Тенсегрити что это?

Тенсегрити - термин с богатой и обширной историей. Термин происходит от английского tensional integrity, примерный перевод: "целостность посредством растяжения"- фундаментальный принцип конструкции природы. Он был придуман Бакминстером Фуллером, иконоборческим архитектором, инженером и поэтом, чтобы описать свое видение архитектуры нового типа, которая выглядела так, как будто она была построена природой, а не людьми. Его называли «первым поэтом технологии», «величайшим гением промышленно-технической реализации в строительстве», «прибывшим из мира грядущего», «сеятелем мысли» и «вдохновенным ребенком». Но все эти хвалебные отзывы произнесены довольно недавно. На протяжении большей части своей жизни Бакминстер Фуллер был известен просто как ненормальный.

Тенсегрити — принцип построения конструкций из стержней и тросов, в которых стержни работают на сжатие, а тросы — на растяжение. Структуры тенсегрити основаны на комбинации нескольких простых шаблонов проектирования: элементы нагружены либо в чистом сжатии, либо в чистом натяжении, что означает, что конструкция выйдет из строя только в том случае, если кабели разорвутся или стержни прогнутся.

Стабильность и жесткость конструкций «тенсегрити» обеспечивается самоуравновешиванием и самонапряжением составляющих систему растянутых и сжатых элементов. При этом стержни не соприкасаются друг с другом, но висят в пространстве, а их относительное положение фиксируется растянутыми тросами, в результате чего ни один из стержней не работает на изгиб, придавая визуальную прозрачность как важное эстетическое качество этих структур. Тенсегрити - непростая концепция для понимания. Это лучше всего увидеть и почувствовать, построив собственные структуры тенсегрити.

Игра с этими моделями раскрывает несколько уникальных особенностей: Стабильность. Несмотря на то, что внешний вид эфира - его деревянные прутки кажутся почти плавающими - структура удивительно устойчива, несмотря на минимальное использование жестких элементов. Добавьте напряжение в структуру тенсегрити, и деформация будет распределена по всей структуре. Их компоненты немедленно переориентируются, когда структура деформируется, и они делают это обратимо и без разрушения. Поскольку компоненты настолько тесно взаимосвязаны, то, что чувствует один, ощущается всеми, создавая действительно целостную структуру.

Модульность. Хотя структура тенсегрити завершена сама по себе, она может комбинироваться с другими такими структурами, образуя большую систему тенсегрити. В этих системах отдельные узлы тенсегрити могут быть нарушены без ущерба для общей целостности системы.

Иерархическая. Фактически, меньшие структуры тенсегрити могут функционировать как компоненты сжатия или растяжения в большей системе тенсегрити, которая, в свою очередь, может выполнять аналогичную функцию в еще более крупных системах.

За последние 60 лет художники, инженеры и архитекторы использовали уроки тенсегрити, чтобы строить ранее невозможные конструкции - космические рамы мостов, развертываемые конструкции, принципы которых потом были применены при проектировании самораскрывающихся антенн в космосе, а также проникающие в небо скульптуры - помогая реализовать взгляд Фуллера на наполненную вселенной искусственными структурами тенсегрити.

В поисках примера в рукотворном мире закрепите на проволоке колесо велосипеда. Вы увидите, как ступица и обод колеса действуют как элементы прерывистого сжатия, каждый из которых сопротивляется деформирующему усилию натяжных спиц, спицы можно сделать все тоньше и тоньше без ущерба для устойчивости колеса.

Конструкция tensegrity позволяет создавать исключительно жесткие конструкции по своей массе и поперечному сечению компонентов, что позволяет экономить материалы в удобном решении.

С начала 2000-х годов Tensegrities также привлекает внимание робототехников из-за их потенциала в разработке легких и устойчивых роботов. Многочисленные исследователи изучали тенсегрити-вездеходы, био-имитирующие роботы и модульные мягкие роботы. Самым известным роботом тенсегрити является Super Ball, марсоход для исследования космоса, который в настоящее время разрабатывается в NASA. Профессор Калифорнийского университета в Беркли Alice Agogino работает с докторантами над созданием так называемых роботов тенсегрити. По сути, это роботы, построенные из серии стержней и натяжных проводов, которые защищают хрупкие научные инструменты и приборы посередине.

Конструкция обеспечивает гибкость и прочность при навигации в суровых условиях - например, при посадке на скалистую поверхность планеты. Эти роботы могут исследовать места, которые в настоящее время недоступны для колесных роверов, таких как скалистые утесы, которые богаты геологическими данными из-за открытой скалы.

Если будущее является тем, в котором решения наших наиболее острых социальных и экологических проблем исходят от природы, то тенсегрити, вероятно, станет еще более важным для применения в проектировании.