Тенсегрити
Кастанеда создан искусственно несколькими институтами ,по мотивам ведизма.
О системе движения, созданной Карлосом Кастанедой, см. Тенсегрити (Кастанеда).
Тенсегрити, целостность при растяжении или плавающее сжатие - это структурный принцип, основанный на системе изолированных компонентов, находящихся под сжатием внутри сети непрерывного натяжения, и расположенных таким образом, что сжатые элементы (обычно стержни или распорки) не касаются друг друга, в то время как предварительно напряженные натянутые элементы (обычно тросы или сухожилия) очерчиваютсистема пространственно.
Термин был введен Бакминстером Фуллером в 1960-х годах как синоним "целостности напряжения". Другое обозначение тенсегрити, плавающее сжатие, использовалось в основном художником-конструктивистом Кеннетом Снельсоном.
Концепция[править]
Структуры Тенсегрити основаны на сочетании нескольких простых шаблонов проектирования:
элементы нагружены либо на чистое сжатие, либо на чистое растяжение, что означает, что конструкция разрушится только в том случае, если тросы поддадутся или стержни прогнутся. Это позволяет оптимизировать свойства материала и геометрию поперечного сечения каждого элемента с учетом конкретной нагрузки, которую он несет. предварительное напряжение или предварительное напряжение при растяжении позволяет кабелям всегда находиться в напряжении, чтобы поддерживать целостность конструкции. механическая стабильность, которая позволяет элементам оставаться в состоянии растяжения/сжатия по мере увеличения нагрузки на конструкцию. Конструкция также становится более жесткой по мере увеличения натяжения кабеля.
- Из-за этих закономерностей ни один элемент конструкции не испытывает изгибающего момента, и в системе отсутствуют напряжения сдвига. Это позволяет создавать исключительно прочные и жесткие конструкции для их массы и для поперечного сечения компонентов. Загрузка по крайней мере некоторых структур тенсегрити вызывает ауксетический отклик и отрицательный коэффициент Пуассона, например, Т3-призмы и икосаэдра тенсегрити с 6 стойками.
Концептуальный строительный блок тенсегрити можно увидеть в "Скайлоне" 1951 года. Башню удерживают на месте шесть тросов, по три с каждого конца. Три кабеля, подсоединенные к нижней части, "определяют" ее местоположение. Остальные три кабеля просто поддерживают его в вертикальном положении.
Структура тенсегрити с тремя стержнями (показана справа) основана на этой более простой структуре: концы каждого зеленого стержня выглядят как верх и низ Скайлона. Пока угол между любыми двумя тросами меньше 180°, положение стержня четко определено. В то время как три кабеля являются минимально необходимыми для устойчивости, дополнительные кабели могут быть прикреплены к каждому узлу в эстетических целях или для создания дополнительной устойчивости. Например, в игольчатой башне Снельсона используется повторяющийся шаблон, построенный с использованием узлов, которые подключены к 5 кабелям каждый.
Элеонора Хартни отмечает визуальную прозрачность как важное эстетическое качество этих конструкций.[3] Korkmaz et al. утверждал, что легкие структуры тенсегрити подходят для адаптивной архитектуры.
Приложения[править]
Тенсегрити получили широкое применение в архитектуре, начиная с 1960-х годов, когда Мацей Гинтовт и Мацей Красиньский спроектировали комплекс Spodek arena (в Катовице, Польша), как одно из первых крупных сооружений, использующих принцип тенсегрити. Крыша использует наклонную поверхность, удерживаемую системой тросов, поддерживающих ее окружность. Принципы Тенсегрити также использовались на олимпийской гимнастической арене Дэвида Гейгера в Сеуле (для летних Олимпийских игр 1988 года) и в Georgia Dome (для летних Олимпийских игр 1996 года). Тропикана Филд, домашняя арена бейсбольной команды высшей лиги "Тампа-Бэй Рэйс", также имеет куполообразную крышу, поддерживаемую большой конструкцией тенсегрити.
4 октября 2009 года был открыт мост Курилпа через реку Брисбен в Квинсленде, Австралия. Многомачтовая вантовая конструкция, основанная на принципах тенсегрити, в настоящее время является крупнейшим в мире мостом тенсегрити.
С начала 2000-х годов тенсегрити также привлекли интерес робототехников из-за их потенциала для создания легких и устойчивых роботов. Многочисленные исследования исследовали марсоходы тенсегрити, био-имитирующие роботы, и модульные мягкие роботы.Самым известным роботом тенсегрити является Super Ball Bot, марсоход для исследования космоса, использующий 6-стержневую конструкцию тенсегрити, которая в настоящее время разрабатывается в NASA Ames.
Биология[править]
Биотенсегрити, термин, введенный доктором Стивеном Левином, представляет собой расширенное теоретическое применение принципов тенсегрити к биологическим структурам. Биологические структуры, такие как мышцы, кости, фасции, связки и сухожилия, или жесткие и эластичные клеточные мембраны, становятся прочными благодаря унисону напряженных и сжатых частей. Опорно-двигательный аппарат состоит из непрерывной сети мышц и соединительных тканей, в то время как кости обеспечивают прерывистую поддержку при сжатии, в то время как нервная система поддерживает напряжение in vivo с помощью электрических стимулов. Левин утверждает , чтопозвоночник человека также является структурой тенсегрити, хотя эта теория не поддерживается со структурной точки зрения.
Дональд Э. Ингбер разработал теорию тенсегрити для описания многочисленных явлений, наблюдаемых в молекулярной биологии. Например, выраженные формы клеток, будь то их реакции на приложенное давление, взаимодействие с субстратами и т. Д., Все это может быть математически смоделировано путем представления цитоскелета клетки в виде тенсегрити. Кроме того, геометрические узоры встречаются повсюду в природе (спираль ДНК, геодезический купол вольвокса,Бакминстерфуллерен и другие) также могут быть поняты на основе применения принципов тенсегрити к спонтанной самосборке соединений, белков и даже органов. Эта точка зрения подтверждается тем, как взаимодействия тенсегрити при растяжении и сжатии сводят к минимуму материал, необходимый для поддержания стабильности и достижения структурной упругости, хотя сравнение с инертными материалами в биологических рамках не имеет общепринятой предпосылки в физиологической науке. Таким образом, давление естественного отбора, вероятно, благоприятствует биологическим системам, организованным по принципу тенсегрити.
Как объясняет Ингбер:
Несущие натяжение элементы в этих конструкциях – будь то купола Фуллера или скульптуры Снельсона – прокладывают кратчайший путь между соседними элементами (и поэтому, по определению, расположены геодезически). Силы натяжения естественным образом передаются на кратчайшее расстояние между двумя точками, поэтому элементы конструкции тенсегрити расположены точно так, чтобы наилучшим образом выдерживать нагрузку. По этой причине структуры тенсегрити обеспечивают максимальную прочность.
В эмбриологии Ричард Гордон предположил, что волны эмбриональной дифференцировки распространяются "органеллой дифференцировки", где цитоскелет собран в бистабильную структуру тенсегрити на апикальном конце клеток, называемую "разделителем состояний клетки".
Происхождение и история искусства[править]
Происхождение тенсегрити противоречиво. Во многих традиционных конструкциях, таких как байдарки "кожа на раме" и седзи, аналогичным образом используются элементы натяжения и сжатия.
Российский художник Вячеслав Колейчук утверждал, что идея тенсегрити была впервые придумана Карлисом Йохансонсом (по-русски как по-немецки Карл Иогансон) (lv), советским художником-авангардистом латышского происхождения, который представил несколько работ для главной выставки русского конструктивизма в 1921 году. Заявление Колейчука былоподдержано Марией Гоф для одной из работ на конструктивистской выставке 1921 года. Снелсон признал, что конструктивисты оказали влияние на его работу (вопрос?). Французский инженер Дэвид Жорж Эммерих также отметил, что работы Карлиса Йохансонса (и идеи промышленного дизайна), казалось, предвосхищали концепции тенсегрити.
В 1948 году художник Кеннет Снелсон создал свой инновационный "X-Piece" после художественных изысканий в колледже Блэк Маунтин (где Бакминстер Фуллер читал лекции) и в других местах. Несколько лет спустя термин "тенсегрити" был введен Фуллером, который наиболее известен своими геодезическими куполами. На протяжении всей своей карьеры Фуллер экспериментировал с включением растягиваемых компонентов в свои работы, например, в обрамление своих домов dymaxion.
Инновация Снельсона 1948 года побудила Фуллера немедленно заказать мачту у Снельсона. В 1949 году Фуллер разработал икосаэдр тенсегрити на основе технологии, и он и его ученики быстро разработали дальнейшие конструкции и применили технологию для строительства куполов. После перерыва Снелсон также продолжил создавать множество скульптур, основанных на концепциях тенсегрити. Его основная работа началась в 1959 году, когда состоялась ключевая выставка в Музее современного искусства. На выставке в МОМА Фуллер показал мачту и некоторые другие свои работы. На этой выставке Снелсон, после обсуждения с Фуллером и организаторами выставки относительно признания мачты, также продемонстрировал некоторые работы в витрине.
Самым известным произведением Снельсона является его 18-метровая Игольчатая башня 1968 года.
Стабильность[править]
Призмы Тенсегрити[править]
Структура тенсегрити с тремя стержнями (3-полосная призма) обладает тем свойством, что для заданной (общей) длины сжимающего элемента “стержень” (всего их три) и заданной (общей) длины натяжного троса “сухожилие” (всего шесть), соединяющего концы стержня вместе, существуетэто особое значение для (общей) длины сухожилия, соединяющего вершины стержней с нижними концами соседних стержней, что позволяет структуре сохранять стабильную форму. Для такой структуры легко доказать, что треугольник, образованный вершинами стержней, и треугольник, образованный днищами стержней, повернуты друг относительно друга на угол 5π/ 6 (радиан).
Стабильность (“способность к предварительному напряжению”) нескольких 2-ступенчатых структур тенсегрити проанализирована Султаном и др.
Т3-призма (также известная как триплекс) может быть получена путем нахождения формы прямой треугольной призмы. Его состояние саморавновесия задается, когда базовые треугольники находятся в параллельных плоскостях, разделенных углом поворота pi /6. Формула для его уникального состояния самонапряжения приведена в
Здесь первые три отрицательных значения соответствуют внутренним компонентам при сжатии, в то время как остальные соответствуют кабелям при растяжении.
Икосаэдры Тенсегрити[править]
Икосаэдр тенсегрити, впервые изученный Снельсоном в 1949 году, имеет распорки и сухожилия по краям многогранника, называемого икосаэдром Йессена. Это стабильная конструкция, хотя и с бесконечно малой подвижностью. Чтобы увидеть это, рассмотрим куб со стороной 2 d, центрированный в начале координат. Поместите распорку длиной 2 l в плоскости каждой грани куба так, чтобы каждая распорка была параллельна одному краю грани и центрировалась на грани. Более того, каждая стойка должна быть параллельна стойке на противоположной грани куба, но ортогональна всем остальным стойкам. Если декартовы координаты одной стойки равны , то координаты ее параллельной стойки будут, соответственно, }и }. Координаты других концов распорки (вершин) получаются путем перестановки координат, например, }(вращательная симметрия в главной диагонали куба).
Расстояние s между любыми двумя соседними вершинами (0, d, l) и (d, l, 0) равно
Представьте, что эта фигура построена из распорок заданной длины 2l и сухожилий (соединяющих соседние вершины) заданной длины s, с.\, л} Соотношение говорит нам, что есть два возможных значения для d: одно реализуется путем сближения стоек, другое - путем их раздвигания. В частном случае \, л}две крайности совпадают, и , следовательно , фигура представляет собой стабильный икосаэдр тенсегрити. Этот выбор параметров дает вершинам положения икосаэдра Йессена; они отличаются от обычного икосаэдра, для которого отношение }lбыло бы золотым сечением, а не 2. Однако оба набора координат лежат вдоль непрерывного семейства положений, начиная от кубооктаэдра и заканчивая октаэдром (как предельные случаи), которые связаны спиральным сжимающим / расширяющим преобразованием. Эта кинематика кубоктаэдра является геометрией движения икосаэдра тенсегрити. Впервые он был описан Х. С. М. Коксетером, а позже Бакминстер Фуллер назвал его "трансформацией джиттербага".
Поскольку икосаэдр тенсегрити представляет собой крайнюю точку приведенного выше соотношения, он обладает бесконечно малой подвижностью: небольшое изменение длины s сухожилия (например, при растяжении сухожилий) приводит к гораздо большему изменению расстояния 2d стоек.
Патенты[править]
Патент США 3,063,521, "Структуры целостности при растяжении", 13 ноября 1962 года, Бакминстер Фуллер.
- Французский патент № 1 377 290, "Construction de Reseaux Autotendants", 28 сентября 1964, Дэвид Джордж Эммерих.
- Французский патент № 1 377 291, "Автоматические линейные конструкции", 28 сентября 1964 года, Дэвид Джордж Эммерих.
- Патент США 3,139,957, "Подвесное здание" (также называемое aspension), 7 июля 1964 года, Бакминстер Фуллер.
- Патент США 3,169,611, "Непрерывное растяжение, прерывистая структура сжатия", 16 февраля 1965, Кеннет Снелсон.
- Патент США 3,866,366, "Несимметричные структуры натяжения-целостности", 18 февраля 1975, Бакминстер Фуллер.
Основные структуры тенсегрити[править]
Структуры Тенсегрити[править]
См.также[править]
Облако Девять, гигантские парящие в небе сферы тенсегрити, названные Бакминстером Фуллером
- Гиперболоидная структура – тип неограниченного квадратного здания или сооружения в форме поверхности
- Теория взаимодействия акторов
- Седловидная крыша
- Пространственная рама – жесткая трехмерная несущая ферменная конструкция
- Синергетика
- Тенсайрити
- Структура растяжения
- Структура тонкой оболочки
- Кинематика кубооктаэдра – симметричные преобразования кубооктаэдра в соответствующие однородные многогранники, геометрия движения икосаэдра тенсегрити
- Перемешивание энергии
Пруф[править]
/intensiondesigns.ca/new-approaches-to-mechanizing-tensegrity-structures/