Влияние природной морфологии на формообразование подводных транспортных средств

Министерство общего и профессионального образования

Свердловской области

Управление образования Администрации города Нижний Тагил

Образовательное учреждение: МОУ СОШ № 55

РЕФЕРАТ

на тему:

Влияние природной морфологии на формообразование подводных транспортных средств

Исполнитель:

Руководитель:

Нижний Тагил

2004

Содержание

Введение 3

1. Использование природных аналогов в объектах проектной культуры 4

1.1. Бионика. Биоморфология. Биомеханика 4

1.2. Биодизайн. Предмет и объект биодизайна 6

2. Влияние природной морфологии на формообразование подводных транспортных средств 8

2.1. Проблематика развития подводных транспортных средств и их значение для будущего. 8

2.2. Анализ особенностей водной среды, ее влияния на формообразование организмов 10

2.3. Анализ особенностей формообразования водных организмов и отражение этих особенностей в подводных средствах движения 12

2.4. Подводные лодки 14

3. Заключение 20

Список литературы 22

Введение

Изучение законов природы привело к пониманию биологических (природных) объектов как эталонов высокой степени целостных, интегрированных систем. Опора на биологические прототипы и законы их функционирования в настоящее время признается одним из направлений научно-технического прогресса.

Изучение закономерности формообразования организмов для построения по их подобию искусственных объектов обычно однозначно относят к области бионики. В действительности принципы построения биоформ, биоструктур, биофункций с целью их использования при создании технических систем или архитектурных объектов исследует не одна, а несколько биофизических наук.

Эту работу я хочу посвятить рассмотрению подводных транспортных средств, преднамеренно выделив их среди других объектов дизайна, так как такая наука как биоморфология получила здесь наиболее широкое применений. Это выражается в 100% зависимости формы и конструкции подводных транспортных средств от морфологии водных животных (не исключая и использование принципов формообразования представителей флоры и фауны).

Без применения этих знаний в технике невозможно создание и плодотворное функционирование аппаратов в гидросфере. Но прежде, чем перейти к более детальному и конкретному рассмотрению влияния отдельных организмов на формообразование тех или иных аппаратов, аргументируем актуальность развития подводных транспортных средств, их значение для будущего и проанализируем состояние и строение водной среды как необходимого фона и сумы факторов, влияющих на жизнедеятельность организмов.

1. Использование природных аналогов в объектах проектной культуры

1.1. Бионика. Биоморфология. Биомеханика

Строение форм организмов и генезис естественного формообразования рассматривает биоморфология.

Работа природных конструкций и конструктивные свойства органических материалов изучает биомеханика.

Закономерности внутреннего функционирования живых систем анализирует бионика [новое научное направление конца 50-х годов ХХ ст. Появление этой науки явилось следствием развития кибернетики, биофизики, биохимии, космической биологии, инженерной психологии и др. Симпозиум в Дайтоне (США) в сентябре 1960г. дал название новой науке – бионика (от греческих слов – bios – жизнь и bion – элемент жизни). Лозунг симпозиума: «Живые прототипы – ключ к новой технике» хорошо определяет перспективы развития бионики на многие годы.].

Понятие и термин «морфология» введены в научный оборот И.В. Гете. Буквально «морфология» значит «наука о форме».

Из родственных морфологии наук ближе всех стоят к ней семиотика и физиология.

В биологических исследованиях морфологический подход объединен с физиологическим в соответствии с объективным единством формы, структуры и функции организма.

Биоморфология, изучающая форму с точки зрения биологии, в настоящее время развивается как описательная наука. Е.Н. Лазарев предложил включить три науки – бионику, биоморфологию и биомеханику на основании общности объектов и родственного характера задач в биономику – науку о системном изучении принципов структурно-функциональной организации живого с целью использования этих принципов в созидательной практике человека.

Итак, изучение биоморфологических, биомеханических и бионических закономерностей позволит при инженерно-дизайнерской разработке использовать:

- способы построения природных объектов;

- способы функционирования природных объектов (плавание, летание и др.);

- внутриорганизменные процессы для создания разнообразных предметно-технических систем, осуществляющих функции перемещения и переработки вещества, энергии и информации, а также эстетически воспринять и освоить многообразные биологические формы и структуры.

1.2. Биодизайн. Предмет и объект биодизайна

Биодизайн – это течение в дизайне, метод оптимального проектирования биотехнических систем и элементов, обладающих антропоцентрической направленностью, выраженной в их эстетическом совершенстве.

Зародился биодизайн в рамках традиционного дизайна, в период интенсивного бионического проектирования, когда стали появляться работы, в той или иной мере опирающиеся на биологические формы и структуры.

Предмет биодизайна – проектирование аспекта биотехнических систем.

Объект – биоподобные технические устройства – «механоорганизмы».

Сфера объектов биодизайна определяется характером главных направлений в технической бионике и зависит от видов проектируемых структур и функций, от видов создаваемых «механоорганизмов» (схема 1).

В настоящее время известны отдельные дизайн-концепции и разработки на основе изучения особенностей формообразования объектов природы.

Яркий пример освоения природных аналогов – творчество самого экстравагантного и необычного из дизайнеров итальянца Луиджи Колани (родился в 1928 году в Берлине). Его смелые эксперименты с формой предметов в том числе и автомобилей, многими воспринимается как сумасшествие. Он считает, что пластика природных объектов делает возможными взаимосвязи разнохарактерных изделий друг с другом, с окружающей средой, образуя при этом единый предметно-пространственный комплекс. Колани увлекают занятия по аэродинамике. Его эскизы транспортных средств строго подчинены аэродинамическим законам, перетекающие друг в друга плавные объемы выглядят очень непривычно для современников. Образцом оптимальных, с точки зрения, аэродинамики моделей служат обтекаемые тела морских млекопитающих, о чем свидетельствуют его эскизы – тщательные зарисовки пластических и гидродинамических особенностей тел обитателей водной среды – дельфинов-касаток, зубатых китов и др.

Для определения этого стиля Колани вводит в обиход термин «биодизайн». В этой новой концепции дизайна Колани реализует самые различные предмета быта, одежды, спортивного инвентаря и много другого.

2. Влияние природной морфологии на формообразование подводных транспортных средств

2.1. Проблематика развития подводных транспортных средств и их значение для будущего.

Освоение человечеством Мирового океана велось еще с незапамятных времен, но к сожалению, процесс познания имел своей единственной целью добиться военного превосходства над ближним. Поэтому история появления и развития подводных транспортных средств связана со становлением сил специальных операций на море. Долгое время подводные транспортные средства (в дальнейшем подводные средства движения) не представляли особого интереса для дизайнера, так как в процессе их разработки и создания конструкторами не рассматривалась эстетическая сторона вопроса – развитие первых подводных лодок шло по пути увеличения тактических и эксплуатационных характеристик. Они должны были устрашать врага своей громоздкостью, сверхмощностью подводного оружия.

Сегодня, когда развитие техники достигло больших высот, перед человеком открылся сказочный мир возможностей в области исследования морских глубин:

- поисковые и спасательные работы;

- подъем затонувших объектов аэросферы;

- разведка океанского дна на нефть и другие ископаемые;

- океанографические исследования;

- морская археология;

- подводное строительство;

- экопроекты;

- и самое увлекательное – подводные прогулки любителей подводного спорта – дайвинга, подводная фото- и видеосъемка.

Для обеспечения выполнения этих задач необходимо иметь в наличии подводные транспортные средства «гражданского» назначения. Здесь и открывается неограниченное поле деятельности для дизайнеров.

2.2. Анализ особенностей водной среды, ее влияния на формообразование организмов

Анализ системы средовых условий позволяет уменьшить число факторов, влияющих на формо- и структурообразование природных объектов, исключить малоэффективные или случайные факторы, а также позволяет выявит средства и приемы, которыми «пользуется» природа для формообразования организмов, наилучшим образом отражающих влияние факторов сред обитания. Именно эти приемы и средства возможно реализовать в искусственном объекте.

Итак, вода является средой, по существу, для всех химических процессов, происходящих в биосфере. Содержание воды в тканях организмов примерно