Игры с "трансформерами"

Алексей А. Новиков

Четыре стадии трансформации полусферы на основе конструкции компании Hoberman Associates (США), фирмы, сделавшей себе имя на поприще трансформируемых конструкций.

  Трудно сказать, кому и когда первому пришла в голову идея использовать механические системы в архитектуре и интерьерном дизайне. До недавнего времени конструкции, способные к изменению своей геометрической формы, можно было увидеть только в космической или военной отраслях: солнечные батареи искусственных спутников, самораскрывающиеся палатки и спасательные плоты и пр. Осознание того, что меняющийся объем может стать элементом архитектурного приема, пришло, пожалуй, только в самом конце ХХ века.
  Динамичная статика

Гигантские листья экзотического цветка павильона Венесуэлы на Eхро-2000 в Ганновере время от времени то опускались, то поднимались гидравлическими поршнями, изменяя весь внешний облик экспозиции. Архитектурное бюро SL RASCH GMH.

  Принципиальных схем устройства трансформируемых объемов столь же много, сколько и различных механизмов, придуманных человечеством за всю свою историю. Поэтому в этой области открывается бескрайнее поле для конструктивного творчества. Пока наиболее распространены два основных направления разработки трансформируемых конструкций. Первое - трансформация объема путем его расчленения на несколько типовых составных частей. Эти составные части крепятся к несущему каркасу или друг к другу с помощью специальных шарниров. В результате эти элементы могут приводиться в движение какими либо механизмами (лебедками или поршневыми системами) и изменять форму общего объема. По такому принципу построено уже довольно много конструкций, которые, как правило, использовались в выставочной архитектуре.

Павильон Кувейта на выставке Eхро-92 в Барселоне - один из экспериментов именитого Сантьяго Калатравы в области трансформируемых конструкций. Знаменитые "рыбьи кости" этого павильона приводили в восторг многочисленных посетителей выставки.

  Так, например, выставочный павильон Кувейта на Expo-92 в Барселоне, спроектированный знаменитым Сантьяго Калатравой, состоял из нескольких элементов, напоминавших рыбьи кости. Каждая такая "кость" внизу была шарнирно прикреплена к основанию павильона и раскрывалась с помощью поршневой системы. В результате внешне довольно простой объем павильона периодически превращался в футуристический объект, привлекавший внимание множества посетителей. По такому же пути пошел и коллектив английской компании Happold Engineering во время работы над павильоном Венесуэлы на выставке Expo_2000 в Ганновере. Огромные лепестки шарнирно крепились на стальной каркас "стебля" и с помощью поршневых систем приводились движение. А павильон, решенный в виде цветка, время от времени то "закрывался" то вновь "распускался". Второе направление в технологии трансформируемых конструкций - это применение сетчатых поверхностей. Возможностей создать трансформируемую "сетку" - множество. Можно сделать шарнирными узловые соединения несущих элементов, причем сами элементы остаются геометрически неизменяемыми (жесткими). Можно, вдобавок к этому, ввести шарниры в сами элементы (тем самым количество степеней свободы "сетки" в целом увеличивается). Есть и другой путь - наоборот, сделать узлы жесткими, а элементы (стержни) гибкими. Чаще всего все подобные конструкции изготавливают из металла: стали или алюминия. Хотя в "шарнирных сетках" в качестве несущих элементов не исключено и применение дерева.
  Экзерсисы Чака Хобермана

"Сфера Хобермана", выставленная в Liberty Science Center в Джерси-сити (штат Нью-Джерси, США) - пожалуй, самое этапное творение Чака Хобермана, главы Hoberman Associates. Трансформация происходит не только за счет шарнирного соединения всех элементов в узлах, но и с помощью специальной конструкции самих элементов, которая позволяет им складываться (фото: Wolfgang Hoyt).

  Американская компания Hoberman Associates - пожалуй, одна из наиболее заметных компаний на мировом рынке трансформируемых конструкций. Основанная инженером и бакалавром изящных искусств Чаком Хоберманом в 1990 году компания с самого начала сделала ставку на разработку и внедрение кинетических конструкций в области архитектуры и малых архитектурных форм. Параллельно был создан дивизион по производству детских игрушек, в виде моделей конструкций, разработанных Чаком Хоберманом.

Трансформируемый икосаэдр Explorer of the seas ("Покоритель морей") был разработан компанией Hoberman Associates для инсталляций на круизном лайнере (фото: Joe Dore). Завораживающие конструктивно-световое шоу время от времени вносит оживление в интерьер центрального холла, успевающего изрядно "приесться" за долгие дни путешествия.

  В объектах Чака Хобермана используется описанный выше принцип шарнирного соединения жестких элементов, а также введение в них дополнительных шарниров. С 1992 года, когда была реализована первая конструкция Хобермана в виде сферы (выставлена в Liberty Science Center в Джерсисити, штат Нью_Джерси, США), в Hoberman Associates было разработано около десятка различных кинетических объектов. Большая часть из них нашла применение в оформлении крупных научных выставок в США, Японии и Чили.

Инсталляция из пяти трансформируемых сфер в интерактивном музее Mirador в г.Сантьяго (Чили). Фото: Adolfo Santa Maria Mujica.

  Трансформирующиеся сферы, икосаэдры и гипары (гиперболические параболоиды) становились центральными элементами выставочных инсталляций, сопровождающихся прогрессивной электронной музыкой и световыми шоу. Усилия, трансформирующие все эти объекты, обычно вызываются тросами, наматывающимися на специальные лебедки, которые, в свою очередь, управляются компьютерами.

Раскрывающийся купол Iris (Iris Dome) (Рендеринг: Andrew Holden, Chuck Hoberman). Шарнирные крепления точек пересечения несущих стержневых элементов позволяют отверстию в центре купола увеличиваться до половины диаметра всего купола. Специалисты Hoberman Associates утверждают, что с помощью подобной конструкции можно перекрыть круглое в плане сооружение диаметром более 100 метров.

Процесс монтажа раскрывающегося купола в Нью Йорке (фото: Xenia Diente).

  Однако просто занятными интерьерными безделушками сфера применения конструкций Hoberman Associates не ограничивается. В последние годы этот коллектив продвигает на архитектурный рынок очередную свою новинку - раскрывающийся купол Iris Dome. Его прототип для кинетической инсталляции был построен на выставке Expo_2000 возле павильона Германии, посвященного реконструкции дрезденского собора Frauenkirche. Этот купол способен "складываться" и "раскладываться", закрывая или открывая при этом внутреннее пространство здания для внешнего мира. Такая конструкция, по мнению разработчиков из Hoberman Associates, может стать удачным решением покрытий спортивных залов или стадионов, где требуется максимальный доступ свежего воздуха и солнечного света и вместе с тем необходимо время от времени защищать спортсменов и зрителей от атмосферных осадков.

Трансформируемый гипар (гиперболический параболоид), установленный в калифорнийском научном центре в Лос_Анджелесе. Вся конструкция приводится в движение четырьмя тягами, наматываемыми на управляемые компьютерами лебедки. В этой конструкции Чаком Хоберманом применен тот же принцип, что и в трансформируемых сферах и куполах - шарнирное соединение всех стержневых элементов в точках их пересечения. Кроме того, все стержни сконструированы складывающимися по принципу "гармошки". Это позволяет менять длину элементов пропорционально прикладываемому к ним усилию, что делает всю конструкцию еще более подвижной (фото: Brian West).

  В целом, трансформируемые конструкции как элементы кинетических объектов дизайна и городской среды имеют большое будущее. По мере внедрения компьютерного моделирования в проектное дело, проблемы, связанные с разработкой динамических моделей будущих построек, становятся не столь сложными, как при "ручной" методике. А проникновение высоких технологий в строительство - уже свершившийся факт, правда, к сожалению, не в нашей стране.

Трансформирующийся купол над макетом дрезденского собора Frauenkirche на выставке Eхро2000 в Ганновере. Этот собор был разрушен во время второй мировой войны английской авиацией. В настоящее время объединенная Германия усиленно работает над его восстановлением. Инсталляция с использованием трансформируемой конструкции, разработанной Hoberman Associates, была призвана привлечь внимание общественности к этому проекту. Купол имел диаметр 6 м и высоту в момент "закрытия" 4,2 м. Он приводился в действие четырьмя гидравлическими поршнями и управлялся системой компьютеров.

Модель секции купола Iris, выставленная в Нью-йоркском музее современных искусств (фото: Steven Barker).