Графический дизайн на службе промышленности

Размещено на http://www.allbest.ru/

Размещено на http://www.allbest.ru/

Графический дизайн на службе промышленности

1. Появление эскиза и возникновение чертежа

графический чертеж эскиз

1.1 Появление графических изображений

Изображение различных предметов -- рисунки, появились как средство общения между людьми еще до создания письменности.

История возникновения и развития науки об изображении предметов на плоскости берет свое начало в далеком прошлом. Еще не зная бумаги и карандашей, человек с помощью угля, мела или какого-либо красящего вещества изображал на стенах своих жилищ предметы из окружающей его природы. Чаще всего это были рисунки животных и птиц, охота на которых служила человеку источником существования. Такие изображения найдены почти на всех континентах (рисунок 1).

С тех пор как научились возводить сначала простейшие, а потом более сложные сооружения, мастера стали использовать при строительстве рисунки, а затем и чертежи.

Рисунок 1. Наскальные изображения в пещерах Альтамира (Испания), Ласко (Франция), Тсолино (Ботсвана)

О первых графических изображениях можно судить по сохранившимся в архивах, музеях и библиотеках графическим изображениям.

Петроглифы, выбитые каменными орудиями, процарапанные или нанесенные на поверхность скальной породы красной охрой имеются и в Казахстане. На территории ВКО обнаружено более 100 местонахождений наскальных изображений, большая часть которых датируется периодом неолита-энеолита. Значительный интерес представляют петроглифы грота Акбаур (рисунок 2, 3).

Рисунок 2 Наскальные изображения в урочищах Казахстана

Рисунок 3. Наскальные изображения в урочищах Казахстана

Сохранившиеся наскальные рисунки свидетельствуют о зарождении картографического способа передачи информации, который совершенствовался в течение многих веков.

Постепенно возникла письменность. Благодаря письменным свидетельствам мы смогли получить много информации о народах великих древних цивилизаций: жителях Месопотамии, египтянах, греках, римлянах, майя, ацтеках и др. Шумеры изобрели письменность примерно в 3300 году до нашей эры. Она представляла собой клинопись и состояла из рисунков конкретных предметов, выполненных на мягкой глине. Сначала эти рисунки были реалистическими, но скоро превратились в схематические знаки.

Культура междуречья (шумерская, вавилонская, ассирийская) имела огромное значение в истории человечества и осуществила большой прогресс в области арифметики, письма и астрономии, а также в технике, поскольку именно в Месопотамии было изобретено колесо.1.2. Графический рисунок в Древнем Египте.

Древние египтяне научились писать значительно позднее шумеров. Они передавали свои мысли с помощью знаков-рисунков, которые называются иероглифами. Длинными строчками, как буквы в книгах, выстраивались на плитах и стенах змеи, совы, руки, головы, люди, пальмовые листья и т.д. Среди них всевозможные фигуры: квадраты, треугольники, круги, петли (рисунок 4). Все они выражают определенные понятия.

Египтяне благодаря водам Нила развили очень продуктивное сельское хозяйство, построили крупные города и огромные пирамиды, храмы и пантеоны и оставили многочисленные письмена на камнях. Кроме того, они изобрели папирус, их научный вклад в области медицины, геометрии и арифметики огромен.

Художники изобретали удивительные приемы, что бы как можно полнее и объемнее запечатлеть действительность. Шесть тысяч лет назад древние египтяне, великие строители пирамид, открыли для изобразительного искусства законы пропорций.

Их картины и барельефы были великолепны, но похожи скорее на чертежи и планы. (рис. 4,5)

Рисунок 4. Рисунки на камне в Древнем Египте



Рисунок 5. Чертеж на камне. Древний Египет.

Создание изображение на камнях производилось с помощью сверления. Сверление в Египте появилось ещё в эпоху неолита. Сверлили трубчатыми и кремневыми остроконечниками. Кремневые и медные остроконечники, применявшиеся в IV тысячелетии, резали известняк своими гранями подобно кремневым сверлам-полумесяцам. Трубчатое же сверло их материалов растительного происхождения(дерево, тростник), уступая по твердости камню. Не могло резать его, поэтому под него подсыпали песок. Песчинки, внедряясь в мягкий материал сверла, при вращении последнего( при условии давления на сверло) совершали работу, снимая поверхность камня.

Большинство текстов, рисунков и чертежей создавались на папирусе - «Древнеегипетсокй бумаге». (рис.6)

Рисунок 6. Фрагмент древнего египетского папируса с надписями

В основном это были изображения религиозных обрядов или изображения богов, часто больше схематичные и приближенные к чертежу.(рис.7)

Рисунок 7. Изображение на древнеегипетском папирусе

В число принадлежностей, которые использовал в своей работе древнеегипетский писец входили папирус, сосуд для воды, тростниковые палочки для письма и дощечка с чернилами. Все эти предметы были изображены на иероглифе «писец».

Дощечка представляла собой узкую полоску камня или дерева, на которой находились два углубления для красных и черных чернил, а также желобок для письменной палочки.

Палетка имела небольшую длину - до 30 сантиметров и была достаточно тонкой - меньше половины сантиметра.

Обычно коротким шнуром к палетке был привязан сосуд для воды и оба предмета крепились к поясу писца.

Для письма достаточно часто использовали кожу, однако, основным материалом служил папирус, хотя черновики особо важных документов иногда делали на кусках керамики или белого известняка.

Изготовление папируса

Древнеегипетский папирус, используемый в письме представлял собой склеенные полоски стебля этого растения, которое в огромных количествах произрастало на болотах страны.

Полосы папируса отрезали от стебля, складывали друг на друга, а края скрепляли с помощью клея. Затем сверху горизонтально помещали дополнительную полосу, которую также крепили клеем.

Затем лист папируса очищали и помещали под пресс, откуда он выходил готовым к использованию.

Подготовленный для письма лист древнеегипетского папируса мог иметь различную длину - необходимо было лишь добавить с любого конца новую полосу. Ширина самого большого известного сегодня папируса достигает 51 сантиметра, а длина 40 с лишним метров. Свиток папируса назывался - «Джама».

В различные времена цвет папируса в Древнем Египте изменялся от светло- до темно-коричневого, однако, в поздние времена большинство папирусов были кремовыми или светло-желтыми, а еще позднее почти белыми.

Использование папируса в качестве материала для письма способствовало быстрому развитию письменного искусства в Древнем Египте, так как в отличие от цивилизаций, которым приходилось писать на глине или камнях, египтяне с легкостью могли рисовать любые пиктограммы на папирусе.

Хранение папирусов

Древнеегипетские папирусы хранили в свитках и, если судить по тому, как изображался иероглиф книга, посередине папирус перематывался шнуром, также сделанным из этого растения или изо льна, а узел иногда крепили глиняной печатью.

Самые важные свитки обязательно хранили в деревянных коробах. Самые известные папирусы: Папирус Харрис №1 и Папирус Ну, которые хранятся сегодня в Британском музее, нашли именно в таких коробках, а они сами и их кожухи были запечатаны глиняными печатями, на которых изображены скарабеи.(рис.8)



Рисунок 8. Папирус Харрис

Деловые папирусы, письма, документы в Древнем Египте, как правило, хранили в глиняных горшочках.

Изготовление чернил

Черные чернила, аналог которых мы используем до сих пор, в Древнем Египте изготавливались из угля с добавлением воды и клея. Чуть позже в состав чернил стали добавлять определенный минеральный состав, который позволял чернилам буквально въедаться в папирус.

Красные чернила делали из различных минералов и использовали для украшения текста и нанесения иллюстраций. Кроме того, заглавную букву, ключевое слово в предложении, название рубрики или главы также писали красными чернилами.

Рисунок 9. Апитерапия в Древнем Египте

Найдено много папирусов, связанных с медициной, в которых графически отображались способы лечения тех или иных недугов.(рис.9)

Был найден в медицинской папируса, использование продуктов пчеловодства, такие как мед и прополис, это было первые следы апитерапии (апитерапия является естественным методом лечения на основе продуктов пчеловодства. Он используется для профилактики и лечения заболеваний и для ускорения заживления индивидуальной терапии в основном используются следующие шесть продуктов пчеловодства. меда, прополиса, маточного молочка, пыльцы, цветы, пчелиного яда и воска пчела).

Папирус Египетский медицинский бы извлечь произведения Тота , они были обнаружены в девятнадцатом веке. Работы Тота были энциклопедией сбора богословие, астрологии и медицины Согласно Климента Александрийского , последние шесть из 42 книг, связанных Тот медицинской науки.

До открытия папируса, единственные останки являются останками древности. Новый перевод папируса должен пересмотреть определение заболевания в древнем Египте. [ 2 ]]

Несколько папирусы были обнаружены подпольные или официальные раскопки, здесь мы находим самое главное:

SMITH папирус, он был обнаружен в 1860 году в Фивах это хирургическая руководство для лечения ран prйcises.Il сохранился в библиотеке академии медицины Нью-Йорке с начала восемнадцатого династии . [ 3 ]

Папирусе Эберса, датируемый 1550 г. до н.э., в начале Нового царства. Это является практическим пособием для освобождения от многих недугов, оно сохраняется в библиотеке Лейпцигского университета, в самых известных на сегодняшний день (20 м). [ 4 ]

Папирус Бруклин, начиная с эпохи Птолемеев (фараонов династии, правившей древнего Египта от -323 до -30). Это папирус занимается рептилий (особенно змей) с антидотов для использования.

Папирус Лондона, начиная с династии ХХ (около 1100 г. до н.) И содержит в основном заклинания, многие из которых предназначены, чтобы помочь эффективность глазных лекарств [ 5 ]

Коптский папирус Chassinat это последние известные медицинские папирус переведенные в 1921 году Chassinat. она была написана в девятом веке нашей эры Это относительно недавнее документ воспроизводит рецепты для глаз условий начиная с Древнего царства. [ 6 ]

1.3 Изобразительные письмена майя

Майя были одним из самых мудрых народов древности. Они обладали огромными познаниями в астрономии, математике и медицине. Письменность народа майя состояла из 820 знаков, их писали параллельными колонками. Эти сложные знаки, называемые глифами или иероглифами, до сих пор не смогли расшифровать. Письменность майя называется идеографической, т.к. состоит из серии рисунков, каждый из которых имеет одно значение (рисунок 10). Майя записывали истории своих царей, религии, астрономические наблюдения [1]

Рисунок 10. Письмена народа майя

Ученые проследили длинный путь, ведущий от картинок до современных букв. Буквы менялись по виду, поворачивались «лицом» слева направо, «ложились на спину», «становились на голову» - пока не стали такими, какими мы видим их теперь. Так заглавная буква А является вырожденным изображением «Алефа» - быка. Положите букву на бок и увидите упрощенное изображение рогатой морды животного (рисунок 11).

Рисунок 11. Трансформация буквы «А»

1.4 Изображения в Древней Греции и Риме

Эллины древней Греции отшлифовали до совершенства законы художественных пропорций в скульптурах и архитектурных проектах. Они внесли свой вклад в технику реалистичного изображения окружающего мира.

Римские цифры I, II, III - это один, два и три пальца; V - пятерня с отставленным большим пальцем. Цифры писали не только «стоящими», но и «лежащими». При быстром письме, не отрывая перо от бумаги, цифры изменялись, приближаясь постепенно к современным (рисунок 12).

Рисунок 12. Видоизменение цифр

1.5 Переход от рисунка к чертежу

С развитием строительного дела и техники людям понадобились такие способы изображения пространственных предметов, которые позволили бы быстро и точно передать действительные размеры этих предметов, отразить их особенности и взаимное расположение.

При строительстве жилищ, крепостей и других сооружений появились первые чертежи, которые назывались «планами». Эти чертежи обычно выполнялись в натуральную величину непосредственно на земле, на месте будущего сооружения (рис. 13, а). Для построения таких чертежей были созданы первые чертежные инструменты -- деревянный циркуль-измеритель и веревочный прямоугольный треугольник (рис. 13, б). В дальнейшем такие планы-чертежи стали выполнять на пергаменте, дереве и холсте в уменьшенном виде. На чертежах старались показать как форму, так и размеры предметов.

Рисунок 13. Строительство древних сооружений

Рисунок 14. Чертеж мельницы и сторожевой башни

Вначале изображения выполняли от руки, на глаз. Такой чертеж не содержал размеров, и судить об изображенных на нем предметах можно было лишь приблизительно (рисунок 14, слева). Постепенно чертежи становились более совершенными. На рисунке 14 справа показан чертеж моста (как мы видели бы его сверху) и сторожевой башни (как мы видели бы ее спереди), относящийся к XVII веку. Он более точно передает очертания изображаемых сооружений и выполнен уже с помощью чертежных инструментов.

В Древней Руси было очень много искусных мастеров по литью металлов, изготовлению оружия, строительству зданий. Эти мастера, как видно по дошедшим до нас предметам и сооружениям, хорошо владели геометрией и умели выбрать наилучшее решение технических задач.

Так, например, в летописях XIII--XIV вв. найдены рисунки, по которым можно узнать способ изготовления предметов. Рассматривая рисунок 15 , видим, что ствол пушки изготовлен горновой или кузнечной сваркой и укреплен насадными кольцами-бандажами.

Рисунок 15. Изображение пушки

Часто на одном изображении совмещались план (вид сверху) и фасад (вид спереди) какого-либо сооружения, например, моста (рис. 16). Неудобство такого совмещения заставило разъединить оба вида и применять при изображении предметов два, три и более видов.

Рисунок 16. Изображение и чертеж моста.

Позднее русские зодчие, под руководством которых строились крепости и другие сооружения в Киеве, Пскове, Новгороде, Суздале, умели уже выполнять и использовать достаточно сложные чертежи. По проекту и под руководством архитектора Федора Коня в 1586--1592 гг. для отражения вражеских нашествий была построена в Москве огромная каменная стена с многочисленными башнями толщиной пять метров и длиной семь километров. Все эти сооружения строились по предварительно разработанным проектным чертежам.

С развитием кораблестроения потребовались более точные, вычерченные в строгом масштабе чертежи. В корабельных чертежах 1686--1751 гг. уже применялись три изображения, с помощью которых на плоскости чертежа показывали основные размеры судна: длину, ширину и высоту (рис. 17).

Рисунок 17. Чертеж весельного шлюпа, 1719 г.

1.6 Чертежи петровской эпохи

В архиве сохранился чертеж весельного шлюпа, выполненный в 1719 г. Петром I. Чертеж составлен с соблюдением проекционной связи.

Еще не появилась специальная наука об изображении пространственных тел, а отдельные приемы и правила находили широкое применение в различных областях техники.

1.7 Совершенствование чертежа

В эпоху Возрождения мастера продолжили поиск изобразительных инструментов, пример тому - творения Микеланджело (рис.18). Художники научились удивительно точно передавать пространство на плоскости, используя законы перспективы, тонального и цветового усиления объема на своих полотнах.

Рисунок 18. Чертежи Микеланджело

В 1795 году французский геометр Гаспар Монж (рисунок 19) впервые систематизировал и изложил методы начертательной геометрии - науки, изучающей геометрические способы изображения предметов на плоскости. С этого времени чертеж стал международным языком инженеров.

Рисунок 19. Портрет Гаспара Монжа

Задолго до появления начертательной геометрии в отдельных чертежах русских умельцев использовался метод прямоугольного проецирования.

В XVIII в. чертежи выполнялись чрезвычайно тщательно, с обводкой цветной тушью. На этих чертежах делались условные разрезы изделий с раскраской места разреза разными цветами в зависимости от вида материалов изделий. Чертежи И.И. Ползунова и И.П. Кулибина наглядно показывают отличные познания русских изобретателей в области построения точного проекционного чертежа изделия (рис. 20).

Рисунок 20. Чертежи И.И. Ползунова и И.П. Кулибина

Чертежи стали выполнять с большой точностью, так как они не содержали числовых размеров, и размеры изображенных на них объектов определяли путем обмера чертежа с помощью циркуля-измерителя и помещаемых на чертеже масштабов. Особенно тщательно выполнялись чертежи объектов, представляющих особую важность: военных кораблей, крепостных сооружений, предметов вооружения и снаряжения, которые утверждали в высших инстанциях. Такие чертежи часто окаймлял замысловатой рамкой, украшенной всевозможными завитушками и виньетками.

Обмер чертежей для определения размеров изображенных на них объектов представлял собой весьма кропотливый и неудобный для производства процесс, который мог удовлетворять только условиям мануфактурного способа производства. С развитием машинного производства, переходом к серийному выпуску изделий возникла необходимость взаимозаменяемости частей изделия. Определение размеров путем обмера чертежа не могло обеспечить выпуск изделий с взаимозаменяемыми частями. Поэтому на чертежах стали указывать размеры -- сначала, только основные, а затем все размеры изображенного объекта» Однако почти до начала XX в. на чертежах помещался линейный или поперечный масштаб.

Развитие науки и техники повышает требования к надежности, долговечности, экономичности изделий и возводимых сооружений, что в свою очередь усложняет техническую документацию, насыщая чертежи разными условными знаками и символами. В чертежи стали включать указания о точности, с какой должны быть выдержаны размеры (появление системы допусков и посадок), требования к качеству поверхностей (переход от примитивных указаний «кругом обработка» к указанию научно обоснованных параметров шероховатости поверхности), требования к геометрии изделия (указание допусков форм и расположения поверхностей) и др.

Основоположником начертательной геометрии в России был проф. Я.А. Севастьянов, издавший в 1821 г. свой курс «Основания начертательной геометрии». Выдающийся ученый конца XIX в. проф. В.И. Курдюмов написал ряд капитальных трудов по начертательной геометрии. Проф. Н.А. Рынину принадлежит ряд трудов по приложению начертательной геометрии в технике. Проф. Д.И. Каргин написал работу «О точности графических построений».

Устройство механизмов и машин, радиоаппаратуры и строительных санитарных приборов «читают» по схемам, на которых не изображают конструкцию устройства, но понять принцип работы механизма по ним можно полностью. Для наглядности и удобства запоминания знакам схем придают начертания, отдаленно напоминающие изображаемый предмет [1] (рисунок 21).

Рисунок 21. Схематичное изображение предметов быта

Рисунок 22. Образцы оформления рамок чертежей

Лаконизма на чертежах достигли не сразу. В прошлые времена, как правило, их стремились выполнить тщательно. Чертежники, хотя и изображали предметы в прямоугольных проекциях, словно не доверяя этому методу, стремились придать проекциям вид рисунков. Таков, например, чертеж укладки снаряжения на лошади. В чертежах, представляемых на утверждение, шли еще дальше. Считая, что чертеж должен быть красивым, лист окаймляли замысловатой рамкой со всевозможными завитушками и виньетками (рисунок 22).

2. Технические зарисовки эпохи Возрождения

Немало разного рода сооружений с древнейших времен изобретал человек, стараясь облегчить свой труд, в особенности, когда надо было поднимать и передвигать большие тяжести. Эти сооружения он назвал машинами. С момента зарождения простейших приспособлений обычно и начинают историко-технические исследования. Однако разговор о машинной форме лучше начать с более позднего времени - с XI по XVI вв., потому что к этому времени машины достигли такого развития, что перестали быть диковинкой, а их формы сложились настолько, что дают возможность судить о законах формообразования, о характере техники в целом.

Период XV-XVI вв. в Европе, называемый эпохой Возрождения за ярко проявившуюся тягу к античности, ее научным и художественным ценностям, вызывает напряженный интерес у историков науки, техники, искусства по многим причинам. Это был период великих открытий, благодаря которым границы мира вдруг раздвинулись: люди, окрыленные успехом первооткрывателей, устремились, движимые жаждой знания, к новым тайнам и загадкам мироздания. Возрождение началось в Италии ранее, чем в других странах Западной Европы, благодаря тому, что великие географические открытия поставили ее в центр торговых путей. Приток новых богатств и новых знаний опрокидывал казавшиеся до того времени незыблемыми представления о мире, вселял неограниченную веру в мощь человеческого разума. Одновременно люди не сомневались в том, что природа остается неизменной в веках, поэтому, узнавая о ней все больше и больше, можно наконец познать ее до конца, т.е., говоря современным языком, были уверены в конечности знания. Для нас это последнее положение важно, так как оно определяет во многом характер формообразования машин того времени.

В течение этих столетий меняется все: привычный жизненный уклад, сами люди, окружающие их вещи. Создано уже немало машин. Широко применялись ручные прялки с приводом от колеса, вращаемого рабочим; разного рода водяные колеса служили источником энергии для многочисленных мельниц* - мукомольных, сукновальных, пильных, железоделательных. Известны были и молоты весом до тонны, также работавшие от водяного колеса, и часы, украшавшие башни городских ратуш и являвшиеся нередко гордостью и достопримечательностью городов. Башенные часы с гирями знали еще с XI в., а пружинные часы появились в XVI в.

В эпоху Возрождения число машин растет. Строятся подъемные краны, военные, горные и различные технологические машины, водоподъемные устройства и другие машины, поражающие современников хитроумными механизмами и мощью.

Проектировали и строили эти машины люди, владевшие многими специальностями: архитектора и механика, ремесленника, изобретателя и художника. Один и тот же человек создавал архитектурный проект и руководил строительством, расписывал стены фресками и конструировал машины, необходимые для стройки. Органическая связь технического творчества с художественным была характерным признаком эпохи и определяла особенности формообразования всей предметной среды, включая мир техники. Профессия художника считалась тогда обычной ремесленной профессией и люди этой профессии по своему общественному положению никоим образом не отличались от представителей других ремесленных групп. Художники подчинялись цеховой структуре. Иногда они не имели своих цехов: известны случаи, когда архитекторы и скульпторы входили в цех каменщиков, а живописцы - в цех аптекарей, поскольку им приходилось изготовлять и смешивать краски.

Очень часто инженер-художник должен был совмещать в одном лице целый ряд профессий: он был скульптором, архитектором, живописцем. В его обязанности входило также сооружение повозок, мельниц, мостов, водоемов, расширение рек. Ему же поручалось строить военные крепости и машины. Таким образом, профиль инженера-художника оказывался чрезвычайно широким и круг его технических обязанностей был не уже, чем его художественный диапазон.

При таком положении дел зачастую именно архитекторы и художники брались за изучение технического опыта предшественников. Занятия архитектурой и живописью неизбежно предусматривали необходимость изучения строительной техники, теории перспективы, а значит и математики.

Средневековый инженер-художник приобретал знания и профессиональные навыки во всех областях искусства и техники путем цехового ученичества: каждый отдельный мастер передавал своим ученикам арсенал приемов и навыков, хранившийся в строгой тайне от посторонних. Каждая новая задача, будь это постройка дворца или новой машины, решалась на глаз, чисто практически.

На этой ранней ступени, когда техническое творчество не подкреплялось еще научными знаниями, именно человек с наиболее развитыми творческими способностями и фантазией мог создавать новые конструкции и формы (позже, в XIX в., когда возникли проблемы соотношения искусства и техники, творческую фантазию называли общей исходной чертой двух таких непохожих и, казалось бы, взаимно исключающих друг друга сфер человеческой деятельности, как художественное и техническое творчество).

В средние века искусство не делилось на чистое и прикладное (т.е. искусство «красивой» вещи, которая, будучи предназначенной для какой-либо утилитарной цели, играет одновременно роль украшения), а сливалось в одну профессию. И то и другое выражалось одним словом - латинским «ars» или греческим фечхз. Слияние осуществлялось и на практике: так, знаменитый Альбрехт Дюрер был не только великим художником, но и мастером-златокузнецом, другой выдающийся немецкий художник Ганс Гольбейн-младший не гнушался ремесленных поделок по украшению фасадов зданий и изготовлению витражей. Разделение искусства на чистое и прикладное возникло значительно позже, только в век промышленного переворота.

Однако единство профессий художника и инженера во времена раннего средневековья и в эпоху Возрождения нельзя понимать буквально. В XV в. оно было полным; некоторая специализация объяснялась проявлением природных склонностей: скульптор и ученый, инженер и математик Брунеллески известен больше как архитектор, а владевший обширным кругом профессий Джотто - как живописец. Во времена Леонардо да Винчи такая специализация сказывалась еще отчетливее, а в дальнейшем процесс дифференциации продолжался.

В XVI столетии художники и инженеры хотя и продолжали числиться в одних цехах, но разделялись настолько, что мы уже знаем чистых художников и чистых техников, как, например, Микеланджело и Агостино Рамелли, из которых первый, по традиции, занимался живописью, скульптурой и архитектурой, а второй был инженером.

Так обстояло дело с технической практикой. Теории же пока не существовало. Если бы можно было спросить средневекового инженера-художника, что он называет машиной, он привел бы сохранившееся со времени Римской империи определение архитектора и инженера Витрувия, гласившее, что машина есть сочетание соединенных вместе деревянных частей, обладающих огромной силой для передвижения тяжестей [1]. А ведь в XIV...XV вв. уже знали разного рода мельницы, военные машины, хитроумные приспособления для шлифования металла и камней, ткацкие станки и другие машины, не укладывавшиеся в рамки приспособлений для поднятия тяжестей.

При всем разнообразии функций этим машинам было свойственно определенное стилевое единство.

Из поколения в поколение инженер-художник, приступая к постройке машины, проектируя ее, имел возможность использовать по своему усмотрению ряд конструктивных элементов. Эти элементы, такие, как ворот, рычаги, системы блоков и др., освоенные опытом целых поколений, обладали неизменной эмпирически найденной формой. Поскольку практические требования к этим элементам, которые условно можно назвать механизмами, предъявлялись одни и те же, то и их строение воспринималось раз и навсегда данным. Понятно, что машины, построенные из «стабильных» по структуре элементов, были очень сходны по форме, как бы ни было различно их назначение. Более того, машины с различным функциональным назначением, но построенные на основе одного и того же конструктивного элемента, не имели своей специфической формы.

В XV-XVI вв. машин стало больше и сфера их применения несколько расширилась. Инженеры обращались все к тем же известным конструктивным элементам: они как бы испытывали их возможности в новых сочетаниях и новых функциональных процессах, не вникая пока в их сущность. Поэтому неизменность и даже определенная рудиментарность форм была свойственна техническим сооружениям того времени в целом.

Машины этого периода имели еще одну характерную особенность: насосы, мельницы, подъемные машины были малоподвижны, строились с расчетом на долговечность и представляли собой стационарные архитектурные сооружения с присущими архитектуре конструктивными элементами: вертикальными опорами, горизонтальными перекрытиями и распорами. В них преобладали балочные конструкции с большим запасом прочности. Творцами их были зодчие, которые не могли не мыслить конструктивно в силу своих профессиональных навыков. Одни и те же элементы зачастую играли роль необходимых деталей конструкции и одновременно эстетических элементов формы машины. Такую форму принято называть конструктивной. Тогда-то и сложилось устойчивое, но ошибочное, продержавшееся до конца XVIII в. мнение, что всякая сложная машина состоит из простых. Правда, никто толком не знал, что подразумевается под простыми машинами. Поскольку выделение простых машин из ряда конструктивных элементов и приспособлений не имело под собой научной основы, то и толковалось это понятие зачастую произвольно. Так, простыми машинами называли рычаг, наклонную плоскость, винт, клин, ворот, которые были известны с древнейших времен; но в их ряды не входили системы зубчатых колес, кулачковые и другие механизмы, также известные в древнем мире. В то же самое время эти механизмы очень часто встречались в технике допромышленного периода, переходили из одной конструкции в другую без каких-либо принципиальных изменений. Процесс изобретения и построения машины превращался в процесс формотворческий, выражавшийся, как уже говорилось, в бесконечном варьировании сочетаний конструктивных элементов и в приспособлении их к выполнению новых функциональных процессов. При таком положении дел и полном отсутствии расчетов рождение новой кинематической идеи было поистине художественным творчеством. Определение сложной машины как составленной из простых большей частью вырабатывалось специалистами-практиками, у которых особенно развито восприятие целостной формы. Ведь мастера того времени не были людьми книжными, они не могли да и не стремились словесно оформить и теоретически обобщить то, что они делали. Их язык не имел соответствующей терминологии, а в определении машины они исходили прежде всего из восприятия формы. От средних веков и более позднего времени до нас дошли собрания гравюр с изображениями машин и различных технических устройств. Их авторы - техники и ученые - стремились представить все известные им машины, а также собственные изобретения. Гравюры снабжались объяснительными текстами, очень конкретными: сколько бы раз ни встречались машины сходного устройства, они описываются во всех подробностях. Отсутствие теории не позволяло сделать обобщения.



Рисунок 17. Поворотный кран времен гуситских войн. Основной формообразующий элемент - система блоков

Механизм, известный под названием «нюрнбергских ножниц», встречается у многих инженеров XVI столетия. Один из них, Жак Бессон, применял их при постройке лесопильной машины и «водяных захватов», другой - Буонаюто Лорини, использовал их принцип для сооружения землечерпальной машины. Привод воздуходувных установок Бирингуччо - рычаг и ворот, работающий от водяного колеса или приводимый в движение силой человека. В сложной подъемной машине из собрания врача и инженера Агриколы свободно прослеживаются рычаги, ворот, зубчатые передачи. Приведенные примеры - число их можно легко увеличить - свидетельствуют о своеобразном «блуждании» конструктивных элементов из машины в машину, о большом, а иногда решающем влиянии их на форму (рис.18).

Рисунок 18. «Нюрнбергские ножницы». Машина для шлифования камней Ж. Бессона

Как уже говорилось, в то время еще не были известны свойства, закономерности и возможности механизмов. Многие проекты и были в сущности поисками этих скрытых возможностей: форма машин обусловливалась их конструкцией и свойствами применяемого материала. В основном это было дерево, металл использовался сравнительно редко. Остовы машин строились, как правило, из дерева до конца XVIII в. В них сохранялись балочные конструкции, а это способствовало тому, что машины производили впечатление крепко сбитых и долговечных. Наиболее ответственные части - многочисленные оси, зубчатые колеса - делались из металла. Встречались железные рамы, железные и даже чугунные зубчатые колеса с ввинченными в них стальными зубьями, стальные подшипники.

Инженеры превосходно знали свойства различных сортов дерева и так умели ими пользоваться, что каждая деталь конструкции работала в полном согласии с естественными возможностями материала. Дуб и масличное дерево применялись в качестве опор, они легко несли на себе балки из более легкого дерева. Чаще всего конструкция машины оставалась открытой, что позволяло проследить зрительно логику связей узлов и тем самым познать принцип действия. Одновременно облегчалось прочтение формы, представлявшейся составленной из конструктивных элементов, уже известных по другим машинам.

Наблюдая природу, инженеры-художники старались в форме машин воспроизвести формы животного и растительного мира. У архитектора эпохи Возрождения Альберти мы находим сравнение машины с живым существом, имеющим очень сильные руки и передвигающим грузы почти так же, как это делал бы человек. Альберти считал, что машины должны подражать движениям членов и сухожилий человека. Это естественно и понятно, так как природа была и остается первым учителем человека и основным источником подражаний. Исходной формой колонны иногда считали ствол дерева, поддерживающий тяжелый свод; форма египетской колонны - это стебель и цветок лотоса. В шатунно-кривошипном механизме, родоначальником которого является коловорот, роль шатуна выполняла человеческая рука. В вороте колено вала имело форму кривошипа, состоящего из ступицы, плеча и цапфы, а роль шатуна опять-таки отводилась руке. Сначала этот механизм применялся для точильного и шлифовального станков, позже - в самопрялке, в ручной походной мельнице. Первые проекты летательных машин полностью основывались на подражании формам птичьего тела. Правда, простое копирование форм живой природы развилось в большей степени и определило идеи множества изобретений позже, в XVIII в.

Эстетика формы в том виде, как она понималась в эпоху Возрождения, нашла отражение в книге ученого и зодчего Леона Баттиста Альберти (1404...1472), которая считается своеобразной архитектурной энциклопедией своего времени.

Основная идея произведения, а также и главное требование к каждому созидаемому объекту у Альберти - органичное соединение красоты и пользы, в котором польза осмысливает красоту, а красота одухотворяет пользу. Зарождение архитектуры он ведет от ее утилитарного предназначения - быть кровом для людей, а затем определяет ее функциональную спецификацию: «Все должно соответствовать определенному назначению и быть, прежде всего, совершенно здоровым; в отношении прочности и стойкости - цельным, крепким и в некотором роде вечным; в отношении прелести и приятности - красивым, изящным и в любой своей части, так сказать, разукрашенным... чтобы углам, линиям и всем частям было присуще известное разнообразие, не слишком, однако, большое и не слишком малое, но так согласованное с пользой и прелестью, чтобы целые части соответствовали целым, а равные - равным». Это требование гармонической пропорциональности и композиционного единства полностью относилось и к машинной форме. Гармоничность формы в эстетике Альберти обязательное условие подлинной красоты: «...красота, как нечто присущее и прирожденное телу... а украшение скорее имеет природу присоединяемого, чем прирожденного... Красота, есть строгая соразмерная гармония всех частей, объединенных тем, чему они принадлежат». И, наконец, вполне определенное высказывание, не допускающее разнотолков: «Прелесть формы никогда не бывает отделена или отчуждена от требуемой пользы».

2.1 Эскизы Леонардо да Винчи

Крупнейшей фигурой среди инженеров-художников XV-XVI столетий был Леонардо да Винчи (1452...1519), один из титанов Возрождения, ученый, художник, мыслитель, экспериментатор. В рисунках, набросках, которых так много в его рукописях, встречаются конструкции, значительно опережающие свое время. С точки зрения формы техническое творчество Леонардо воплощает в себе стиль Возрождения.

Талантливый человек -- талантлив во всем. Без преувеличения эту поговорку можно отнести к Великому Леонардо. И сегодня его изобретения продолжают будоражить умы наших с вами современников....

Его эскизы поражают воображение, нехарактерные для той эпохи изобретения изображены на бумаге тушью и карандашами.

На этом рисунке изображено еще одно автоматическое орудие с несколькими оружейными стойками и подъемником, изобретенное Леонардо.(рис.23)

Рисунок 23. Средневековый автомат Леонардо

На этом рисунке Леонардо изображено устройство для открывания емкости с порохом и одновременного его поджога. Опущенный запал поджигается «во рту змеи», спусковой крючок оттягивается, огонь охватывает порох в уже открытом контейнере. (рис .24)



Рисунок 24. Автоматическая зажигательная система с запалом

Идея крытого вагона-платформы, атакующего вражеские ряды во главе наступающих войск, возникла в средние века и была с энтузиазмом подхвачена в XIV столетии. Леонардо да Винчи разработал тяжелый фургон в форме черепахи, вооруженный со всех сторон пушками и окованный броней. (рис.25) Проблему перемещения этой платформы надеялись решить при помощи парусных судов, но вместо этого Леонардо предложил поместить внутрь вагона 8 человек, приводящих его в движение, используя коробку передач, соединенную с колесами. Он даже подумывал о замене людей лошадьми, но мысль о том, что животные могут запаниковать, находясь в таком тесном и шумном пространстве, разубедила его. Леонардо упоминает и другой вид платформ, оснащенных косами.

Рисунок 25. Бронированный фургон (танк)

Большое внимание Леонардо уделял проектированию автоматического огнестрельного оружия. Для повышения мощности и скорости огня он расположил веером множество стволов. (рис.26)



Рисунок 26. Варианты скорострельных орудий

Размеры изображенного на этом рисунке арбалета намного больше размеров обычного ручного. (рис.27) Это своего рода орудие, призванное обеспечить большую убойную силу. Из описания Леонардо видно, что раствор плеча арбалета, т.е. его длина до места крепления тетивы составляет 42 длины рукояти, в раскрытом виде длина арбалета -- 42 длины плеча (грубо 24 м). Он должен был устанавливаться на «тележку» шириной в 2 и длиной в 40 длин рукояти. Колеса тележки крепились под углом для придания ей устойчивости при стрельбе. Стрела для этого арбалета изготовлялась из плоских секций с тем, чтобы увеличить ее прочность и гибкость. Тетива натягивалась с помощью специального крепления, показанного в правом нижнем углу рисунка. Слева изображен спусковой механизм.



Рисунок 27. Гигантский арбалет

Катапульта является одним из самых древних традиционных видов оружия. Катапульта с лебедкой имела гибкое плечо, сгибающееся назад при помощи ручной лебедки, а также ковш, куда поприставной лестнице помещали камень для броска. Засов лебедки открывался, освобождая гибкое плечо. Оно, в свою очередь, било по ковшу, выбрасывавшему камень на значительное расстояние. Группа таких катапульт, бьющих по врагу одновременно, могла обеспечивать прекрасную защиту. (рис.28)

Рисунок 29. Катапульта с лебёдкой

Экспериментируя с потоками воды, Леонардо пришел к выводу о влиянии воздуха на траекторию полета пушечных ядер. Эту проблему он решил с помощью килевидных снарядов, актуальных и в наши дни. Они имели аэродинамический контур и направляющие крылья. (рис. 30)



Рисунок 30. Килевидные пушечные ядра

Из античности Леонардо позаимствовал крытую лестницу на передвижной колесной платформе. Приблизившись к стене на соответствующее расстояние, при помощи веревок можно было опустить мостик (закрытый остроконечной крышей) именно в то место крепостной стены, откуда солдаты могли безопасно проникнуть на вражеские оборонительные позиции. (рис.31)

Рисунок 31. Крытая тележка для атаки вражеских укреплений

Леонардо разработал методику как нападения, так и обороны. Он нарисовал множество вариантов веревочных лестниц, с которыми легко было разместиться у основания стен. (рис. 32)

Рисунок 32. Лестницы для штурма

Эта конструкция была названа ученым «мушкет в форме органной трубы». На телеге устанавливались три стойки со стволами (по 11 стволов на каждой) мощностью в 33 заряда. (рис.33) Установка вращалась. Когда одна стойка стреляла, вторая перезаряжалась, а третья остывала, то мощность огня повышалась и создавалась непрерывность обстрела. Орудие снабжалось винтовым механизмом, регулирующим подъемник.

Рисунок 33. Модель пулемета

Рисунок 34. Парашют

Рисунок 35. Летательный аппарат

Рисунок 36. Робот

Арбалет -- это традиционное боевое орудие, которое Леонардо да Винчи пытался модернизировать за счет повышения «cилы» и скорости огня. Стрелок, сидящий в середине огромного колеса, должен был только тщательно прицелиться и выпустить стрелу. Перезарядка четырех арбалетов происходила автоматически в результате вращения колеса, к которому они крепились. Колесо приводилось в движение вручную группой людей, прикрытых для безопасности деревянным щитом. К стрелку арбалеты попадали уже заряженными и готовыми к бою. Таким образом, значительно повышались скорострельность и разрушительная сила этого оружия. (рис.37)

Рисунок 37. Скорострельный огневой арбалет

Годы обучения Леонардо да Винчи художественному ремеслу у выдающегося художника Верроккьо во Флоренции совпали со временем блестящего расцвета искусства. В произведениях художников господствовали здоровый реализм, жизнелюбие, дух живого познания, острый интерес к человеку, к окружающему миру. Вопросы живописи, скульптуры, архитектуры обсуждались в государственных учреждениях наравне с важнейшими политическими вопросами. Художники особенно интенсивно изучали мир живой природы, анатомию, замечали и вскрывали противоречия между результатами своих жизненных наблюдений и схоластической книжной наукой средневековья. В мастерской Верроккьо, в частности, было хорошо поставлено обучение линейной перспективе, что для того времени было серьезным достижением.

В силу сложившейся традиции Леонардо да Винчи занимался не только живописью и архитектурой, но и математикой и техникой, т.е. получил в полном смысле слова инженерное образование, позже позволившее ему строить крепости, каналы, проектировать осадные орудия и разнообразные машины.

Глубоко изучая природу, он делает большое число анатомических рисунков, пристально исследует механизм сочленения. В его работах есть множество технических сюжетов: пушки, бомбарды, отдельные механизмы, в особенности различные зубчатые передачи. На листах рядом с ними рисунки приспособлений для литья, подъемных механизмов, кранов, отдельных инструментов. Диапазон его интересов огромен. Задумываясь о связях микро- и макрокосмоса, он сравнивает ток крови с течением вод, движение сердца с движением Земли. Тщательно изучая анатомию лошади, он нашел целый ряд аналогий с анатомией человека. Эта проблема его заинтересовала - он стал родоначальником сравнительной анатомии. Та же страсть к аналогиям заставляет его искать подобие между принципами действия механизмов и живых организмов.

Леонардо очень рано начал заниматься сложными техническими проектами, например планами построения каналов на реке Арно. Характерно, что он стремился к разработке таких машин, которые при простейшей схеме могли бы давать максимальный эффект. Чувствуя недостаточность и бессистемность современных знаний, Леонардо да Винчи решает создать энциклопедию техники. Он углубленно изучает научную литературу, при этом каждый новый для себя факт или закон нередко проверяет экспериментальным путем, ищет и находит его теоретическое объяснение. Ему удалось высказать ряд гипотез, впоследствии подтвердившихся и вошедших в фонд теоретической и практической механики. Он близко подошел к открытию закона о действии и противодействии, правильно определил натяжение нити, производил опыты с весами, полиспастами и рычагами и вплотную подошел к установлению закона сложения сил.

Как художник и как механик Леонардо не мог не коснуться вопросов формообразования: он искал форму цельную, органическую, оптимально соответствующую замыслу. В этом смысле интересен рассказ биографа Леонардо да Винчи Д. Вазари о том, как Леонардо работал над тондо - деревянной скульптурой, вернее, куском дерева, покрытым резьбой и раскрашенным. «Он поставил перед собой задачу - создать изображение, вселяющее ужас. Натащил в комнату всякого зверья - хамелеонов, ящериц, сверчков, змей, летучих мышей и стал из них комбинировать чудовище, вылезающее из расщелины скалы. Из открытой пасти изливался яд, из глаз - огонь, из ноздрей - дым. Он старался при этом соединить зверей так, чтобы создать из них чудовище страшное, но похожее на что-то живое, правдоподобное».

С такими же строгими требованиями органичности, пропорциональности и четкости выражения подходил Леонардо к созданию своих машин. Если его ранние технические рисунки сделаны в несколько грубоватой манере, крупным штрихом и не всегда со строгим соблюдением пропорций, то в дальнейшем они становятся виртуозными.

Рисуя машину, Леонардо да Винчи добивается большой ясности выражения замысла и для этой цели тщательно прорабатывает форму. Его эскизы красивы в своей логичности; таков его станок для насечки напильников. Станина и брус станка хорошо уравновешены, линии просты и изящны. Машина слагается из четко выраженных законченных узлов: ворота с противовесом, зубчатой передачи, бруса с напильником. Не менее интересна и другая конструкция Леонардо да Винчи - самопрялка на три нити. Такая же пропорциональная и четкая, как и все, что было выполнено великим мастером, она характером своей формы органично связана с традиционной народной прялкой, хотя конструкция ее нова и оригинальна. В зарисовках Леонардо да Винчи довольно часто встречаются текстильные машины, поскольку в тот период флорентийские мануфактуры остро в них нуждались. Основная проблема, которую он пытался в них разрешить, - проблема автоматизма. Одновременно он изучает возможности водяного колеса, передаточных механизмов, системы рычагов, блоков и т.д.

Как в художественном, так и в техническом творчестве Леонардо форма была неразрывно связана с содержанием. Каждую свою новую техническую идею он обдумывал до мельчайших подробностей, проверял в действии, проводил многочисленные аналогии, что не могло не отразиться на форме его конструкций. Проектируя, например, летательную машину, он наблюдает полет птиц и летучих мышей, сравнивает перьевую и кожистую поверхность крыльев тех и других, рисует, строит модель и снова наблюдает и проверяет, подмечая тончайшие особенности согласования и движения частей. Не подозревая о существовании аэродинамических сил, он ищет аналогии в полете птицы; у нее заимствует внешнюю форму и форму движения (рис.19).

Рисунок 19. Станок для насечки напильников Леонардо да Винчи

Процесс работы Леонардо над изобретением был таким же, как у современного дизайнера: от первого чернового наброска, через тщательную проработку деталей в материале к построению действующей модели и новой ее проверке в действии. Моделирование было необходимым элементом его научной и технической деятельности; можно сказать, что без моделирования Леонардо не мыслил никакой технической конструкции или научного опыта. В его рукописях имеются сведения о построении, например, модели глаза для изучения преломления света; в рукописи «О полете птиц» изображен прибор для определения центра тяжести птицы, которому Леонардо придавал весьма большое значение и без которого, по его словам, летательный аппарат имел бы мало цены. Тут же описывается особая модель для изучения роли хвоста птицы в полете и при посадке. Построение моделей не только помогало проверять теоретические предположения, но и позволяло широко применять любимый им метод аналогий (рис.20).

+

Рисунок 20. Самопрялка на три нити Леонардо да Винчи

Принцип моделирования был присущ не только творчеству Леонардо. У Альберти мы находим обращенную к мастерам настоятельную рекомендацию проверять на модели качество будущей постройки; при этом он подчеркивает, что речь идет о творческой модели, но не о ремесленной поделке, цель которой - удивить дотошной обработкой поверхностей и деталей.

Леонардо да Винчи создал подлинно научный метод изучения природы, и этот метод, в котором слиты непосредственная наблюдательность художника, точный расчет ученого и мастерство практика, нашел полное воплощение в его техническом творчестве и отразился на формах машин.

Леонардо да Винчи умер в должности королевского инженера при дворе Франциска I. По свидетельству некоторых источников, непосредственным преемником Леонардо в этой должности был Жак Бессон (умер в 1569 г.). Несомненно, что в его лице мы видим продолжателя научного метода Леонардо и выразителя стиля Возрождения в технике. В основе большинства его инженерных решений лежит дальнейшее изучение издавна известных конструктивных элементов. Он особенно любит применять тяжелый якореобразный маятник и «нюрнбергские ножницы», которые встречаются у него в шлифовальной машине, лесопильном механизме, некоторых подъемниках. В изображениях машин Бессон старается подчеркнуть их кинематику, форма для него существует как воплощение целесообразности.

С середины XVI в. идеология эпохи Возрождения претерпевает значительные изменения. Религиозные войны, обострение социальных противоречий - все это, казалось, происходило вопреки разуму, заставляло сомневаться в человеческих силах и разрушало цельность мировоззрения, свойственную эпохе Возрождения.

3.Современные технологии эскизирования объектов промышленности

С приходом глобализации и становлением информационного общества потребовались более альтернативные варианты создания чертежей и эскизов различных промышленных и архитектурных сооружений. Это связано с необходимостью более точных расчетов и быстрого создания того или иного проекта. Поэтому чертежи с бумаги перешли в компьютер - стали электронными. Любые зарисовки теперь возможно создавать в электронном виде, что ускоряет процесс поиска вариантов для создания какого-либо предмета и ускорение передачи информации о нем.

3.1 Использование графических программ для создания эскизов, разработка эскизов в 3D

Мы живем в захватывающее время. Темпы технологии неуклонно возрастает, новым направлениям науки в значительной степени изучены и инновационные концепции появляются почти каждый день, что приводит к ошеломляющим и подавляющим продуктов. Влияние этих продуктов может быть огромным: на самом деле, новая технология может полностью революционизировать то, как мы играем, общаться, работать и жить. Некоторые из этих продуктов просто глаз конфеты, некоторые из них полезны, некоторые ориентированы на будущее, а некоторые могут стать революционным в ближайшие годы.

...