили порядок, симметрию и ограниченность; в частности под порядком подразумевалось, что размеры отдельных частей между собой и целым должны сочетаются не случайным образом, а в определенных соотношениях.
34
Существуют различные виды пропорциональности. Для образования обычной арифметической пропорции требуется связать четыре величины:
a = c b d
Любая из четырех величин может быть построена графически по трем известным с помощью подобных прямоугольных треугольников. Например, при известных a, b, и d построение c показано на рис. 3.2.
Геометрическая пропорция определяется тремя элементами:
a = b , b c
общий член b называется средней пропорциональной (или средней геометрической) величиной.
Графическое выражение для средней геометрической величи-
ны (b = 
a c ) получают с помощью прямоугольного треугольника
(рис. 3.3).
Рис. 3.2. Графическое построение |
Рис. 3.3. Графическое построение эле- |
элементов |
ментов |
арифметической пропорции |
геометрической пропорции |
Кроме арифметической и геометрической пропорции существуют пропорциональные зависимости, которые объединены под общим
35
названием гармонические пропорции. В гармоническую пропорцию, так же, как и в геометрическую, входит три элемента (a, b, c). Среднее гармоническое c двух чисел a и b определяется формулой:
c = |
2 a b |
c |
= |
2 b |
|
a + b , откуда |
a |
a + b |
и может быть достаточно просто определено денным на рис. 3.4.
c |
= |
a |
|
a + b |
|
2 b |
||
построением, приве-
Рис. 3.4. Графическое построение элементов гармонической пропорции
В технике часто используют еще восемь гармонических соотношений. Они были изучены Эвклидом еще в III в. до н.э. Эти пропорции выражаются следующими зависимостями:
1). a : c = (a - b) : (b - c); |
5). b : c = (b - c) : (a - b); |
2). a : c = (b - c) : (a - b); |
6). a : b = (b - c) : (a - b); |
3). a : c = (a - c) : (b - c); |
7). b : c = (a - c) : (b - c); |
4). a : c = (a - c) : (a - b); |
8). b : c = (a - c) : (a - b); |
Для графического построения этих пропорций могут быть использованы операции, показанные на рис. 3.5.
36
Рис. 3.5. Графическое построение элементов Эвклидовых гармоник
37
Пропорционирование основывается на знании систем пропорций. Используются модульная (арифметическая) и геометрическая пропорции. Модульные пропорции, применяемые при стандартизации размеров промышленных изделий и сооружений, решении вопросов агрегатирования технических комплексов устанавливают закономерности взаимосвязи частей и целого путем повторения размера - модуля (рис. 3.6).
Рис. 3.6. Графическое построение модульных пропорций
Геометрические пропорции основываются на геометрическом подобии фигур. В геометрических пропорциях устанавливаются коэффициенты подобия, которые могут быть рядом натуральных (1, 2, 3, ... , рис. 3.7) или иррациональных ( √2, √3, √4, ...) чисел. Для построения чисел последнего ряда существует простой геометрический способ (рис. 3.8):
Рис. 3.7. |
Рис. 3.8. |
38
Для целей пропорционирования форм изделий машиностроения наибольшее распространение получили способы геометрического подобия и шкалы "золотого сечения".
Геометрическое подобие Метод пропорционирования основан на построении подобных
прямоугольников (прямоугольных треугольников) по параллельным или перпендикулярным диагоналям (гипотенузам) (рис. 3.9).
Рис. 3.9. Методы построения геометрического подобия
Метод геометрического подобия наиболее рационально применять для пропорционирования форм изделий решаемых как фронтальная композиция. При этом элементы формы как бы вписываются в прямоугольник, после чего производится их сопоставление. При этом возможны следующие случаи взаимной связи двух прямоугольников (рис. 3.10):
1.Независимое подобие.
2.Соподчинение одного прямоугольника другому: случай гармоничного сочетания 2-х прямоугольников, базирующийся на соподчинении.
3.Расчленение общего на геометрически подобные части.
Рис. 3.10. Применение геометрического подобия