Биоформа

Биоформа-геометрическая модель-конструкция

27.08.2012 | Автор: admin

В архитектурной бионике разработана общая методика выбора и реализации природной формы на практике. Процесс моделирования природных форм включает бионические исследования и архитектурно-бионическое моделирование. Анализ природной формы и ее моделирование связаны с необходимостью выявления ее геометрической основы. Поэтому на каждом этапе архитектурно-бионического процесса решаются геометрические вопросы. Анализ этих вопросов по критериям их значимости позволяет сформулировать путь геометрического исследования и моделирования образований живой природы: биоформа предварительный выбор природных форм, удовлетворяющих поставленные требования; отбор характерных образцов среди одного или нескольких видов природных форм (выбор прототипа); анализ условий образования и функционирования биоформ; геометрическая модель — геометрический анализ формы каждого образца; составление «геометрического портрета» биоформы; установление геометрических принципов образования форм; выбор способов моделирования; получение геометрических моделей; анализ полученных моделей; окончательный выбор модели для реализации ее на практике; конструкция корректировка модели; перезадание поверхностей; составление чертежей. При этом использован метод функциональных аналогий как основной метод архитектурной бионики применительно к моделированию биоформ посредством геометрии.

Ранее было показано, как формируется геометрическая основа архитектурной формы — необходимый набор геометрических элементов. Их конкретное представление в виде предварительного (эскизного) плана, контуров формы позволяет осуществлять целенаправленный поиск необходимой биоформы на этапе бионических исследований. Причем сопоставление геометрии архитектурной и природной форм не является формальным, геометрические элементы этих форм сравниваются на основе их функциональной аналогичности. Например, конек (линия водораздела) оболочки в архитектуре необходимо сравнивать с аналогичной линией природной оболочки, выпуклую форму образования природы нецелесообразно применять в архитектуре как вогнутую, т. е. в перевернутом виде и т. д. При моделировании отдельного элемента природной формы конструкция, создаваемая на его основе, может отличаться от биоформы, но взаимоположение элементов должно соответствовать принципу их связи в природной конструкции. Другими словами — чем полнее заданы геометрические параметры архитектурной формы, тем конкретнее выбор аналогичной по своим качествам биоформы. В сопоставлении архитектурной и природной форм неизбежной является корректировка элементов архитектурной формы в случае неполного их соответствия аналогичным элементам природной. При этом должна быть установлена допустимая граница их несоответствия или данные элементы наделены коэффициентами определенного весового значения. Наиболее устойчивой, а значит и наиболее значимой характеристикой структуры природной формы при ее моделировании являются элементы, отражающие ее конструктивные качества. Моделирование только, например, структурно-композиционных свойств биоформ предоставляет большую свободу в получении архитектурных форм на основе природных. Но наиболее интересные решения могут быть получены при комплексном подходе к моделированию биоформ.

Геометрия биоформ на начальном этапе может быть установлена непосредственным их обследованием. Более глубокий анализ возможен при изучении их поверхностей или структуры как функции жизнедеятельности организмов. На основе наперед заданных условий формообразования в живой природе можно предопределить в известной степени геометрию ее представителей. Изучение формы организма является этапом раскрытия его содержания, постижение которого помогает установить закономерности ее структуры. В процессе геометрического анализа биоформ большое значение имеет разделение их на группы, каждая из которых объединяет однородные по структуре природные формы. Это позволяет эффективно использовать геометрические методы дифференцированно, т. е. в соответствии с характером структуры форм, принадлежащих определенной группе. Например, природные формы-конструкции можно проанализировать по их гидро-или аэродинамическим качествам, классифицировать по структуре их макроформы (на закрытые, открытые, цельные, составные) или микроформы (на дырчатые, сетчатые, сплошные, гладкие и ребристые). Кроме того, природные формы могут быть разделены на «покрытия», «стены», «основания», или «козырьки». Они могут быть охарактеризованы также как «монолитные» или «сборные», постоянной или изменяющейся толщины, жесткие или мягкие, комбинированные, состоящие из одного или нескольких видов материала. По геометрии своих поверхностей биоформы разделяют на вогнутые и выпуклые, волнистые и складчатые, гладко сопряженные и произвольно сочлененные и т. п.

После отбора биоформы, в которой наиболее четко выражены ее структурные элементы, соответствующие целевым признакам, выполняют геометрический анализ ее поверхностей, заключающийся в установлении на поверхности природной формы линий, аппроксимирующих (т. е. приближенно заменяющих) ее характерные сечения.

Благодаря такому подходу к изучению геометрии биоформ можно получить качественную геометрическую информацию о их структуре для составления «геометрического портрета» каждой исследуемой природной формы. Составление «геометрического портрета» биоформы на основе результатов ее геометрического анализа является продолжением архитектурно-бионического этапа моделирования образований живой природы.

На этом этапе сравнивают частично измененную в процессе исследований природную форму с целевой. «Геометрический портрет» состоит из упорядоченно расположенных определенных линий (независимых или взаимосвязанных). Рассматривая каждую конкретную форму живой природы с геометрических позиций, достаточно точно можно установить на ее поверхностях ряд закономерных линий, составляющих этот «портрет». Геометрическая модель поверхностей биоформы составляется на основе ее «геометрического портрета», который служит основой выбора способа геометрического описания исследуемой поверхности. При этом поверхность моделируемой формы может быть задана определителем, включающим в качестве образующих и направляющих линий исходные геометрические элементы, например, план и фронтальный контур, а также точечным или линейным каркасом, отображающим линии, которые достаточно четко выделяются на форме некоторых образований живой природы. Как правило, это линии годового роста, основного направления жилкования, границы сочленения отдельных частей биоформы и т. п. Совокупность этих линий образует естественный каркас поверхностей природной формы. Он наиболее характерно и лаконично определяет структуру биоформы.