lion_rat
В продолжение тем:
50 лет тому вперёд.
Кочевник.
HYPERCELL.
Уже минимум шестьдесят лет существуют потенциально куда более совершенные конструкции - так называемые "тенсегрити" (от "tension integrity" - "натянутая целостность"). [Внимание! При поиске следует добавлять фамилии Фуллера, Снельсона или слова вроде "структура" и "натяжение", иначе половина результатов окажется шаманством, ибо небезызвестный Карлос Кастанеда присвоил это название для своих, типа, магических, практик]. Тенсегрити чаще всего ассоциируется с Р.Б.Фуллером и К. Снельсоном, хотя у них были и предшественники (например, Леонардо да Винчи), и последователи. Оно восходит к велосипедным колёсам, подвесным мостам, парусному вооружению кораблей и.т.п. структурам, где важнейшую роль играет растяжение, а не сжатие.
Ключевая идея - как можно большая часть структуры должна работать на растяжение, которое и поддерживает форму, как можно меньшая часть - на сжатие, при этом работающие на сжатие элементы отделены друг от друга (чтобы сжатие не складывалось, а распределялось равномерно между ними), а все прочие нагрузки, в идеале, исключены.
Дело в том, что многие материалы, такие как металлы и полимеры, при растяжении выдерживают гораздо большую нагрузку, чем при сжатии. Поэтому тенсегрити отличаются прочностью и лёгкостью, малой материалоёмкостью. А также - лёгкостью производства, доставки и монтажа, устойчивостью к повреждениям, автоматическим перераспределением нагрузок, возможностью делать из них быстровозводимые здания, транспорт, спускаемые аппараты космических кораблей и даже роботов.
Интервью с Р.Б.Фуллером, где он демонстрирует тенсегрити:
Прыгучесть и устойчивость к повреждениям:
Тенсегрити-тент:
В NASA всерьёз рассматривают тенсегрити как основу для будущих исследовательских аппаратов, забрасываемых на другие планеты:
Университет в Тель-Авиве не отстаёт: тенсегрити-робот с шестиствольным пулемётом :)))
Демонстрация того, как легко превратить плоскую компактную упаковку с тенсегрити в трёхмерную структуру:
Иностранный дядька высказывает гипотезу о том, что тела позвоночных устроены по принципу тенсегрити-структур, и что именно поэтому динозавры и древние безрогие носороги могли жить на суше и не ломать кости под собственным весом - нагрузки в их телах распределялись нетривиальным образом, и не так, как обычно считают инженеры. А на то, что оболочки клеток устроены по принципам тенсегрити, обратили внимание в семидесятых годах прошлого века:
Сам Р.Б.Фуллер полагал, что и всё мироздание устроено сходным образом - колоссальная "натянутая целостность, многочисленные крошечные островки сжатия посреди океана растяжения". Он относил к тенсегрити и свой знаменитый геодезический купол. Он же придумал сферы и купола, внешне похожие на геодезические, но устроеные гораздо более похоже на тенсегрити.
Неудивительно, что архитекторы заглядывались и заглядываются на тенсегрити, рисуют различные конструкции в 3D-редакторах и получают патенты, но увы, пока тенсегрити в архитектуре остаётся, по большей части, пробой пера для студентов зарубежных архитектурных вузов да объектом экспериментов для отдельных энтузиастов. Одна из причин - уже упомянутый консерватизм строительной отрасли. Другая - тенсегрити при всей простоте устройства тяжело проектировать и сложно расчитывать. Единой теории расчёта этих структур, насколько мне известно, не существует. Имеются лишь частные решения для некоторых вариантов.
Вернёмся теперь к 5-призме в начале поста. Призмы считаются наиболее простыми и понятными разновидностями тенсегрити. Самая простая из них - это 3-призма:
У неё три элемента сжатия (стержни) и девять элементов, натянутых между ними. Форма призмы сохраняется именно благодаря этим растяжкам. По тому же принципу можно сделать 4-призму, 5-призму и.т.д., при большом количестве элементов получается вот что:
Нетрудно заметить, что во всех этих призмах - от трёхстержневой до многострержневой - элементы сжатия и боковые растяжки образуют два вложенных друг в друга однополостных гиперболоида вращения, известных своими замечательными свойствами.
Таким образом, Т-призмы являются ещё и гиперболоидными конструкциями, которые в начале ХХ века прославили русского инженера В.Г.Шухова. Как и те, старые конструкции, основанные только лишь на свойствах гиперболоидов, эти тенсегрити-гиперболоиды можно делать сужающимися и расширяющимися, строить из них башни и колонны вроде знаменитой Шуховской башни, а также делать из них цилиндрические балки и обтекаемые каркасы в форме конусов и веретён (например, для дирижаблей и самолётов).
Journal information