David Melancon是哈佛大学一名应用数学博士研究生,他的团队研发了一款被称为“小丑车”的帐篷。虽然这个帐篷只有大约一张双人床垫那么大,但实验证明,它可以膨胀成一个“折纸风格”的避难所,能够容纳大量物体:一张桌子、十四把椅子,还有两辆自行车。
Melancon的导师、哈佛应用力学教授Katia Bertoldi称,在过去,当发生自然灾害等紧急情况时,流离失所的人们通常会搭个帐篷来紧急避难,但如果要移动它,人们要么需要把它拆开,要么需要移动整个巨大的体积,这是非常不切实际的。但如果用“可展开”的折纸结构的帐篷,人们就可以在移动时便捷很多。
过去的三年里,Bertoldi团队解构了基本的几何、物理和结构工程障碍来实现这个概念。在《自然》杂志上,他们展示了一组前所未有的双稳态充气折纸。无论是用纸板还是瓦楞塑料片折叠,纸片都可以通过气泵的压力固定在合适的位置上,没有气泵也能保持原样。
专家表示,从理论到结构,这一步对于在自然灾害地点安置人们来说是一个很有希望的想法。世界需要更智能的救灾建筑,尤其是那些可以平装、部署、再平装的建筑结构。
虽然我们有露营帐篷可以作为避难所,轻便、紧凑的帐篷让背包穿越荒野变得更容易。但是把它组装成一个封闭的空间需要时间。首先必须把金属棒连接起来,把金属棒穿过织物上的小孔,然后锁好。一个理想的应急避难所应该在需要时能迅速搭建起来,在其他地方需要时能迅速拆卸下来。
Bertoldi团队使用三角形的面来设计他们的结构。首先,他们进行计算,然后用手工制作拱门和星爆形状的物理原型,修补不同的建筑材料,寻找能量屏障的最佳位置。多年的设计和制造细节的努力,加快了团队建造按比例扩大的拱门结构的速度。折叠后最大的拱门只有20厘米高,30厘米宽,相当于几本书摞在一起的大小,然后它可以扩大到三倍高,五倍长。
这仍然是一个原型,研究团队还要使它不仅能大规模生产,而且能更强大和更能抵御自然灾害。能够重复利用的避难所的关键是这种结构应该能够承受多次膨胀、收缩,并且可以承载多次包装和循环运输。
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