W 2016 roku nadmuchiwany łuk spowodował wypadek podczas Tour de France, kiedy to niespodziewanie zeszło z niego powietrze, spadł na Adama Yatesa i zrzucił go z roweru. Organizatorzy obwiniali za wypadek sprzączkę od paska jednego z kibiców, ale prawdziwym winowajcą były prawa fizyki. Przyjrzyjmy się, jak do tego doszło i co można zrobić, aby w przyszłości zapobiec takim sytuacjom.

Utrata ciśnienia spowodowała wypadek w 2016 roku

Stosowane obecnie konstrukcje pneumatyczne są monostabilne, co oznacza, że ​​potrzebują stałego dopływu ciśnienia powietrza, aby utrzymać swój stan napompowania. Kiedy tracą to ciśnienie, konstrukcja powraca do swojej jedynej stabilnej formy, czyli leży płasko na ziemi. I dokładnie to wydarzyło się w 2016 roku na Tour de France.

Adam Yates jadący dla Orica – BikeExchange wyleciał ze swojego roweru, a wspierający go motocykl Mavic również miał kłopoty. Wypadek spowodował opóźnienie w wyścigu, ponieważ organizatorzy musieli usunąć bałagan z trasy.

Wynalazek inspirowany origami

Naukowcy z Harvard John A. Paulson School of Engineering and Applied Sciences postanowili położyć kres takim wypadkom. Opracowali bistabilne nadmuchiwane konstrukcje inspirowane origami jako potencjalny zamiennik obecnych.

„Nasze badania wytyczają bezpośrednią ścieżkę dla nowej generacji solidnych, wielkoskalowych nadmuchiwanych systemów, które blokują się po rozłożeniu i nie wymagają ciągłego nacisku” – powiedziała Katia Bertoldi, jedna z autorek artykułu.

Zespół badawczy opracował zbiór trójkątnych klocków konstrukcyjnych, które można rozkładać lub składać na płasko i łączyć w różne konfiguracje, tworząc zamknięte, wielostabilne kształty.

„Opieramy się na geometrii tych elementów, a nie na właściwościach materiału, co oznacza, że ​​możemy je wykonać z prawie każdego materiału, w tym z niedrogich, nadających się do recyklingu” – wyjaśnił Benjamin Gorissen, współautor artykułu.

Bistabilna nadmuchiwana konstrukcja urzeczywistniona

Naukowcy nie tylko teoretyzowali na temat swoich pomysłów. Przenieśli się do realnego świata i z grubych plastikowych arkuszy zbudowali nadmuchiwany schron o wymiarach 240 × 120 cm.

Na Tour de France, w miejscu katastrofy, a nawet w przestrzeni kosmicznej

Autorzy badania sugerują, że ich wynalazku można używać w wielu różnych sytuacjach.

„Stworzyliśmy bezprecedensową przestrzeń projektową dla dużych nadmuchiwanych konstrukcji, które można złożyć na płasko i które zachowują swój kształt bez ryzyka pęknięcia. Mechanizm nadmuchiwanego, odwracalnego uruchamiania w celu uzyskania twardych ścianek konstrukcyjnych może być stosowany nie tylko na Ziemi, ale potencjalnie również jako konstrukcje wspierające eksplorację Księżyca lub Marsa” – powiedział Chuck Hoberman, współautor artykułu.

„Możesz sobie wyobrazić, że nadmuchiwane schrony są rozmieszczone w ramach reagowania kryzysowego w strefach, gdzie wydarzyła się katastrofa. Można je układać płasko na ciężarówce, a do ich napompowania wystarczy jedno źródło ciśnienia. Po napompowaniu można usunąć źródło ciśnienia i przejść do następnego schronu” – dodał David Melancon, kolejny współautor artykułu.

Czy zatem zobaczymy bistabilne konstrukcje na następnym Tour de France?

Artykuł powstał we współpracy ze skoda-auto.pl