Шары приводят к пузырям. Поэтому логическое проектирование пневматических конструкций низкого давления может быть основано именно на изучении формы пузырей.
Пузырь, как и любая пневматическая форма низкого давления, состоит из оболочки, заключающей в своем объеме воздух под невысоким давлением, достаточным для восприятия массы оболочки. Пузырь всегда ограждает определенный объем при минимальной площади поверхности оболочки.
Не будем говорить об очевидном случае с мыльным пузырем. Каждый, вероятно, может представить себе проволочное кольцо, которое, каким бы ни было сложным по своей конфигурации, будет затянуто лежащей в одной плоскости пленкой. Однако, если кольцо согнуть, пленка приобретет форму, которая может оказаться очень сложной, но будет все же самой малой по площади возможной поверхностью.
Здесь я привожу слова автора многих работ о природе пузырей и не только пузырей, но также и о физическом строении вещей и явлений природы, например капель воды и т. п., Д'Арси Уэнтуорта Томпсона, который в 1917 г. опубликовал великолепную книгу «О развитии и форме», необходимую каждому проектировщику.
Интересно, скольких из нас удивляла и эта книга, и те необычайные факты, которые автор время от времени находил. Например, при анализе состоящего из кремнезема скелета представителя семейства губок, известных под названием Радиолярии 1, он случайно заметил, что «никакой системой из шестиугольников нельзя оградить пространство; при равных или неравных шестиугольниках, правильных или неправильных — при всех обстоятельствах это математически невозможно».
1 Радиолярии, или лучевики, — группа морских организмов, обладающих наружным скелетом, часто имеющим геометрически правильные формы решетчатых шаров, многогранников и пр. (прим. науч. реб.).
Таким образом, прежде чем перейти к недавним публикациям работ Фрея Отто, заметим, что проектирование должно отталкиваться от этого положения. Всегда нужно помнить, что для проверки работы новой формы, созданной проектировщиком, необходимы сложные расчеты. Сначала сделайте эту форму, и это сэкономит вам уйму времени и денег.
Некоторые мои работы с пузырями привели меня к выводам, противоречащим признанным положениям. Например, высказано предположение, что форма мыльного пузыря, покоящегося на плоской поверхности, является идеальной для пневматической конструкции низкого давления. Это правильно лишь при условиях, когда необходимо только уравновесить массу оболочки при помощи внутреннего давления, но во всех практических случаях лучшим сравнением послужил бы пузырь, надуваемый воздухом, поступающим снизу. Именно этот вид наглядной демонстрации может иногда дать довольно различные результаты, в особенности в тех случаях, когда пузырь надувается над неправильным в плане основанием, например в форме звезды. Пузырь поднимается над основанием рядом растянуттых парусов купола, в котором оболочка соединяется с основанием скорее под острым, чем под прямым углом.
В области пневматических конструкций низкого давления еще предстоит многое сделать, и я с нетерпением жду того дня, когда можно будет осуществлять климатический контроль над огромными пространствами. Почему наши спортивные стадионы до сих пор открыты, хотя лучшие спортивные результаты достигаются в идеальных условиях? Почему на курортах у нас, в Великобритании, до сих пор не осуществят вполне реального — не перекроют больших площадей моря и суши и тем самым не «побьют» курорты Средиземноморья их же собственной картой? Почему мы строим наши города на открытом воздухе и создаем тысячи микроклиматов, когда можно сделать над ними общую крышу? Но как бы мы жили, если бы это было сделано, и что сталось бы с архитектурой?