Строить с Природой

Строить с природой.

Автономный жилой дом — пружина «СОЛЯРИС»

Автор Юрий Шевнин — участник Первого этапа Конкурса «Жилой Кокон» 2019 г.

Существуют проблемы: освоения земель, горят леса, плывут дома, города перенаселены.

При расчетах в любых строительных вычислительных комплексах и программах используется модуль Юнга, а не закон Гука. Предел прочности и текучести для разных марок стали разный.

Только модуль Юнга у всех марок стали одинаковый.

Высокотехнологичные марки стали в жилищном строительстве практически не используются.

Это касается и других современных материалов.

Это влечет за собой большие расходы материалов и средств, увеличивает сроки строительства.

В критериях экологичности и энергоэффективности стройки есть все, кроме критерия веса здания.

Производство современных домов должно быть с использованием технологий не образующих отходы. Это гибка и шитье.

Создавая облегченные архитектурные сооружения, с минимальным воздействием на грунты и почву, мы сохраняем плодородный почвенный слой для выращивания растений.

Технологических решение позволяет стенам домов «дышать», а окнам «моргать» или видеть мир по-другому. В вашем жилище вы источник жизни, а ваш дом это внешняя оболочка, защищающая вас или объединяющая вас с внешней средой.

Эволюция и деградация формы

С момента заселения планеты форма человеческого жилища эволюционировала. Но этот процесс можно смело назвать – ретроградной эволюцией формы. Сравним для примера эволюцию формы в таких разделах человеческой деятельности, как автомобилестроение и авиация. Обратим внимание на первые самолеты и автомобили с их угловатыми и несовершенными формами и на современные динамичные обтекаемые модели, эволюция на лицо. Развитие же формы жилища человека наоборот движется в обратном направлении от купольных и сферических форм ранних жилищ к примитивизму ячеистых прямоугольных построек.

Наблюдая за распространением волн в пространстве, мы можем создавать не только удобные для жизни людей объемы и формы, но и органично размещать целые поселения на природных ландшафтах.

Складные, подвесные и плавающие дома пружины серии «Солярис»

Пружинный дом кокон – это жилая ячейка, которую каждый живущий получает по праву рождения.

Большинство видов живых существ в нашем мире начинают свою жизнь из овалоидных форм. Длина конуса яйца у птиц обеспечивает дальность их перелетов. Пространство, из которого появляется жизнь, обеспечивает всем живым существам их особенности развития.

Когда Роберт Гук рисовал мелких животных, благодаря своему микроскоп, он и не думал, что эти знания по микробиологии пригодятся ему для восстановления Лондона.

Каплевидная форма Коконов – для создания индивидуальных жилых ячеек автономного развития живого вещества имеет ключевое значение.

Дома коконы могут быть разных типов, на природном ландшафте, на воде и деревьях. Основное условие — максимально эффективно приспосабливается, и противостоять природным условиям, при минимальном весе и максимальной прочности. Это опыт использовали все кочевые народы и строители космических аппаратов.

Найти идеальный объем для растущего человека или развивающейся личности не просто. Сфера творческих интересов может быть больше объема, в котором мы проживаем, или настолько мала, что в большом объеме мы ограничиваемся только его частью. Жилище кокона способно трансформироваться в зависимости от наших интересов и потребностей. Идея жилого трансформирующегося дома кокона способна решить эту не простую задачу.

Мозг, имеет эпифиз, напоминающий шишку или яйцо, он находится в центре мозга и отвечает за сон, секс и иммунитет. Поэтому, преодолев традиции, он предпочитает гладкие формы, сферических и купольных построек которые не агрессивны и более естественны для наших тел. Мы рождаемся и проводим первые месяцы своей жизни в коконе матки, а всю остальную жизнь вынуждены проводить в несвойственных нашему миру прямоугольных формах жилых ячеек прямоугольных форм.

Создавая облегченные архитектурные сооружения, с минимальным воздействием на среду, можно сохранить связи между живыми средами и их обитателями.

Стены домов могут «дышать», а окна «моргать» и видеть мир по-другому.

Применяйте спиральные безотходные технологии, облегчающие комфортное проживание в местах с изменяющимся климатом. Стремитесь к автономности жилого модуля, наполняя его высоко технологичными системами и конструктивными решениями с работой материала в основном на растяжение. От высотности кокона зависит и его энергоэффективность.

Один Человек – Один Кокон.

Семья – несколько взаимосвязанных коконов.

Общество – соединение инфраструктур разрозненных коконов.

В мирах будущего мы можем решить проблему перенаселения городов, создав условия для получения жизненного опыта людьми независимо от типов и мест их расселения. Создав новую модель автономного расселения, обеспечив в ней доступную информационную среду, быстрые и удобные транспортные коммуникации, мы сможем снять с городов нагрузку перенаселения. В этом случае города могут превратиться в центры для творческого развития, общественной активности, культурно – образовательной деятельности людей, без необходимости постоянного проживания в них больших групп населения.

Материалы и технология для производства жилых коконов.

Все материалы должны быть самого высокого качества и максимально высокой прочности. Например, элементы складных каркасов коконов могут, изготавливается из прочной пружинной проволоки, стальных и полипропиленовых труб.

Спиральная технология производства складных каркасов сетчатых оболочек не имеет отходов и бесшумна. В ней нет сварки и сверления.

Цена дома кокона диаметром 8 м. и высотой 12 м. общей площадью 100 м. кв. из пружинной стальной проволоки будет стоить 700 т. руб. Покрытие или мембрана кокона может быть многослойной и за счет герметичности слоев между тканью и прозрачной пленкой позволит обеспечить теплом всю семью. Пленка и ткань может не иметь отходов при крое по косой. Перекрытия дома из дерева на стальной обрешётке.

Из истории сетчатых оболочек работающих на растяжение.

Первые растянутые сетчатые оболочки появились в России.

Изобретателем был В. Г. Шухов.

Его друг, профессор П.К. Худяков, вспоминал, что шуховские разработки часто не нравились высокопоставленным чиновникам из-за того, что они были «безобразно дешевы» и не оставляли возможности для «откатов», к которым те привыкли.

В Америке, в период мирового кризиса Б. Фуллер изобрел жилой дом 4D работающий на растяжение.

В Германии растянутыми конструкциями много занимался Фрей Отто.

Единственным в мире сооружением являющимся прототипом растянутого дома является башня Киллесберг построенная по проекту Йорга Шлайха.

Что такое растянутый дом?

Три основных компонента:

Металлический каркас с центральной опорой и ткань.

Существует множество разных названий растяжимых структур.

Натяжные мембранные конструкции

Растяжимые мембранные структуры

Натяжные конструкции из ткани

Тонкие оболочки

Вантовые конструкции

Сетчатые оболочки

Растяжимые здания

Растянутые структуры.

У всех, может быть общая концепция:

Прочная конструкция из ткани и металла.

Как собирать растянутый дом?

Растяжение — это особый метод строительства.

Это отличается от того, что мы можем назвать «традиционной конструкцией», в которой используются кирпичи и строительный раствор. Растянутая конструкция использует вместо этого сталь и мембрану.

Этапы сборки многоэтажного дома вручную.

Во-первых, складной каркас сетчатой оболочки собранный из стальных проволочных модулей верхними концами крепится к стальной мачте.

Мачта, с помощью полиспаста и рамы устанавливается в вертикальное положение с креплением нижних концов каркаса к основанию.

Затем каркас стабилизируется фиксаторами положения в виде горизонтальных поясов из стальных или пластиковых труб и деревянных перекрытий.

После чего мембрана из пленки и ткани одевается на складной каркас сетчатой оболочки и натягивается.

Примечание: не строительство, а сборка.

Складной каркас растянутой оболочки дома изготавливается на фабрике вдали от строительной площадки. В сложенном виде транспортируется на участок любыми удобными транспортными средствами.

На участке, процесс строительства растянутого дома, называется «сборка».

Будучи предварительно изготовленными, когда компоненты достигают строительной площадки, их можно быстро собрать в многоэтажный дом.

Поскольку материалы легче, чем те, которые используются в традиционном строительстве, растяжимые конструкции не могут полагаться на принципы гравитации и жесткости, как традиционные здания.

Вместо этого они полагаются на расчетный баланс внутренних напряжений, чтобы помочь каркасу и ткани (также называемой «мембрана» или «кожа») сформировать прочную структуру.

Именно благодаря геометрической конструкции, основанной на растяжении, вантовые или тентовые конструкции иногда называют «зданиями с натяжной мембраной».

Зачем покупать растянутые дома? С целью перепродажи и для себя.

Инвестиции в недвижимость это лучший инструмент для сохранения и преумножения капитала. В основном люди берут землю для строительства жилья. Строят традиционно из дерева и вблизи берегов. Потом дома сгорают или плывут при наводнении или поражаются плесенью и уже не пригодны для жизни. В течении месяца поставить дом и пробурить скважину для воды. Для электричества и питания современных светодиодных лампочек и гаджетов потребуется небольшая солнечная батарея и аккумулятор. Затем такой дом можно перепродать в два раза дороже.

Часто задаваемые вопросы

Доступен ли по цене растянутый дом?

Краткий ответ: да, не дороже автомобиля.

Благодаря работе конструкции на растяжение вес дома в десятки раз меньше традиционного, поэтому требуется меньше материалов, поэтому цена 1 м. кв. от 100$.

В девяти случаях из десяти конструкция, материалы и технология делают конструкцию на растяжение наиболее экономически выгодным вариантом.

Устойчив ли растянутый дом?

Краткий ответ: да. Это одно из их главных преимуществ.

Простые расчеты и примеры:

В растянутых конструкциях используется меньше материалов, чем в традиционных зданиях. Это не только экономит время, энергию и деньги: это также сокращает такие вещи, как тяжёлый фундамент. При производстве таких домов нет отходов, даже при крое мембраны покрытия. Отходы являются ключевыми источниками загрязнения окружающей среды.

Массовое производство домов работающих на растяжение не развивается по одной причине. Это не желание строительных монополий терять сверх доходы. Появление таких монополий возможно только в определенной социальной среде. Внедрение домов типа «СОЛЯРИС» позволит изменить среду и создаст высококонкурентную отрасль массового производства легких жилых домов.

Технология производства домов «СОЛЯРИС»

Лучшая энергетическая эффективность — комбинированные мембраны из прозрачной пленки и темной ткани образуют теплые крыши способные пропускать естественный свет и при этом сохраняют тепло лучше традиционных зданий. Таким образом, вам редко понадобятся электрические фонари и расходы на отопление.

Низкие эксплуатационные расходы — по сравнению с традиционным зданием эквивалентного размера, растянутые конструкции требуют гораздо меньшего ухода.

Снижение затрат в течение жизненного цикла. Благодаря своей энергоэффективности с минимальным техническим обслуживанием и минимальными затратами, растянутые конструкции являются лучшим выбором.

Достаточно сказать, что устойчивость является определенно ключевым преимуществом такого типа структур.

Структуры растяжения прочные?

Краткий ответ: да! Они разработаны, чтобы противостоять экстремальным нагрузкам.

Растянутые конструкции называют «легкими», потому что они не используют много материалов.

Это является ключевым преимуществом перед традиционными зданиями по стоимости и прочности.

Но это может привести к опасениям относительно того, будет ли структура достаточно прочной, чтобы выдержать испытание временем.

Действительно, «легкий» означает, что вам нужно меньше материалов, чтобы построить растянутое здание, чем традиционное.

Во-первых, растянутому дому не нужны кирпичные стены.

Другая причина, по которой вам нужно меньше материалов, заключается в том, что сталь имеет чрезвычайно высокое отношение прочности к весу. Например, гитарная струна способна выдержать, на растяжение, более 100 кг., на сжатие при любой нагрузке она теряет устойчивость.

Таким образом, использование стали в качестве каркаса здания означает, что требуется минимум материала для создания прочной рамы.

Пример

Здание со стальным каркасом выдерживает рекордные скорости ветра 200 км. в час.

Каковы проектные ограничения на растяжение конструкций?

Краткий ответ: растяжимые здания ограничены только тем, что они не могут включать окна, как в традиционном здании, и не имеют сплошных крыш. Комфортный уровень инсоляции обеспечивает сочетание прозрачной пленки и темной ткани. В некоторых проектах внутренние занавески работают подобно ирисовой диафрагме и могут управляться через приложение смартфона.

В остальном у них те же возможности дизайна, что и у традиционного здания, если не больше.

Во многих отношениях растяжимые здания менее ограничены, чем традиционные здания, потому что они не привязаны к одной квадратной форме, к размерам и поверхности участка.

Природа стального каркаса означает, что он может быть отрегулирован для создания любых органических форм любых размеров.

Тканью можно манипулировать для получения интересных визуальных эффектов.

Также возможно иметь цветную ткань, хотя это может повлиять на количество естественного света, который попадает в помещение.

Снаружи на ткань можно наносить логотипы и другие рисунки.

Это говорит о том, что архитекторы будут включать растяжимые здания в более сложные проекты.

Это более экономичный вариант.

Например, во многих крупных школьных проектах архитектор выберет растяжимое спортивное сооружение, чтобы экономить бюджет для остальной части школьного здания.

Можно ли обогревать растяжимые здания?

Краткий ответ: да.

Это действительно зависит от того, для чего вы планируете использовать пространство.

Для утилизации отходов и общего хранения, здания обычно не нагревают.

Даже для спортивного использования большинство растяжимых конструкций может выдерживать достаточно экстремальную температуру окружающей среды, поэтому дополнительный нагрев или охлаждение не требуется. Требуется хорошая вентиляция.

Однако в тех случаях, когда необходимо отопление, есть два основных варианта.

Оба сводятся к тому, сколько слоев мембран покрывает каркас здания.

Эти мембраны также известны, как «скины» — кожи.

Обычно однослойные растяжимые здания нагревают до температуры окружающей среды.

Другой вариант — это двухслойное покрытие, которое можно полностью отапливать и утеплять в соответствии со строительными нормами.

Это потому, что полость между слоями можно не заполняется изоляцией, чтобы обеспечить дополнительное тепло. Изоляцией будет служить воздушная прослойка между герметичными слоями.

Можно ли перемещать растяжимые конструкции?

Краткий ответ: Да.

Это распространенное заблуждение, что все структуры растяжения являются временными.

Хотя определенно верно, что некоторые конструкции на растяжение спроектированы таким образом, чтобы их можно было убрать через определенное время, другие здания, работающие на растяжение постоянные.

Если вы планируете перемещать растяжимую конструкцию, всегда лучше проверять конструктивные факторы в соответствии с условиями нового участка.

Долговечность растянутого дома?

Короткий ответ: Высококачественные конструкции из ткани могут прослужить более 30 лет при правильном уходе.

Как и у любого здания, продолжительность его строительства в основном зависит от материалов, из которых оно было построено.

Качество материалов зависит от цены.

Высококачественная мембрана может прослужить более 35 лет без необходимости замены. Когда дело доходит до этого, ожидаемый срок службы материалов на растяжение аналогичен любому другому строительному материалу.

Помните:

То, что дом работает на растяжение, не означает, что он временный.

Материалы (и люди) также подчиняются правилам пожарной безопасности, что и традиционные здания. Для дополнительного спокойствия ищите огнезащитную мембрану.

Можно ли повредить тентовые конструкции?

Краткий ответ: да, порвать или разрезать ткань не сложнее чем разбить окно.

Как и в любом здании, если какой-либо ущерб действительно имеет место, он имеет тенденцию происходить на нижнем уровне, где есть движение пешеходов и транспортных средств. Нижние два с половиной метра растяжимого здания можно поднять над землей или покрыть ткань листовым металлом.

Таким образом, дом будет защищен от повреждений, а металл обеспечит безопасность содержимого. Если ткань повреждена, это не конец света.

Поврежденную ткань можно быстро и легко отремонтировать.

Нужно ли разрешение для установки конструкции на растяжение?

Краткий ответ: да.

Любое здание, которое будет находиться на месте более месяца, будет нуждаться в разрешении на установку, даже если вы владеете землей.

Помните, что у вашего местного органа власти могут быть определенные условия, которые вам необходимо выполнить, чтобы получить разрешение на установку.

В крайнем случае, растянутый дом можно сложить и убрать или перевезти на другой участок. Такие дома полностью утилизируются.

«КАПЛИЗМ» в АРХИТЕКТУРЕ

Продолжение статьи «Строить с природой».

Автономный жилой дом — пружина «СОЛЯРИС»

«Каратаев» — вспомнилось Пьеру.

И вдруг Пьеру представился, как живой, давно забытый, кроткий старичок учитель, который в Швейцарии преподавал Пьеру географию.

—Постой — сказал старичок. И он показал Пьеру глобус. Глобус этот был живой, колеблющийся шар, не имеющий размеров.

Вся поверхность шара состояла из капель, плотно сжатых между собой. И капли эти все двигались, перемещались и то сливались из нескольких в одну, то из одной разделялись на многие. Каждая капля стремилась разлиться, захватить наибольшее пространство, но другие, стремясь к тому же, сжимали ее, иногда уничтожали, иногда сливались с нею.

— Вот жизнь, — сказал старичок учитель.

Как это просто и ясно, — подумал Пьер. — Как я мог не знать этого прежде.

— В середине Бог, и каждая капля стремится расшириться, чтобы в наибольших размерах отражать его. И растет, сливается, и сжимается, и уничтожается на поверхности, уходит в глубину и опять всплывает.

Вот он, Каратаев, вот разлился и исчез. — Vous avez compris, mon enfant, — сказал учитель.

— Vous avez compris, sacre nom, — закричал голос, и Пьер проснулся.

Лев Толстой. Война и мир

Каплизм и деформация кокона.

В качестве модельной системы упруго-гибкого кокона была использована структура Lacrymaria olor. Это одноклеточная хищная инфузория, который использует экстремальные морфологические изменения для расширения, сжатия и растяжения «сетчатой шеи» для захвата добычи. У инфузорий кинематические модульные системы представляют собой подвижные реснички в виде спиралей из микротрубочек на поверхности и сократительные белковые сети, которые действуют на внутреннюю кору клеток. Эти системы организованы в пространстве посредством спиральной геометрии клеточного каркаса микротрубочек цитоскелета, прикрепленного к мембране и способны упруго-гибко обратимо деформироваться. Биотек, или архитектурная бионика, — так называют современное течение «неоорганической» архитектуры, в которой выразительность конструкций достигается биоморфными формами. Основоположник этого вида конструкций — Владимир Георгиевич Шухов, запатентовавший свою первую сетчатую оболочку ещё в 1895 году.

В 1960-е годы архитекторы всерьез занялись проектированием сооружений, имитирующих органические формы. В настоящее время самым модным международным архитектурным стилем является блобизм. От слова блоб, капля, пузырь, шарик. В 1991 году в журнале 21 век в статье «Новое поколение выбирает ЭЛЬПЮЛЬ» появилось слово каплизм. Разнообразие природных форм и алгоритм спирали. Природа неохотно использует жёсткие материалы, неспособные к деформации. Посмотрите, как легко капля воды, живая клетка или микроорганизм меняют свою форму. В нашем теле лишь скелет состоит из жесткого материала и работает на сжатие, бóльшая же часть «биологического конструктора» — мягкие и упруго-гибкие ткани, работающие на растяжение. Эти упругие ткани снижают нагрузку на хрупкие кости скелета. Эластичные ткани способны к обратимой упругой деформации при нагрузках в 1000 раз больших, чем те, на которые рассчитаны искусственно созданные конструкции.

Совершенно другую картину мы видим в архитектуре. Приверженцы традиционной европейской школы жестких, тяжелых и хрупких конструкций создают мир, в котором страшные последствия землетрясений и наводнений стали нормой. Более того, обеспечение жёсткости и одновременно устойчивости сооружения обходится значительно дороже (в плане и материальных и энергетических затрат), чем создание упругих и пластичных конструкций. Для достижения больших обратимых деформаций сооружения требуется много простых и надёжных шарнирных узлов, производство которых кажется сложной технологической задачей. Но ведь природа создаёт шарнирные узлы любой формы! Образец отличного природного решения узлов и соединений в пластичной структуре, достойный подражания, безусловно молекула ДНК.

ДНК представляет собой упруго-гибкую нить, способную скручиваться в тугую спираль. Для механиков ДНК напоминает туго скрученную пружину. Для того чтобы эта «молекула жизни» могла поместиться в ядре клетки, она плотно скручена. Упакованная при помощи белков гистонов, она имеет вид бусин и петель, называемых нуклеосомами. Это первый уровень компактной упаковки ДНК. В хромосомах ДНК свернута ещё несколько раз и образует более компактные структуры. Вероятно, чем выше степень суперскрученности молекулы, тем выше её способность противостоять разрушающим нагрузкам одновременно с увеличением содержащейся информации в единице её объема. По форме нуклеосома представляет собой, условно, цилиндрический шарнир диаметром 11 нм и высотой 6 нм. ДНК закручивается петлей вокруг нуклеосомы, делая почти два витка. Эта конструкция соединения петель-витков может быть взята на вооружение для создания сетчатых оболочек микро и макро размеров, в том числе зданий и средств передвижения. Сборку такой оболочки можно осуществить наложением друг на друга упруго-гибких стержней с петлями по длине и на концах в параллельных плоскостях и их фиксацией. Фиксировать форму сетчатой оболочки можно с помощью, трубчатых насадок из металла и пластика на упруго-гибкие стержни. Упруго-гибкие стержни работают на растяжение, а трубчатые насадки — на сжатие. Образуемая таким образом поверхность сетчатой оболочки в стабильном состоянии будет состоять из треугольных или полигональных ячеек.

Технология спиральной гибки и кручения.

С её помощью люди смогут самостоятельно возводить персональные дома-оболочки коконы, устройства любых форм и размеров. В кратчайшие сроки осваивать новые пространства на Земле и в космосе. Пока это только мечты, в то же время уже сегодня можно собрать светящийся эластичный кокон способный менять свою форму под музыку или с помощью команд со смартфона для комфортной жизни ребенка. Это может быть детский кокон-люлька напоминающий по форме женскую матку. Для этого достаточно воспользоваться бионическим конструктором, вобравшим в себя идеи строения живого организма.

Бионический конструктор.

Бионический конструктор имеет простые и равнопрочные шарнирные соединения, подобные нуклеосоме с «навёрнутой» на неё молекулой ДНК. Стержни бионического конструктора закручиваются или загибаются с определённым шагом, образуя петли, и по структуре и топологии напоминают белок коллаген. Стержни и петли формируют силовые ячейки, которые покрывают эластичной тканью, теплоизолирующими панелями или армоцементом. Шарнирные связи между петлями создают винты с гайками или нарезные шпильки с фиксаторами. На стержнях кокона имеются трубчатые насадки, аналогичные микротрубочкам в живой клетке — внутриклеточным белковым структурам, представляющим собой полые цилиндры. Они служат для увеличения прочности и устойчивости упруго-гибких стержней из пружинной стали или углепластика. С помощью такого конструктора можно быстро и просто моделировать любые сложные поверхности с ячейками любых форм: треугольными, пентагональными, ромбическими, гексагональными, Вороного, Делоне, Чебышева. Формой такой оболочки кокона можно управлять с помощью смартфона подающего команды на сократительные пояса телескопических линейных приводов каркаса кокона. Каркас кокона, собранный по спиральной технологии, в 20 раз легче традиционного, и при этом его практически невозможно сломать, как пружину. Шарниры и стержни кокона, это пружины, они отвечают на разрушительные нагрузки упругим и обратимым изменением формы. Каркас кокона складывается по длине и ширине; все его элементы взаимозаменяемы и могут использоваться многократно. Кинематическая оболочка кокона способна стать несущей конструкцией жилого сооружения. При необходимости жилое пространство легко увеличивается присоединением дочерних модулей оболочек к родительским коконам. Если в ДНК последовательность нуклеотидов служит генетическим кодом, то последовательность винтовых соединений элементов каркаса кокона определяет его параметры и форму. Оптимальной моделью формообразования служит сетка Чебышева с равными по длине сторонами ячеек. П. Чебышев был учителем В. Шухова. К сожалению Шухову так и не удалось построить сетчатый купол. Сегодня с помощью компьютерной программы и алгоритмов “Grasshopper” можно быстро рассчитать оптимальную форму и механические свойства каркаса с учётом индивидуальных предпочтений будущего владельца. Все поверхности «программируются» на определённые требования: устойчивость к перепадам температуры, механическим ударам, ураганному ветру, сейсмостойкость и др. Архитекторы смогут быстро решать вопросы с психологическими особенностями заказчика, вводя требуемые параметры.

Каплевидные оболочки для жизни, или Эльпюль-коконы.

Впервые исследование математических закономерностей сетчатых поверхностей провёл Пафнутий Львович Чебышёв в работе «О кройке одежды» (сообщение в «Association franchise pour l’Avancement des Sciences» от 28 августа 1878 года). Чебышёв установил математические принципы формообразования криволинейных поверхностей из плоских тканевых развёрток с четырёхугольными ячейками, наглядно продемонстрировав, что поверхность шара может быть полностью покрыта двумя изначально плоскими выкройками. Ячейки Чебышева позволяют создавать трансформирующиеся капли. При стабилизации формы капли ячейки Чебышева преобразуются в ячейки Делоне. Ячейки Вороного создают асимметричные сети минимальной длины и максимальной площади. Развитие форм органического мира и их рукотворных аналогов выражается усложнением, изгибанием элементов симметрии появляется криволинейная симметрия и асимметрия. Это изгибание, дойдя до геометрического предела, образует формы, не способные существовать без эволюционного разрыва или потери целостности. Достижение этого предела вызывает их вымирание или разрушение.

Русский стиль

Когда Синод к 1670 году запретил шатровые крыши и предписал ортодоксальные луковицы, на тонкий цилиндр были насажены тяжелые купола, в каком угодно количестве «торчащие» на плоскости крыши. Это еще не стиль, но обещание стиля, пробуждающегося только с начальными манифестациями собственно русской религии. О. Шпенглер. «Закат Европы»;.

У Владимира Ивановича Вернадского в статье «О состояниях физического пространства» есть такое определение биосферы: «Биосфера представляет земную оболочку, в которой в состояниях пространства евклидовой трёхмерной геометрии косных естественных тел (кристаллов. — Авт.) включены дисперсным образом и в дисперсной форме бесчисленные мелкие римановские (эллиптические коконы. — Авт.) пространства живого вещества. Связь между ними поддерживается только непрерывным биогенным током атомов (через гиперболические участки пространства Лобачевского. — Авт.)».

К гиперболическим участкам могут относиться все виды связей, переходов и взаимодействий с внешней средой и соседними коконами. Криволинейное пространство Лобачевского — это гиперболоид, воронка. Сумма углов треугольника на поверхности такого пространства меньше 180 градусов. Всё, что находится в гиперболическом участке пространства, способно к перемещению. Примером может служить воронка жидкости. А вот пространство Римана — это кокон или эллипсоид. Сумма углов треугольника на эллиптической поверхности больше 180 градусов. В гармоничном сочетании эти два пространства образуют каплевидную форму, то есть форму, которую принимает капля или кокон в условиях тяготения и на границе сред. В невесомости капля представляет собой сферу, в условиях гравитации, деформируясь, она сочетает в себе участки с разной кривизной например каплевидные коконы насекомых или яйца у разных существ. Я назвал такую форму «эльпюль», где «эль» обозначает поверхность с гиперболической кривизной, а «пюль» — поверхность с положительной кривизной, то есть выпуклую. Отсюда и сам сетчатый бионический конструктор, позволяющий формировать жилой кокон “Солярис”, сочетающий разную кривизну, получил своё название. Сочетание пространств обеспечивает жизнедеятельность организма путем обмена веществом со средой. Энтропия в форме эльпюль ниже энтропии среды. Внутри кубических форма энтропия растет, в эльпюль формах она постоянна или ниже чем во внешней среде. После рождения живого организма количество нейронных связей в несколько раз выше чем у взрослой особи. Среда внутренняя и внешняя усиливает резонирующие связи и разрушает не активные. Темная материя или паутина черного вещества вселенной имеет общий математический алгоритм морфологии пространственной сети нейронов. Для чего требуется суперскрученность ДНК и избыточность нейронных связей? Пока нерешаемой проблемой остаётся лишь создание эластичных сетчатых покрытий растяжимой без морщин кожи ячеек каркаса оболочки кокона. Ткань типа лайкра тяжелая и не соответствует всем требованиям архитектурной ткани. От теории к практике производства складных, подвесных и плавающих жилых коконов пружин серии «Солярис».

Современная архитектура полностью зависит от строительных технологий, которые за миллионы лет не изменились в принципе строить жилые дома, работающие на сжатие, а не на растяжение. При расчетах в любых строительных вычислительных комплексах и программах используется модуль Юнга, а не закон Гука. Предел прочности и текучести для разных марок стали может отличатся в 1000 раз. Следовательно прочность дома кокона может быть в 1000 раз прочнее. При этом цена высокопрочной стали в два три раза дороже обычной стали. Удобно и всем выгодно, кроме конечного потребителя жилья, использовать при производстве и проектировании зданий модуль Юнга, а не предел прочности, ведь модуль Юнга у всех марок стали одинаковый. Высокотехнологичные и сверхпрочные марки стали в жилищном строительстве практически не используются. Исключение составляют проекты подвесных мостов и вантовые перекрытия спортивных сооружений. Это влечет за собой большие расходы материалов и средств, увеличивает сроки строительства и стоимость жилья. В критериях экологичности и энергоэффективности стройки есть все, кроме критерия веса здания.

В современном доме, традиционными могут быть полы из дерева, фундамент из железобетона, а крыши и стены должны быть из современных материалов. Только так можно в десятки раз снизить цену дома, сделать его супер прочным и доступным по цене. Производство современных домов должно быть с использованием технологий не образующих отходы. Это спиральная технология гибки и шитья. Создавая облегченные архитектурные сооружения, с минимальным воздействием на грунты и почву, мы сохраняем плодородный почвенный слой для выращивания растений и свободы передвижения. Технологические решения трансформации кокона позволяют стенам «дышать», а окнам «моргать» и видеть мир по-другому.

Пружинный дом кокон – это жилая развивающаяся ячейка, которую каждый живущий получит по праву рождения. Большинство видов живых существ в нашем мире начинают свою жизнь из овалоидных форм. Длина конуса яйца у птиц обеспечивает дальность их перелетов. Пространство, из которого появляется жизнь, обеспечивает всем живым существам их особенности развития и выживания.

Когда Роберт Гук рисовал мелких животных, благодаря своему изобретению, первому в мире микроскопу, он и не думал, что эти знания по микробиологии пригодятся ему для восстановления Лондона.

Каплевидная форма коконов – для создания индивидуальных жилых ячеек автономного развития живого вещества имеет ключевое значение. Дома коконы могут быть разных типов, на природном ландшафте, на воде и деревьях.

Основное условие — максимально эффективно приспосабливаться, и противостоять природным условиям, при минимальном весе, затрат энергии и максимальной прочности. Это опыт использовали все кочевые народы и строители космических аппаратов. Жилище кокона способно трансформироваться и развиваться в зависимости от наших интересов и потребностей. Идея жилого трансформирующегося дома кокона способна решить эту непростую задачу.

Дом кокон может быть легко утилизирован без ущерба для экологии. Разобрав дом кокон на его супер прочные и легкие элементы их можно использовать в домашнем хозяйстве, например для мебели, теплиц, светильников и др. Мозг, имеет эпифиз, напоминающий шишку или яйцо, он находится в центре мозга и отвечает за сон, секс и иммунитет. Поэтому, преодолевая все традиции, он настойчиво предпочитает гладкие формы, сферических и купольных построек, которые не агрессивны и более естественны для наших тел. Мы рождаемся и проводим первые месяцы своей жизни в коконе матки, а всю остальную жизнь, вынуждены проводить в несвойственных нашему миру прямоугольных формах.

Один Человек – Один Кокон.

Семья – несколько взаимосвязанных коконов.

Общество – соединение инфраструктур агломераций коконов.

Материалы и технология для производства жилых коконов.

Цена дома кокона диаметром 8 м. и высотой 12 м. общей площадью 100 м. кв. из пружинной стальной проволоки будет стоить не дороже автомобиля.

Покрытие или мембрана кокона может быть многослойной и за счет герметичности слоев между

тканью и прозрачной пленкой позволит обеспечить теплом всю семью. Пленка и ткань может не иметь отходов при крое по косой. Перекрытия дома изготавливаются из дерева с креплением к растяжимой сетчатой обрешетке.

Из истории сетчатых оболочек работающих на растяжение.

Первые растянутые сетчатые оболочки появились в России. Изобретателем был В. Г. Шухов.

В Америке, в период мирового кризиса Б. Фуллер изобрел жилой дом 4D работающий на растяжение.

В Германии растянутыми конструкциями много занимался Фрей Отто.

Технологии и устойчивость подвесных домов Б. Фуллера.

В 1927 году, младшая дочь Фуллера Александра, умерла от полиомиелита и спинномозгового менингита,

Фуллер, подумал о самоубийстве, но в конечном итоге решил посвятить свою жизнь эксперименту, чтобы выяснить, что возможно без гроша в кармане, неизвестный человек мог бы изменить мир. Смерть дочери побудила его спроектировать дома с высоким уровнем санитарии и чистоты от разных вирусов.

Вторая мировая война вызвала потребность в развитии технологий, медицины и укрытий для использования в военных целях. Возможно, с помощью открытий, сделанных в соответствии с этим спросом, Фуллер смог создать жилой дом, столь же устойчивый, как проект его ранний проект Dymaxion House. Dymaxion House решал проблемы существующего жилья, используя методы борьбы с чрезмерным потреблением энергии и воды, улучшая пространство и материалы, стабильность и устойчивость, а также предлагал способ создать дом будущего из доступных ресурсов и материалов в минимальные сроки. Экстремальный технологический прогресс и устойчивость здания позволяли решить проблемы в областях отопления, оптимизации пространства, материалов и вентиляции, эффективных внешних форм, конфигурацию внутреннего пространства, устойчивости, веса, простоты сборки и многих других ключевых экологических факторов.

Главной особенностью Dymaxion House было «использование прочной проволоки для создания более экономически выгодных конструкции с значительно повышенной прочностью при меньших материальных затратах».

В целом дом весил около 6000 фунтов или 3 тонны и обеспечивал 1600 квадратных футов (150 м.кв.) жилой площади. Все версии покрытия, выпущенные с этого времени, были изготовлены из прочных материалов — в основном из алюминия. Фуллер отдавал предпочтение алюминию из-за его естественных качеств, возможности вторичной переработки и отсутствия ухода или покраски. И хотя у этого материала была высокая стоимость, он служил долго, что перевешивало этот минимальный недостаток. Дома были спроектированы таким образом, чтобы каждый из их компонентов был достаточно лёгким, чтобы его мог переносить один человек, что обеспечивало удобную и лёгкую сборку и транспортировку. Механика дома заключалась в использовании растяжения и сжатия пространственной системы паутины — «новой» конструкции (аналог велосипедного колеса), основанной на растянутых тросах из пружинной проволоке. Мачта работала, как круглая опора с подвергнутыми сжатию трубчатыми кольцами на поясах оболочки, подвешенными наверху мачты. Элементы здания были подвешены сверху, а не опирались на опоры снизу, как в большинстве жилых зданий. Их несущая система была очень похожа на систему подвесного моста.

Мачту обычно называли центральным алюминиевым сердечником, в котором находилось все механическое оборудование и служила опорой для крыши и пола. Благодаря этой структурной системе удалось избежать использования тяжёлых строительных материалов, которые часто использовались для опоры, и дом был очень лёгким, экономичным, экологически чистым. Это была одна из концепций Бакминстера, в которой он разработал gridshell сетку, закреплённую к центральной мачте, которая бы максимально оптимально распределяла напряжения удерживаемой конструкции, обеспечивая стабильность и прочность здания, которое не требовало других опор и тяжёлого фундамента.

Дома также были съёмными и легко транспортируемыми.

Первый из этих очень похожих прототипов — Dymaxion House 1927 года — имел ориентировочную стоимость 3000 долларов ($1 в 1925 году = $13 сегодня).

В последующих модификациях дом постоянно проектировался так, чтобы его можно было купить по той же цене, что и автомобиль. По мере того, как массовое производство стало популярным, версия Dymaxion House 1930 года была построена, чтобы её можно было массово производить на конвейере так же, как и автомобили Форда. Со временем Фуллер, также включил использование зеркал и диафрагм для освещения всего дома одним источником и установил в доме систему вентиляции со сменными фильтрами. Желая свести к минимуму работу по дому, он разработал систему стиральной и сушильной машин, которая автоматически убирает одежду. Работая над деталями, которые делают дом максимально эффективным для пользователя. Устройство туалетов было ещё одной попыткой Фуллера сделать свои структуры полностью самостоятельными и устойчивыми. Это был прототип настоящего умного дома. Возмущённый идеей тратить питьевую воду на смыв, Фуллер разработал безводный унитаз, с помощью инженера по бытовой технике Дона Мура. В туалете экскременты запечатывались в полиэтиленовые пакеты, что исключало аэрозоли, переносящие болезни, связанные с регулярным смывом воды, это отвечало его желанию создать максимально чистые санитарные условия проживания. Содержимое герметичных пакетов использовалось для компоста, сырья, механических процессов и газообразного метана. Мочу собирали и хранили в отдельной ёмкости, и вся обстановка была очень аккуратной, чистой, гигиеничной и полностью без запаха. Частота коллективных услуг автоматически увеличивалась с ростом семьи. Ванная комната включала упаковочный туалет и туманный пистолет, изобретённые Фуллером. Помимо туманного пистолета и упаковочного туалета, в ванной комнате, также была встроенная раковина, душ (в котором использовался туманный пистолет ) и ванна. Как целостная система, она не требовала каких-либо отдельных устройств. Все углы и края имели радиус не менее 5 см для облегчения очистки и, следовательно, повышенной гигиены. Ванная комната отапливалась электрическими нагревательными пластинами в звукоизолирующих стенах, благодаря чему в комнате оставалось тепло и сухо, что предотвращало рост плесени и бактерий. В ванной комнате также была нисходящая вентиляция и система вентиляторов, которая всасывает воздух вниз и под раковину, вытягивая пар и дым из помещения. Зеркало было оптимально размещено внутри дверцы аптечки, избегая запотевания. Ванную комнату могли использовать два человека одновременно, с установленной на заводе системой трубопроводов, отделяющей зону ванны с душем от раковины и туалета. Ванна была достаточно глубокой для лечебных целей и развлечений, но также достаточно высоко поднята, чтобы легко можно было купать детей. Точно так же у насадки раковины был край, ближайший к пользователю, чтобы она не разбрызгивала воду на одежду людей. В ванной был слив в полу, что облегчало мытье полов. Здание было задумано, как небольшой дом на одну семью, для серийного выпуска во время Второй мировой войны. Организация по оказанию помощи Британским военным во время Второй мировой войны, попросила Фуллера спроектировать дом в качестве аварийного укрытия для своего народа от немецких бомбардировок британских городов. Дома должны были стоить 10 долларов за квадратный фут и были построены из гнутых листов оцинкованного гофрированного железа, в которых использовались те же методы производства, что и в самолётах того времени. Однако, в конце концов, из-за того, что Великобритания тратила много денег на оружие и другую оборонную продукцию, они никогда не создали эти убежища для своего народа. Вместо этого конструкция Фуллера использовалась радарными расчётами армии США в той же войне. Дом был был сконструирован таким образом, что ни одна деталь не весила более 10 фунтов (5 кг.), и его сборка была возможна для одного человека. Когда он был построен в середине 1940-х годов, стоимость единицы составляла 6500 долларов за штуку (66800 руб.). Было построено только два прототипа, и оба были куплены и объединены друг с другом и дополнительными частями Уильямом Грэмом в 1948 году. Прототипами были прототип Barwise, сделанный в 1945 году, и прототип Danbury, сделанный в 1946 году. Грэм использовал прототипы Фуллера для построить собственный двухэтажного дома в Уичито, где он прожил со своей семьей всю оставшуюся жизнь. В 1992 году дом был разобран и реконструирован в музее Генри Форда, как можно точнее в соответствии с намерениями Фуллера, где он стоит и сегодня. Из-за нежелания Фуллера доработать, на предложенных условиях со стороны правительства, свой проект привело к провалу успеха массового жилья на государственном послевоенном рынке. Как и все другие дома Dymaxion, Dwelling Machine имела центральную мачту и использовала принципы натяжения и подвески для сохранения целостности и устойчивости. Круглая форма здания сводила к минимуму потери тепла и использование материалов, делая его конструкцию экологически и экономически выгодной. Фуллер использовал материалы с максимальной эффективностью, на это повлияло его пребывание на кораблях и самолётах во время службы в армии.

Основная конструкция состояла из стальных элементов, таких как вертикальная мачта (из семи труб), натяжные тросы, трубчатые кольца, образующие внешнюю форму, и алюминиевое основание пола. Каркас дома был сделан из алюминиевых листов, пластиковых окон и настила пола из фанеры поверх алюминиевых балок. Как и почти все предыдущие версии проекта, конструкция была поднята над землёй и закреплена только на мачте натяжными тросами, а её основная форма опиралась на фундаментную плиту над уровнем земли, устойчиво удерживая мачту и дом. Основной вопрос для инженера, каким образом образованы узлы крепления в сетке Фуллера? Не секрет, что концевые заделки тросов самая дорогая и трудоёмкая операция.

Другие инновационные функции.

Дом охлаждали и обогревали за счёт естественных источников энергии и он генерировал собственную энергию. Он был сейсмостойким и устойчивым к штормам благодаря своей форме и системе подвески. Его устойчивости также способствовало вентиляционное отверстие на крыше, которое регулировало давление воздуха внутри здания. Вентилятор на крыше здания работал, вращаясь, по ветру, создавая зону низкого давления, которая открывала хвостовую часть вентилятора, и вытягивая воздух из дома, эффективно кондиционируя дом естественным образом. Когда вентилятор втягивал наружный воздух, окна открывались, что обеспечивало эффективный процесс вентиляции. Климатические условия были основным фактором; если дом должен был быть установлен повсюду, он должен был выдержать любые условия. Вот как Бакминстер Фуллер справился с возможными погодными условиями, с которыми должен был столкнуться дом:

Круглая форма плавника на крыше придавали Dymaxion House аэродинамическую форму, позволяющую пережить торнадо.
Круглый план также минимизировал площадь поверхности дома, подверженную воздействию нагрузок.
Металлические сплавы для самолётов были использованы так, чтобы они были более прочными и устойчивыми к коррозии.
Крышу не нужно было менять, как черепицу. Ткань и плёнка отражает лучистое тепло, рассеянное освещение внутри, и между слоёв воздушной теплоизоляции, удаляя капли конденсата.
Желоб собирал воду, капающую снаружи дома, а также воду, которая конденсировалась на нижней стороне крыши.

• Мачта была усилена натянутыми тросами, аналогичными мачтам парусных лодок.