Проектирование деревянных изделий в истории деревообработчиков

Трехмерное проектирование требует способности представить, как в конечном итоге будет выглядеть ваше изделие еще до того, как оно действительно будет сделано. Процесс проектирования или конструирования мебели никогда не бывает простым, а если вы при этом имеете дело с незнакомыми конструкциями или материалами, он становится еще сложнее, чем обычно. В самом деле, часто может оказаться необходимым сначала изготовить серию опытных образцов или моделей, чтобы оценить каждое конструкторское решение и быть уверенным, что проектируемое вами изделие будет хорошо выполнять свои функции. Однако, если вы новичок, можно позаимствовать опыт и мастерство, приобретенные поколениями мастеров-проектировщиков.

Подготовка проекта деревянных изделий

Новые формы и концепции редко возникают на пустом месте. Если проследить историю проектирования мебели, можно заметить, например, постепенную эволюцию конструкций по мере того, как деревообработчики учились справляться с неотвратимыми изменениями древесины под воздействием влаги. Вы увидите, как модифицировались методы и приемы обработки с развитием техники и технологии, как современные вкусы и мода влияли на внешний вид мебели. Но эти изменения были медленными. Большинство деревообработчиков были кустарями, а не конструкторами в сегодняшнем смысле слова. Они продолжат делать знакомые вещи, используя те же инструменты, методы и материалы, что их отцы и деды, точно зная конечный результат. Только самые модные и преуспевающие мастерские выпускали новые конструкции для клиентов, достаточно богатых, чтобы оплатить то, что сейчас называется затратами на разработки и освоение.

Требовалось определенное время на проверку и испытание жизнью таких инноваций, перед тем как они занимали свое место в прейскуранте простого мастерового, Современному деревообработчику вряд ли следует идти этим путем в ходе приобретения базовых навыков проектирования деревянных изделий. Мы далеки от того, чтобы ограничивать оригинальность мышления или удерживать мастеров от воплощения своих изобретательских талантов, но было бы неверно игнорировать это богатство практического опыта лишь из-за нежелания повторить то, что было сделано до нас.

Перед попыткой вступить на путь первооткрывателя проектировщику следует попытаться понять, как ведет себя выбранный материал, как законченное изделие будет выполнять свои функции и как избежать лишних сложностей.

Функциональность деревянных изделий

Много говорят о проектировании мебели с учетом функциональности или функциональном проектировании, но, чтобы понять, что же это такое, необходимо взглянуть на принцип функциональности под разными углами зрения. Кусок дерева может выполнять функции стула, но хорошо сконструированный стул - это нечто другое. Стул у стойки бара служит опорой для сидящего человека, как и стул для доения коров, но выполняют они при этом совершенно разные функции, а значит, имеют и разные размеры.

Следует ли сделать стул легким, чтобы было легко его переставлять, или он должен быть привинчен к полу, например в общественном месте, чтобы его не повалили и не загромоздили пути эвакуации в случае пожарной тревоги? Сделать ли его подгоняемым под рост того или иного человека? А может быть, складным для удобного хранения при отсутствии необходимости в нем в данный момент? Не упадет ли он при изменении человеком положения тела?

Конструктору сначала следует ставить себе подобные вопросы, чтобы определить, какие функции должно выполнять его изделие, и только потом выбирать инженерное решение на основании реальных требований, как бы далеки они ни были от первоначальных предположений. Но даже и в этом случае почти наверняка окончательный вариант будет в определенной мере компромиссным. Элегантное решение - это решение, которое наиболее совершенно учитывает все требования, но и оно редко бывает - если вообще когда-нибудь бывает - идеальным.

Традиционный реечный стул Нижние элементы конструкции расположены идеально для противостояния нагрузкам при нормальном режиме пользования стулом

Проектирование мебели для людей

Для того чтобы изделие было функционально, некоторые его детали должны определенным образом соотноситься с частями человеческого тела. Как особи, мы сильно отличаемся друг от друга по размерам, фигуре и весу. Поэтому, проектируя стул для определенного человека, вам необходимо установить его точные анатомические параметры, чтобы быть уверенным, что стул получится удобным. Однако антропометрия и эргономика (статистические науки, имеющие дело со сравнительным изучением человеческого тела и того, как оно взаимодействует с окружающей средой) обеспечивают конструкторов оптимальными размерами бытовой мебели и оборудования рабочего места, подходящими человеку среднего роста и комплекции.

Большинство чувствует себя достаточно комфортно, используя сделанную на основе этих измерении мебель. Но, если вы разрабатываете что-то для специфической группы людей, например детей или престарелых, то, возможно, вам придется создать по их заказу нечто особое, что удовлетворяло бы их нуждам.

Адаптивность

Проектирование предмета так, чтобы его можно было адаптировать, то есть отрегулировать, приспособить к различным изменениям требований к нему, означает повысить его полезность. Двухъярусные встроенные кровати, которые можно легко превратить в две полноценные «взрослые» кровати, будут весьма полезны в семье с подрастающими детьми - неплохой пример такой адаптивности.

Эргономически сконструированный стул для секретаря удобен для человека с любой фигурой; чертежный стол - пример сочетания компактности с трансформируемостью.

В книжном шкафу регулируемые папки более удобны, чем жестко закрепленные, а в серванте или посудном шкафу выдвижные ящики и лотки более универсальны, чем простые отделения шкафа.

Требования к конструкции

Ничто не может функционировать хорошо или долго, если оно не сконструировано должным образом. Стол, который качается, когда вы отрезаете кусочек бифштекса, раздражает; вибрация крышки стола при печатании на пишущей машинке отвлекает внимание, а стул, который внезапно рассыпается под вами, просто опасен, не говоря уже о досаде в такой ситуации.

Деревянная конструкция может выдерживать значительный вес без заметных деформаций при условии, что она спроектирована с учетом необходимого сопротивления нагрузкам, действующим на нее при обычных условиях эксплуатации.

Почти идеальная спинка Эргономическая спинка и красива, и удобна

Конструкция ножек традиционного стула идеально иллюстрирует этот принцип. Четыре ножки жестко закреплены в монолитном сиденье. Горизонтальные планки-стяжки не только не позволяют ножкам согнуться под нагрузкой, но также и не дают им разъезжаться. Углы, пол которыми соединены элементы конструкции, таковы, что они усиливают сопротивление друг друга силе сдвига в основном потому, что нагрузка не воздействует и критическом направлении ни на одно соединение.

А если стул наклонить в сторону его расширяющихся и скошенных назад задних ножек, то их идеальное расположение легко примет дополнительный вес при этом угле наклона. На самом деле такая конструкция великолепно решает предназначенные задачи. Перегруженная полка прогибается и может, в конце концов, сломаться из-за комбинированной нагрузки на разрыв и сжатие.

Но если отрезать от нее 50-миллиметровую полоску и, повернув на 90°, приклеить к нижней стороне полки, она сможет выдержать гораздо больший вес без прогиба - ведь, поверти эту рейку, вы сконструировали эффективную опорную балку. Бруски, поддерживающие столешницу или сиденье стула, выполняют подобную функцию.

Нагрузка на балку передается ею туда, где она крепится с каждого конца - к примеру, на ножки стула или стола. Соединения стяжек и ножек должны хорошо сопротивляться силе сдвига или среза (давление груза вниз вызывает сопротивление жестких опор). Сдвиг значительно усиливается, если на конструкцию действует боковая сила, как бы включающая рычаг. Прочное шиповое или нагельное соединение способно справиться с действием такого рычага, особенно если планка-стяжка достаточно глубоко входит в ножку, что обеспечивает соответствующую опору, и если используются приклеенные угловые блоки для усиления конструкции с внутренней стороны реек.

Места соединения деталей шкафов и ящиков особенно чувствительны к боковому воздействию, которое вызывает перекос рамы, превращая ее в параллелограмм. Однако жесткая задняя панель, вертикальные пилястры или уголки предотвращают смещения в сочленениях и создадут жесткую конструкцию. Опорные бруски для полок или цоколь достигнут тех целей, а перекрестное соединение противоположных углов металлическими полосами предотвратит перекос.