History of architecture

Anthropometric analysis of wooden architectural heritage based on a historical system of measures

УДК: 72.03
Шифр научной специальности: 2.1.11
DOI: https://doi.org/10.47055/19904126_2024_1(85)_14

Abstract

Введение

Первые письменные упоминания о метрологии (системе величин и способах их измерения) в Древней Руси встречаются в церковных книгах при описании различного рода построек. В то время система мер была настолько привычна, что никому не приходило в голову ее подробно изучать и описывать. Первые попытки систематизации были предприняты в начале XVIII в. Петром I с введением «казенной» сажени. Руководства к проектированию и строительству 1785–1789 гг. уже составлялись с использованием «нормативных» величин – аршинов и саженей. Русская каменная архитектура вобрала в себя зарубежные принципы проектирования, одновременно используя традиции «народного» строительства. Если же мы хотим исследовать именно «народные», архаичные формы в архитектуре, то правильнее будет обратиться к примерам народного зодчества.

В настоящее время в среде архитекторов-реставраторов появляется интерес к памятникам русского деревянного зодчества. Поскольку сохранившиеся здания стремительно исчезают, исследователям нужны более быстрые и в то же время более полные методы исследования. Российская реставрационная наука – относительно молодая, качественно она развивалась в «каменном» направлении. В период урбанизации (1960–1980 гг.) наблюдался существенный упадок деревенской жизни. Старшее поколение просто не могло передать знания перебравшейся в город молодежи. В итоге сейчас мы имеем культурный «провал» в сфере плотницкого ремесла и строительства сельских домов. Тем не менее, текущее стремление горожан жить за городом вызывает спрос именно на подобные жилища, побуждая строителей вернутся к истокам. Используя метод антропометрического анализа, исследователь может сделать выводы об эргономике пространства и комфортности жилища, понимание которого так необходимо в современном строительстве.

Первый научный труд по метрологии в России был опубликован в 1827 г. ученым-геометром А.И. Ламберти [6]. После этого в научном сообществе возникло направление по изучению древнерусской системы мер. В XIX в. опубликовано несколько трудов на эту тему: Д.И. Прозоровский «Древняя русская метрология» [9], С.К. Кузнецов «Древнерусская метрология» [5] и др. В советское время также было много исследований, например, в работах Л.В. Черепнина [12], Б.А. Рыбакова [10,11] и др.

Применение русской системы мер в архитектурных памятниках Древней Руси впервые серьезно заинтересовало советских ученых после публикаций Б.А. Рыбакова. Продолжая изучение русской архитектуры, такие исследователи, как Л.М. Лисенко [7], А.А. Пилецкий1, И.Ш. Шевелев [13], опубликовали труды о закономерностях построения на основе антропометрических единиц измерения. Одновременно произошло разделение на два направления: геометрические пропорции и модульные системы.

Публикации исследований, посвященных сравнительному анализу древних систем мер разных народов, и их влияние на русскую систему мер, начались в 1970-х гг. Среди них работы Е.И. Каменцевой [3], И.А. Бондаренко [1] и др. После 2000-х этого вопроса касаются редкие исследователи [9]. Постепенно, с развитием урбанизации и метрической системы производства жилых домов (панельные здания и т.п.), интерес к антропометрии в архитектуре угасал. Последние труды, посвященные исследованиям соотношений русских мер в народных постройках, опубликованы такими авторами, как Долгов А.В., Митина Н.Н. [2].

Объект исследования: крестьянский уральский деревянный жилой дом начала XIX в.

Цель данной статьи: предложить метод анализа антропометрической системы исторического народного жилища для определения параметров комфортности пространства.

Задача статьи: продемонстрировать возможность применения метода на примере анализа числовых закономерностей антропометрических единиц в композиции планов и фасадов объектов народного деревянного зодчества.

Краткое описание русской системы мер

В русском зодчестве традиционно установилась система измерений, состоящая из трех основных единиц измерения: «вершок», «аршин» и «сажень». Соотношение величин представлено в табл.1.

Таблица 1

До XVIII в. в строительстве также применялась так называемая «простая» (или «малая») сажень, равная расстоянию между большими пальцами раскинутых рук. Следует отметить, что до этого времени в каждом княжестве также существовали «свои» сажени, которые сохранялись в народе довольно долгое время [6].

Широкое распространение приобрела именно «обычная» пядь. На основе пяди была выработана система мер, применяемых не только в строительстве, но и в быту. Модульная система, основанная на пяди, представлена в табл.2.

Таблица 2

Числовой ряд, снятый с объекта деревянного зодчества, состоит из повторяющихся величин, большая часть из которых кратна 4. Например, 12, 16, 28, 36, 44, 56, 60 вершков и т.д. Единицы системы соотносятся друг с другом кратно 4 или 10. Данные соотношения, возможно, указывают на тюркское или китайское влияние, которое передалось славянам через скифов.

Следует отметить, что длина в вершках – это относительный размер, вычисляемый по параметрам конкретного человека. Для унификации Петром I была принят рост среднестатистического человека в 1775 мм, а уже эта величина была поделена на «казенные» аршины и вершки.

Таким образом, если строитель задумает построить частный жилой дом, он будет руководствоваться величинами конкретного пользователя, хотя при этом соотношение относительных величин останется таким же. То есть 1 маховая сажень также будет равна 40 верш.ков, но 1 маховая сажень этого здания уже не будет равна 1 маховой сажени другого здания. Чтобы избежать путаницы, плотники придумали простой способ – добавлять некоторое количество вершков к стандартным размерам. Так появились величины с «кувырком», используя которые плотники могли увеличивать стандартные величины.

Существовали и другие величины, например ладонь, равная 6 вершков, а также величины для расстояний, такие как верста, равная 6000 пядей или 500 простых саженей.

Система измерения в Древней Руси не совпадала с европейской [5]. Например, вершок никак не делится на английский дюйм нацело. Посмотрев на работу голландских плотников, Петр I решил для удобства создать своего рода «переводную шкалу» фут-аршин. Итогом стало создание казенного («петровского») аршина, длина которого состоит из 16 вершков и 28 дюймов. Отношение вершка к дюйму в таком аршине составило 4/7. «Допетровская» же сажень равнялась 2160 мм, вершок в таком случае был равен 45 мм. Этот факт также может использоваться для датирования «допетровских» памятников русского деревянного зодчества.

Гипотеза «личного пространства» на основе числового и пропорционального анализа русской антропометрической системы мер

Для исследования русской антропометрической системы предлагается использовать модель «витрувианского» человека Леонардо Да Винчи с дополнительной сеткой в вершках (рис. 1). За геометрический центр тела стоящего человека Да Винчи принял линию тазобедренного сустава, но при этом не учел максимальную длину тела человека в положении лежа с вытянутыми конечностями. Этот факт, тем не менее, учтен в традиционной китайской медицине, где точкой геометрического центра тела принято считать точку на 2 вершка ниже пупка. Таким образом, за основу антропометрических показателей правильнее взять не квадрат, а круг.

Рис. 1. Пространственная модель русской антропометрической системы.
Схема А.С. Романова на основе исторического чертежа Леонардо Да Винчи

Согласно вычислениям Да Винчи, в рост человека укладывается 10 его ладоней. При росте человека в 40 вершков мы получаем длину ладони 4 вершка. Таким образом, длина ладони близка размеру 1 пядь (на схеме – синий круг с двумя кругами внутри).

Соотнеся постулаты традиционной медицины Китая и буддийской философии Индии о трех «центрах» человеческого тела с русской системой мер, мы можем зафиксировать положение этих «центров» в системе вершков следующим образом: геометрический центр, «центр тела» (голубой круг), полностью «вытянутого» по вертикали тела находится на 2 вершка выше половины сетки в 40 вершков; «центр разума» (желтый круг) находится на расстоянии 16 вершков от него, в центре лба человека (местоположение точки «третьего глаза»); «центр сердца» (зеленый круг) находится на середине расстояния между двумя описанными точками в области солнечного сплетения.

Рис. 2. Пространственная модель «личного пространства». Схема А.С. Романова

Продолжая логику построений, мы можем на основе этой информации построить ряд дополнительных сфер, отвечающих комфорту человека и определяющих эргономику пространства – «личное пространство». В соответствии с удалением от тела человека предлагается выбрать цветовую палитру сфер в виде радужного спектра (рис. 2). Тогда:

Красная сфера – это рост человека, минимальное физическое пространство и наиболее близкая человеку единица измерения (маховая сажень, равная 40 вершков, которая также известна как «объятие» в норвежской строительной традиции);

Оранжевая сфера – это физические габариты тела человека, измеренные по крайней точке – ступням от «центра тела»;

Желтая сфера – это физические габариты тела человека, измеренные по крайней точке – пальцев вытянутой вверх руки от «центра тела»;

[Первые три сферы – это максимальные габариты человеческого тела, отложенные от «центра тела». Поэтому данный набор сфер предлагается назвать «сферами физического комфорта» человека].

Зеленая сфера – это «потенциальные» габариты тела человека, измеренные по крайней точке – ступням от «центра сердца»;

Голубая сфера – это «потенциальные» габариты тела человека, измеренные по крайней точке – пальцев вытянутой вверх руки от «центра сердца»$

[Данный набор из двух сфер предлагается назвать «сферами духовного комфорта» человека].

Синяя сфера – это «потенциальные» габариты тела человека, измеренные по крайней точке – ступням от «центра разума»;

Фиолетовая сфера – это наиболее удаленное от человека пространство, которое он может «ощутить», – «потенциальные» габариты тела человека, измеренные по крайней точке – пальцев вытянутой вверх руки от «центра Данный набор из двух сфер предлагается назвать «сферами эмоционального комфорта» человека.

Анализ системы дал следующие результаты:

1. Поднятие руки вверх дает фиксированную прибавку к росту в 2 пяди, увеличивая длину тела стоящего человека до 48 вершков. Таким образом, рост человека составляет 2 ½ длины его руки (аршина), при поднятии руки вверх длина увеличивается до 3 аршинов.

2. Установив все 7 сфер с центром в общей точке (рис. 3) мы можем сделать следующее наблюдение: шаг аналогичных сфер, отложенных из одного центра, составляет 8 вершков, а из разных центров – 16 вершков. Вместе с тем, общий «модуль» равен 4 вершкам (или 1 пяди), что наталкивает на мысль о применении шестнадцатиричной системы.

Рис. 3. Модульная структура пространственной модели «личного пространства». Схема А.С. Романова

3. Длина стопы человека приблизительно равна 6 вершкам, в пересчете с дюймов – 6,8 вершка. При этом величина «стопа» в русской системе равна 8 вершкам. Таким образом, отношение «пяди» к «стопе» составляет 1 к 2, в то время как в дюймах (и фактически) это отношение составляет 8 к 12 (2 к 3)

4. Отношение диаметра фиолетовой сферы в 84 вершка к диаметру желтой сферы в 52 вершка составляет 1.615, что достаточно близко к «золотому» сечению. Продолжая деление, мы получим ряд чисел, находящихся в подобном отношении: 52/32 = 1.625, 32/20 = 1.6, 20/12 = 1.6. Значения 32, 20, 12 вершков присутствуют в частях человеческого тела, например, расстояние между запястьями раскинутых рук равно 32 вершкам, длина руки от плеча до запястья составляет 12 вершков.

5. Отношение величины в 56 вершков (косая сажень) к росту человека в 40 вершков (маховая сажень) составляет 1.4, что близко к величине √2. Продолжая деление, мы получим ряд чисел, находящихся в подобном отношении: 40/28 = 1.429, 20/14 = 1.429, 14/10 = 1.4. Значения 28, 14, 10 вершков присутствуют в частях человеческого тела, например, длина вытянутой ноги от голени до кончиков пальцев стопы равно 28 вершкам, расстояние от «центра разума» до пупка равно 14 вершкам, длина руки от локтя до кончиков пальцев равно 10 вершкам.

Размеры и пропорции ключевых частей человеческого тела по современной статистике средних размеров в переводе на вершки составляют:

- уровень плеч находится на высоте 32 вершка = 8 пядей (1/4 роста);
- уровень локтей находится на высоте 24 вершка = 6 пядей (2/3 роста);
- уровень колен находится на высоте 12 вершков = 3 пяди (7/10 роста);
- ширина торса составляет 9–10 вершков (~1/4 роста);
- длина стопы составляет 6–7 вершков;
- длина шага составляет 16 вершков, т. е. равняется 1 аршину.

Применяемые в России в XVIII в. «нормативные» размеры проемов уже учитывали антропометрические параметры [4]. Например, ширина оконного проема равна 1,5 аршина (24 вершка), что соответствует расстоянию между локтями поднятых рук. В то же время ширина одной створки двустворчатой двери принималась минимально за 12 вершков (ширина плеч взрослого мужчины 10 вершков + запас 2 вершка), а ширина проема одностворчатой двери – за 14 вершков.

Анализ крестьянской избы в «архаичных» формах

В качестве первичного объекта исследования взята изба из дер. Кунара (рис. 4), под Невьянском Свердловской области, в силу своего возраста (приблизительно 1820-е гг.) и архаичности форм.

Рис. 4. Общий вид кунарской избы. Фото А.С. Романова

Жилой дом в Кунаре имеет простые соотношения сторон. Основной сруб-четырехстенок представляет собой куб 114х110х112 вершков, что практически равно 7х7х7 аршин. Пристрой имеет длину 3 аршина. Поскольку пристрой заведен под общую кровлю, объем здания целиком воспринимается как параллелепипед 114х160х112 вершков, с соотношением сторон 1:1,4:1.

Рис. 5. План кунарской избы в системе вершков. Пространство плана на основе «сфер физического комфорта».
Чертежи А.С. Романова

Общая ширина сруба в плане (рис. 5) составляет 114 вершков. Расстояние между осями бревен сруба составляет 96 вершков = 2 казенных сажени. С учетом толщины бревна в 8 вершков и выпусков бревен в 5 вершков, получится 96 + 4х2 + 5х2 = 114 вершков. Измерив ширину клети сруба по наружным стенам, мы получим число 104 = 52х2. Ширина пристроя составляет 52 вершка, что позволяет сделать вывод о решении композиции плана в отношении 2:3.

Планировка дома представляет собой четырехстенок с прирубом под общей кровлей. Пространство внутри избы имеет размеры между стенами 88 вершков = 2х44. Ширина оконных проемов, составляет 16 вершков (20 по колодам), дверного проема – 28 вершков (36 по колоде). Исходя из размеров окон и дверей, а также из следов на срубе, можно предположить, что первоначальные архаичные проемы были переделаны в более «современные» ближе к концу XIX в.

Главный фасад дома (рис.6) разделен по горизонтали на три части осями оконных проемов в соотношении 28:40:28 вершков = 1:1,4:1. По вертикали главный фасад разделен оконным проемом на три части в отношении 32:32:44 вершков = 1:1:1,4.

Рис. 6. Фасад кунарской избы в системе вершков. Построение фасада на основе «сфер физического комфорта».
Чертеж А.С. Романова

Оконные колоды имеют габариты 20х32 вершка, где 32/20 = 1,4. Оконные рамы имеют габариты 16х26 вершков, где 26/16 = 1,62. По всей видимости, такое окно появилось на здании позднее. Рама разделена фрамугой в отношении 8:18 ~ 1:2. Число 18 получено в результате деления длины рамы в 26 вершков на 3 части, одна из которых – фрамуга – взята в целом количестве четвертей, т.е. 8 вершков, а остальные две получены как результат вычитания 26-8=18 вершков.

Внутренние помещения дома в Кунаре имеют следующие размеры высоты: жилое помещение избы – 52 вершков, подклет избы – 32 вершков, чердак – 28 вершков, суммарно 112 = 56х2. Исходя из эих чисел, можно предположить, что размер 52 вершка взят по максимальным размерам сферы «физического» комфорта. При этом 52+32=84 (отношение величин 1.625), а общая высота сруба 40х3=120 (целочисленное отношение величин). Высота самцового фронтона составляет 36-37 вершков, что относится к 52 как 1,4. Таким образом, внутренняя структура данного дома построена на одном соотношения, а внешняя – на другом, при этом они имеют общий модуль.

Результаты

Анализ избы в архаичных формах показал, что:

- композиция здания основана на модулях, в основе которых лежат целочисленные величины (рост человека 40 вершков);
- внутреннее устройство диктует внешнюю форму здания;
- в структуре здания применялись простые и понятные строителю модули и их соотношения (2:3, 2:2 и др.);
- кратность основных величин друг другу составляет чаще всего 1,4;
- поздние перестройки имеют более сложные пропорции, чем оригинальные элементы, что связано с влиянием городской архитектуры.

Выводы

Наши предки естественным образом формировали комфортное пространство своего быта, используя ближайший и простейший измерительный инструмент – руки и ноги. Со временем применение точных наук в архитектуре вытеснило привычные, но так до конца и не сформулированные народные традиции. Современные архитекторы борются за эргономику бытового пространства, стремясь сделать жизнь людей в городе комфортнее. Многие зарубежные специалисты «заново» открыли народные традиции строительства и используют их в современной архитектуре. Но чтобы понимать, как делали раньше, нужно использовать исторические инструменты и принципы работы. Поэтому народное деревянное зодчество обретает новый смысл, «оживает», только когда при анализе его структуры рассматриваются не «сухие» ряды чисел в миллиметрах, а более близкие к человеку размеры – вершки, аршины, сажени.

Приведенный пример иллюстрирует, что антропометрический анализ обосновывает понимание исторических принципов строительства. Следует отметить, однако, что получаемые на каждом объекте модули индивидуальны, и для полноценного результата исследования необходимо рассмотреть не менее 100 аналогичных объектов. Только после этого возможны более точные расчеты параметров комфорта. Для статистического анализа используемых в регионе размеров требуется проводить дальнейшие исследования сохранившихся объектов деревянного зодчества.

References

1. Bondarenko, I.A. (1988) On the issue of using length measures in ancient Russian architecture. Architectural Heritage, No. 36, pp. 54-63. (in Russian)

2. Dolgov, A.V., Mitina, N.N. and Olenkov, V.D. (2012) Wooden architecture of the Urals. Ekaterinburg: Socrates Publishing House.  (in Russian)

3. Kamentseva, E.I. (1975) Russian metrology. 2nd ed. Moscow: Higher School. (in Russian)

4. Kiselev, I.A. and Shapovalov, M.P. (1989) Modeling the spatial structure of a residential building at the end of the 18th - first half of the 19th century. Moscow: Rosrestavratsiya. (in Russian)

5. Kuznetsov, S.K. (1913) Old Russian metrology. Malmyzh on Vyatka. Printing house of N.N. Cheremshansky. (in Russian)

6. Lamberti, A.I. (1827) On the origin and current state of Russian linear measure and weight. St. Petersburg, Printing house of the Imperial Orphanage. (in Russian)

7. Lisenko, L.M. (1969) Harmonic structures in the architecture of churches in the Kizhi Pogost. Architectural Heritage, No. 18,  pp. 125-134. (in Russian)

8. Piletsky, A.A. (1980) System of sizes and their relationships in ancient Russian architecture. In: Simonov, R.A. et al. Natural Science Knowledge in Old Rus'. Moscow: Nauka, pp.63-109. (in Russian)

9. Romanov A.S. (2022) Measurement systems based on anthropometry and their application in restoration practice and modern architectural design. In: Wooden low-rise housing construction: economics, architecture and resource-saving technologies: conference proceedings. Petrozavodsk: Petropress,  pp. 121-130. (in Russian)

10. Rybakov, B.A. (1957) Architectural mathematics of ancient Russian architects. Soviet Archeology, No. 1, pp. 83-112. (in Russian)

11. Rybakov, B.A. (1946) Russian systems of length measures of the 11th—17th century. Soviet Ethnography, No. 1, pp. 67-97. (in Russian)

12. Cherepnin L.V. (1944) Russian metrology. Moscow: Transzheldorizdat NKPS. (in Russian)

13. Shevelev, I.Sh. (1986) The principle of proportions. Moscow: Stroyizdat. (in Russian)

Citation link

Romanov, A.S. Anthropometric analysis of wooden architectural heritage based on a historical system of measures //Architecton: Proceedings of Higher Education. – 2024. – №1(85). – URL: http://archvuz.ru/en/2024_1/14/  – doi: 10.47055/19904126_2024_1(85)_14

Лицензия Creative Commons
Это произведение доступно по лицензии Creative Commons "Attrubution-ShareALike" ("Атрибуция - на тех же условиях"). 4.0 Всемирная