Реферат по теме "История развития черчения как науки".

Муниципальное бюджетное общеобразовательное учреждение

«Октябрьская средняя общеобразовательная школа №2»

История развития черчения как науки

Реферат по черчению

Выполнила ученица 9 б класса

Котова Анастасия

Преподаватель – Захарова

Людмила Геннадьевна .

п. Октябрьский, 2018

Содержание

Введение………………………………………………………………….3-4

Глава 1. Возникновение черчения ……………………………………5-7

1.1. Развитие черчения от рисунка до геометрии………………8-10

1.2. Развитие графической культуры в России………………...11-13

Глава 2. История развития компьютерной графики ………………..14-15

2.1. Виды компьютерной графики…………………………………16

Заключение………………………………………………………………..17

Список использованных источников……………………………………18

Приложения. Иллюстрации к тексту реферата...……………………19-22

Введение

При изучении многих дисциплин пользуются чертежами, поясняющими устройство машин, узлов, элементов зданий, инженерных сооружений и других предметов. По чертежам строят жилые дома, фабрики, заводы, дороги, мосты и другие инженерные сооружения; изготовляют машины, станки, турбины и многие другие изделия; собирают и устанавливают оборудование на фабриках, заводах, электростанциях и других объектах. [2, с.3]

Потребность изображать предметы появилась у людей очень давно. Еще в древности люди изображали на камнях диких зверей, охоту и др. Позднее подобные изображения появились на предметах домашнего обихода - сосудах, вазах и на другой утвари. Так возникли первые зарисовки предметов. [2, с.3]

Изображения различных предметов – рисунки появились как средство общения между людьми еще до создания письменности. С тех пор как научились возводить сначала простейшие, а потом более сложные сооружения, роль рисунка, а затем и чертежа значительно возросла.

О появлении первых графических изображений можно судить только по сохранившимся в архивах, музеях и библиотеках графическим изображениям Древней Руси. [3, с.4]

В процессе трудовой деятельности человека возникла необходимость изображать еще не существующие предметы. Такая задача стала перед зодчими при сооружении храмов, театров, дворцов. [2, с.3]

С тех пор как люди научились возводить различные сооружения, вначале лишь простейшие, а потом все более и более сложные, роль рисунка, а затем и чертежа значительно возросла. Рост строительства гражданских сооружений и развитие разнообразных отраслей промышленности и техники влияли на инженерную графику, призванную обеспечивать потребности производства. Постепенно были выработаны особые приемы изображения зданий с составлением планов, фасадов и разрезов.

Русские зодчие, под руководством которых возводились крепости и гражданские сооружения в Киеве, Пскове, Новгороде, Суздале, Владимире и других старинных городах, уже умели выполнять и использовать достаточно сложные чертежи. Памятники архитектуры XIV-XVIвв. свидетельствуют о высоком мастерстве русских строителей. [4]

Чертежи прошли долгий путь от изображения на скалах до компьютерных изображений. Изучая предмет в школе, школьники должны знать историю его возникновения. Поэтому тема моего реферата актуальна и заинтересует многих.

Задачами данного реферата являются: описание истории возникновения, становления и развития черчения до индустриальных цивилизаций: Древнего Египта, Древней Греции и Древнего Рима, а также стран Западной Европы и России, от Средневековья до наших дней, от рисунка, как способа передачи информации, до компьютерной графики, о развитии графической культуры в России.

В написании своей работы я использовал информацию из книг И.А. Воротникова «Занимательное черчение», С.К. Боголюбова «Черчение», П.В. Барсукова «Строительное черчение», а так же использовал информацию из Интернета. [4], [5].

Глава 1. Возникновение черчения

История возникновения и развития науки об изображении предметов на плоскости берет свое начало в далеком прошлом. Еще не зная бумаги и карандашей, человек с помощью угля, мела или какого-нибудь красящего вещества изображали на стенах своих жилищ предметы из окружающей его природы. [1, c.8] Сначала материалом была земля, стены пещер, камни, на которых выцарапывались рисунки. Затем использовали бересту, кожу, папирус, пергамент, бумагу и другие материалы, на которые изображения наносились чернилами или тушью с помощью гусиного пера. Только в конце 18 века для построения графических изображений стали применять карандаши.

Почти сто лет назад на севере Испании обнаружили пещеру, весь свод которой был украшен цветными рисунками бизонов, кабанов, диких лошадей. Археологи установили дату их происхождения - это эпоха каменного века - палеолита. Несколько лет назад подобные рисунки были обнаружены на Южном Урале в Каповой пещере. Все это свидетельствует о том, что начало появления графических изображений было положено еще в древние времена. [5, c.5]

Возникновение строительных чертежей относится к тому времени, когда люди для постройки жилища или помещения для хранения утвари или зимовки скота на земле в натуральную величину разбивали первые чертежи, которые назывались "планами" помещений, и на них возводили постройки (см. Приложения, рис. 1 а, с. 19). Делалось это с помощью примитивных приспособлений. Линейные размеры откладывали деревянным циркулем-измерителем и веревочным прямоугольным треугольником, окружности проводили с помощью веревки и двух колышков. (см. Приложения, рис. 1 б, с. 19) Один колышек вбивали в землю, он играл роль центра, а другим, натягивали веревку, проводили окружность. На чертежах старались показать как форму, так и размеры предметов. [5, c. 6]

Оказалось, что наиболее удобным приемом передачи информации об объемном, реально существующем или придуманном объекте является графическое изображение его на плоскости. По мере усложнения создаваемых инженерных сооружений, механизмов и машин возникла необходимость разработки таких правил их изображения, которые позволили бы с использованием ограниченного числа средств (точек, линий, цифр, знаков и надписей) передавать достаточно полную информацию в виде, доступном любому специалисту. [5, c. 7]

С развитием строительного дела и техники людям понадобились такие способы изображения пространственных предметов, которые позволили бы быстро и точно передать действительные размеры этих предметов, отразить их особенности и взаимное расположение. Еще не появилась специальная наука об изображении пространственных тел, а уже отдельные приемы и правила находили широкое применение в различных областях техники. Эти приемы мы находим в чертежах знаменитых русских механиков Кулибина и Ползунова, в кораблестроительных чертежах эпохи Петра I и в других работах русских и иностранных техников. (см. Приложения, рис. 2, с. 19)

Индустриализация нашей страны, создание отечественного машиностроения и других производств, сооружение новых фабрик, заводов и городов привело к более широкому использованию чертежей. Это вызвало необходимость разработать единые правила для составления и оформления чертежей. Первый сборник стандартов «Чертежи в машиностроении» был издан в 1929г. [2, c. 4]

Таким образом, черчение как предмет изучения ставит следующие задачи: научить при помощи чертежных инструментов производить различные геометрические построения на плоскости, выполнять наглядные изображения предметов на бумаге, как при помощи чертежных инструментов, так и от руки, в виде технического рисунка; изображать предметы на чертежах, прямоугольных проекциях и решать на этих чертежах пространственные задачи; научить чтению чертежей и самостоятельному выполнению эскизов и чертежей несложных деталей и узлов; развить пространственное представление, необходимое для производственной работы. [2, c.4],[4].

1. Развитие черчения от рисунка до геометрии

В Египте и Вавилоне, в V — IV тыс. до н. э. в связи со строительством оросительных систем, начинают использовать некоторые землемерные инструменты и такие приспособления, как измерительный шест, отвес, выравнивание с помощью воды. В этот период развивается и измерение затопленных площадей, заложившее начала геометрии. Для строительства крупных объектов, какими являлись пирамиды, храмы, дамбы, каналы, нужны были рабочие чертежи, эскизы. Древние египтяне имели хорошо развитое представление о планиметрических и пространственных отношениях и навыки составления технических эскизов. Об этом свидетельствуют сохранившиеся строительные и различные вспомогательные планы сооружений того времени, например план гробницы египетского фараона Рамзеса IV (около 12 в. до н. э.) или нубийских золотых рудников - 13 в. до н. э. [5, c. 7] (см. Приложения, рис. 3, с. 19)

В античной Греции графика использовалась при проектировании монументальных сооружений, для иллюстрации математических трудов. Пришедшая на смену египетской культура Древней Греции оставила нам имена не только великих скульпторов, поэтов и философов, но и великих математиков - это Фалес из Милета, Пифагор из Самоса, Евклид из Алек-сандрии, Архимед из Сиракуз.

Римский архитектор и инженер Витрувий, обобщая и развивая опыт греческого и римского зодчества, использовал непременные составляющие любого проекта - три вида изображений: ихнографию (план сооружения), ортографию (вид спереди) и сценографию (изображение в перспективе). Новое развитие теории изображений произошло лишь в эпоху Ренессанса (13 -16в.в. н.э.). Возрождение античной культуры вызвало потребность достоверного изображения окружающего мира. Поиски сущности правильного изображения привели к использованию математики, законов геометрии и открытию закономерностей перспективы. Крупный вклад в теорию технического изображения внес Леонардо да Винчи, гениальный итальянский художник, учѐный эпохи Возрождения. [5, c. 8]

Выдающийся немецкий живописец и график Альбрехт Дюрер (1471 - 1528) не только впервые изложил основы евклидовой геометрии и описал построение геометрических фигур, но и заметно развил теорию пространственного изображения. Особое место в формировании современных способов отображения геометрических форм объектов окружающего мира занимает французский ученый и инженер Амедео Франсуа Фрезье (1682- 1773). Его труды можно считать первыми фундаментальными пособиями по основам начертательной геометрии. Фрезье пользовался различными приемами проецирования, приводил примеры проецирования на две взаимно перпендикулярные плоскости, применял для определения истинного вида фигуры способы преобразования чертежа. Многие использованные им понятия и приемы современны и поныне. Французский геометр и архитектор Жирар Дезарг первый, кому удалось дать первые научные обоснования правил построения перспективы. [5, c. 9]

Возникновение начертательной геометрии как науки об изображении пространственных геометрических форм на плоскости связывают с именем французского математика и инженера Гаспара Монжа (1746-1818). В 1795 году Гаспар Монж впервые систематизировал и изложил методы начертательной геометрии – науки, изучающей геометрические способы изображения предметов на плоскости. С этого времени чертеж стал международным языком инженеров. [1, c. 8-9]

В России курс начертательной геометрии впервые начал читать профессор Я.А. Севастьянов в 1809г. в Петербургском институте инженеров путей сообщения, а впоследствии в Технологическом институте, в университете и в ряде других высших учебных заведений. Я.А. Севастьянов в выпущенных им трудах по начертательной геометрии делал первые попытки применения теоретических положений начертательной геометрии для решения практических инженерных задач. [4]

Таким образом, начертательная геометрия была разработана Г.Монжем, обобщившем метод прямоугольного проецирования предметов на две взаимно перпендикулярные плоскости проекций и в 1798г. Монж опубликовал свой труд «Начертательная геометрия», который лег в основу проекционного черчения.

1. Развитие графической культуры в России

В России первые достоверные сведения о чертежах относятся к 16 веку. Например, в описи царского архива за 1574 год можно прочесть следующее: «Ящик 57. А в нем чертежи Лукам Великим и Псковским пригородкам с литовским городом Полотцком». (См. Приложения, рис. 4, с. 20) приводится изображение оружейного двора в Тобольске, оно взято из «Чертежной книги Сибири». Эти чертежи выполнялись для нужд картографии, строительства, промышленности и военного дела. Чертежи выполнялись с помощью чертежных инструментов: линейки (правило) и циркуля (кружало). По распоряжению Ивана Грозного по всему Московскому государству специальными людьми собирался географический материал, который лег в основу составленного в 16 веке «Большого чертежа» всей Московской Руси. В начале 17 века при Борисе Годунове был составлен «Годуновский чертеж Кремля», изображавший дворцовые палаты и оборонительные укрепления, расположенные вокруг Кремля. Все сооружения строились по разработанным чертежам. [5, c. 10]

Большим стимулом к развитию графической культуры в России явилась деятельность Петра I. В начале 18 века в России бурно развивается кораблестроение, горнорудная промышленность, строятся машины и заводские силовые установки. Все это требовало умелого выполнения чертежей.

С развитием производства на смену мелким ремесленным мастерским приходят крупные мануфактуры, где широко применяется разделение труда. Теперь одно изделие выполняется несколькими мастерами. Появились промышленные чертежи. Сначала они выполнялись без размеров, затем на поле чертежа стали делать надписи, указывающие основные размеры. С развитием техники чертежи усложнялись, и их выполнение требовало более высокой точности исполнения. Стали применять масштабы, проекционную связь, выполняя разрезы, без которых невозможно было понять внутренние устройство изделия и принцип его работы. Эти чертежи были уже близки к современным чертежам, но на них не было размеров. Они определялись с помощью масштабной шкалы, изображенной на поле чертежа.

Примером таких чертежей могут служить чертежи паровой машины И.И. Ползунова, выполненные в 1763 году. Чертеж выполнен в одной ортогональной проекции. На чертежах изображены поперечный разрез машины, на котором показаны применяемые материалы (кирпич, древесина, грунт), отдельные детали.

Продолжателями дела И. И. Ползунова в развитии отечественной техники и совершенствовании чертежа были русские механики отец и сын Черепановы. В 1824 году по их чертежам была построена первая паровая машина. (См. Приложения, рис. 5, с. 20)

Талантливым механиком - изобретателем, внесшим большой вклад в совершенствование чертежа, был И.П. Кулибин. В его проекте однопролетного арочного моста через реку Неву были чертежи поперечного разреза моста, отдельных конструкций, а также вид сверху и сбоку. (См. Приложения, рис. 6, с. 21)

С развитием машинного производства чертеж приобретает значение важного технического документа, содержащего данные не только о форме и размерах детали, но и о чистоте обработки и поверхностей, термической обработке и сведения, необходимые для изготовления этой детали. Во второй половине 18 века встречаются чертежи, выполненные в наглядном изображении. Это уже зарождение будущей аксонометрии. Примером может служить чертеж К. Д. Фролова. «Рудоподъемная машина». [5, c. 11-12], (См. Приложения, рис. 7, стр. 21).

Таким образом, в 20 в. черчение следовало за техническим прогрессом, быстрый рост потребности в чертежах привело к совершенствованию приемов изображения, а также используемых технологий и оборудования. Если в начале века для хранения и размножения использовали чертежи, выполненные тушью на тонком батисте, то в середине века стало возможным оперативно изготавливать необходимое число копий с оригинала, вычерченного карандашом на листе бумаги

Глава 2. Компьютерная графика

С середины 20 века интенсивно развивается машинная или компьютерная графика. Разработанные системы автоматизированного проектирования (САПР) предназначены для выполнения проектных работ с применением математических методов и компьютерной техники.

Представление данных на мониторе компьютера в графическом виде впервые было реализовано в середине 50-х годов для больших ЭВМ, применявшихся в научных и военных исследованиях. С тех пор графический способ отображения данных стал неотъемлемой принадлежностью большинства компьютерных систем. Компьютерная графика охватывает все виды и формы представления изображений, доступных для восприятия человеком либо на экране монитора, либо в виде копии на внешнем носителе (бумага, кинопленка, ткань и прочее).

Компьютерная графика внесла качественные изменения в способы передачи информации геометрического характера. Стало возможным выполнять и размножать чертежи, используя компьютер, вводить в память компьютера чертежи, выполненные вручную, сохранять информацию на магнитном носителе и передавать эту информацию непосредственно на технологическое оборудование, предназначенное для изготовления моделей или готовых деталей.

В зависимости от способа формирования изображений компьютерную графику принято подразделять на растровую, векторную и фрактальную.

Отдельным предметом считается трехмерная (3D) графика, изучающая приемы и методы построения объемных моделей объектов в виртуальном пространстве.

Особенности цветового охвата характеризуют такие понятия, как черно-белая и цветная графика. На специализацию в отдельных областях указывают названия некоторых разделов: инженерная графика, научная графика, Web-графика, компьютерная полиграфия и прочие. На стыке компьютерных, телевизионных и кинотехнологий зародилась и стремительно развивается сравнительно новая область компьютерной графики и анимации. [5, c. 13-14]

Таким образом, компьютерная графика служит инструментом, но ее структура и методы основаны на передовых достижениях фундаментальных и прикладных наук: математики, физики, химии, биологии, статистики, программирования и множества других. Компьютерная графика является одной из наиболее бурно развивающихся отраслей информатики.

2.1. Виды компьютерной графики

Фрактальная графика основана на математических вычислениях. Базовым элементом фрактальной графики является сама математическая формула, то есть никаких объектов в памяти компьютера не хранится и изображение строится исключительно по уравнениям. Таким способом строят как простейшие регулярные структуры, так и сложные иллюстрации, имитирующие природные ландшафты и трехмерные объекты. [5, c. 15]

Трехмерная графика нашла широкое применение в таких областях, как научные расчеты, инженерное проектирование, компьютерное моделирование физических объектов. Для создания реалистичной модели объекта используют геометрические примитивы (прямоугольник, куб, шар, конус и прочие) и гладкие поверхности. [5, c. 14]

Для растровых изображений, состоящих из точек, особую важность имеет понятие разрешения, выражающее количество точек, приходящихся на единицу длины. [5, c. 16]

Если в растровой графике базовым элементом изображения является точка, то в векторной графике – линия. Линия описывается математически как единый объект, и потому объем данных для отображения объекта средствами векторной графики существенно меньше, чем в растровой графике. Линия – элементарный объект векторной графики. Как и любой объект, линия обладает свойствами: формой (прямая, кривая), толщиной, цветом, начертанием (сплошная, пунктирная). Например, куб можно составить из шести связанных прямоугольников, каждый из которых, в свою очередь, образован четырьмя связанными линиями. Возможно, представить куб и как двенадцать связанных линий, образующих ребра. [5, c. 17], (См. Приложения, рис. 8-11, стр. 21-22)

Заключение

Подводя итог проделанной работе можно сказать, что любая область человеческой деятельности в какой-то степени связана с передачей графической информации, сведений о предметах или явлениях окружающего нас мира. Чертежи являются необходимыми изображениями, без которых невозможно строительство зданий, различных сооружений, изготовление каких-либо предметов, машин и механизмов. Умение понимать язык чертежа и передавать на этом языке необходимые сведения, необходимы специалистам в различных областях. Чертеж является одним из главных носителей технической информации, без которой не обходится ни одно производство.

Я считаю, что при работе с рефератом я достигла всех задач поставленных во введении. Своей работой я осталась довольна.

Список использованных источников

1. Воротников И.А. Занимательное черчение / И.А. Воротников. – Изд. 2-е, доп. М., «Просвящение», 1969.- 149с.

2. Барсуков П.В. Строительное черчение: учебное пособие для проф.-техн. училищ / П.В. Барсуков – Изд. 2-е. М., «Высшая школа», 1966. – 307с.

3. Боголюбов С.К. Черчение: Учебник для машиностроительных специальностей средних специальных учебных заведений / С.К. боголюбов – М.: Машиностроение, 1985. – 336с.

4. История развития чертежа, чертежные инструменты и оборудование [Электронный ресурс] // Мультиурок: [сайт]. – URL: https://multiurok.ru/files/istoriia-razvitiia-chiertiezha-chiertiezhnyie-inst.html (дата обращения: 06.11.2017).

5. История черчения [Электронный ресурс] : методические указания к изучению дисциплины «История черчения» для студентов бакалавриата заочной формы обучения направления подготовки 38.03.01 Экономика / М-во образования и науки Рос. Федерации, Нац. исследоват. Моск. гос. строит. Ун-т, каф. начертательной геометрии и графики ; сост. Т.А. Жилкина. — Электрон. дан. и прогр. (2 Мб). — Москва: НИУ МГСУ, 2015. — Учебное сетевое электронное издание — URL: http://lib.mgsu.ru/Scripts/irbis64r_91/cgiirbis_64.exe?C21COM=F&I21DBN=IBIS&P21DBN=IBIS (дата обращения: 06.11.2017).

Приложения

Рисунок 1. Возникновение строительных чертежей

Рисунок 2. Чертеж весельного шлюпа, выполненный в 1719 г. Петром I

Рисунок 3. "Карта золотых рудников".

Настенные росписи середины IV-го тысячелетия до н.э.

Рисунок 4. Изображение оружейного двора в Тобольске

Рисунок 5. Поперечный разрез первой паровой заводской машины, изобретенной И. И. Ползуновым в 1763 году.

Рисунок 6. Одноарочный мост через Неву по проекту И.П. Кулибина

Рисунок 7. Рудоподъёмная машина по проекту К.Д. Фролова

Рисунок 8. Фрактальная графика

Рисунок 9. Трехмерная графика

Рисунок 10. Растовая графика

Рисунок 11. Векторная графика

14