Лоцманенко В.В., Кочегаров Б.Е. Проектирование и конструирование (основы)

Подождите немного. Документ загружается.

структура, цвет и фактура использованного материала, отношение из-

делия к окружающей среде. Этими средствами художественное конструиро-

вание выявляет в облике изделия его назначение и принципы конструктивно-

го решения и в то же время воплощает определенный комплекс идей и тех-

нических характеристик, которые связаны с назначением данного изделия, с

той ролью, какую оно будет играть в общественной жизни.

Одним из основных понятий художественного конструирования изде-

лий является композиция — построение целостного произведения, элементы

которого находятся во взаимосвязи и гармоническим единстве.

Основу композиции составляет объемно-пространственная структура

изделия, отвечающая его назначению и выражаемая в характере взаимосвязи

элементов формы изделия, взаимном расположении его частей, пропорциях,

ритмическом строе элементов формы и т. п. Композиционной организации

формы изделия достигают путем установления взаимосвязи и соподчинения

образующих ее элементов. При этом главные и подчиненные элементы, вза-

имно усиливая друг друга, образуют в целом единство. Если форма изделия

неоднородна или размеры его элементов не равны, то композиционное един-

ство формы возникает, если средствами композиции обеспечивается сопод-

чинение одних элементов другим. Например, в устройствах визуального ото-

бражения информации (дисплеях) экран электронно – лучевой трубки зани-

мает доминирующее положение, все другие элементы (обрамление, клавиа-

тура) дополняют его общую форму, отражая единое композиционное целое.

Если изделие состоит из трех частей, то средняя часть из-за своего централь-

ного положения подчиняет себе обе боковые части. Усилить это соподчине-

ние можно путем увеличения средней части. Главный элемент выделяют из

соподчиненных элементов размерами, особым расположением приборов и

органов управления, цветом, характером членения.

Основные средства композиции, придающие изделию соразмерность

и гармонию, — масштабность, пропорциональность, ритм, контраст и

нюанс, симметрия и асимметрия.

Масштабность —зрительно-пространственная характеристика разме-

ров конструкции изделия. В основе масштабности лежит отношение части к

целому, изделия в целом и его частей к окружающим предметам и их частям,

а также к размерам человека. Характер масштабности обусловлен степенью

расчлененности, деталировкой формы. Во многих промышленных изделиях,

масштабные характеристики связаны с деталями, размеры которых строго

обусловлены техническими и эргономическими требованиями. Например,

рукоятки управления, клавиши, кнопки и т.п. имеют относительно постоян-

ные размеры независимо от того, какой величины изделию они принадлежат.

Такие элементы и детали носят название указателей масштаба.

Выразительная масштабность изделия достигается лишь при соблюде-

нии масштабных закономерностей: маленькая форма должна иметь крупные

детали, а большая—относительно мелкие. В качестве примера можно указать

на динамику масштабности размеров тела человека при его росте. Так, соот-

ношение высоты головы и высоты тела у новорожденного ребенка 1:4, в 2

года — 1:5, в 5 лет — 1:6, в 12 лет — 1 : 7, у взрослого мужчины это соотно-

шение 1: 8.

На масштабное восприятие формы изделия оказывают влияние зри-

тельные иллюзии. Например, вертикальные формы кажутся длиннее равных

им горизонтальных форм, квадрат зрительно производит впечатление прямо-

угольника. Ошибка в оценке высоты в связи с этим может достигать 35%.

Светлые предметы, особенно белые, кажутся крупнее равных им темных

предметов ( явление иррадиации). Размещенный на более крупной панели

прибор кажется меньше идентичного прибора, расположенного на мелкой

панели.

Пропорциональность — соразмерность частей формы между собой и

с целым ( либо, приведение всех частей и деталей целого в определенный

пропорциональный строй). От удачно найденного соотношения конструк-

тивных частей изделия зависит в значительной мере его композиционная це-

лостность. При определении пропорциональных соотношений в промышлен-

ности нашли широкое применение основные ряды предпочтительных чисел

R5; R10; R20; R40 и ряды нормальных размеров Ra5; Ra10; Ra20; Ra40.

Большое распространение в природе и технике получили также пропорции,

связанные с применением иррациональных величин. Прямоугольники с та-

кими соотношениями размеров сторон образуют фигуры с соотношениями

площадей 1:2; 2:3 и т. д. Было установлено, что существует много различных

математических соотношений, которые были положены в основу пропорций

замечательных творений, обычно в таких случаях говорят о золотом сечении.

Золотое сечение – это такое пропорциональное деление отрезка на не-

равные части (Рис. 5.7), при котором весь отрезок так относится к большей

части, как сама большая часть относится к меньшей; или другими словами,

меньший отрезок так относится к большему, как больший ко всему a : b = b :

c или с : b = b : а.

Рис. 5.7. Геометрическое изображение золотой пропорции

Если взять отрезок равный 1 и разделить его в золотом сечении то

больший будет 0,618, меньший 0,382. Рост человека делится в золотых про-

порциях линией пояса, а также линией, проведенной через кончики средних

пальцев опущенных рук, нижняя часть лица – ртом (Рис. 5.8) и т.д.

Форма, в основе построения которой лежат сочетание симметрии и зо-

лотого сечения, способствует наилучшему зрительному восприятию и появ-

лению ощущения красоты и гармонии. Целое всегда состоит из частей, части

разной величины находятся в определенном отношении друг к другу и к це-

лому. Принцип золотого сечения – высшее проявление структурного и функ-

ционального совершенства целого и его частей в искусстве, науке, технике и

природе.

Рис. 5.8. Золотые пропорции в частях тела человека

В дизайне пропорции складываются обычно в результате корректиров-

ки уже определившейся основы. Она обусловлена назначением предмета,

технологией изготовления и. Т.д. Очень близка к понятию пропорций и об-

ласть ритмических отношений.

Ритм — средство композиции, обеспечивающее выделение и связь

элементов формы путем их повторения, чередования, нарастания, убывания.

Ритм как средство гармонизации тесно связан с масштабным и пропорцио-

нальным строем изделия. Он способствует более четкому зрительному вос-

приятию конструкции. Характер ритма обусловлен функцией и конструкцией

изделия. Расположение блоков четкими рядами подчеркивает ритмичность

конструкции.

Контраст — средство композиции, позволяющее активнее выразить

функциональные и конструктивные особенности элементов. Средства кон-

трастирования — цветовые и размерные решения. Те элементы, которые не-

обходимо выделить из общей совокупности, имеют обычно отдельную, не-

повторяющуюся форму и окрашиваются в контрастирующие цвета.

Нюанс — незначительное различие элементов конструкции по форме,

размерам и цвету (средство композиции, противоположное контрасту).

Симметрия — организация элементов конструкции, основанная на

правильном их размещении вокруг центра или оси. Конструкции, не обла-

дающие симметрией, обладают асимметрией. Симметричная композиция

подчеркивает статичность изделия, асимметричная композиция—его дина-

мичность.

Важное средство композиции—цветовое решение изделия, т. е. Его

окраска. Умело применяя те или иные цвета, можно создавать впечатление

легкости и тяжести, холода и тепла, простора и тесноты, выступания и отсту-

пания элементов и узлов изделия. Цвет также необходим для выявления

нужных деталей, элементов или частей изделия и прежде всего опасных в от-

ношении травматизма.

Цвет является средством эстетического воздействия, влияя на на-

строение, поднимая и понижая эмоциональный тонус, вызывая ощущение

творческого подъема. Кроме того, цвет способствует образному выражению

сущности изделия, обеспечивает его связь с окружающей средой.

Как вероятно вам известно, около 80 % информации, которую получает

и обрабатывает мозг человека, составляет информация визуальная. И конеч-

но же, цвет играет в нашем восприятии немаловажную роль (Рис. 5.9). Опре-

делить цвет достаточно сложно, мы воспринимаем его как неотъемлемую ха-

рактеристику объекта. Зачастую мы придаем цветам свойства физических

объектов, давая цвету оценку мы можем почувствовать его, «взвесить» цвет

или «попробовать» на вкус.

Рис. 5.9. Цвет и его восприятие человеком

Однако вместе с этим каждый, вероятно понимает, что цвет имеет чис-

то визуальную природу, и поэтому научное определение цвета звучит сле-

дующим образом: Цвет – это визуальный эффект, вызванный смешивани-

ем испускаемого света, преломленного или отраженного света. Сущест-

вует несколько цветовых моделей, с помощью которых практически полно-

стью можно объяснить природу цвета. С первой из них, моделью RYB, вы

вероятно, знакомы еще с детства, когда на уроках рисования вам говорили,

что смешав желтый и синий цвета вы получите зеленый. Также вам, по-

видимому сообщили, что существуют определенные правила смешивания

красок. Эти правила, которые одинаковы для всех пигментов основаны

именно на модели RYB, согласно которой существуют три основных цвета,

которые являются первичными (красный, желтый голубой). Эти цвета явля-

ются чистыми, то есть их невозможно получить смесями других пигментов,

однако сами они могут выступать в роли основы для создания других цветов.

Так, смешав в равных пропорциях эти цвета друг с другом, Вы в итоге полу-

чите вторичные цвета – фиолетовый, оранжевый или зеленый.

С развитием науки о цвете была выведена еще одна цветовая модель,

которая корректно отражает природу цвета. В ее основе лежат три первичных

пигмента – голубой, желтый и пурпурный (СYM). В данной модели смесью

этих цветов можно образовать практически любой цвет так, например, крас-

ный – это смесь пурпурного и желтого. Долгое использование модели RYB

обусловлено главным образом тем, что истинно первичные пигменты трудно

получить в природе. Модель CYM легла в основу современной полиграфии,

где для удобства черный пигмент используется как дополнение CYM, и по-

этому цветная печать считается четырехцветным процессом.

Теплые и холодные цвета. Такая характеристика цвета как теплота во

многом определяет воздействия цвета на человека. Собственно, даже для не-

посвященного человека будет несложным отличить теплый цвет от холодно-

го. Это как раз тот случай, когда оценка зависит от простой эмоциональной

оценки. Теплые цвета кажутся близкими, добрыми, внушающими доверие, в

то время как холодные как бы находятся на расстоянии, независимы. Если

мы обратим свой взгляд на цветовой круг, то увидим, что к теплым можно

отнести оранжевые, красные и желтые оттенки. К холодным же мы причис-

лим оттенки зеленого и синего. В приложении 5 приведен характер вероят-

ных ассоциаций, возникающих при восприятии человеком различных цветов.

Яркость цвета – важный элемент любого дизайна, влияющий на вос-

приятие в целом, удобочитаемость текста, эмоциональное восприятие. Во

многом именно яркость определяет пространственное восприятие изображе-

ния. Яркость цветов важна для пространственного восприятия. Можно ска-

зать, существует правило: фон должен контрастировать по яркости с объек-

тами переднего плана.

Насыщенность цвета. Степень насыщенности цвета определяется

степенью присутствия в оттенке чистого цвета. Синонимами насыщенности

могут служить « интенсивность», « хроматичность». Чем выше присутствие

чистого хроматического цвета, тем выше насыщенность. Добавление черно-

го, белого или любого другого цвета понижает насыщенность.

Для создания гармоничной композиции имеет значение и сочетания

цветов, их насыщенность.

Гармония цвета. Мир вокруг нас состоит из огромного количества

разнообразных, отличных друг от друга объектов, форм, красок, звуков. На

первый взгляд кажется, что подобное многообразие должно быть хаотичным,

но нет, природа стремится к гармонии, балансу. Задача дизайнера в некото-

ром смысле схожа с задачей создателя этого мира – достичь сбалансирован-

ности, гармонии композиции. При этом гармония не является синонимом

симметрии, напротив, излишняя упорядоченность может навредить дизайну,

сделать его пресным.

Баланс, гармонию можно определить как некое сочетание, которое на-

ходится где-то между хаотичным и монотонным дизайном. Причина этого

определяется особенностями восприятия информации человеком – во-

первых, человеческий мозг будет отрицать то, что не сможет упорядочить,

понять. Поэтому хаотичное смешение цветов, чрезмерное их обилие в компо-

зиции вряд ли найдет должный отклик у аудитории. Однако, дизайн должен

также представлять определенный визуальный интерес для зрителя, стиму-

лировать его активность, что подчас не сможет обеспечить монотонный,

чрезмерно упорядоченный дизайн. В случае цвета одним из лучших способов

избавиться от монотонности – это использовать цвета, которые контрасти-

руют по показателям яркости и насыщенности.

Суммируя вышесказанное можно сказать, что чрезмерно сильный сиг-

нал ведет к нарушению гармонии, чрезмерной стимуляции мозга и, как след-

ствие, рассеиванию внимания и раздражению. Чрезмерная целостность ком-

позиции же недостаточна для привлечения внимания. Поэтому гармонию

можно определить как динамическое равновесие, разумное сочетание упоря-

доченности и хаотичности, которое варьирует в зависимости от целей дизай-

нера. Причем это определение можно отнести как к гармонии цвета, так и к

балансу в музыке, поэзии и даже сервировке блюд.

Несмотря на то, что ни одно цветовое сочетание не является универ-

сальным можно определить несколько принципов, способных облегчить соз-

дание сбалансированной композиции.

1. Тщательно подбирайте цвета для композиции. Лучше использовать

небольшое количество цветов, чем перенасытить дизайн цветом. Определите

разумные на ваш взгляд лимиты для каждого конкретного случая. Использо-

вание чрезмерного количества оттенков разных цветов – признак любитель-

ского дизайна.

2. Если вы хотите выделить какую либо область вашего дизайна – ис-

пользуйте цвет, который не встречается больше нигде в композиции. Это по-

зволит привлечь внимание к данной области. Повторение цвета в разных об-

ластях дизайна, напротив, приближает цвет к фону, делает его неспособным

привлекать внимание. Поэтому лучше, чтобы в композиции присутствовал

уникальный цвет, который не встречается больше нигде в данном дизайне.

3. Существуют надежные, «объезженные» цветовые аккорды – так, на-

пример, хорошо сочетаются теплые и холодные цвета. Экспериментируйте с

различными вариациями вашего дизайна – сделайте выбор между динамич-

ностью и мягкостью сочетаний. Динамичная гармония характеризуется силь-

ным контрастом, способна привлечь внимание, в буквальном смысле «заря-

жает энергией». Мягкие сочетания, напротив отличаются слабой контрастно-

стью цветов, что обеспечит ровное, однозначное восприятие композиции.

Конечно же, ваш выбор будет обусловлен прежде всего поставленной зада-

чей – реклама современной одежды может быть динамичной, даже вызы-

вающей, в то время как реклама туалетного мыла, например, должна быть

плавной, мягкой.

И несколько принципов динамичной гармонии:

1. Прежде чем определить окончательное цветовое решение компози-

ции – проанализируйте его полутоновой вариант. Это позволит вам опреде-

лить отношения темных и светлых областей композиции и решить, где необ-

ходима контрастность, а где она будет лишь отвлекать зрителя.

2. Достигнуть динамизма вам помогут насыщенные цвета и четкие яр-

костные контрасты. Так, для фона вы можете выбрать неяркие цвета приглу-

шенных оттенков, а для объектов переднего плана подойдут насыщенные

цвета с высокими показателями яркости. Причем если основой дизайна явля-

ется текст желательно использовать максимально возможный контраст по

яркости. Это обеспечит его удобочитаемость.

3. Не следует злоупотреблять цветом. Практически в любом случае бо-

лее выгодным будет сочетание минимального количества цветов. Лучше

уделите больше внимания более тщательному подбору цветов. Это как раз

тот случай, когда «лучше меньше, да лучше». Переизбыток цветов – распро-

страненная ошибка начинающих дизайнеров, имеющих тенденцию к созда-

нию сочетаний подобных приведенной в качестве примера. Подобный ди-

зайн раздражает, рассеивает внимание, напоминает мелодию расстроенного

музыкального инструмента.

4. В поиске инновационных цветовых решений не стесняйтесь заимст-

вовать цветовые сочетания, которые встречаются в природе. Природные цве-

товые сочетания, полученные «путем проб и ошибок» оптимальны и обеспе-

чат естественное восприятие дизайна.

Несмотря на то, что цвет является достаточно эфемерным понятием,

цвет всегда воспринимается в контексте формы, поэтому можно говорить о

пространственных эффектах цвета. Изменение цвета окрашенной формы, ее

положения в композиции в результате может привести к совершенно иному

восприятию образа в целом. Как правило, можно говорить о двух основных

законах цветовых сочетаний – цвета в любой композиции стремятся либо к

объединению, либо к контрасту. Так, например, цвета со схожими показате-

лями яркости, насыщенности и теплоты будут ассимилироваться в группы

вне зависимости от их фактического расположения в композиции.

И наконец, рассмотрим иллюзию массы цвета. Можно вывести три ос-

новные правила: темные цвета тяжелее светлых; насыщенные цвета тяжелее

приглушенных; если значения яркости и насыщенности у двух цветов одина-

ковы, то теплые оттенки будут казаться более тяжелыми.

И еще один не маловажный элемент дизайна – движение. Двадцатый

век поистине стал веком движения. Автомобили, поезда, самолеты и другие

транспортные средства позволили сократить расстояния, развитие средств

Рис. 5.10. Модель автомобиля начала ХХ века

связи еще более сблизили удаленные точки земного шара. Мы также не мыс-

лим свою жизнь без телевидения или кино, что, по сути, тоже иллюзия дви-

жения. И наконец, движение может быть элементом дизайна, управляя чет-

вертым измерением композиции – временем. Определение же такого элемен-

та дизайна, как движение звучит следующим образом – это процесс измене-

ния положения предмета во времени. Движение в дизайне может быть двух

типов – действительным и композиционным.

С необходимостью учитывать особенности движения предметов в ди-

зайне как нельзя более остро столкнулись первые дизайнеры автомобилей.

Несмотря на то, что они, как и современные их коллеги, стремились сделать

автомобиль как можно более элегантным, они не учитывали, что необходимо

учитывать такое неочевидное на первый взгляд обстоятельство как сопро-

тивление воздуха. В результате, обладая способностью к движению, форма

первых автомобилей не отражала эту способность. Однако человек инстинк-

тивно угадывает по форме объекта его способность к скорости и движению.

Так, гепарды, птицы и

рыбы из-за обтекамых форм

служат своего рода

символом быстроты,

ловкости. Хотя подчас наш

мозг допускает ошибки. На-

пример, многие считают

медведей неповоротливыми

созданиями, хотя эти

животные могут спокойно

потягаться в беге с

заправской лошадью. Так, первые автомобили могли развивать скорость до

двухсот километров в час, однако, мало кто из наших современников угадает

в автомобиле, изображенном на рисунке такие способности (Рис. 5.10).

6. ИЗОБРЕТАТЕЛЬСКИЕ ЗАДАЧИ И ИХ РЕШЕНИЕ

Изобретательство – древнейшее занятие человека. Практически с

изобретения орудий труда начался процесс очеловечивания человека. Первые

орудия труда на создавались человеком, они обнаружены им в готовом виде.

Люди заметили, что острыми камнями можно разрезать шкуры убитых жи-

вотных. Они начали собирать и применять камни.

Было обнаружено, что огонь после лесных пожаров греет и защищает.

Люди стали сохранять огонь. Люди еще не ставили задач, они открывали го-

товые решения и пользовались ими. Творчество состояло в применении этих

решений.

Но стали возникать и изобретательские задачи такого, например, типа:

- как заострить затупившийся камень?

- как сделать камень удобным для руки?

- как уберечь огонь от ветра и дождя?

- как переносить огонь с места на место?

Для решения задач использовался «метод проб и ошибок», при котором

перебираются всевозможные варианты. Продолжительное время поиск вари-

антов решения велся наугад. Но постепенно сформировались определенные

приемы, например, копирование природных прототипов и другие. Накапли-

вались факты, наблюдения, сведения о свойствах веществ. Использование

этих знаний конкретизировало направленность поисков, упорядочивало про-

цесс решения задач.

Но из века в век менялись сами задачи, они становились сложнее. Се-

годня, чтобы найти решение, необходимо проделать множество « пустых

проб».

Существуют разные суждения об изобретательском творчестве. « Все

зависит от случайности, от упорства изобретателя, надо настойчиво пробо-

вать разные варианты» – говорят одни. Другие утверждают, что все зависит

от «прирожденных способностей». Однако правда здесь в том, что неэффек-

тивен сам «метод проб и ошибок», поэтому многое зависит от удачи и лич-

ных качеств изобретателя. Действительно, не каждый способен отважиться

на «дикие пробы», не всякий способен взяться за трудную задачу.

Необходимы новые методы решения изобретательских задач, и такие

методы разрабатываются ( АРИЗ, ТРИЗ). Одним из разработчиков является

Г.С. Альтшуллер. Его метод обобщает наиболее сильные стороны в творче-

стве многих изобретателей и на этой основе предлагается рациональная сис-

тема решения современных изобретательских задач. Однако, указанная мето-

дика – не рецепт для создания изобретений: она не заменяет технические

знания, она лишь помогает применять их с предельной эффективностью. Бес-

системные поиски решения задач, сопряженные с огромной затратой энергии

и времени, методика заменяет рациональной системой.

6.1. Уровни изобретательских задач

Научный подход к изучению изобретательского творчества начинается

с понимания простой истины: задачи бывают разные, нельзя изучить их «во-

обще». Есть очень легкие задачи, их решают после нескольких попыток, и

есть задачи невообразимой трудности, которые решаются в течение многих

лет.

Задачи по степени трудности можно разделить на 5 уровней.

Для решения самых легких задач, задач первого уровня, характерно

применение таких средств, как устройство, способ, вещество, которые прямо

предназначены именно для данной цели. Другими словами, для решения пер-

вого уровня задач характерно использование готового средства без выбора

или почти без выбора.

Изобретательские задачи второго уровня приводят к рассмотрению

50…70 вариантов. На это, в принципе, способен каждый инженер. Однако

здесь требуются определенное терпение, настойчивость, уверенность в воз-

можности решения задачи.

Для решения задач третьего уровня требуется пересмотр уже сотен

вариантов решения.

Решение задач четвертого уровня требует перебора тысяч и десятков

тысяч вариантов решения, чтобы отыскать правильное.

При решении задач пятого уровня число проб и ошибок при отыска-

нии правильного варианта возрастает до сотен тысяч и миллионов.

Т. Эдисон, например, проделал 50000 экспериментов, прежде чем изо-

брел щелочной аккумулятор.

Задачи высших и низших уровней отличаются друг от друга не только

числом проб, необходимых для отыскания решения, но и качественно.

Задачи первого уровня и средства для их решения находятся в пределах

одной узкой специальности.

Задачи второго уровня и необходимые для их решения средства отно-

сятся к одной отрасли техники.

Для задач третьего уровня решения приходится искать в других отрас-

лях техники. Например, ряд задач деревообработки решается методами ме-

таллообработки.

Решение задач четвертого уровня следует искать не в технике, а в нау-

ке – обычно среди редко применяемых физических и химических эффектов и

явлений.

При решении задач пятого уровня средства для их решения могут ока-

заться вообще за пределами современной науки. Требуется сделать открытие,

чтобы затем, опираясь на новые научные данные, перейти к решению изо-

бретательской задачи.

Из общего числа изобретений примерно 10% приходится на изобрете-

ния третьего уровня, 3…4% - четвертого уровня и лишь доли процента изо-

бретения пятого уровня.

Наибольший процент изобретений – это изобретения 1 м 2 уровней.

6.2. Техническое противоречие

Задача становится изобретательской только в том случае, если для ее

решения необходимо преодолеть техническое противоречие.

Конструктор при создании изделия обязательно учитывает конкретные

условия. При этом выбирает наиболее благоприятное сочетание характери-

стик изделия. Предположим, что при конструировании самолета выполняют-

ся требования по грузоподъемности и скорости, но не полностью решается

вопрос с длиной разбега. Тогда взвешиваются эти три важных требования и,

как подсказывает логика, соглашаются с несколько увеличенной длиной раз-

бега. Задача решена, но, тем не менее, налицо техническое противоречие.