Stabilní vyskakovací struktury nové generace inspirované origami

Podle

Tento nafukovací přístřešek je vyroben ze silného plastu a lze jej otevřít nebo složit. Fotografický kredit: s laskavým svolením Benjamin Gorissen / David Melancon / Harvard SEAS

Nafukovací budovy nové generace si udržují svůj tvar bez stálého tlaku.

V roce 2016 způsobil nafukovací oblouk zmatek v cyklistickém závodě Tour de France, když ztratil vzduch a zhroutil se na cyklistu. Shodil ho z kola a zdržel závod, zatímco se policisté pokoušeli zbavit trosek ze silnice. Úředníci obviňovali odlomenou sponu pásu kolemjdoucího z kolapsu oblouku, ale skutečným viníkem byla fyzika.

Dnešní nafukovací struktury používané polními nemocnicemi ke sportovním zařízením jsou monostabilní, což znamená, že k udržení svého nafouknutého stavu vyžadují neustálý tlak. Když tento tlak ztratíte, struktura se vrátí do své jediné stabilní formy – ploché.

Ale co kdyby tyto struktury měly více než jeden stabilní stav? Co kdyby byl luk nafouknutý stejně stabilně jako na zemi?

Nyní vědci na Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences (SEAS) vyvinuli bistabilní nafukovací struktury inspirované origami.

Výzkum je publikován v Příroda.

„Tento výzkum poskytuje přímou cestu k nové generaci robustních, nafukovacích systémů velkého rozsahu, které po nasazení zapadnou na místo a nevyžadují nepřetržitý tlak,“ uvedla Katia Bertoldi, profesorka aplikované mechaniky SEAS ve William and Ami Kuan Danoff hlavní autor příspěvku.

Výzkumný tým, inspirovaný origami a vedený geometrií, vyvinul knihovnu trojúhelníkových stavebních bloků, které se otevírají nebo skládají naplocho a lze je kombinovat v různých konfiguracích a vytvářet uzavřené, více stabilní tvary.

“Spoléháme na geometrii těchto stavebních bloků, nikoli na vlastnosti materiálu.” To znamená, že můžeme tyto stavební kameny vyrobit z téměř jakéhokoli materiálu, včetně levných recyklovatelných materiálů, “uvedl Benjamin Gorissen, spolupracovník ve vědě o materiálech a strojírenství ve společnosti SEAS a spoluautor článku.

Když vědci přenesli svůj návrhový proces do reálného světa, navrhli a postavili nafukovací přístřešek o rozměrech 8 stop a 4 stopy z tlustých plastových listů.

„Dokážete si představit, že by se tyto přístřešky používaly jako součást reakce na mimořádné události v oblastech postižených katastrofami,“ řekl David Melancon, PhD student SEAS a spoluautor článku. “Mohou být stohovány rovně na kamionu a k jejich nafouknutí potřebujete pouze jeden zdroj tlaku.” Po nafouknutí můžete odstranit zdroj tlaku a přejít k dalšímu stanu. “

Útulek může zřídit jeden nebo dva lidé, na rozdíl od asi tuctu lidí potřebných pro provoz dnešních vojenských polních nemocnic.

Stavební bloky těchto struktur origami lze kombinovat a spojovat, aby se vytvořila struktura jakéhokoli tvaru nebo velikosti. Vědci postavili řadu dalších struktur, včetně podloubí, výsuvného konzoly a struktury ve stylu pagody. Vědci také navrhli tvary s více než dvěma stabilními tvary.

„Odemkli jsme nebývalý designový prostor pro velké nafukovací struktury, které se mohou skládat naplocho a udržovat jejich prodloužený tvar bez rizika katastrofického poškození,“ řekl Chuck Hoberman, odborný asistent na strojírenství na Graduate School of Design Pierce Andersona a spoluautor článku. “Použitím nafukovacího, reverzibilního ovládání k dosažení pevnostních konstrukčních krytin vidíme důležité aplikace nejen zde na Zemi, ale možná i jako stanoviště pro měsíční nebo měsíční obálky.” Mars Průzkum. “

Odkaz: „Vícestabilní nafukovací struktury origami v metrovém měřítku“ David Melancon, Benjamin Gorissen, Carlos J. García-Mora, Chuck Hoberman a Katia Bertoldi, 21. dubna 2021, Příroda.
DOI: 10.1038 / s41586-021-03407-4

Spoluautorem tohoto výzkumu byl Carlos J. García-Mora. To bylo podporováno National Science Foundation v rámci grantů DMR-2011754 a DMR-407 1922321.

Related articles

Comments

LEAVE A REPLY

Please enter your comment!
Please enter your name here

Share article

Latest articles

Skladování obnovitelné energie v kamenech místo lithiových baterií

V případě přebytku elektřiny z větru nebo slunce se energetická rezerva nabije. To se děje prostřednictvím systému kompresorů a turbín, které čerpají tepelnou...

Houby mohou léčit bakterie a obohatit půdu o živiny

Aeroskulární mykorhizní houby se rozprostírají přes dlouhé vláknité struktury zvané krásně až k zemi. Krásy, menší než lidské vlasy, lze vidět mezi kořeny...

Světlo zapíná barvy a vzory objektů

Nový systém využívá ultrafialové světlo, které se promítá na objekty natřené barvou aktivující světlo, ke změně reflexních vlastností barvy a vytváření obrazů během několika...

Ne! Je pravděpodobnější, že žádosti o půjčku zpracované kolem poledne budou zamítnuty

Úředníci bankovních půjček pravděpodobněji budou schvalovat žádosti o půjčky dříve a později během dne, zatímco „únava z rozhodování“ kolem poledne je spojena s nedodržováním...

Náročné modely před oddělením v Bothnian Bay

19. dubna 2021 Mořský led na severu Baltského moře vykazuje některé přesvědčivé vzory, než se na jaře roztaví a setře. Na rozdíl od mořského ledu, který...

Newsletter

Subscribe to stay updated.