вторник, 21 августа 2012 г.

Бионический конструктор



«Я изобрел растущие дома, а вернее, домостроительные растения. Теперь нам больше не придется строить из мертвых стройматериалов, можно строить из живых» – так говорил один из героев Шеербарта. И если в начале 20 века читатель мог только удивиться истории о гигантском вьюне, на стебле которого вырастают не цветы, а готовые дома, то уже в 60-е годы архитекторы всерьез занялись созданием архитектуры имитирующей органические формы. В архитектуре появились природные направления – метаболизм, органика, бионика.
Современный цифровой био-тек находится в процессе становления, и его исследовательская составляющая преобладает над практической. Основная проблема архитектурной бионики: это консервативная прямоугольная планировка и конструктивная схема зданий которая противостоит биоморфным криволинейным формам и оболочкам. В традиционной кубометрической среде био-тек выглядит чужеродно и вызывает даже враждебную реакцию. Достойное эстетическое и экономически-оправданное решение этого противоречия — одна из основных задач био-тека и этого блога.


Патенты природы.
Изобретая живое вещество, природа создала необходимую оболочку для него, этого требовал индивидуальный характер пространства живого вещества. В процессе эволюции материалы живого приспосабливались к изменениям окружающей среды и приобретали все более прочные формы способные к большим обратимым перемещениям и деформации. Этого требовал характер роста и воспроизведения организмов.
Деторождение связано с большими деформациями. Природа использует жесткие материалы неспособные к деформации очень неохотно. Возможно в результате изменения климата живому веществу предстоит вновь вернутся в воду и научится оптимально сочетать жесткость черепов, панцирей и скорлуп с вязкостью и упругостью кожи. Скелет работающий на сжатие составляет небольшую часть тела, большую часть составляют работающие на растяжение мягкие и упруго-гибкие ткани.
Таким способом природа экономит энергию и материалы для строительства жизни. Именно эти упругие ткани снижают, на хрупкий скелет, основные нагрузки от движений. Биологи долгое время испытывали неприязнь к инженерным понятиям. Настало время плодотворного обмена идеями между инженерами и биологами.
В мире имеются две школы проектирования конструкций. Это восточная школа гибкости и европейская школа жесткости. У китайцев есть поговорка «лучше согнутся чем сломаться», а в популярной песне А. Макаревича такие слова «не будем прогибаться под изменчивый мир...». В результате приверженцы традиционной европейской школы жестких конструкций создают мир в котором страшные последствия землетрясений и наводнений стали традиционными. Большинство людей смирились с тем, что жесткие скорлупы машин на дорогах их убивают.
Если продолжать следовать традициям западной инженерной школы и производить только жесткие конструкции количество жертв будет только возрастать. Условие обеспечения жесткости и максимальной устойчивости при этом требует в сотни раз больших материальных и энергетических затрат, чем если бы все они были созданы упругими и способными к деформации. Жесткость это не всегда прочность, это всегда значительное увеличение веса и стоимости конструкций. Для достижения больших обратимых деформаций требуется много надежных и простых шарнирных узлов. Проблема заключается в том, что их производство это непростая технологическая задача. С целью ее решения необходимо обратится к живой природе. Как она создает узлы шарниры в мире молекул и микроорганизмов? Природа не получила традиционного инженерного образования и поэтому с легкостью и без потерь создает шарнирные узлы и мягкие ткани. Биологические мягкие ткани способны к обратимой упругой деформации при значениях в 1000 раз больших, чем те, структуры и конструкции которые проектирует современный инженер. 
Конкурс научно-популярных статей «био/мол/текст»

пятница, 17 августа 2012 г.

эльпюль


Каплевидные оболочки для жизни.
Для архитекторов и будущих градостроителей полезно знать, что каждый организм живет благодаря обмену веществ. Он открытая система. Тела и молекулы текут подобно ручьям Шаурбергера. На пути преодоления энтропии, оболочка коацерватных капель изначально имела структуру и форму поверхности способную к молекулярному обмену с внешней средой. Каждая капля имеет уникальную форму и свойства. Так она противостоит внешнему миру. Так она образует индивидуальные комплексы. Каждая молекула имеет определенную структурную организацию (атомы, входящие в ее состав, закономерно расположены в пространстве). Вследствие этого в разноатомных молекулах образуются полюса с различными зарядами. Например, молекула воды H2O образует диполь, в котором одна часть молекулы несет положительный заряд, а другая — отрицательный.
В силу таких особенностей химической организации вокруг молекул образуются водные оболочки из определенным образом ориентированных молекул воды. Молекулы, окруженные водной оболочкой, могут объединяться, образуя многомолекулярные комплексы — коацерваты. Это фундаментальное свойство организации живого вещества необходимо использовать и при проектировании жилых комплексов.
Автором этой теории коацерватных капель является советский биохимик академик А. И.Опарин (1924г.).
Опарин полагал, что переход от химической эволюции к биологической требовал возникновения индивидуальных фазово-обособленных систем, способных взаимодействовать с окружающей средой.
Коацервация капель сыграла ключевую роль в процессе возникновения жизни на Земле.
Результатом роста коацерватной капли являлся ее распад на две или большее число более мелких капель. Таким образом, путем деления сферических оболочек на участках с гиперболической геометрией, шло размножение коацерватных капель. Абсорбированные вещества вступали во взаимодействие с веществами самого коацервата. Лучше всего размножались коацерватные капли, которые имели структуру, наиболее приспособленную для процесса ассимиляции, «усвоения» веществ из воды. Обычно сохранялись и лучше размножались наиболее динамически устойчивые коацерватные капли, с наиболее благоприятным соотношением синтеза и распада. В невесомости форма капли это сфера. В условиях притяжения и на границе двух сред это форма капли сочетает в себе разные участки и полюса с разной кривизной и разными электрическими зарядами. Для краткости предложено такую форму называть формой эльпюль. Где «эль» обозначает поверхность вращения с гиперболической кривизной через которую происходит обмен веществ и электрических зарядов. А «пюль» это поверхность с положительной кривизной способна запасать вещество и энергию. Через полюса в виде торов происходит перемещение электрических зарядов или питание капли. Полюса так же играют роль участков крепления капли к границам окружающей среды. (рис. эльпюль формы, сочетающие гиперболическую, нулевую и эллиптическую кривизну поверхности)
«И пусть пространство Лобачевского летит с знамен ночного Невского».
«Пусть Лобачевского кривые украсят города».
Велимир Хлебников.
Как оно выглядит это пространство Лобачевского?
Криволинейное пространство Лобачевского- это гиперболоид, воронка, окно, вход, выход. Сумма углов треугольника на поверхности такого пространства меньше 180 градусов. Все, что находится, в гиперпространстве, перемещается. Это пространство потока энергии.
Примером может служить черная дыра или воронка жидкости.
Пространство Римана - это сфера или эллипсоид. Сумма углов треугольника на эллиптической поверхности больше 180 градусов. Там энергия сохраняется.
В гармоничном сочетании оба эти пространства образуют пространство гармонии «эльпюль» - т.е. каплевидное пространство. Эль- символизирует вегетативное развивающееся гиперболическое пространство движения или потока вещества и энергии, а пюль- генеративное или рождающее эллиптическое пространство для сохранения и генерации энергии.
Простейшие аналогия из органического мира это луковица, эль- росток, корень, побег, пюль -плодовое тело. Эль обычно способны ветвится для увеличения поверхности соприкосновения со средой путем увеличения числа формоэлементов. Развитие формы эльпюль начинается с прорастания или разворачивания сети формоэлементов и заканчивается образованием новых зачатков новых сетей. Сеть состоящая из многоугольных ячеек способна образовать, как гиперболическое так и эллиптическое пространство. Это происходит за счет изменения сетевых углов образующих сеть многоугольных ячеек. Впервые исследование математических закономерностей сетчатых поверхностей сделал П. Л. Чебышев в работе «О кройке одежды» (Сообщение в Association franchise par l'avancement des sciences 28 августа 1878 г.) « Принимая участие в прениях на Конгрессе в Клермон-Ферране в связи сообщением, сделанным Эдуардом Люка о применении математического анализа к тканям, я коснулся другого вопроса о тканях, решение которого при помощи математики может представить известный интерес, а именно, кройки материй при изготовлении одежды или вообще оболочек каких бы то ни было тел». Чебышев установил математические принципы формообразования криволинейных поверхностей из плоских тканевых развёрток с квадратными ячейками, наглядно продемонстрировав, что поверхность шара может быть полностью покрыта двумя изначально плоскими выкройками.
Хлебников в поэме -«Зангези» (1922), предложил ряд таких значений: «Эль —
остановка падения, или вообще движения, плоскостью, поперечной падающей точке (лодка, летать). <…> Пэ — беглое удаление одной точки прочь от другой, и отсюда для многих точек, точечного множества, рост объема (пламя, пар).
У Владимира Вернадского в итоговой статье «О состояниях физического пространства» есть такое определение биосферы «Биосфера представляет собой земную оболочку, в которой в состояниях пространства евклидовой геометрии костных тел (кристаллов) включены дисперсным образом бесчисленные мелкие римановы (эллиптические) пространства живого вещества. Связь между ними поддерживается непрерывным биогенным током атомов, (через гиперболические участки пространства Лобачевского)». К гиперболическим участкам могут относится все виды связей, переходов и взаимодействий с внешней средой.
Эта модель биосферы-ноосферы с жилыми каплями эльпюль, гармонично сочетающими в себе разные виды пространств и геометрий, сакральных формоэлементов культур Востока и Запада, Севера и Юга, оптимально подходит для моделирования и строительства городов будущего. 

среда, 15 августа 2012 г.

БИО-ТЕК

http://www.rtr.spb.ru/vesti/vesti_2012/news_detail.asp?id=4408

В результате последних экспериментов проводимых на космической орбите в вакуумной камере с частицами плазмы исследователи получили уникальные результаты. 
"Завихрения, возникающие в плазме, в точности повторяют строение нашей Галактики. Эт
о Галактика в миниатюре, и только здесь можно узнать, как она зарождалась.
Для генетиков эксперимент с плазменным кристаллом тоже стал открытием. Если на плазму воздействовать криогеном, то есть охлаждать ее, получается точная копия строения молекулы ДНК". Источник "Вести" Сегодня возникла новая популяция архитекторов и дизайнеров Капледелов использующих компьютерный код и программные алгоритмы топологии ДНК-РНК для построения саморегулирующихся оболочек предметов и зданий. Непреодолимой проблемой остается непреодолимое желание строить традиционные здания неспособные к изменениям формы. Нормы и правила запрещают строить здания с деформацией поверхностей более чем на несколько миллиметров. Это здорово тормозит исследования и внедрение бионических конструкций. 
Если бы иногда в этом направлении, расчета по второму предельному состоянию, не было исключений, то человечество никогда бы не увидело полет вертолета и дельтоплана. Конструктора были вынуждены пойти на преступление и допустить большой изгиб лопастей вертолета или крыльев дельтоплана. Если бы крылья и лопасти были изготовлены по требуемыми законом нормам, вертолет никогда бы не взлетел, жесткие лопасти сломались бы при первом испытании. Теория упругости и устойчивости стержней после Леонардо Эйлера не претерпела существенного развития которое ей предстоит в параметрической среде. Оболочки будущего это уже не застывшие скорлупы и панцири, это растущие и отвечающие на нагрузки и условия среды упруго-гибкие морфогенетические системы. Именно в таких, аналогичных живому веществу на нано уровне, бионических структурах и оболочках, испытывающих большие обратимые деформации предстоит жить и находить свою радость будущему человечеству.Структурные формулы молекул с валентными связями это чертежи сетчатых оболочек всего. Молекула углерода имеет четыре валентные связи. Есть и двойные = и тройные =..... Каждая имеет прототип в структуре оболочки.

воскресенье, 12 августа 2012 г.

Кролик из труб и проволоки со светодиодной подсветкой от 30 000 руб.