МОУ ЕгоровскаяСОШ Ученик 5 класса Бубелич Олег Юрьевич РУКОВОДИТЕЛЬ УЧИТЕЛЬ БИОЛОГИИ Бубелич Галина Владимировна

Бионика Бионика (от греч. βίον элемент жизни, буквально живущий) прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов организации, свойств, функций и структур живой природы, то есть формы живого в природе и их промышленные аналоги. Различают: биологическую бионику, изучающую процессы, происходящие в биологических системах; теоретическую бионику, которая строит математические модели этих процессов; техническую бионику, применяющую модели теоретической бионики для решения инженерных задач. Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электрониками, навигацией, связью, морским делом и другими. Проект крутящегося небоскрёба. Архитектор Дэвид Фишер

История развития Бионики История развития Идея применения знаний о живой природе для решения инженерных задач принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими крыльями, как у птиц: орнитоптер. Название бионика было предложено в 1958 году в области техники американским исследователем Джеком Стилом

Формальным годом рождения бионики принято считать 13 сентября 1960 г.1 Национальный симпозиум в г. Дальтоне США. Учёные – бионики избрали своей эмблемой скальпель и паяльник, соединённые знаком интеграла, а девизом – «Живые прототипы – ключ к новой технике».

В архитектурной практике широко используется принцип построения природных пространственно – решетчатых систем: Лист растения обладает достаточной механической прочностью, которая в значительной степени зависит от жилок, пронизывающих его плоскость от основания до верхушки

Гигантские плавающие на поверхности воды листья Victoria regia с их высоко приподнятыми краями прекрасный пример ботанической «лодки». Подъемная сила этих листьев необычайно велика. Юная девушка, изображенная на фотографии, весит почти 40 килограммов. Совершенная конструкция «распорок» на нижней стороне листа Виктории регии обеспечивает ему очень высокую прочность. Конструктивные системы живой природы

Ажурную конструкцию своего Хрустального дворца архитектор Джозеф Пакстон заимствовал у листьев тропических водяных лилий. Ажурная конструкция большого зала Туринской выставки архитектор П Нерви

Ребристая форма листа придает им по сравнению с другими листьями, дополнительную жесткость, прочность и устойчивость в пространстве. Принцип сопротивляемости конструкции по форме, существующий в природе, нашел широкое применение в современном строительстве. Складчатые конструкции просты в изготовлении и в монтаже. Они могут перекрывать весьма большие сооружения, зал ожидания на Курском вокзале, манеж института физкультуры в Москве и др. Подражая природным структурным формам, мостовикам удалось создать ряд оригинальных проектов и сооружении. Так, например, взяв за основу форму полусвернутого листа, инженеры спроектировали мост через реку, сочетавший в себе поразительную прочность экономичность и красоту. Ребристая форма листа придает им по сравнению с другими листьями, дополнительную жесткость, прочность и устойчивость в пространстве. Принцип сопротивляемости конструкции по форме, существующий в природе, нашел широкое применение в современном строительстве. Складчатые конструкции просты в изготовлении и в монтаже. Они могут перекрывать весьма большие сооружения, зал ожидания на Курском вокзале, манеж института физкультуры в Москве и др. Подражая природным структурным формам, мостовикам удалось создать ряд оригинальных проектов и сооружении. Так, например, взяв за основу форму полусвернутого листа, инженеры спроектировали мост через реку, сочетавший в себе поразительную прочность экономичность и красоту.

Принцип гофрирования : манжетка, южнокитайская пальма ливистония также широко применяется в технике для повышения прочностных свойств конструкционных материалов-перекрытие, установленное перед въездом в тоннель под Монбланом

Изобретатель железобетона не был ни инженером, ни архитектором. Им оказался французский садовник Ж. Монье. В 1867 году, пытаясь изготовить для своих цветов кадки из цементного раствора, он впервые применил каркас из металлической сетки Арматурная структура отмершего канделябровидного кактуса похожа на стальной каркас железобетонной опоры автодорожного моста: она располагается вблизи поверхности «живой» колонны и внутри полая. стальной арматурный каркас железобетонной опоры для автодорожного моста Армированные конструкции

Для конструктивной формы, например стволов и стеблей растений характерно распределение строительного материала по линиям максимальных напряжении. Одной из опорных форм в природе является конус. Это оптимальная форма для восприятия ветровых нагрузок,(основанием вверх или вниз, атакже их взаимодействием)Её легко можно заметить в кроне и стволе ели,шляпке сморчка,лишайника кладонии.Принцип конуса лежит в конструкции Останкинской телебашни,церкви Вознесения в Коломенском,водонапорной башни Шухова.

Церковь Вознесения в Коломенском Водонапорная башня Шухова.

Бионика в архитектуре Архитектурно-строительная бионика изучает законы формирования и структурообразования живых тканей, занимается анализом конструктивных систем живых организмов по принципу экономии материала, энергии и обеспечения надежности. Яркий пример архитектурно-строительной бионики полная аналогия строения стеблей злаков и современных высотных сооружений.

Бионика в архитектуре Стебли злаковых растений способны выдерживать большие нагрузки и при этом не ломаться под тяжестью соцветия. Если ветер пригибает их к земле, они быстро восстанавливают вертикальное положение. В чём же секрет? Оказывается, их строение сходно с конструкцией современных высотных фабричных труб одним из последних достижений инженерной мысли. Идентичность строения была выявлена позже. В последние годы бионика подтверждает, что большинство человеческих изобретений уже «запатентовано» природой.

«Роль стебля, главным образом, архитектурная: это твердый остов всей постройки» г – говорил русский ученый К.А.Тимирязев. Природа в своей мастерской создавала растения по всем правилам строительной техники. Примерами тому являются растение пухонос из семейства осоковых и фабричная труба. Их конструкции в поперечном сечении оказались удивительно похожими, хотя создавались независимо друг от друга На основе принципов построения природных высотных конструкции строители проектируют высотные здания нового типа типа стволовой конструкции. По принципу строения стебля пшеницы разработан проект высотного здания, у которого основание более узкое, чем средняя часть. Упругие демпферы, разделяющее здание по высоте на элементов, снижают силу несколько ветрового напора и сокращают нагрузку на основание.

Нередко природа унифицирует конструкции, т.е. строит их из элементов одной и той же формы: лепестки цветов, семена злаков, головка чеснока, ягоды малины, чешуйки рыб, змей, шишек, панцири и т.д. Наиболее экономичной является конструкция, составленная из правильных плотно сомкнутых шестиугольников. Конструкция пчелиных сот легла в основу изготовления «сотовых панелей» для строительства жилых здании. В дальнейшем, с целью экономии материала, конструкторы стали собирать панели из одного элемента- треугольника с продленными сторонами. При сборке получается сотовая конструкция, но без двойных стенок. Нередко природа унифицирует конструкции, т.е. строит их из элементов одной и той же формы: лепестки цветов, семена злаков, головка чеснока, ягоды малины, чешуйки рыб, змей, шишек, панцири и т.д. Наиболее экономичной является конструкция, составленная из правильных плотно сомкнутых шестиугольников. Конструкция пчелиных сот легла в основу изготовления «сотовых панелей» для строительства жилых здании. В дальнейшем, с целью экономии материала, конструкторы стали собирать панели из одного элемента- треугольника с продленными сторонами. При сборке получается сотовая конструкция, но без двойных стенок.

Принцип тургора живых моделей привел к появлению в архитектуре совершенно новой области строительной техники – созданию пневматически напряженных конструкции. Пневматическое напряжение, создаваемое избыточным давлением газа или жидкости, обеспечивает гибкой герметичной оболочке несущую способность и устойчивость при любых видах нагрузок. Важнейшими преимуществами надувных систем являются экономичность, малый вес, транспортабельность, компактность, быстрота монтажа, поэтому принцип тургора широко применяется при сооружении временных построек: выставочных залов, ярмарочных павильонов, спортивных залов, туристических лагерей, овощехранилищ и пр.

Спираль одна из форм проявления движения, роста и развития жизни. Первым, кто открыл, что растущее растение описывает спираль, был Чарльз Дарвин. Спираль помогает экономить энергию, материал и обеспечивает устойчивость в пространстве.н-рзавиваются в спираль, приобретая жёсткость стебли огурцов, домов.листья рогоза,тонкие ножки грибов. Благодаря завитой форме тонкостенные конструкции выдерживают большое гидродавление при погружении на глубину. Закрученная форма природных конструкции, как способ достижения большой устойчивости в пространстве при экономном расходовании «строительного материала», подсказала архитекторам новую форму спиралевидной основы здания – турбосомы. Турбосома аэродинамична, любые ветры лишь обтекают его тело, не раскачивая и не принося ей никакого вреда. Она может быть использована при строительстве высотных домов. Спираль одна из форм проявления движения, роста и развития жизни. Первым, кто открыл, что растущее растение описывает спираль, был Чарльз Дарвин. Спираль помогает экономить энергию, материал и обеспечивает устойчивость в пространстве.н-рзавиваются в спираль, приобретая жёсткость стебли огурцов, домов.листья рогоза,тонкие ножки грибов. Благодаря завитой форме тонкостенные конструкции выдерживают большое гидродавление при погружении на глубину. Закрученная форма природных конструкции, как способ достижения большой устойчивости в пространстве при экономном расходовании «строительного материала», подсказала архитекторам новую форму спиралевидной основы здания – турбосомы. Турбосома аэродинамична, любые ветры лишь обтекают его тело, не раскачивая и не принося ей никакого вреда. Она может быть использована при строительстве высотных домов.

Репейник как застежка Швейцарец Жорж де Местраль (1907–1990) был страстным изобретателем и туристом. Ясным летним днем 1948 года Жорж вместе со своей собакой – ирландским пойнтером – отправился на охоту. После прогулки по предгорьям Альп он обнаружил множество репейников, «приклеившихся» к его штанам и к шерсти собаки. Привычно освобождая собаку от колючих непрошенных гостей, Жорж задумался. Усилия по отиранию репейников от шерсти навели его на мысль посмотреть на репейник в микроскоп. Он увидел там множество крючков, которые, цепляясь за петли нитей одежды и собачью шерсть, прочно закрепляли семена на «живом транспорте».

Репейник как застежка Заинтригованный, де Местраль решил сделать застежку, конструкция которой была бы основана на том же принципе. Он проконсультировался с экспертами по тканям в Лионе – мировом центре ткацкой промышленности. Большинство из них скептически отнеслись к его предложению. Однако одному из ткачей идея понравилась, и он вручную на небольшом станке соткал две хлопковые полоски (одну с крючками, другую – с петлями), которые и стали прообразом современной застежки. Вскоре Жорж обнаружил, что если прошивать нейлоновую ткань при нагревании, то формируются небольшие, но прочные крючки.

Источники информации ru.wikipedia.org