Основи проектної діяльності Поняття про комбінаторику

Пригадайте

Качан кукурудзи - джерело комбінаторних рішень для висотних споруд

Комбінаторика - це метод проектування, що полягає у знаходженні різних сполучень (комбінацій), поєднань, розміщень з обмеженої кількості елементів у певному порядку.

У проектуванні, дизайні комбінаторику можна умовно розділити на два напрямки -функціональний і формально-образний.

Функціональний напрямок передбачає збирання з однакового набору різних деталей цілісних об’єктів, приладів та виробів - будинків, меблів, кухонних комбайнів тощо.

Формально-образний напрямок використовує можливості комбінаторики для збагачення вигляду об’єкта за рахунок варіацій кольору, групування, орнаментації елементів цілого, наприклад у графічному дизайні.

Основною одиницею комбінування є модуль.

Застосування модульного проектування сприяє уніфікації елементів виробів. У техніці наявність уніфікованих вузлів і деталей та встановлення їх у різних поєднаннях дозволяють перетворювати конструкції одних виробів на інші. Це, своєю чергою, пришвидшує і здешевлює виробництво, забезпечує безнроблем-ну заміну елемента, що вийшов з ладу. Водночас модульне проектування, що грунтується на принципах комбінаторики, дозволяє створювати різноманітні продукти при мінімальному використанні уніфікованих еле-ментів-модулів. Отже, з комбінаторикою прямо пов’язане масове виробництво.

У проектуванні за основу формоутворення беруться ті елементи форми, з яких можна створити об’єкт як комбінаторну систему (геометричні, конструктивні тощо). Найпродуктивнішим є пошук елемента на основі геометричних фігур з прямолінійними контурами. Найменшу здатність до формотворення має круг і криволінійний контур, а найбільшу - квадрат, правильний трикутник чи прямокутний контур.

Основні прийоми моделювання в комбінаториці

Процес проектування з використанням комбінаторного методу може відбуватися різними шляхами:

удосконалення елементів; пошук нових конструкцій на основі відомих елементів і систем зв’язків.

У комбінаториці послуговуються різноманітними прийомами, що передбачають зміну форми, конфігурації, розмірів, розміщення частин тощо.

До таких прийомів належать: перестановки частин чи елементів цілого; групування (утворення поєднань елементів та їхніх якостей);

вставка, урізання (зміна кількості елементів, що утворюють ціле); зміна елементної бази (об’ємних і геометричних деталей);

зміна матеріалу, фактури, кольору тощо.

У проектуванні ці прийоми надаються до автоматизації. Ефективність процесу підвищується завдяки використанню формул математичної комбінаторики для визначення кількості варіантів різних форм і для визначення кількості зв’язків між елементами системи. Розглянемо найпростіший приклад (рис. 12.1).

Перестановки - це поєднання, які можна скласти з п предметів, змінюючи усіма можливими способами їх порядок:

Ритм. Симетрія та асиметрія

тону тощо. Тобто ритм проявляється у закономірній зміні порядку. Щоб склалося враження закономірного ритмічного повторення, необхідно не менш як 3-4 елементи. Поступове наростання створює спокійну композицію, а різке - напружену.

Ритм тісно пов’язаний із психофізіологією людини, і порушення ритмічної організації здебільшого сприймається негативно.

Динамічний ритм - таке поєднання елементів, за якого створюється враження руху і внутрішньої динаміки. Статичний ритм створює враження непорушності, спокою (рис. 123). Щоб створити динаміку, використовують діагоналі, а щоб передати статику - вертикальні й горизонтальні лінії. Статичними є предмети, що мають явний центр і в яких вісь симетрії слугує головним засобом організації форми.

Ритм може бути спрямованим в один бік або сходитися до центра, спрямовуватися по горизонталі й вертикалі. Ритмічний ряд має бути завершеним. Найважче це зробити, якщо він спрямований по горизонталі.

Симетрія. Комбінаторне формоутворення 11 і дгіоря дкову ється геометр и чн им законам, спирається на теорію симетрії. Хоча краса -поняття суб’єктивне, більшості людей симетрія видається красивою. Вона дає відчуття рівноваги і спокою, а в техніці, крім естетичної, виконує ще й конструктивну функцію. Симетрія використовується у плануванні міст для раціонального розміщення об’єктів, вуличного освітлення, зручності вуличного руху.

Симетрія - принцип організації форми, композиції, за якого елементи розташовані рівновіддалено від площини, осі або центра. Якщо фігуру повернути навколо центра, осі або площини, симетричні елементи повністю суміщатимуться одне з одним. Існує кілька видів симетрії, зокрема осьова, дзеркальна і центральна.

Розгляньте рисунок. Це етажерка Carlton -один із найвідоміших предметів дизайну італійця Етторе Соттсасса. Об’єднавши абстрактне дерево та абстрактну фігуру людини, дизайнер створив з кольорової пластмаси книжкову полицю (190x197x36 см), яка водночас виконує роль умовної перегородки у приміщенні. Етажерка увійшла до колекції кращих об’єктів дизайну XX ст. Проаналізуйте, які прийоми використав дизайнер для створення етажерки.

Спасо-Преображенський собор у Чернігові (до 1036 р.) - одна з найстаріших збережених монументальних кам’яних будов України. Розгляньте фото, креслення, рисунки різьблених плит і з’ясуйте, які принципи композиції використали давні майстри.

Орнамент - де різновид комбінаторної форми, оскільки він утворюється на основі спільних елементарних узорів.

Для розв’язання графічних комбінаторних задач використовуються комп’ютерні технології. Маючи елементарні навички програмування, можна написати програму побудови різних типів орнаментів. Основні операції (зміщення, поворот, дзеркальне відображення, зміна розмірів і кольору) можна виконати за допомогою графічних редакторів, наприклад Paint.NET або РЬоІоІіІіге, призначених для початківців.

Принцип симетрії - основа побудови орнаментів, узорів. Симетрична композиція Марії Прийма-ченко

У багатьох утилітарних предметах орнамент виявляє їхні технологічні, конструктивні властивості - пригадайте переплетення ниток у тканині, шви кам’яної кладки. Такий орнамент називають структурним (рис. 12.4) або конструктивним (рис. 12.5).

Асиметрія. Відсутність симетрії називають асиметрією. Однак у конструюванні, мистецтві асиметрія є не просто якимось порушенням симетрії, а способом організації елементів у ціле, який базується на складних законах композиції.

Асиметрія - нерівномірне розміщення елементів при збереженні загальної рівноваги.

Асиметричні форми забезпечують сучасний зовнішній вигляд, заряджають енергією, але створювати їх важче, ніж симетричні. У разі втрати балансу, недотримання пропорцій композиція втрачає цілісність.

У техніці асиметрична будова машин, приладів зумовлена виконанням певних функцій і підпорядкована вирішенню інженерних завдань.

Етапи проектування

Проектування технічних об’єктів складається з таких взаємопов’язаних етапів: передпро-ектні дослідження; технічне завдання; технічна пропозиція; ескізний проект; технічний проект; робочий проект; виготовлення; налагодження, випробування і введення в дію.

На сучасному виробництві зазначені етапи проектування запроваджуються через спеціальні засоби - системи автоматизованого проектування - САПР (англ. CAD, Computer-Aided Design).

Компоненти САПР групуються в три основні блоки:

CAD (Computer Aided Designed) - виконання графічних робіт;

САМ (Computer Aided Manufacturing) - вирішення завдань технологічної підготовки виробництва;

CAE (Computer Aided Engineering) - інженерні розрахунки, аналіз і перевірка проектних рішень.

Спеціальні програми дають можливість інтеграції САПР з будь-яким іншим професійним програмним забезпеченням (програмами для верстатів, бухгалтерськими програмами тощо). Впровадження таких рішень на виробництві забезпечує суттєву економію ресурсів, значно розширює можливості підприємства, спрощує роботу і підвищує її якість.

Звісно, відтворити ці етапи проектування у шкільній майстерні чи під час самостійного виготовлення виробу неможливо, та й немає потреби. Однак, проектуючи власний виріб, слід дотримуватися певної послідовності дій.

Організаційний етан. Визначення виробу, який буде виготовлятись, і формування завдань проекту: «Для кого цей виріб?», «Як ним будуть користуватися?», «Які колір, форму, розміри він повинен мати» тощо.

Конструкторський етап. Пошук варіантів виконання проекту, зразків -аналогів виробу, аналіз знайдених зразків, комбінування власного варіанта конструкції чи форми виробу.

Виготовлення виробу відповідно до розроблених креслень і запланованого технологічного процесу.

Технологічний етап. Розробка креслення, технологічної карти на виготовлення, економічний розрахунок.

Завершальний етан. Аналіз недоліків і доопрацювання виробу (у разі потреби - внесення змін у креслення). Презентація проекту.

А* Виконайте пошук комбінаторно-декоративного елемента, використавши природний аналог, і створіть на його основі композицію (техніка виконання: ескізний рисунок або робота в графічному редакторі). Запропонуйте, де можна використати цей елемент.

Зразок.

5.* Придумайте модулі (на вибір): а) для створення дитячого майданчика; б) для шкільної їдальні; в) для обраного вами об’єкта (техніка виконання: ескізні рисунки, або вироби з модульних конструкторів, або роботи в програмах Blender, Sketch Up Make).

Виріб складається з двох частин: власне

тримача і дерев’яної підставки з магнітами.

краба. Вибийте молотком форму посмішки на корпусі і зніміть скотч із відрізками укрінки.

КРОК 4: Формування корпуса

Формування виконується на дерев’яній поверхні за допомогою болта великого діаметра з круглою головкою. Головка болта встановлюється на вирізаній заготовці корпуса. Коли б’єш молотком но основі болта, листова сталь вигинається, набуваючи закругленої форми. Після надання корпусу потрібної форми полірування виконується вручну або на шліфувальному крузі - з використанням шліфувальної пасти ДОІ (російською - «паста ГОИ», від «Государственный оптический институт»).

КРОК 5: Виготовлення деталей (очей і ніжок)

Для виготовлення очей краба краще використати круглогубці, за допомогою яких з відрізка дроту вигинається більша петля. Кінці більшої петлі загинаються досередини, формуючи власне «очі». Ніжки виготовляються з концентричних дротяних петель, вигнутих на оправках відповідного діаметра (більшого і

меншого). Петлі спаюються разом. Оправкою може бути накидний ключ.

КРОК 6: Виготовлення клешень

Спочатку клешні виготовляються за допомогою оправки більшого діаметра. Після цього за допомогою оправки меншого діаметра на тому самому відрізку дроту формуються менші петлі. Остаточної форми клешням потрібно на дат и круглоту б ця м и.

КРОК 7: Паяння

Спочатку спаюються ніжки (див. вище) і клешні. Потім ніжки, очі і клешні припаюються до корпуса. Частина припою залишається на

внутрішній поверхні корпуса. Після застигання цей припій надасть усій конструкції додаткової міцності.

Після спаювання краб полірується на полірувальному крузі.

КРОК 8: Магнітна основа

У дерев’яному бруску свердлінням вибирають глухий паз, в якому встановлюються три неодимові магніти. Після цього краї бруска ошкурюються.

КРОК 9: Фінальна обробка

Для надання стійкості до нижньої дерев’яної поверхні кріпиться иротиковзний вініл (можна використати гуму).

Це матеріал з підручника Трудове навчання 8 клас Терещук, Захаревич