Оригами — прикладное искусство, существующее в Японии уже более трех веков. И вряд ли его создатели могли бы предположить, что когда-нибудь их затейливые фигурки станут основой для нового направления механики.
Оригами в механике
Применяются принципы оригами при создании разного рода инженерных систем уже довольно-таки давно. Главное дополнение, которое было внесено в это искусство, — возможность управлять процессом. Самым простым примером изделия, изготовленного по принципу оригами, является обычная подушка безопасности в автомобиле.
Некоторые физики считают, что в будущем, пользуясь этой технологией, можно будет создавать даже особые космические раскладные антенны. Эти антенны, компактные в сложенном состоянии, будет легко доставлять на орбиту. Разворачивать же их можно будет за очень короткий промежуток времени - с помощью магнитного поля.
Надувные конструкции
Не так давно исследователи из Гарвардского университета решили использовать технику оригами для создания удобных в перемещении и надежных мини-построек. Сегодня по всему миру, как известно, используется множество надувных конструкций. Это могут быть арки, рекламные сооружения, декорации. Используются подобные изделия и, к примеру, в полевых госпиталях.
Основным недостатком надувных сооружений на данный момент является нестабильность. В некоторых случаях они могут становиться даже опасными. К примеру, в 2016 году из-за надувной арки были остановлены важные велогонки Тур де Франс. Арка сдулась и обрушилась на участника соревнований, сбросив его с велосипеда.
Для поддержания стабильного состояния надувных сооружений, как не сложно догадаться, необходимо постоянное давление. Инженеры из Гарвардского института, вдохновленные оригами, поставили перед собой задачу создать особые бистабильные конструкции, которые после накачанивания воздухом могли бы сохранять полученную форму при любых обстоятельствах. То есть даже в случае отсутствия давления изнутри.
Строительные конструкции по типу оригами
В решении этой задачи инженерам и помогло оригами. Руководствуясь правилами геометрии, специалисты создали комплект особых треугольных строительных плоских блоков небольшой толщины. Эти блоки при необходимости можно соединять в объекты любых нужных конфигураций.
По словам инженеров, основными новшествами стали именно форма блоков и возможность сборки из них мини-сооружений с замкнутым пространством любого необходимого вида и объема. Материалы же для изготовления блоков в будущем можно будет использовать самые дешевые, включая пластик и даже полиэтилен.
Складной дом (видео)
Чтобы продемонстрировать возможности новой разработки, инженеры собрали из созданных блоков небольшой складной дом. Процесс установки этой палатки-оригами был снят на видео.
Площадь экспериментальной конструкции составила 250 х 120 см. Изготовлена палатка была из толстых пластиковых листов. Собрана она может быть усилиями всего двух человек.
Перевозить подобные сооружения-оригами в последующем можно будет просто штабелями на грузовиках одновременно в больших количествах. Для надувания множества таких домиков необходим только один источник давления. Накачав одну палатку, можно сразу же переходить к другой.
Вместимость домика
По словам разработчиков, палатка у них получилась достаточно большой вместимости. Предметов внутри нее одновременно может поместиться много. Чтобы это доказать, инженеры, создавшие домик, положили в него велосипед и большой насос, 14 стульев, стол, огромный пылесос. После этого в палатке еще осталось место для относительно комфортного размещения человека.
Где могут применяться палатки: зоны стихийных бедствий
Основной своей задачей при разработке строительных конструкций по типу оригами инженеры назвали создание палаток для зон стихийных бедствий. Привезены такие конструкции в нужный район могут быть очень быстро. Так же быстро их можно будет и развернуть на месте.
К плюсам палаток-оригами при использовании их в качестве убежищ для людей в зоне стихийного бедствия разработчики, конечно, относят и их дешевизну. При необходимости таких палаток за короткий промежуток времени можно будет наделать просто огромное количество. При этом и обойдется комплекс очень недорого.
Еще одна область применения: туризм
Отправляясь в путешествие пешком или на своей машине, люди часто берут с собой палатки. Недостатком таких конструкций в первую очередь является сложность в установке. Для натяжки палатки нужно иметь определенные навыки, а также множество дополнительных элементов под рукой. Чтобы поставить палатку, необходимы, к примеру, колышки и огромное количество веревок.
Случается, что в дороге происходит какое-то непредвиденное происшествие. И вместо того, чтобы сразу получить надежное убежище, турист вынужден терять массу времени на установку палатки.
Конструкции-оригами, по мнению их разработчиков, в данном плане могут считаться намного более удобными. Все, что нужно будет сделать туристу на привале или в случае возникновения внештатной ситуации - это на несколько минут включить насос.
Перспективы
В будущем такие складные домики, по мнению их разработчиков, могут использоваться даже, к примеру, на Луне или Марсе. Конечно же, в этом случае сооружениям понадобится значительная доработка. Придется обращать внимание на герметичность и надежность материалов. Однако собственно сама конструкция таких сооружений по типу оригами удобна тем, что облегчает задачу по доставке на спутник или планету, строительство и установку на месте.
Сложности в разработке
Помимо домиков, инженеры Гарвардского университета сделали и множество других конструкций, названных ими оригами, которые могут быть полезными людям в тех или иных ситуациях. По словам специалистов, при изготовлении таких изделий они сталкиваются с рядом трудностей.
При разработке конструкций этого типа внимание нужно уделять практически каждой складке. Изначально при изготовлении изделий-оригами инженеров даже постигали неудачи. Конструкции получались, к примеру, слишком громоздкими и сложными в развертывании. Позднее инженерам удалось найти необходимый баланс между количеством складок, конфигурацией и объемом изделий.
Перспективы в разработках
Созданная и продемонстрированная инженерами Гарвардского университета в видео палатка, по их словам, на настоящий момент все же является лишь прототипом будущих надежных складных сооружений. В ближайшее время специалисты планируют заняться такими, к примеру, проблемами, как долговечность оригами-домиков, снижение их стоимости и увеличение площади.
В будущем такие палатки, используемые в зонах бедствия, должны будут легко выдерживать множество циклов надувания и складывания. Также нужно будет разработать для них специальную упаковку для максимально удобной перевозки.
