Власть функции над формой

Студенты Московской художественно-промышленной академии им. С. Г. Строганова черпают вдохновение в нерешенных транспортных задачах. «Стимул» отобрал необычные курсовые и дипломные проекты последних лет и попросил авторов рассказать о них
Власть функции над формой
Персональный 3D-транспорт
Иллюстрация: Александр Старых

Разработка перспективных форм автомобилей и мотоциклов, катеров и велосипедов — типичные задания для учащихся кафедры дизайна средств транспорта МГХПА им. С. Г. Строганова. Но иногда их художественно-конструкторским натурам становится тесно в рамках работы над привычными средствами передвижения. Их начинают тревожить масштабные транспортные проблемы человечества и собственной страны. И тогда на свет появляются грузовые дроны, оригами-луноходы и кавитационные подводные лодки…

 

Грузовой беспилотный вертолет

Автор проекта Антон Гужов:

— Транспортная инфраструктура в нашей стране не то чтобы очень развита. На большей части территории России дороги вообще отсутствуют. И это, конечно, сильно тормозит освоение новых земель, развитие северных и дальневосточных регионов. Разработанный мною концепт беспилотного грузового вертолета как раз решает подобные проблемы.

Иллюстрация: Антон Гужов // Курсовой проект Антона Гужова
Курсовой проект Антона Гужова
Иллюстрация: Антон Гужов

Меня вдохновил опыт конструкторского бюро Камова. Я позаимствовал соосную схему расположения винтов, которая позволяет создавать высокоманевренные и хорошо управляемые винтокрылые машины. Единственное, я увеличил размер лопастей, дабы повысить подъемную тягу. Такой грузовертолет, оснащенный мощным и надежным двойным роторным двигателем, способен таскать грузы весом несколько десятков тонн на расстояние до тысячи километров.

<
>
Какие грузы? Да какие угодно: жилые модули для рабочих поселков, биостанций и экобаз, материалы и технику для постройки инфраструктурных объектов и так далее.

Место пилота отсутствует, управление осуществляется с помощью специально разработанного софта, исключительно удаленно. В будущем — искусственным интеллектом. Аппарат способен работать в местах, опасных для жизни человека: охваченных пожаром или зараженных радиацией. И конечно, его можно использовать в частных целях — для перевозки личного среднегрузового транспорта: яхт, мотоциклов, автомобилей.

 

Экспедиционная яхта «Граф Строганов»

Автор проекта Антон Крошечкин:

— Задача состояла в том, чтобы разработать дизайн судна для плавания во всех частях света, в самых экстремальных погодных условиях. К тому же это должна быть яхта класса люкс, оборудованная всем необходимым для длительного и комфортного проживания. Так появился проект экспедиционной яхты «Граф Строганов».

Иллюстрация: Антон Крошечкин // Дипломный проект Антона Крошечкина
Дипломный проект Антона Крошечкина
Иллюстрация: Антон Крошечкин

Бульбообразная, «полуледокольная» форма носа и крепкий обтекаемой формы корпус (из высокопрочной стали, титана и композитных материалов) позволяют круглогодично бороздить просторы Мирового океана и следовать за ледоколом в ледяных полях Арктики и Антарктики. Устройство и расположение капитанского мостика обеспечивают отличный обзор по курсу и по бортам (во льдах это особенно важно). Стекла в рулевой рубке обработаны специальным нанопокрытием, способным регулировать световой поток. Особый дизайн рабочего профиля яхты, дизель-электрический привод, гибкие двигательные установки и винторулевые колонки помогают нивелировать качку, удерживать судно в заданной точке и осуществлять непрерывный контроль с помощью навигационного оборудования. Судно оборудовано дифференциальной глобальной системой позиционирования, способной определять координаты с точностью до нескольких метров, и арсеналом транспортных средств на все случаи жизни: вертолетом, катером, гидроциклом, двумя надувными моторными лодками, спасботами и даже подлодкой. 

<
>

Простота и комфорт интерьера призваны минимизировать влияние отрицательных факторов окружающей среды (качка, вибрации, шум и так далее), в некоторой степени компенсировать долговременный отрыв путешественника от родной земли (воссоздать домашний уют). Цветовой микроклимат формируют светлые пастельные тона. В обстановке помещений используются классические материалы: дерево, стекло, металл, пластмассы. Стильная и удобная мебель снабжена штормовыми креплениями. На судне предусмотрены спортзал, сауна, бассейн и видовая площадка на крыше рулевой рубки. В зоне отдыха на четвертой палубе диваны могут перемещаться по специальным рельсам, образуя небольшой кинотеатр в несколько рядов.

На каркасе экспедиционной яхты были также разработаны проекты научно-исследовательского судна и боевого корабля — корвета «Витус Беринг.

 

Оригами-луноход

Автор проекта Елизавета Панина:

— Рано или поздно на Луну мы все-таки полетим. Естественно, это будет дорогое мероприятие: доставка одного килограмма на поверхность спутника Земли стоит примерно 1,2 миллиона долларов. Поэтому все, что мы туда привезем, будет максимально легким, компактным и функциональным. В том числе средство передвижения космонавтов по Луне — пилотируемый луноход.

Иллюстрация: Елизавета Панина // Курсовой проект Елизаветы Паниной
Курсовой проект Елизаветы Паниной
Иллюстрация: Елизавета Панина

Каркас лунохода представляет собой несколько стыкующихся друг с другом сидений и багажника. Мы отказались от идеи закрытой капсулы. На Луне практически нет атмосферы, отсутствуют ветра и осадки. Не от чего скрываться, если на тебе надежный скафандр. 

<
>

Структура сидений — своеобразная сетка, способная трансформироваться в удобный для транспортировки объект. Никаких дизайнерских излишеств. Вы видели космонавта в полной экипировке? Он передвигается как медведь на задних лапах, ему неудобно приседать и наклоняться. Поэтому он просто плюхается на сиденье лунохода и управляет его движением с помощью джойстика и пары кнопок, расположенных прямо под рукой.

Главная «фишка» проекта — колеса. Принцип их конструкции позаимствован из японского декоративного искусства оригами. Плоский лист бумаги специальным образом многократно изгибается и превращается в красивую игрушку сферической формы под названием Dragon ball (яйцо дракона). Только у нас вместо бумаги — модифицированный лист металла. Такое колесо способно менять свою форму под воздействием импульсного тока, проходящего через изгибы листа. Более плоская форма — для быстрой езды по пустынным и гладким участкам пути, вытянутая — по скалистым обломкам, кратерам и прочему «бездорожью».

В движение пилотируемый луноход приводится компактными электромоторами, установленными во втулках оригами-колес. Все остальные элементы конструкции в разобранном виде представляют собой несколько металлических листов, которые не займут много места в посадочном модуле. 

 

Многоцелевая кавитационная подводная лодка

Автор проекта Владимир Колумбаев:

— Концепт суперкавитирующей подводной лодки был моим дипломным проектом. Хотелось нестандартно закончить обучение.

В основе идеи лежит эффект кавитации. Нос корабля оборудован специальным прибором — кавитатором, через который под давлением подается газ. Между корпусом корабля и водной толщей формируется пеногазовая прослойка. Она играет роль воздушной смазки и существенно уменьшает сопротивление движению.

Иллюстрация: Владимир Колумбаев // Дипломный проект Владимира Колумбаева
Дипломный проект Владимира Колумбаева
Иллюстрация: Владимир Колумбаев

Впервые кавитационная технология была реализована на отечественной ракете-торпеде «Шквал», спроектированной в 1970-х годах. Она могла развивать под водой невероятную скорость — до 370 километров в час. Нечто подобное реализовано самой природой. Самый быстрый обитатель подводного мира, рыба-меч, благодаря особому строению чешуи движется как бы в тонком облаке мельчайших пузырьков, за счет чего достигает скорости 130 километров в час. Пингвины, находясь на суше, накапливают воздух под перьями, а потом, охотясь под водой или же спасаясь от преследования, выпускают пузырьковую взвесь при ускорении. 

<
>

Сердце корабля — гибридная силовая установка. Малый ход и передвижение со скоростью до 72 километров в час происходит за счет электрохимической установки. Разгон до маршевой скорости (около 350 километров в час) обеспечивают два гидрореактивных двигателя. Столь высокая скорость предполагает сверхпрочный корпус подлодки и резинокерамическое покрытие. Возможно, это будут новейшие композитные материалы, часть которых была испытана при создании обшивки многоразового космического корабля «Буран».

Водоизмещение корабля составляет 900 тонн. Экипаж — три человека, пассажиры — 24 человека. Спектр применения судна крайне широк. Ближайшая перспектива, на мой взгляд, — использование компактного и скоростного подводного транспорта в арктических широтах. Колоссальные месторождения углеводородов в этом регионе на две трети принадлежат России, что делает необходимым развитие инфраструктуры и транспортного сообщения. Кавитационные подлодки могут вне зависимости от погодных условий, времени года и суток осуществлять разведку шельфовой зоны, мониторить ее состояние и перевозить персонал и оборудование на буровые платформы, которые в будущем наверняка будут подводного базирования.

При необходимости грузовое отделение корабля заменяется автоматическим торпедным аппаратом на восемь торпед калибра 533 миллиметра.

 

Персональный 3D-транспорт

Автор проекта Александр Старых:

— Думаю, многие хотели бы жить за городом, вдали от плохой экологии и суеты мегаполиса. Лично я мечтаю поселиться на живописном берегу озера в Карелии, работать в Москве, а выходные проводить с семьей на Алтае. Специально для этих целей я разработал концепцию персонального 3D-транспорта, способного покрывать расстояние в пару тысяч километров со скоростью 700 километров в час.

Иллюстрация: Александр Старых // Курсовой проект Александра Старых
Курсовой проект Александра Старых
Иллюстрация: Александр Старых

Корпус летательного аппарата пористый (чем ближе к пассажирской капсуле, тем крупнее пузырьки), что создает амортизирующую зону безопасности. Он выращивается по технологии трехмерной печати из композитных материалов. При этом печать происходит в среде инертного газа, например гелия, который легче воздуха. Заполненные гелием полости частично компенсируют тяжесть материала корпуса.

Крылья и фюзеляж — единое целое, подъемную силу создает все тело летательного аппарата. Здесь нет стекол. Стекла — это тонкий и недостаточно прочный элемент конструкции, чтобы обеспечить безопасность пилота. Их роль выполняют видеокамеры, размещенные на обшивке корабля. Пассажиры надевают очки дополненной реальности, открывающие для них сферический обзор окружающего пространства. 

<
>

Аппарат приводится в движение четырьмя поворотными реактивными движителями системы Дайсона. В силовой установке отсутствуют лопасти, а следовательно, и гироскопические силы, что позволяет избежать конструкционных усложнений шарниров. В каждый движитель нагнетает воздух электрокомпрессор, забор воздуха производится с задней части крыла, в зоне срыва потока.

Электричество вырабатывается двумя биоэтаноловыми генераторами и фотопленкой, покрывающей всю верхнюю часть летательного аппарата. Биоэтанол выбран не случайно — это экологичное и дешевое топливо, которое производится из отходов деревообработки.

 

Двусредный транспорт Morph

Автор проекта Дмитрий Шток:

— Если количество автомобилей на дорогах будет все так же возрастать, то через десять лет мир встанет в одну сплошную многокилометровую пробку. А что если подняться немного выше и перемещаться над всеми автострадами, реками и даже морями? Эта мысль стала для меня ключевой в проектировании транспортного средства ближайшего будущего. Я поставил для себя задачу сделать проект двухместного персонального летательного аппарата, не уступающего по комфортности салона современным автомобилям и аналогичного им по стоимости. Идею плавного и органичного перехода из воды в воздух и обратно мне подсказала известная графическая метаморфоза Маурица Корнелиса Эшера «Небо и вода».

Иллюстрация: Дмитрий Шток // Курсовой проект Дмитрия Штока
Курсовой проект Дмитрия Штока
Иллюстрация: Дмитрий Шток

<
>

Аппарат должен быть выполнен из органических композитных материалов, не наносящих вред окружающей среде. Силовая установка — мощный электродвигатель, питающийся энергией от аккумуляторов нового поколения. Аккумуляторные технологии развиваются очень быстро, уже сегодня созданы прототипы невероятно высокой емкости при минимальном весе. За образец несущего винта я взял упрощенный соосный винт ультралегкого двухместного вертолета Rotorfly, созданного российским конструкторским бюро «Ротор». Схему винта я переосмыслил: лопасти могут менять свою геометрию и трансформироваться из обычного вертолетного положения в подводный гребной винт. 

Перемещаться в воздухе и под водой, любоваться пейзажами с высоты птичьего полета, а через пару минут подводными красотами — наверняка транспорт с такими возможностями будет пользоваться спросом в туристическом бизнесе, особенно на экзотических островах.


Транспортный самолет специального назначения

Автор проекта Алексей Комаров:

— Однажды Строгановку посетили специалисты крупнейшей российской грузовой авиакомпании «Волга–Днепр» и предложили нам, студентам последнего курса, подумать над концепцией перспективного транспортного самолета — замены устаревающим Ил-76 и Ан-124 «Руслан». Мол, если кто-нибудь посвятит этой теме свою дипломную работу, мы будем рады и готовы помочь. Кроме меня, желающих не оказалось.

Иллюстрация: Алексей Комаров // Дипломный проект Алексея Комарова
Дипломный проект Алексея Комарова
Иллюстрация: Алексей Комаров

Рабочая группа, созданная из инженеров авиационного бюро «Волга–Днепр», консультировала меня по всем техническим вопросам. «Заставить летать можно все, что вы нарисуете», — сказали мне при первой встрече. Они «немножко» лукавили. Впереди меня ждал курс лекций по основам аэродинамики и самолетостроению, ужатый в несколько месяцев. Освоить колоссальный поток специальной информации было, мягко говоря, непросто, но очень интересно. В промышленном дизайне меня всегда привлекал симбиоз технологических решений и визуальной формы. А нигде форма столь сильно не зависит от функции, как в авиации. 

<
>

На выходе получился концепт «воздушного средства транспорта специального назначения». Базовая идея заключалась в использовании трехмоторной компоновки: двух электрических двигателей и основного реактивного, расположенного между хвостовым оперением. В режиме полета реактивная установка подпитывает батареи электрических двигателей. Этим достигается значительная экономия топлива, уменьшается и загрязнение окружающей среды. Выходной воздушный поток от электрических двигателей выводится по всей площади закрылок, что улучшает летные характеристики самолета. Особая форма сопел и особое расположение двигателей снижает шумоизлучение. Грузоподъемность аппарата составляет 90 тонн. Дальность полета — 7000 километров, крейсерская скорость — 850 километров в час.

Продувка модели самолета в аэродинамической трубе показала неплохие результаты, совпавшие с расчетными. Все необходимые технологии для реализации проекта имеются. Надеюсь, самолет когда-нибудь полетит.


Редакция журнала «Стимул» благодарит за помощь в подготовке материала профессора МГХПА им. Строганова Олега Левина и промышленного дизайнера Владимира Пирожкова.

Еще по теме
Основоположник почвоведения Василий Докучаев называл почву естественно-историческим телом, всеми своими трудами показывая,...