Âûáèðàé : Ïîêóïàé : Èñïîëüçóé
â ôîêóñå
0

Ñàìîëåòû íàó÷àò “òðåïåòàòü” êðûëüÿìè

Ðàçðàáîòàí ìàòåìàòè÷åñêèé àïïàðàò äëÿ ðàñ÷åòà èíæåíåðíûõ êîíñòðóêöèé íîâîãî ïîêîëåíèÿ - ìîñòîâ, çäàíèé, êðûëüåâ ñàìîëåòîâ è ðàäèîàíòåíí, ñïîñîáíûõ âûäåðæèâàòü ñèëüíûå äåôîðìàöèè.
Òàêèìè ñâîéñòâàìè îáëàäàåò ïðî÷íàÿ è ëåãêàÿ êîíñòðóêöèÿ èç ñòåðæíåé è òðîñîâ, âíåøíå íàïîìèíàþùàÿ ïàóòèíó.  òàêîé ñèñòåìå ïðè âîçäåéñòâèè âíåøíèõ ñèë âîçíèêàåò òàê íàçûâàåìîå ðàñïðåäåëåííîå íàïðÿæåíèå (tensegrity — «tension» + «integrity»).

«Ïîäîáíûå êîíñòðóêöèè íå îòíîñÿòñÿ ê îñíîâíûì íàïðàâëåíèÿì òåõíè÷åñêîãî äèçàéíà, õîòÿ è ñïîñîáíû âûäåðæèâàòü ñèëüíûå íàãðóçêè è äåôîðìàöèè. Èõ ìîæíî íàáëþäàòü è â ïðèðîäå — ýòî è ïàóòèíà, è êëåòêè ïðîòåèíà, è ìíîãèå äðóãèå áèîëîãè÷åñêèå ôîðìû», — ãîâîðèò Ðîáåðò È. Ñêåëòîí, ïðîôåññîð ìàøèíîñòðîåíèÿ è àýðîêîñìè÷åñêîé òåõíèêè êîíñòðóêòîðñêîé øêîëû èì. Äæåêîáñà ïðè Êàëèôîðíèéñêîì óíèâåðñèòåòå â Ñàí-Äèåãî.

Ïðîô. Ñêåëòîí âìåñòå ñî ñâîèìè ñòóäåíòàìè ðàçðàáîòàë ìàòåìàòè÷åñêèé àïïàðàò, ïîçâîëÿþùèé àíàëèçèðîâàòü ñèëû, âîçíèêàþùèå â ñëîæíûõ ñèñòåìàõ ñ ðàñïðåäåëåííûì íàïðÿæåíèåì. Ó÷åíûå òàêæå ðàçðàáîòàëè àëãîðèòì îïòèìèçàöèè íàãðóçîê íà ñèñòåìó, êîòîðûé ïîìîæåò êîíñòðóêòîðàì óâåëè÷èòü ïðî÷íîñòü êîíñòðóêöèé è ñíèçèòü âåñ ñòåðæíåé è òðîñîâ, ñîîáùàåò PhysOrg.

Ìàòåðèàëû íîâîãî ïîêîëåíèÿ îáëàäàþò ìåõàíè÷åñêèìè ñâîéñòâàìè, êîòîðûå ïî ìíîãèì ïîêàçàòåëÿì ïðåâûøàþò òðàäèöèîííûå.  àëãîðèòìå ïî îïòèìèçàöèè íàãðóçîê çàëîæåíû îãðàíè÷åíèÿ íà ïðî÷íîñòü èìåííî äëÿ ìàòåðèàëîâ ýòîãî êëàññà. Íîâûé ìåòîä ïîçâîëèò ñïðîåêòèðîâàòü êîíñòðóêöèþ íåîáõîäèìîé ïðî÷íîñòè è æåñòêîñòè ñ èñïîëüçîâàíèåì ìèíèìàëüíîãî êîëè÷åñòâà ìàòåðèàëà, ÷òî çíà÷èòåëüíî ñíèæàåò åå ñåáåñòîèìîñòü.

«Êðûëî ñàìîëåòà, ïðåäñòàâëÿþùåå ñîáîé êîíñòðóêöèþ ñ ðàñïðåäåëåííûì íàïðÿæåíèåì, ïðèìåò çàäàííóþ ôîðìó, êîãäà ñàìîëåò íàáèðàåò ñêîðîñòü, íî åñëè ñèñòåìà íåäîñòàòî÷íî æåñòêàÿ, êðûëî „ïîâèñíåò“, — ïîÿñíÿåò ïðîô. Ñêåëòîí. — Íàø àëãîðèòì ïîìîãàåò ðàññ÷èòàòü êîíñòðóêöèþ, êîòîðàÿ ñîõðàíÿåò òðåáóåìóþ æåñòêîñòü ïðè äâèæåíèè».

Ïðåäëîæåííûé àëãîðèòì èñïîëüçóåò ñëåäóþùèå ïàðàìåòðû: óãîë íàêëîíà, îòêëîíåíèå âïðàâî èëè âëåâî è ðàññòîÿíèå ìåæäó îäèíàêîâûìè ñòåðæíÿìè. Äëÿ òîãî ÷òîáû êðûëî ñàìîëåòà ñ ðàñïðåäåëåííûì íàïðÿæåíèåì ñîõðàíèëî ñâîþ æåñòêîñòü, àëãîðèòì îïðåäåëÿåò îïòèìàëüíóþ ïîâåðõíîñòü èç ðàñ÷åòà ýòèõ òðåõ ïàðàìåòðîâ. Çàòåì äëèíà îòäåëüíûõ òðîñîâ ìåíÿåòñÿ, ñ òåì ÷òîáû ðàññ÷èòàòü îïòèìàëüíóþ ôîðìó êðûëà.

#gallery#
Êîíöåïöèÿ èíæåíåðíûõ ñèñòåì ñ ðàñïðåäåëåííûì íàïðÿæåíèåì ñóùåñòâóåò óæå áîëåå 50 ëåò. Ñðåäè åå ïðèâåðæåíöåâ — àðõèòåêòîðû Áàêìèíñòåð Ôóëëåð è Êåííåò Ñíåëñîí. Èõ ñêóëüïòóðû èç ñòàëüíûõ ñòåðæíåé è òðîñîâ èíæåíåðû äî íåäàâíåãî âðåìåíè íå âîñïðèíèìàëè âñåðüåç è ñ÷èòàëè èõ òâîðåíèÿ íå áîëåå ÷åì ëþáîïûòíûìè ìóçåéíûìè ýêñïîíàòàìè. Äëÿ òîãî ÷òîáû ýòà êîíöåïöèÿ ìîãëà èñïîëüçîâàòüñÿ ïðè ïðîåêòèðîâàíèè èíæåíåðíûõ ñèñòåì, íåîáõîäèìî áûëî ðàçðàáîòàòü ñîîòâåòñòâóþùèé ìàòåìàòè÷åñêèé àïïàðàò. Ìåòîä ïðîô. Ñêåëòîíà ïîìîæåò ïðîåêòèðîâàòü êà÷åñòâåííî íîâûå êîíñòðóêöèè — íàïðèìåð, êðûëüÿ ñàìîëåòîâ, êîòîðûå ñòàíóò äâèãàòüñÿ íàïîäîáèå ïòè÷üèõ.
Êîììåíòàðèè