У истоков дизайна: читать книгу онлайн полностью и бесплатно

Неписаные правила формообразования машин-орудий выражались кратко в следующем: простота конструкции, устойчивый и приятный вид станка, скорее большая, чем достаточная, толщина всех частей, хороший резец, надежный, не слишком сложный механизм для главного и поступательного движения, рациональная скорость и солидный фундамент. Никто не знал, однако, что крылось за словами «приятный вид станка». Если раньше «приятность» означала орнаменты, колонны и т. п., то в последнем десятилетии века от них уже отказались. Появилась настоятельная потребность в новых принципах формообразования, для создания которых нужна была новая эстетическая теория.

Рождение новой эстетики началось с бунта против орнаментации, изобразительности, архаичности формы. Пионерами новой эстетики выступили архитекторы Л. Салливен, А. Ван де Вельде, А. Лоос и др. Они боролись за освобождение вещей от излишней орнаментации, противоречащей функциональному назначению вещи, за красоту обнаженной целесообразной формы. Они исходили из того положения, что форма вещей и их украшения, свойственные ремесленным поделкам, неуместны в век машинной индустрии.

Правда, и эти выступления еще не относились непосредственно к машинной форме, но критика старого стиля имела своей исходной точкой машинную среду. А в 1898 г. Лоос, еще не надеясь, что его поймут, поставил вопрос о том, что новые проявления культуры — железные дороги, телефон, пишущие машинки и т. п. — должны освободиться от формальной стилизации, так как они предназначены для новых функциональных процессов и форма их должна быть функциональной. Лоос замечает иронически: «Каким должен быть телефон? Мы склоняемся к компромиссу. Мы представляем телефонную будку в стиле рококо, а трубку в виде грифа. Или готическую. Или в стиле барокко… Избавьте нас от таких „стильных“ телефонных будок!»{8}

Борьба за слияние красоты и целесообразности в формах изделий промышленной продукции, а значит и в машинной форме, усилилась к концу века. Новое понимание эстетики технической среды и развитие новой эстетики шло плечом к плечу с техническим прогрессом своего времени.

Резкое увеличение скоростей, изобретение двигателя внутреннего сгорания, появление автомобилей и первые полеты авиаторов коренным образом изменили характер техники, что сразу же оказало значительное влияние на очертания машин, и не только транспортных.

В 80…90-х годах возникают первые догадки о прямом взаимодействии и взаимовлиянии формы машины и скорости. В формообразовании машины наступает переходный этап к новому стилю, выразившемуся впоследствии в обтекаемости и нашедшему свое научное обоснование в теории крыла самолета, созданной Н. Е. Жуковским.

Глава V. Эстетический идеал машинного века (конец XIX в. — 20-е годы XX в.)

На протяжении почти всего XIX в., за исключением, может быть, последних десяти лет, паровая машина была единственным универсальным двигателем фабрично-заводского производства. К концу века мощность наиболее крупных паровых машин возросла до нескольких тысяч лошадиных сил, значительно увеличился коэффициент полезного действия, усовершенствовались паровые котлы. И все-таки паровые двигатели оставались сравнительно тихоходными, громоздкими, тяжелыми и требовали больших затрат металла. Поэтому появившиеся в 90-х годах турбины быстро завоевали ведущее положение в энергетике. Однако промышленному машиностроению далеко еще до совершенства, оно только начинает делать первые шаги, стараясь не отрываться от ранее построенных и оправдавших себя на практике образцов.

Разработка теории машин, собственно динамики машин, начавшаяся в конце XVIII в. на основе изучения паровой машины, продолжает и в XIX в. развиваться на той же основе. Но в последние десять — пятнадцать лет столетия новые требования к мощности машин и появление турбин и электродвигателей заставляют по-новому отнестись и к вопросам динамики. В. Л. Кирпичев писал, что увеличение скоростей движения паровых машин, приводов и исполнительных орудий мало-помалу изменило конструкцию машин. Появилась необходимость уравновешивать силы инерции, на которые прежде не обращали внимания, а также понадобилось увеличение трущихся поверхностей для устранения быстрого их изнашивания; прежние типы паровых машин с длинными коромыслами, поперечинами и пр., которых было так много в первой половине столетия, в особенности в применении к пароходным машинам, сделались невозможными, так как при больших скоростях поршней все действующие силы должны взаимно уравновешиваться на коротких плечах во избежание колебаний.

Где дело касалось стационарных машин, непосредственная связь скорости и формы была замечена не сразу. В конце XIX в. такие машины, как в начале и середине столетия, строились согласно требованиям архитектурного стиля, хотя к этому времени архитектурные формы в машиностроении стали себя изживать. Если не считать Рело, мало кто из инженеров и заводских деятелей сознательно ставил вопрос о созидании машинных форм. Однако неосознанное понятие о «красивой» машине и об экономическом значении новых форм для заводов-производителей, для потребителя постепенно начинает проникать в техническую литературу. Таким образом, красота и функциональность машинной формы начинают становиться некоторым новым параметром машины и одним из показателей ее стоимости.

В конце века появляются машины, созданные на совершенно новых принципах, но в подавляющем большинстве случаев они имеют форму старых машин аналогичного применения. Так, двигатели внутреннего сгорания заимствуют у паровых машин кинематическую схему цилиндра с поршнем (первый двигатель Даймлера был выполнен в виде небольшой дорической колонны); первые автомобили поразительно похожи на конные экипажи. Попытки применения паровых двигателей к самодвижущимся экипажам, затем установка на них бензиновых двигателей и электрических аккумуляторов на первых порах в сущности не повлияли или, точнее, незначительно повлияли на изменение формы экипажа. А ведь формы транспортных машин — паровозов, автомобилей — всегда были предметом особого внимания. Сам процесс изготовления машин, например автомобилей, исключал какую-либо цельность и органичность формы уже хотя бы потому, что их постройке не предшествовала разработка четкого, продуманного во всех деталях проекта. Двигатель собирался отдельно от шасси, после их подгонки автомобилю «подбирали» так же независимо изготовленный кузов (или, как тогда говорили, кароссери).

Рациональное, основанное на практическом знании определенных закономерностей формообразование только-только рождалось и пробивало себе дорогу в хаосе случайностей, модных подражаний, традиционной косности и конструктивных заблуждений. Поиски оптимальной формы в первую очередь проявились в транспортном машиностроении, где рост скоростей сделал взаимозависимость формы и рабочих качеств машины практически ощутимой. Трудно сказать, кто первым обратил внимание на взаимовлияние скорости и формы — конструкторы-практики или ученые. «Практическую линию» удобно проследить на примере автомобиля.

Первые автомобили выглядели как обычные конные экипажи. Изменение формы экипажей началось вскоре после выхода их на дороги, и решающую роль здесь сыграло повышение скоростей движения. Выявлению зависимости между скоростью и формой способствовал тот факт, что постройкой автомобилей, их усовершенствованием и испытаниями занимались гонщики. Изобретение торпеды, а также опыты с дирижаблями несомненно оказали свое влияние на эксперименты автомобилестроителей, в результате чего автомобилям стала придаваться продолговатая форма.

Черты нового стиля были быстро замечены современниками. Когда на очередных гонках на кубок принца Генриха в 1910 г. выстроились в ряд «Бенц», «Оппель», «Гагенау», «Дейц», зрители отметили, что машины сузились и удлинились, на многих из них появились металлические «велосипедного типа» колеса. Особое внимание было уделено возможному уменьшению сопротивления воздуха, поэтому машины имели ветрорезы на всех выступающих частях, таких, как оси колес, картеры дифференциалов, фонари и др. «Внешний вид машин получился крайне оригинальным. Кроме того, некоторые автомобили, как, например, „Бенц“, были снабжены сплошными колесами без спиц, что также немало содействовало тому отпечатку быстроходности, который имели все автомобили», — писал тогда обозреватель журнала «Автомобиль», не подозревая, что подмеченное им новое качество формы гоночных машин закрепится за автомобилем{9}.

Форма торпеды, стремление достичь по возможности гладких, «бегущих» линий шасси, отсутствие ящиков на подножках, наклонный нос и опущенная задняя часть с верхом, закрытым чехлом, — все это придавало автомобилю быстроходный вид.

Та же тенденция к удлинению пропорций и устранению выступающих деталей проявилась и в форме паровозов.

Удлиненные пропорции, плавно изгибающиеся линии и гладкие поверхности тогда не воспринимались как эстетичные; они диктовались целесообразностью, но вместе с тем создавали впечатление быстроходности. А это, в свою очередь, наводило на мысль, что форма машины может и должна выражать ее внутреннюю сущность, основа которой — движение.

Это новое качество формообразования, выражавшееся в сглаживании поверхностей, удлинении, спрямлении и закруглении линий силуэта, несомненно было первым шагом на пути к созданию новой стилевой системы.

Однако в общем случае поиски формы проводились на ощупь, конструкторы-практики могли только догадываться о причинах того или иного эффекта.

Одновременно с практическими поисками оптимального формообразования ширился научный поиск зависимостей между формой и движением быстроходных машин. Научный интерес к форме возникает на рубеже веков почти одновременно в различных странах. У своих истоков изучение формы было неразрывно связано с развитием воздухоплавания, в котором необходимость достижения больших скоростей особенно остро поставила вопрос о форме.

Уже первые эксперименты пионера авиации Лилиенталя начала 90-х годов показали, что вогнутые крылья дают большую подъемную силу, чем прямые. На это обстоятельство обратили внимание многие ученые, в числе которых был Н. Е. Жуковский. Он с интересом следил за опытами Лилиенталя и сразу заметил, какую существенную роль играет форма крыльев при полете. В работе 1891 г. «О парении птиц» им уже была высказана догадка, что возможность парения тел в воздухе непосредственно связана с их формой. Еще отчетливее эта мысль прозвучала в речи Жуковского на X съезде естествоиспытателей и врачей в 1898 г. В начале века Н. Е. Жуковский приступил к серии опытов над движением тел в воздухе. В 1902 г. под его руководством в механической лаборатории Московского университета строится первая в России аэродинамическая труба закрытого типа, затем организуется специальная лаборатория в Кучине, где ставятся опыты по изучению свойств подъемной силы и ее зависимости от формы испытуемых тел.

В 1906 г. образовалось международное Авиационное научно-исследовательское общество. В 1908 г. по проекту немецкого механика Людвига Прандтля в Геттингене сооружается аэродинамическая труба. Прандтль разработал технику измерений и методику обработки результатов, которые были вскоре приняты во всем мире. Несколькими годами позже он опубликовал труды по теории несущего крыла, где показал, как следует проектировать самолеты на основании испытаний моделей в аэродинамической трубе. Его методы широко используются в практике самолетостроения по сей день. Ряд опытов в этом направлении проводился также в аэродинамических лабораториях французского инженера А.-Г. Эйфеля.

Н. Е. Жуковский исследование теории крыла самолета начал в 1904 г. И в этом случае опыты были связаны с формой. Жуковскому принадлежит идея округления многоугольных контуров, «скелетов крыла», округление отрезка прямой дает так называемый руль Жуковского, округление дуги круга дает инверсию параболы. Эти профили в литературе обычно называются «профилями Жуковского». В 1911 г. он установил два класса теоретических профилей крыла и доказал, почему изогнутая форма профиля крыла более целесообразна по сравнению с плоской пластинкой.

К выводу о взаимосвязи формы и скорости полета пришел также К. Э. Циолковский. Он поставил серию экспериментов с целью исследовать силы сопротивления для ряда плоских пластинок, круглых и эллиптических цилиндров, моделей дирижаблей с разным удлинением и различной геометрической формы, доказав, что сила сопротивления плохо обтекаемых тел растет пропорционально квадрату скорости и некоторой характерной для каждого тела площади. Мысль об обтекаемости была высказана им еще в работе 1895 г. «Аэроплан, или Птицеподобная (авиационная) летательная машина», где он приводит чертежи крыльев. «Форма везде закругленная, — описывает их автор, — сечения крыльев во всех направлениях ограничены плавными линиями, благодаря чему крылья легко рассекают воздух, причем давление на всю их нижнюю поверхность довольно равномерно. Во время полета передняя часть корпуса несколько приподнята»{10}. Можно считать, что именно в этой работе К. Э. Циолковского была впервые в истории самолетостроения подчеркнута необходимость улучшения обтекаемости аэроплана для повышения его скорости.

Почти одновременно с работами в области аэродинамики начинаются поиски принципов и методов научного формообразования и в других областях техники. В конце 90-х годов появились работы В. П. Горячкина, посвященные исследованию сельскохозяйственных машин и оказавшие исключительное влияние на выработку их рациональных форм. Его работа 1898 г. «Отвал. К графической теории плуга» положила начало научному обоснованию формообразования сельскохозяйственных машин. Горячкин придает огромное значение форме и утверждает, что теория всякого рода орудий должна ответить на два вопроса: 1) какую форму должны иметь работающие части орудия для наиболее совершенной по качеству работы; 2) каковы должны быть размеры и расположение всех составных (работающих и неработающих) частей орудия для наиболее удобного управления при возможно малой затрате усилия.

Работы по изучению взаимодействия формы и рабочих качеств турбины проводились в 90-х годах талантливым русским инженером П. Д. Кузьминским. Математическим путем он пытался найти такую геометрическую поверхность, разновидности которой могли бы выполнять роль лопастей турбины, гребного винта, пропеллера и крыльев ветряка, т. е. ставил перед собой задачу, неразрешимость которой доказана в наше время. Но в процессе работы ему удалось найти уравнение новой геометрической поверхности, которую он в честь России назвал «русской поверхностью», а колесо с лопастями, образованными «русской поверхностью», назвал «русоидом». Построенная из алюминиевой бронзы модель «русоида», которая, по предположениям Кузьминского, будучи использованной в качестве турбины, должна была обладать высоким КПД, в практических условиях не была испытана, но сам факт обращения к изучению влияний формы на процесс работы и поиски оптимальной формы конструкции свидетельствуют о том, что техника вступила в такую фазу развития, которая потребовала нового, углубленного проникновения во все аспекты действия машины.

Итак, впервые научный интерес к машинной форме возник на рубеже XIX и XX столетий. Причем в авиации речь шла о движущихся объектах, для которых весьма точно определялись математические соотношения между скоростью и формой машины. Точнее, форма оказалась одним из параметров, от которых зависела скорость, а следовательно, и возможность повышения последней. Выработанная таким образом «высокоскоростная» обтекаемая линия из авиации и воздухоплавания, из артиллерийской техники (форма торпеды) попадает сначала в технику производства машин с ограниченной скоростью (автомобили, локомотивы), затем в технику машин малой скорости (тракторы, дорожные машины) и наконец в технику стационарных машин. Сам термин «обтекаемость» заимствован из гидро- и аэродинамики. Правда, определять им форму машин стали несколько позже.

Одновременно с развитием теории инженеры-практики в повседневной работе сталкивались с необходимостью сглаживать поверхности и удлинять плоскости там, где требовалось добиться больших скоростей. Тогда же было замечено, что обтекаемая форма, в свою очередь, влияет на эмоциональное восприятие, создает впечатление быстроты и стремительности, чем выгодно отличается от традиционных архитектурных машинных форм. А это не могло не натолкнуть на мысль о том, что форма машин вообще должна соответствовать их содержанию, т. е. выражать движение.

В начале XX в. в литературе появился ряд работ о красоте в технике; в спорах о соотношении красоты и целесообразности в форме машины приняли участие специалисты-машиностроители, в частности со своими мыслями по этому вопросу на страницах печати выступили русские профессора П. С. Страхов и Я. В. Столяров. Их точки зрения показательны в том смысле, что отражали мнения, сложившиеся в инженерных кругах к началу столетия.

Оба автора говорят о необходимости красоты технических сооружений, но вкладывают в это понятие различное содержание. Мысль о том, что технический объект, помимо своего функционального назначения, еще может нести яркое эмоциональное содержание, прозвучала в работе П. С. Страхова «Эстетические задачи техники»{11}. Предугадывая характер общественных и технических сооружений будущего и их основную идею, он пишет о том, что скоро в облике городов появятся большие чисто технические изменения. Общественные здания выльются в формы каменных сооружений, воплощающих в себе нечто громадное и сильное, но вместе с тем величественно-простое; нечто подобное тому, что уже намечается в зданиях огромных железнодорожных вокзалов, рынков, но с доведением могучей элегантности их железных тел до той красоты, которая вполне выражала бы все величие побед, одержанных человечеством. Автор считает, что попытки Ф. Рело создать стиль в машиностроении — это первые наметки на пути эстетического упорядочения машинной формы, причем сущностью машинного стиля является динамика, а форма должна выражать эту сущность. Красота машины находит выражение в ритмике движений; и даже окраска машин и их частей может согласовываться как с их назначением, так и с окружающей средой.