ELYTRA: Kaip gamta formuos mūsų ateitį

Šią vasarą visą birželį praleidau keliaudama po Europą. Patirtis buvo tikrai sūkurinis nuotykis, pakeitęs mano požiūrį į beveik kiekvieną žmogaus būklės aspektą. Kiekviename mieste, nuo Dublino iki Oslo ir Drezdeno iki Paryžiaus, mane nuolat stebino istoriniai stebuklai, kuriuos kiekvienas miestas turėjo pasiūlyti, tačiau nesitikėjau pamatyti žvilgsnio į miesto gyvenimo ateitį.

Lankydamasis Viktorijos ir Alberto muziejuje (plačiai žinomas kaip V&A muziejus) karštą dieną, nenoriai įėjau į paviljoną po atviru dangumi. Ten nustebau pamatęs parodą pavadinimu ELYTRA, ryškų kontrastą su istoriniais ir antropologiniais eksponatais V&A. ELYTRA yra inžinerinė inovacija, kuri yra efektyvi, tvari ir gali nulemti mūsų viešųjų poilsio erdvių ir architektūros ateitį.

Kas yra ELYTRA?

ELYTRA pavadinta struktūra yra lankomoji robotikos paroda, kurią sukūrė architektai Achimas Mengesas ir Moritzas Dobelmannas, bendradarbiaudami su statybos inžinieriumi Janu Knippersu ir klimato inžinieriumi Thomasu Aueriu. Tarpdisciplininė paroda demonstruoja būsimą gamtos įkvėptų dizainų poveikį technologijoms, inžinerijai ir architektūrai (Viktorija ir Albertas).

Parodą sudarė išjungtas robotas, sėdintis po jo sukurtos sudėtingos austinės konstrukcijos centru. Šešiakampės ekspozicijos dalys yra lengvos, tačiau tvirtos ir patvarios.

Biomimika: ką reikia žinoti

Kiekvienos ELYTRA detalės šešiakampė struktūra buvo sukurta ir ištobulinta naudojant Biomimetic Engineering arba Biomimicry. Biomimikrija yra sritis, kurią apibrėžia biologiškai įkvėpti dizainai ir pritaikymai, gauti iš gamtos.

Biomimikos istorija yra didžiulė. Jau 1000 m. mūsų eros senovės kinai bandė sukurti sintetinį audinį, įkvėptą vorų šilko. Leonardo da Vinci, kurdamas savo garsiuosius skraidymo aparato brėžinius, ėmėsi paukščių užuominų.

Šiandien inžinieriai ir toliau ieško gamtos, kad sukurtų naujas technologijas. Lipnūs gekonų pirštai įkvepia robotą lipti laiptais ir sienomis. Ryklio oda įkvepia aerodinaminius mažo pasipriešinimo maudymosi kostiumėlius sportininkams.

Biomimika tikrai yra tarpdisciplininė ir patraukli mokslo ir technologijų sritis (Bhušanas). The Biomimikrijos institutas tyrinėja šią sritį ir pateikia būdus, kaip įsitraukti.

ELYTRA įkvėpimas

ELYTRA įkvėpė sukietėjusios vabalų nugarėlės. Vabalų elytra apsaugo gležnus vabzdžių sparnus ir pažeidžiamą kūną (Gyvenimo enciklopedija). Šie kieti apsauginiai skydai glumino inžinierius, fizikus ir biologus.

Kaip šios elytras gali būti pakankamai stiprios, kad vabalas galėtų smogti aplink žemę nepažeisdamas jų įrangos ir tuo pat metu būtų pakankamai lengvas, kad išlaikytų skrydį? Atsakymas slypi šios medžiagos konstrukcijoje. Elytros paviršiaus skerspjūvis rodo, kad apvalkalai yra sudaryti iš nedidelių pluoštų pluoštų, jungiančių išorinį ir vidinį paviršių, o atviros ertmės sumažina bendrą svorį.

Profesorius Ce Guo iš Nankino aeronautikos ir astronautikos universiteto Biologinių įkvėptų konstrukcijų ir paviršių inžinerijos instituto paskelbė straipsnį, kuriame išsamiai aprašoma elytros gamtos reiškiniais pagrįstos struktūros kūrimas. Elytros pavyzdžio ir siūlomos medžiagos struktūros panašumai yra ryškūs.

Biomimikos privalumai

Elytra turi "puikios mechaninės savybės... tokios kaip didelis intensyvumas ir tvirtumasTiesą sakant, dėl šio atsparumo pažeidimams biomimetiniai dizainai, tokie kaip ELYTRA, yra tokie tvarūs – tiek mūsų aplinkai, tiek ekonomikai.

Pavyzdžiui, sutaupę vieną svarą civiliniame orlaivyje, sumažės CO2 emisija, nes sumažės degalų sąnaudos. Tas pats pašalintos medžiagos svaras sumažins to lėktuvo išlaidas 300 USD. Taikant šią svorį taupančią biomedžiagą kosminėje stotyje, vienas svaras reiškia daugiau nei 300,000 XNUMX USD sutaupymą.

Mokslas galėtų nepaprastai pažengti į priekį, kai naujovės, pvz Guo biomedžiaga gali būti taikomos efektyviau paskirstant lėšas (Guo et.al). Tiesą sakant, biomimikos bruožas yra jos pastangos siekti tvarumo. Šios srities tikslai yra „kurti iš apačios į viršų, savarankiškai surinkti, optimizuoti, o ne maksimaliai padidinti, naudoti laisvą energiją, apdulkinti kryžminį apdulkinimą, priimti įvairovę, prisitaikyti ir tobulėti, naudoti gyvybei palankias medžiagas ir procesus, dalyvauti simbiozinius ryšius ir sustiprinti biosferą.

Dėmesys, kaip gamta sukūrė savo medžiagas, gali leisti technologijoms natūraliau egzistuoti kartu su mūsų žeme ir atkreipti dėmesį į tai, kiek mūsų pasauliui buvo padaryta žala dėl „nenatūralių“ technologijų (Crawford).

Be ELYTRA efektyvumo ir tvarumo, paroda parodo didžiulį architektūros ir viešosios poilsio erdvės ateities potencialą dėl jos gebėjimo vystytis. Struktūra yra vadinama „reaguojančia prieglauda“, kurioje yra daug jutiklių.

ELYTRA turi du skirtingus jutiklių tipus, kurie leidžia rinkti duomenis apie jį supantį pasaulį. Pirmasis tipas yra terminio vaizdo kameros. Šie jutikliai anonimiškai aptinka pavėsyje besimėgaujančių žmonių judėjimą ir veiklą.

Antrasis jutiklių tipas yra optinės skaidulos, einančios per visą eksponatą. Šie pluoštai renka informaciją apie aplinką, supančią struktūrą, taip pat stebi mikroklimatą po eksponatu. Naršykite parodos duomenų žemėlapius čia.

Neįtikėtina šios struktūros tikrovė yra ta, kad „baldakis augs ir pakeis savo konfigūraciją V&A inžinerijos sezono metu, reaguodamas į surinktus duomenis. Galų gale, kaip lankytojai trukdys paviljonui informuoti, kaip auga stogelis ir naujų komponentų forma (Viktorija ir Albertas).

Stovint Viktorijos ir Alberto muziejaus paviljone buvo aišku, kad konstrukcija išsiplės, kad atitiktų mažo tvenkinio kreivę. Paprasta logika, leidžianti žmonėms, naudojantiems erdvę, nustatyti jos architektūrą, buvo stulbinančiai gili.