Юный техник, 2007 № 04

Автомобили фирмы Volvo, которая в этом году отпразднует свое 80-летие, заслуженно признаны самыми безопасными в мире. Модель V70 — это считают не только производители — самый безопасный автомобиль из всех, когда-либо созданных Volvo Car Corporation.

В стандартную комплектацию входит оригинальное устройство для защиты от бокового удара. Это надувная занавеска, вмонтированная в обивку потолка. При ударе она мгновенно надувается, чтобы предотвратить повреждение головы при столкновении с панелями салона или другим участником аварии. При этом занавеска защищает пассажиров, сидящих как спереди, так и сзади.

Свой вклад в защиту вносит трехточечный ремень безопасности, изобретенный, кстати, в 1959 году специалистом компании Нильсом Боленом. Во время удара преднатяжитель с максимальной эффективностью выбирает провисание ремня, а затем ремень немного отпускается, смягчая удар.

Техническая характеристика:

ПОЛИГОН

Дом XXXI века

Городские дома не зря называют коробками. Куда ни кинь взгляд, увидишь на фоне горизонта прямоугольники домов. Такие формы зданий были приняты когда-то из-за простоты их расчета и технологии создания. Но со временем появились новые подходы к строительству.

Первый прорыв к новой строительной геометрии совершил русский инженер В.Г. Шухов (1853–1939), построив в 1895 г. удивительную водонапорную башню (рис. 1).

Рис. 1. Первая башня В.Г. Шухова, 1895 г. Ее красоту определила точность инженерного расчета и рациональность конструкции.

По своей форме она представляла собою гиперболоид вращения — фигуру, получаемую при вращении гиперболы вокруг оси (рис. 2).

Рис. 2. На поверхности гиперболоида вращения располагаются два семейства пересекающихся прямых. Каждая пара этих линий определяет свою плоскость.

Довольно неожиданная особенность этой фигуры в том, что на ее боковой поверхности, несмотря на ее криволинейную форму, расположены два семейства пересекающихся прямых. Это позволило склепать всю башню из прямолинейных стальных полос, опиравшихся сверху и снизу на два круговых обруча. Художников удивляла необычная красота сооружения, отвечавшая духу приближавшегося XX века, — века радио, электричества, дирижаблей, космических полетов.

Практичные американцы тотчас приспособили гиперболическую башню для «капитанских мостиков» своих линкоров. Ведь сквозь ее решетчатую поверхность могли свободно, не взрываясь, пролетать снаряды, а башня при этом почти не теряла своей прочности.

В Москве в 1920–1922 годах по личному указанию В.И.Ленина и под руководством инженер Шухова пытались построить огромную 350-метровую гиперболическую башню, состоящую из нескольких секций. Вначале строилась самая большая, нижняя, а затем внутри нее собиралась следующая секция, поменьше. Ее при помощи тросов и лебедок поднимали вверх, соединяли с нижней и так далее. Ожидалось, что эта башня станет самой высокой в мире. Но у разоренной революцией страны не хватало металла. Того, что имелся, хватило лишь на 152-м башню. На ней установили антенну радиостанции им. Коминтерна. Вскоре архитектор В.Е. Татлин выступил с проектом 600-метровой «Башни интернационала» — резиденции грядущего коммунистического мирового правительства, но и ее не построили.

Всего в нашей стране было построено около сотни шуховских башен. Они несли водонапорные баки, служили опорами линий электропередачи. Гиперболическим башням нашлось своеобразное применение на электростанциях.

После кончины Шухова развитие идеи гиперболической башни заглохло. По этой схеме по всему миру сейчас строят сравнительно невысокие 30–40 м баш ни-градирни для охлаждения и конденсации отработанного пара тепловых электростанций (рис. 3).

Рис. 3. Градирни электростанций часто имеют форму гиперболоида вращения.

Появились новые конструкции башен — более легкие и достаточно простые в постройке. Лишь отдельные архитекторы у нас и за рубежом исключительно ради красоты формы сохранили верность гиперболоиду. Так, по этой схеме была построена башня в японском городе Кобе (рис. 4).

Рис. 4. Башня-гиперболоид в японском городе Кобе.

В 2004 году архитектор Кен Шаттлворт опубликовал проект 300-метровой гиперболической башни для Лондона (рис. 5). Ей он дал имя «вихрь».

Рис. 5. Проект «Вихрь», 300-метровая башня-гиперболоид для Лондона архитектора Кена Шаттлворта.

Но новому раскрыл идею гиперболической башни американский художник и архитектор Тим Тайлер. Он положил башню на бок, и получился прекрасный мост-труба (рис. 6).

Рис. 6. Если башню-гиперболоид расположить горизонтально, получится мост-тоннель.

Но пока по этой схеме сделан лишь небольшой переход между зданиями. Это не случайно: дело в том, что прямолинейные стержни, пересекаясь на поверхности гиперболоида, образуют ромбы, а ромб — это неустойчивая фигура. Стоит его потянуть вдоль диагонали, как в узлах его происходит концентрация сил. В этом причина того, что башни и мосты — гиперболоиды получаются тяжелое, чем сооружения ферменного типа.

Тим Тайлер предложил новую фигуру с гиперболическими очертаниями (рис. 7).

Рис. 7. Составленная из треугольников гиперболическая фигура Тима Тайлера позволяет строить многокилометровые мосты.

На ее боковой поверхности он расположил не пересекающиеся прямые, как Шухов, а ломаные линии. При их пересечении получаются не ромбы, а треугольники. Треугольник — фигура гораздо более прочная. При давлении на вершины концентрации сил в них не происходит, а деформация получается лишь при изгибе сторон. Для этого нужны усилия в десятки раз более значительные, чем для деформации ромба. Мост-труба Т. Тайлера будет значительно прочнее и легче моста обычной конструкции. Такие мосты могли бы без всяких опор перекрывать десятки километров. Однако технология их постройки пока досконально не проработана.

Идеи Т.Тайлера подхватила группа австрийских архитекторов под руководством Андреаса Кирсштейгера из Венского Технического университета. Они детально проработали на макетах конструкцию гиперболического моста-трубы. Но самое главное, они догадались замкнуть ее в кольцо. Получился прочный и очень легкий дом, который можно строить на мачтах поверх деревьев (рис. 8). Соединяя такие дома при помощи мостов-труб, можно возвести целые воздушные города, висящие над джунглями, тайгой или в горах.