Быстрый переход к информационным материалам:
строительство > > > клеи > > краски > > > вентиляция > > кровельные материалы > > > отопление > > > полезное > смеси > > водоотвод > окна > теплоизоляция > > > бетон > > > отделочные материалы > > > сантехника > > > лестницы > плитка > > > архитектура > > > инструменты > > сети > > стекло > пиломатериалы > > > строительная техника > двери > > металлопрокат > > наливные полы электрооборудование > > >

Тепло-, гидро-, звукоизоляция, клеи


Главная > Обзор > Тепло-, гидро-, звукоизоляция, клеи


Космическая архитектура и ее важнейшие урокиКосмическая архитектура и ее важнейшие уроки


Космическая архитектура сегодня стала общепризнанной отраслью архитектурной науки и практики. Ее уроки сливаются с основным потоком архитектурных идей и веяний, влияя на методы проектирования, строительства и образ мыслей. Об этом сообщается в статье «There Is No North Arrow in Outer Space» Сары Харт (Sara Hart), опубликованной в декабрьском номере журнала «Architectural Record» (США) за 2002 г. С. Харт проводит параллели между земными и космическими условиями строительства. «Если отнять гравитацию, атмосферу, пространственную ориентацию, естественный свет, звук и окружающую среду, говорит она, и добавить опасную радиацию, твердую планетарную пыль, а также орбитальный мусор, то проектирование и строительство любых жилых помещений становится задачей весьма затруднительной и дезориентирующей. Живя на третьей планете от Солнца, мы конечно же должны подчиняться физическим законам, которые «руководят» всеми без исключения жизненными процессами на земле. Однако, благодаря НТР, мы овладели определенными научно-техническими знаниями, позволяющими нам слегка пренебречь некоторыми из этих законов». Запуск первого искусственного спутника в 1957 г. всколыхнул мировую научную мысль и включил соревновательный механизм, а вместе с этим вселил в нас желание и твердую убежденность в возможности жить за земными пределами, говорит далее автор.
Наблюдающийся в области космических технологий прогресс за последние десятилетия был поистине поразительным, констатировали участники Мирового Космического Конгресса (WSC - the World Space Congress), проходившего в октябре 2002 г. в Хьюстоне (Houston), США. Такие конгрессы проводятся только один раз в десятилетие и событие 2002 г. было особенно многочисленным и представительным - 20 тысяч участников из десятков стран мира. Организованный Американским Институтом Аэронавтики и Астронавтики (AIAA - the American Institute of Aeronautics and Astronautics), девятидневный форум имел единственную цель - объединить ученых, инженеров, архитекторов и призвать к более активному освоению других планет, строительству там необходимых баз. Обнародованная концепция междисциплинарного подхода к внеземному проектированию и строительству подвигла Технический Подкомитет по Аэрокосмической Архитектуре Конгресса (the AIAA Technical Subcommittee on Aerospace Architecture) к организации Первого Симпозиума по космической архитектуре (the First Symposium on Space Architecture) - трехдневное событие, состоявшееся сразу же после указанного Мирового Космического Конгресса. Участвовавшие в нем сорок семь архитекторов, проектировщиков и академиков коснулись множества тем и вопросов, начиная от назревшей необходимости ввести спецкурс обучения для студентов-архитекторов и заканчивая проектированием отелей на орбитальных станциях.
В последний день Симпозиума была организована однодневная мастерская (семинар), во время работы которой участники (включая студентов) постарались разработать философскую основу недавно возникшего направления - космического проектирования и строительства. Так появилась Хартия Миллениума (The Millennium Charter), ставшая «истинным манифестом космической архитектуры». Организатор работы мастерской Констанция Адамс (Constance Adams), архитектор в области человеческих факторов, работающая на оперативный космический отдел Локхид Мартин (Lockheed Martin Space Operations), рассказывает, что в основе манифеста лежат идеи международного Конгресса современной архитектуры, прошедшего еще в 1928 г. (the Congress Internationaux d,Architecture Moderne - CIAM), во время которого международная группа архитекторов собралась для того, чтобы повлиять на критику современной архитектуры, в особенности ее международного стиля (the International Style), и установить связь последней с условиями, сложившимися в мире в переходный период.
Допуская, что космическая архитектура является очень тонкой отраслью архитектуры как таковой, отмечает С. Харт, земные архитекторы учатся думать, «выходя за рамки озонового слоя» в некоторых направлениях своей деятельности. Были проведены определенные аналогии.
Выносливость и долговечность. В космосе устаревшие конструкции будут демонтированы, а их компоненты - использованы заново. На Земле же подобные постройки обычно разрушаются и отвозятся на мусорные свалки.
Стоимость. В космосе, чем легче и меньше по объему груз, тем он экономичнее с точки зрения его доставки на орбиту и развертывания там. На Земле легкость конструкций тоже более экономична, но промышленное производство портативных сборно-разборных конструкций все еще не получило должного развития и остается затратным.
Безопасность для жизни. В космосе безопасность жизнедеятельности в буквальном смысле означает выживание. Выход людей на поверхность в случае пожара или задымления не представляется возможным. На Земле риск для жизни по многим строительным нормам может быть ограничен и определяется часто достаточной прочностью материала и надежностью сборки конструкции.
Жизненный цикл. В космосе, вследствие того, что даже обычное техническое обслуживание и ремонт технических систем проблематичны, вопросам, связанным с жизненным циклом, уделяется особое внимание. На Земле после строительства зданий и оснащения их оборудованием ослабление внимания к ним - почти норма.

Модель «Лего», или Теория сборного трансформируемого строительного комплекта.
Чтобы понять, о чем идет речь, нужно представить себе архитектурную конструкцию из «Лего», только в реальном масштабе, то есть 1:1. Сделав это, вы приблизитесь к пониманию теории сборного трансформируемого комплекта, предназначенного для создания автоматизированной космической конструкции. Архитектор Скотт Хауи (Scott Howe) уже десять лет разрабатывает эту теорию, начав работу над ней в Каджима Корпорейшн в Токио (Kajima Corporation in Tokyo), продолжив в Орегонском университете (the University of Oregon), и совсем недавно - в университете Гонконга (the University of Hong Kong). Его цель - трансформируемость и эффективность строительной конструкции на орбите и на планетарной поверхности. Многие изучают модульные конструкции, но Хауи идет дальше, приближаясь, по его словам, «к созданию кинематической архитектуры, которая включает в себя механизмы самопостроения и трансформации структуры в течение всего жизненного цикла».
Почти все здания на Земле, отмечает Хауи, имеют завершенную (final line) структуру. При этом сырье и инструменты в ходе возведения постройки складируются на месте и десятки рабочих обрабатывают все материалы долгим и затратным способом. Это непрактично не только в открытом космосе, но и в очень сложных условиях на Земле: например, в Полярных областях и под водой.
Сборный трансформируемый комплект представляет собой новое поколение сборных конструкций. В настоящее время при строительстве многие заводские компоненты собираются в жесткую неизменяемую структуру, что делает их демонтаж и вторичное использование проблематичным или невозможным. У компонентов Хауи способность к демонтажу и повторному использованию не ограничена и исключает деструкцию материала, обычно являющуюся результатом рециркуляции.
Архитектор создает своеобразную «библиотеку» из деталей, содержащую все основные строительные узлы и комплекты. Они составлены из тщательно подобранных по форме и размеру компонентов, готовых к сборке. Все имеют стандартные соединения и крепежи, что допускает максимальное количество конфигураций. Данный подход создает ориентированные на объекты строительные технологии, которые, согласно Хауи, характеризуются как строительные системы: соединительно-стыковая (joint-based), панельно-щитовая (panel-based), модульная (module-based) и развертываемая (deployable).
Соединительно-стыковая система предусматривает проектирование соединений для наибольшей экономии времени при возведении конструкций. Панельно-щитовая система предполагает наличие цельных панелей-стен и панелей-полов со специально разработанным крепежом вдоль кромок для легкого и быстрого соединения.
Так как эти панели являют собой еще и внешнюю оболочку сооружения, то в них вмонтированы уплотнители и устройства, позволяющие им переносить различные воздействия окружающей среды. Даже в земных условиях погодные факторы являются серьезным испытанием. Для строений же в космосе защита от всякого рода природных неожиданностей становится необходимым условием выживания.
Как отмечает сам Хауи, построенный в 1983 г. Центр «Рено» (Renault Distribution Center) Нормана Фостера (Norman Foster) является блестящим примером соединительно-стыкового и панельно-щитового гибрида. Спроектированное для дальнейшего расширения, это складское помещение сооружено из линейных конструкций. Внешние панели-стены скрепляются и выставляются с помощью простого крепежного оборудования.
И, пожалуй, самая привычная всем система, по словам Хауи, развертываемая. Она состоит из складывающихся каркасов-рам, раздвижных модулей и надувных структур. Их преимущество состоит в том, что они компактны, легки и могут сворачиваться или развертываться в зависимости от изменения программы. Транзитный жилой модуль (TransHab), спроектированный специалистами NASA для Международной космической станции (the International Space Station - ISS) - наглядный пример развертываемой структуры.
Архитекторы и инженеры NASA спроектировали гибридную конструкцию с плотным центральным ядром - сердцевиной и надувной наружной оболочкой. Этот космический дом состоит из трех уровней. Первый - нижний уровень содержит камбуз, кают-компанию и мягкий трюм. Второй уровень размещает отсеки для членов экипажа и резервуары с водой. Третий - спортивные помещения и мягкий трюм. Такие надувные конструкции уже предложены для развертывания на поверхности Марса и Луны.
Рано или поздно исследования, проводимые Хауи и его коллегами, приведут к полной автоматизации всех строительных процессов, считает Сара Харт. Пока же, отмечает она, последние разработки в области строительных технологий позволяют лишь сочетать новые автоматизированные системы с традиционными строительными приемами и методиками.
Согласно Хауи, в настоящее время существует 3 основные области, где уже внедрены полностью автоматизированные строительные системы, хотя это, подчеркивает ученый, еще не главный переворот в строительной индустрии.
Первая группа автоматизированных систем - это роботы с особыми функциями, которые используются на управляемых людьми строительных площадках, где их использование обусловлено соображениями безопасности, частотности и сложности строительных операций.
Вторая группа автоматизированных систем включает в себя стационарные заводы, производящие сборно-разборные строительные компоненты (детали) и доставляющие их на стройплощадку отдельного этажа здания, строительство которого производится также роботизированной системой.
К третьей группе относятся автоматизированные мобильные заводы. В этом случае каркас конструкции монтируется высотой в несколько этажей. Наверху сооружается платформа. На ней, размером равной площади пола каждого этажа, разворачивается сам завод, монтирующий вначале нижний этаж. Затем платформа постепенно поднимается, собирая последовательно этаж за этажом. Автоматические лифты-подъемники, движущиеся внутри каркаса, доставляют сборно-разборные части конструкций на завод-платформу. Когда возведение здания закончено, завод демонтируется и убирается.
В то время как автоматизация набирает обороты, отмечает Хауи, архитектор, работающий в земных условиях и владеющий лишь принципами статики для прочной установки здания, вскоре будет вынужден постичь хотя бы основы кинематики. Это, считает он, необходимо для проектирования строений с учетом сложного поведения робототехники, лучшего расположения и эксплуатации датчиков и исполнительных механизмов, встроенных в используемых конструкциях.
Хауи настоятельно рекомендует архитекторам, желающим овладеть методом проектирования сложных трансформируемых сборных конструкций, изучить систему «Лего» (the Lego system), особенно серии «Мозговой штурм» (Mindstorms) и «Техника» (Technic) с робототехническими возможностями.
Теория сборного трансформируемого комплекта, о котором ведет речь Хауи, оказалось ключевой при проектировании Международной Космической Станции (МКС), находящейся на орбите с 2000 г. Транзитный жилой модуль (TransHab), который первоначально задумывался как челнок для перемещения людей и оборудования с Земли на Марс и обратно, совсем недавно был переоборудован в жилой модуль для действующей МКС.
Как сообщил главный архитектор и инженер по системам из NASA Крисс Кеннеди (Kriss Kennedy), возглавлявший проектирование модуля TransHab, «это стало прорывом в проектировании трансформируемых тяжелогрузных составных структур и в области высокоэффективных независящих от давления оболочек». Особенно впечатляющая инновация - воздушно-надувная оболочка модуля. Двадцать четыре ее слоя сложены и сжаты вокруг ядра модуля во время запуска, наполнены воздухом и развернуты на орбите. Слои оболочки делятся на четыре вида. Внутренний слой сделан из номекса (Nomex), огнестойкого материала, служащего к тому же барьером против потертостей и царапин. Воздух содержится под давлением в трех пузырях, сделанных из комбитерма (Combitherm), материала, применяемого при изготовлении упаковок в пищевой промышленности. Структурный сдерживающий слой из плетеного кевлара (Kevlar) сохраняет форму самого модуля. Последующие слои из некстеля (Nextel), обычно используемого в качестве диэлектрика под капотом автомобилей, и пенопласта с открытыми порами (open cell foam) являются щитом против орбитального мусора. Космический мусор и маленькие метеориты дробятся при ударе о щит, теряя энергию при проникновении сквозь защитные слои. И, наконец, внешний термозащитный слой изолирует модуль от температур, достигающих 250 градусов по Фаренгейту (Fahrenheit), что составляет +121,1оС на солнце и минус 200 градусов по Фаренгейту (-128,9оС) в тени.
Кеннеди пришел к выводу, отмечает С. Харт, что ключ к успешному применению новых технологий сокрыт в так называемом спиральном подходе (spiral approach) к проектированию: великие технические и административные преимущества, как правило, на стороне тех, кто «строит немного, а затем тестирует, оценивает и изучает; внедряет то, что изучил по мере созревания проекта». Успешно пройдя тесты на сверхскоростной удар и усовершенствование качеств оболочки, модуль TransHab отвечал (и даже превосходил) всем необходимым требованиям, предъявляемым в космосе. И хотя Конгресс США (U.S. Congress) отклонил проект, уроки, извлеченные из работы над модулем TransHab, бесценны, особенно благодаря новаторской эндокаркасной (endoskeletal) технологии, которой найдется множество применений и на Земле.



Вернуться к списку материалов

 

другие материалы на тему "Тепло-, гидро-, звукоизоляция, клеи"
Изоляционные материалы ПЕНОФОЛ. Энергосберегающие технологииТеплый "сэндвич" для вашего дома

Трест "Востокхимзащита" выполняет работы в области промышленного и социального строительства: устройство минеральных оснований, защита металлоконструкций и технологического оборудования, нанесение полимерных систем, отделка и ремонт.

Технологическая служба предприятия использует самые передовые строительные материалы и технологии, гарантирующие высокий уровень качества и долговечный срок службы.