Принципы создания кинетических скульптур

Кинетическое искусство (от греческого κινητικός — «движущийся») представляет собой направление современного изобразительного искусства, в котором произведения или их отдельные элементы находятся в движении во время наблюдения зрителем. Основная идея кинетического искусства заключается в преодолении традиционной статичности скульптуры и включении движения как неотъемлемого художественного элемента.

Объекты кинетического искусства — движущиеся скульптуры или инсталляции — приводятся в действие различными способами: с помощью двигателей, энергии воздуха, воды или самим наблюдателем. Такие произведения часто создают интересные сочетания света и тени, а иногда сопровождаются звуковыми эффектами для усиления эстетического воздействия на зрителя.

Кинетические скульптуры могут вибрировать, покачиваться, постукивать и перемещаться в пространстве, создавая постоянно меняющиеся визуальные образы. Эти произведения искусства находятся на стыке художественного творчества, инженерной мысли и технологических решений.

История развития кинетического искусства

Кинетическое искусство зародилось в 20-30-х годах XX века как ответ на изменения в технологической сфере и новое мироощущение человека. Первые идеи о необходимости отображения движения в искусстве были высказаны итальянскими футуристами в Первом манифесте футуризма, опубликованном Филиппом Маринетти в 1909 году. Футуристы признавали скорость, движение и антистатику как новые предметы изображения.

Элементы кинетизма существовали с древних времён в виде различных механических трюков, оживлявших скульптуры, в прикладных искусствах и театральной сценографии. Однако как самостоятельное направление кинетическое искусство сформировалось благодаря экспериментам художников-авангардистов начала XX века.

Первым произведением кинетического искусства часто называют «Велосипедное колесо» Марселя Дюшана, созданное в 1913 году. Дюшан прикрепил колесо на велосипедной вилке к табуретке, предвосхищая создание «реди-мейдов».

Значительный вклад в развитие кинетического искусства внёс американский скульптор Александр Колдер. С начала 1930-х годов он создавал абстрактные динамические конструкции, которые приводились в движение моторами. Колдер назвал свои объекты «мобилями», хотя сам термин был предложен Марселем Дюшаном при посещении мастерской Колдера. Позднее работы Колдера приводились в движение не только моторами, но и естественным способом — под воздействием потоков воздуха.

В 1932 году Колдер выставил 30 динамических абстрактных скульптур, названных «Мобиль». В своих работах он использовал проволоку, дерево, металл, эбонит, листовое железо, ртуть, болты и другие материалы. В некоторых мобилях применялся электрический мотор.

Опыты создания динамической пластики встречаются также в дадаизме, Баухаузе и русском конструктивизме. Теоретические основы кинетического искусства были заложены в «Реалистическом Манифесте» Наума Габо и его брата Антуана Певзнера, которые выступили пионерами кинетик-арта и критиковали кубизм и футуризм.

Окончательно кинетическое искусство как направление оформилось в 1960-е годы. Теоретики кинетизма рассматривали движение как средство противостояния бесконечному повторению художественных форм и «исчерпанности» искусства. Николас Шёффер выдвинул принципы пространственно-свето-хроно-динамизма как основы кинетического искусства.

Принципы создания кинетических скульптур

Физические принципы движения

Создание кинетических скульптур базируется на фундаментальных физических принципах и законах механики. Художники-кинетисты используют различные типы движения: вращательное, колебательное, поступательное или их комбинации.

Одним из базовых принципов является преобразование энергии. Кинетические скульптуры могут использовать:

• Энергию ветра (аэродинамические конструкции)
• Электрическую энергию (моторизованные механизмы)
• Гравитационную энергию (маятниковые системы)
• Энергию воды (гидравлические системы)
• Солнечную энергию (фотоэлементы)
• Механическую энергию зрителя (интерактивные скульптуры)

Важным аспектом является баланс и равновесие элементов скульптуры. Для мобилей, подобных работам Колдера, критически важно правильное распределение массы и нахождение центра тяжести каждого элемента. Центр тяжести кольцевого сектора, который часто встречается в работах Колдера, рассчитывается по специальным формулам.

Механические принципы

Механические принципы лежат в основе функционирования большинства кинетических скульптур. Художники используют различные типы механизмов:

• Рычажные механизмы — основаны на принципе рычага, где точка опоры разделяет рычаг на два плеча
• Зубчатые передачи — позволяют передавать вращательное движение между осями
• Кулачковые механизмы — преобразуют вращательное движение в возвратно-поступательное
• Кривошипно-шатунные механизмы — преобразуют вращательное движение в поступательное и наоборот
• Маятниковые системы — используют гравитацию для создания колебательного движения
• Пружинные механизмы — накапливают и высвобождают энергию

Особое место занимают стопоходящие механизмы, которые используются в работах Тео Янсена. Эти механизмы переводят вращательное движение в поступательное, создавая эффект «шагания». Для проектирования таких механизмов необходимо решать системы нелинейных алгебраических уравнений, вытекающих из теоремы Пифагора или теоремы косинусов.

Математические принципы

Математика играет ключевую роль в проектировании кинетических скульптур. Художники используют различные математические концепции:

• Геометрические принципы — для расчёта форм и траекторий движения
• Тригонометрические функции — для моделирования колебательных движений
• Дифференциальные уравнения — для описания динамики систем
• Алгебраические уравнения — для расчёта параметров механизмов
• Теория оптимизации — для нахождения оптимальных параметров конструкции

При создании стопоходящих механизмов, подобных работам Тео Янсена, художник решает систему нелинейных алгебраических уравнений для оптимизации узлов — подбора таких длин рычагов, при которых конструкция будет двигаться плавно, без толчков.

Для современных кинетических скульптур часто применяется метод конечных элементов, когда виртуальную модель разбивают на отдельные очень маленькие элементы, к которым применяют известные простые физико-математические законы и правила.

Методы создания кинетических скульптур

Проектирование и моделирование

Процесс создания кинетической скульптуры начинается с проектирования и моделирования. Современные художники используют как традиционные методы эскизирования, так и компьютерное моделирование.

Этапы проектирования включают:

1. Концептуальное проектирование — разработка идеи и общего вида скульптуры
2. Структурное проектирование — определение основных узлов и механизмов
3. Детальное проектирование — расчёт параметров каждого элемента
4. Моделирование движения — проверка работоспособности механизмов

Многие современные художники используют специализированное программное обеспечение для моделирования. Например, Энтони Хоу начинает с цифрового моделирования, используя программу Rhinoceros 3D. После создания виртуальной модели стальные элементы скульптур изготавливаются при помощи плазменной резки и собираются с использованием традиционных технологий работы с металлом.

При проектировании кинетических скульптур часто используются классические методы теории механизмов и машин, такие как метод планов для рычажного механизма. Также поиск решений некоторых задач осуществляется экспериментальным путём с помощью метода перебора вариантов.

Материалы и технологии изготовления

Выбор материалов для кинетических скульптур зависит от концепции произведения, требуемых механических свойств и условий эксплуатации. Художники используют широкий спектр материалов:

• Металлы (сталь, алюминий, медь) — для прочных конструкций и механизмов
• Дерево и фанера — для лёгких и эстетичных элементов
• Пластик и полимеры — для гибких и лёгких деталей
• Стекло — для оптических эффектов
• Проволока — для гибких соединений и лёгких конструкций
• Композитные материалы — для сочетания различных свойств

Технологии изготовления кинетических скульптур включают:

• Механическую обработку (резка, сверление, токарная обработка)
• Сварку и пайку для соединения металлических элементов
• Лазерную и плазменную резку для точного изготовления деталей
• 3D-печать для создания сложных форм
• Ручную сборку и настройку механизмов

Дэвид Рой, создающий кинетические скульптуры из дерева, использует обычную берёзовую фанеру. Его скульптуры приводятся в движение лёгким дуновением ветра и могут работать от 8 до 16 часов после выведения из положения равновесия, не требуя двигателя или аккумуляторов.

Приводные системы

Приводные системы — это механизмы, обеспечивающие движение кинетических скульптур. Выбор приводной системы зависит от концепции произведения и условий его экспонирования.

Основные типы приводных систем:

1. Ветровые приводы — используют энергию ветра для движения. Примером могут служить работы Энтони Хоу, которые вращаются под действием ветра. Даже легчайший бриз способен привести в движение десятки вращающихся частей его скульптур.

2. Электромеханические приводы — используют электродвигатели для создания движения. Внутри скульптур монтируются подвесные мотор-редукторы, которые обеспечивают контролируемое движение элементов.

3. Гидравлические и пневматические системы — используют давление жидкости или газа для создания движения.

4. Маятниковые и пружинные механизмы — используют потенциальную энергию, накопленную в поднятом грузе или сжатой пружине.

5. Ручные приводы — приводятся в действие зрителем, что создаёт интерактивный элемент.

Тео Янсен создаёт кинетические скульптуры Strandbeest («пляжных животных»), способных передвигаться под воздействием ветра по песку. Его механизмы запасают энергию ветра, надувая «желудок», состоящий из пластиковых бутылок, умеют определять тип почвы, по которой ходят, и выбрасывают якоря, если ветер дует слишком сильно.

Типы кинетических скульптур

Мобили и подвесные конструкции

Мобили — это подвесные кинетические скульптуры, элементы которых могут свободно вращаться под воздействием воздушных потоков. Термин был введён Марселем Дюшаном для описания работ Александра Колдера.

Мобили Колдера представляют собой сложно устроенные и вложенные друг в друга «весы», построенные по принципу рычажных весов. Это вращающиеся под действием потоков воздуха конструкции из проволоки и металла с плоскими грузиками разнообразной формы, расположенными иерархически.

Современные мобили и подвесные конструкции часто используются в выставочных пространствах и общественных интерьерах. Например, для Московского финансового форума была создана подвесная кинетическая инсталляция с волнообразными движениями элементов композиции, выполненных в красном и зелёном цветах.

Механические скульптуры

Механические скульптуры используют различные типы механизмов для создания движения. Они могут быть полностью автономными или требовать внешнего источника энергии.

Примером механических скульптур являются работы Жана Тингели, который стремился оживить и гуманизировать машины, борясь с тоской индустриального мира. Его скульптуры часто представляют собой причудливые механизмы, которые совершают нецелесообразные, абсурдные действия.

Другим примером являются кинетические скульптуры Дэвида Роя, которые после выведения из положения равновесия могут работать до 16 часов без использования двигателя или аккумуляторов.

Стопоходящие механизмы

Стопоходящие механизмы — особый тип кинетических скульптур, которые имитируют процесс ходьбы живых существ. Наиболее известным создателем таких механизмов является голландский художник Тео Янсен.

С 1990 года Янсен создаёт Strandbeest — «пляжных животных», способных передвигаться под воздействием ветра по песку. От поколения к поколению его механизмы совершенствуются: современные конструкции способны взаимодействовать с окружающей средой, реагировать на её изменения.

При конструировании своих объектов Янсен использует генетические алгоритмы, которые симулируют эволюцию биологических видов. Его целью является выведение «стад» этих животных на пляжи, чтобы они жили своей собственной жизнью.

Модульные фигуры Strandbeest доступны для приобретения и собственных экспериментов. Небольшой экземпляр состоит из 120 частей, коленчатого вала и ветряка, а на сборку уходит около полутора часов.

Световые и оптические кинетические скульптуры

Световые и оптические кинетические скульптуры используют свет, тени и оптические эффекты как основные выразительные средства. Они могут создавать завораживающие визуальные образы, меняющиеся в процессе движения.

Хулио Ле Парк в своих работах обыгрывает феномены прозрачности, игры света и теней. Его скульптуры создают постоянно меняющиеся световые эффекты, которые зависят от движения элементов конструкции.

Некоторые кинетические скульптуры используют проекции света для создания движущихся теней. Например, игрушечный поезд с фонариком может ехать мимо бесформенных предметов и по мере движения подсвечивать их так, чтобы они отбрасывали тени в виде зданий или людей.

Отто Пиене создавал так называемые «Licbraum» или «Световые пространства» — ансамбли светящихся пластических объектов. Эти работы представляют собой сферы и диски из перфорированного металла, которые подсвечиваются изнутри и приводятся в движение мотором. При вращении они проецируют на стены и потолки постоянно меняющиеся лучи света, создавая настоящую световую хореографию.

Анатолий Волгин в своей работе «Начало» (1965) создал светодинамический кинетический объект в форме пространственной спирали. Реконструированная версия этой работы имеет диаметр 4 метра и демонстрирует, как простая геометрическая форма в сочетании со светом может создавать сложные визуальные эффекты.

Диет Вигман разработал особую технику создания теневых скульптур, где не только получаемая тень имеет художественную ценность, но и сам объект, отбрасывающий тень, представляет собой завершённое произведение искусства. В его работах трёхмерный объект отбрасывает на стену или пол совершенно не соответствующую ему тень, создавая эффект визуального парадокса.

Интерактивные кинетические инсталляции

Современные кинетические скульптуры часто включают интерактивные элементы, позволяющие зрителям влиять на произведение искусства. Это может быть достигнуто через датчики движения, звуковые датчики или сенсорные экраны. Такие инсталляции создают погружающий опыт, где зрители становятся активными участниками творческого процесса.

Световые инсталляции имеют способность преобразовывать пространство, в котором они расположены. Использование света может радикально изменить внешний вид и атмосферу как внутренних, так и наружных пространств, создавая впечатляющие визуальные эффекты, которые меняют восприятие и ощущение места.

Светокинетическое искусство как отдельное направление

Светокинетическое искусство (Lumino Kinetic Art) — это особый вид искусства, включающий в себя свет (итал. Lumino — свет, огонёк) и движение (греч. kinetikos — движение, приводящий в движение). Оно является подвидом кинетического искусства, которое в свою очередь относится к медиаискусству.

Одним из основоположников светокинетического искусства считается Ласло Мохой-Надь. Его скульптура «Световой Космический модулятор» признана одним из первых световых художественных произведений, где свет и движение являются главными компонентами.

Историк искусств Франк Поппер рассматривает эволюцию светокинетического искусства как доказательство существования у людей «эстетической потребности, связанной с техническим прогрессом», а также как исходный пункт в контексте высоких технологий в искусстве.

Материалы и технологии в современном кинетическом искусстве

Современные кинетические скульпторы используют широкий спектр материалов и технологий для создания своих работ. Энтони Хоув работает с грубым материалом — стальной арматурой, но создаёт удивительно гармоничные кинетические скульптуры. В тихую погоду они выглядят элегантно и утончённо, а с первым дуновением ветерка начинают свой причудливый танец.

Технологические инновации играют ключевую роль в развитии кинетических и световых инсталляций. Использование светодиодов, проекционных маппингов, лазерных систем и компьютерного моделирования позволяет создавать все более сложные и впечатляющие работы.

Сет Гольдштейн, инженер-механик, создал устройство, способное копировать движение рук. Его кинетическая скульптура, оснащённая приводами, роторами, шкивами и компьютерными чипами, распознает аудиофайлы, воспроизводимые на электронной клавиатуре, и после играет на скрипке мелодию.

Художественная группа ArtMechanicus создаёт серию «механических рыб» — кинетических скульптур, каждая из которых имеет свою символику и художественный образ. В их коллекции есть «Рыба-дом», напоминающая Ноев ковчег, «Рыба-рыцарь», олицетворяющая одинокого всадника, «Ореховая рыба», символизирующая стремление к красоте, и «Рыба-таран» — аллегория борьбы живого и неживого начала.

Современные тенденции в кинетическом искусстве

Современное кинетическое искусство характеризуется сочетанием традиционных механических принципов с новейшими технологиями. Художники экспериментируют с интенсивностью, цветом и движением света для создания сложных визуальных образов и узоров, которые могут быть абстрактными или имитировать природные формы и явления.

Вячеслав Колейчук в своей работе «Живая линия» создал эффект бегущей линии с помощью вращающейся спирали, помещённой в неглубокий ящик. Несмотря на то, что конструкция сделана из жёсткого металла, она создаёт иллюзию гибкого, пластичного материала, способного к постоянным трансформациям.

В объекте «Три стакана» на стальной поверхности выгравированы контуры пересекающихся окружностей, так что падающий свет создаёт иллюзию объёмного предмета. Для усиления оптического эффекта на эту же поверхность художник поставил настоящий гранёный стакан.

Кинетическое искусство продолжает развиваться, находя новые формы выражения и взаимодействия со зрителем. Современные художники-кинетисты создают произведения, которые не только демонстрируют технические возможности движения и света, но и затрагивают глубокие философские и эстетические вопросы, расширяя границы восприятия искусства.

Техники нанесения цифровых текстур на скульптуры
Техника резьбы по пенопласту для прототипирования скульптур
Стеклянная скульптура: современные методы и инструменты