Теоретические основы черчения и начертательной геометрии

Из плоскостных изображений объекта наиболее широкое применение в практике получили рисунки и чертежи. Рисунком называют изображение предмета от руки и на глаз с кажущимися относительными размерами и положениями отдельных его элементов. Чертежом называют изображение предмета, построенное по особым правилам с помощью чертежных инструментов в точной зависимости от размеров и положения в пространстве соответствующих линий предмета.

В технике чертежи являются основным средством выражения человеческих идей. Они должны не только определять форму и размеры предметов, но и быть достаточно простыми и точными в графическом исполнении, помогать всесторонне исследовать предметы и их отдельные детали.

Эти требования к чертежам и привели к созданию теории изображений, составляющей основу начертательной геометрии. Правила построения изображений основаны на методе проекций. Поэтому проекционный метод построения изображений является основным методом начертательной геометрии

Научившись абстрактно мыслить, т. е. мысленно представлять себе какие-либо образы, человечество в процессе своего развития столкнулось с необходимостью материализации этих образов и создания на основе этих образов объектов материальной культуры. Эти объекты создавались хаотически, с опорой на интуитивные знания и представления из предлагаемых природой материалов. Однако по мере развития умений и навыков человека его предметная среда становились все более сложной, значительной и соизмеримой с ним самим. Наступил этап конкретизации форм и величин, т. е. возникла необходимость измеряемости объектов материальной культуры и необходимость передачи информации о сооружаемых объектах другим людям.

Таким образом то, что раньше человек при изготовлении или сооружении представлял только мысленно или копировал уже с ранее изготовленного, уже должно было фиксироваться в виде технического изображения и быть понятным другим людям.

Первые изображения рисовались прямо на земле или на плоских поверхностях. Они носили примитивный и очень необъективный характер.

В процессе эволюции эти изображения стали называться чертежами. Чертеж – это изображение плоской или пространственной формы на плоскости, построенное с помощью чертежных инструментов и в определенном масштабе. С помощью чертежа можно измерить объект и получить точное представление о его форме.

Историческая справка. Первые попытки построения проекционных графических изображений применялись еще в Древнем Египте при возведении сооружений. Это были изображения планов и фасадов (горизонтальные и фронтальные проекции без проекционной связи). Ортогональное изображение применялось также в пейзажных рисунках.

Графические изображения существовали и в России с древних времен. Это перспективные рисунки и планы городов, выполненные на основе глазомерной съемки в условной проекции

Леонардо да Винчи все свои технические проекты выполнял в так называемой «конической перспективе» от руки.

Альбрехт Дюрер, великий немецкий художник, изучал основы геометрии и теории перспективы, учение о правильных многогранниках, торию кривых линий, предлагал решение некоторых задач древности. Он дал описание правильных геометрических тел, изобразил их развертку.

Архимед рассчитывал длины плоских кривых (спираль Архимеда), которые изучаются в разделе «Геометрическое черчение».

Греческий ученый Евклид создал элементарную геометрию (Евклид, «Начала», 111 в. до н. э.), опирающуюся на ряд аксиом. Они используются в современной математике, начертательной геометрии, проекционном черчении, планиметрии (геометрия плоских фигур) и стереометрии (геометрия пространственных фигур). Все геометрические тела, рассматриваемые нами в черчении, имеют евклидовы параметры (длина, ширина, высота) и существуют в так называемом «евклидовом (трехмерном) пространстве».

Накопленные знания по теории и практике изображений пространственных форм на плоскости систематизировал и обобщил французский геометр, инженер и политический деятель Гаспар Монж (1746-1818). Биографы характеризуют его как неутомимого ученого, педагога, инженера, энергичного общественного и политического деятеля.

К важным для развития теории изображения пространственных форм можно отнести курсы Адемара, Брисса, Гурнери, Оливье, Пиле (Франция), Вулея, Игльса (Англия), Бурместера, Гаука, Мюллера (Германия), Будаева, Курдюмова, Редера (Россия).

Развитие способов изображения в России шло самобытным путем. Это были методы плоскостного условного изображения, нередко в виде силуэта (16 в.), при этом план совмещался с видом.

В 17 веке план и вид объекта уже не совмещались, а располагались слитно. Но это был еще очень несовершенный чертеж. Кроме этого отсутствовали размеры.

В эпоху Петра 1 было введено изображение чертежей в масштабе (планы). Общие виды изображались в виде перспективных рисунков. Сам Петр 1 прекрасно чертил.

Кулибин И. П. – знаменитый русский механик-самоучка (1735-1818) – изобрел множество механизмов и выполнял их только по чертежам.

Курс начертательной геометрии в России стал читаться с 1810 года в Петербургском институте корпуса инженерных путей сообщения учеником Монжа инженером К. И. Потье. В 1816 г. Потье с помощью Я. А. Севастьянова издал свой курс, переведенный на русский язык. Я. А. Севастьянов издал первый отечественный учебник «Основания начертательной геометрии», ему было присвоено звание первого русского профессора начертательной геометрии. Кроме этого, в разные годы курсы начертательной геометрии издавали Н. И. Макаров, В. И. Курдюмов, Н. А. Рынин, Н. Ф. Четверухин, И. И. Котов, В. О. Гордон, Н. С. Кузнецов.