การออกแบบร่มชูชีพใหม่ที่ได้แรงบันดาลใจจากศิลปะการตัดกระดาษของญี่ปุ่นได้ดึงดูดความสนใจจากชุมชนเทคโนโลยี แต่การอภิปรายกลับหันไปสู่คำถามว่านวัตกรรมนี้สามารถรับมือกับความต้องการในโลกจริงได้หรือไม่ นอกเหนือจากสินค้าขนาดเล็ก
ร่มชูชีพที่ได้แรงบันดาลใจจาก kirigami ซึ่งพัฒนาโดยนักวิจัยจาก Polytechnique Montréal สัญญาว่าจะให้การตกแบบแนวตั้งที่แม่นยำโดยไม่มีปัญหาการเบี่ยงเบนเหมือนร่มชูชีพทั่วไป ในขณะที่งานวิจัยเดิมเน้นไปที่ความสามารถของการออกแบบในการส่งมอบขวดน้ำอย่างแม่นยำจากระยะ 60 เมตร การอภิปรายของชุมชนเผยให้เห็นคำถามที่ลึกซึ้งยิ่งขึ้นเกี่ยวกับข้อจำกัดในทางปฏิบัติและความเป็นไปได้ที่น่าตื่นเต้น
พารามิเตอร์การทดสอบปัจจุบัน:
- ความสูงในการทิ้ง: 60 เมตร
- น้ำหนักของสิ่งของที่ขนส่ง: ~0.8 กิโลกรัม (ขวดน้ำมาตรฐาน)
- วัสดุที่ทดสอบ: พลาสติก กระดาษ แผ่นกระดาษแข็ง
- วิธีการผลิต: การตัดด้วยเลเซอร์พร้อมลวดลาย kirigami
ความท้าทายในการขยายขนาดครองการอภิปรายทางเทคนิค
ความกังวลเร่งด่วนที่สุดที่ชุมชนยกขึ้นมาคือร่มชูชีพเหล่านี้สามารถรับมือกับน้ำหนักที่หนักกว่าได้หรือไม่ นักวิจารณ์ชี้ให้เห็นว่าหลักการอากาศพลศาสตร์ไม่ได้ขยายขนาดแบบเชิงเส้น ทำให้ง่ายที่จะชะลอวัตถุเบา แต่ยากกว่ามากที่จะส่งมอบสินค้าหนักหรือคนอย่างปลอดภัย การทดสอบปัจจุบันใช้เพียงขวดน้ำมาตรฐานที่หนักประมาณ 0.8 กิโลกรัม ทำให้เกิดช่องว่างที่สำคัญในการเข้าใจว่าการออกแบบนี้ทำงานอย่างไรกับพัสดุ 2 กิโลกรัม หรือมนุษย์ 80 กิโลกรัม
คำถามเรื่องการขยายขนาดนี้ไม่ใช่เพียงเรื่องวิชาการ สำหรับบริการส่งของด้วยโดรนหรือการช่วยเหลือด้านมนุษยธรรม ความสามารถในการจัดการกับขนาดน้ำหนักต่างๆ อย่างปลอดภัยเป็นตัวกำหนดว่าเทคโนโลยีจะก้าวจากความอยากรู้อยากเห็นในห้องปฏิบัติการสู่การแก้ปัญหาในทางปฏิบัติหรือไม่
ข้อกังวลเรื่องการขยายขนาด:
- น้ำหนักบรรทุกที่ทดสอบ: 0.8 กิโลกรัม ✓
- เป้าหมายการส่งพัสดุ: 2+ กิโลกรัม ❓
- เป้าหมายน้ำหนักมนุษย์: 80 กิโลกรัม ❓
- การขยายขนาดด้านอากาศพลศาสตร์: ความสัมพันธ์แบบไม่เป็นเส้นตรงระหว่างขนาดและประสิทธิภาพ
พิมพ์เขียวของธรรมชาติให้ข้อมูลเชิงลึกเพิ่มเติม
สมาชิกชุมชนได้วาดความคล้ายคลึงที่น่าสนใจระหว่างการออกแบบ kirigami กับระบบธรรมชาติที่แก้ปัญหาคล้ายกันอยู่แล้ว เมล็ดแดนดิไลออนบรรลุความเสถียรที่น่าทึ่งผ่านโครงสร้างที่มีรูพรุน โดยความพรุนแตกต่างกันจากกลางสู่ขอบ - มีรูพรุนน้อยกว่าใกล้กับจุดศูนย์กลางเพื่อเพิ่มการไหลแบบเฉือนและเสริมความแข็งแกร่งของกระแสน้ำวนที่ทำให้เสถียร แนวคิดความพรุนแบบไล่ระดับนี้อาจปรับปรุงการออกแบบร่มชูชีพ kirigami ได้
ที่น่าสนใจยิ่งกว่านั้น พฤติกรรมการลอยของแมงมุมใช้เส้นไหลายหลายเส้นที่ผลักกันด้วยไฟฟ้าสถิต สร้างช่องว่างคล้ายกับโครงสร้างเมล็ดแดนดิไลออน ตัวอย่างธรรมชาติเหล่านี้ชี้ให้เห็นว่าแนวทาง kirigami เข้าถึงหลักการอากาศพลศาสตร์พื้นฐานที่วิวัฒนาการได้ปรับให้เหมาะสมแล้ว
การเปรียบเทียบแรงบันดาลใจจากธรรมชาติ:
- เมล็ดแดนดีไลออน: ความพรุน 85%+ พร้อมความหนาแน่นแบบไล่ระดับ (ใจกลางพรุนน้อย ขอบพรุนมาก)
- การบินของแมงมุม: เส้นใยไหมหลายเส้นที่ผลักกันด้วยไฟฟ้าสถิตสร้างช่องว่างทางอากาศพลศาสตร์
- เมล็ด Maple / Sycamore: โครงสร้างปีกหมุนสำหรับการร่วงลงอย่างมีการควบคุม
ความเรียบง่ายในการผลิตเปิดความเป็นไปได้ใหม่
ข้อได้เปรียบด้านการผลิตของการออกแบบได้จุดประกายการอภิปรายเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ที่แปลกใหม่นอกเหนือจากการส่งมอบสินค้าธรรมดา ร่มชูชีพสามารถทำจากวัสดุพื้นฐานเช่นพลาสติก กระดาษ หรือกระดาษแข็งโดยใช้เพียงการตัดด้วยเลเซอร์ - ไม่ต้องประกอบที่ซับซ้อน
งานแรงงานด้วยมือเพียงเล็กน้อยเท่านั้นที่จำเป็น เราได้ทำร่มชูชีพจากแผ่นพลาสติก กระดาษ หรือกระดาษแข็ง เราต้องการแผ่นวัสดุที่มีความแข็งแรงระดับหนึ่ง เท่านั้นเอง
ความเรียบง่ายนี้นำไปสู่การคาดเดาเกี่ยวกับการประยุกต์ใช้ในกีฬาเอ็กซ์ตรีม ซึ่งร่มชูชีพแบบดั้งเดิมอาจล้มเหลวอย่างหายนะ การออกแบบ kirigami แบบโมดูลาร์อาจให้โหมดความล้มเหลวที่ไล่ระดับมากกว่า ซึ่งอาจทำให้กิจกรรมอันตรายเช่นการกระโดดร่มหรือ paramotoring ปลอดภัยยิ่งขึ้นผ่านการควบคุมที่ดีกว่าและความสามารถในการซ่อมแซม
 |
|---|
| การออกแบบรองเท้าที่เป็นนวัตกรรมเป็นสัญลักษณ์ของศักยภาพของเทคโนโลยีใหม่ เช่นเดียวกับความเรียบง่ายในการผลิตของร่มชูชีพแบบ kirigami |
การประยุกต์ใช้ในอนาคตยังคงมีแนวโน้มดีแม้จะมีข้อจำกัด
แม้ว่าคำถามเรื่องการขยายขนาดจะยังคงอยู่ ชุมชนเห็นการประยุกต์ใช้ระยะใกล้ที่ชัดเจน เวอร์ชันที่ทำจากกระดาษอาจปฏิวัติการส่งของด้วยโดรนขนาดเล็ก โดยเสนอระบบการทิ้งแบบแม่นยำที่ย่อยสลายทางชีวภาพได้ การเพิ่มพื้นผิวควบคุมที่ยืดหยุ่นอาจให้ความแม่นยำในการลงจอดที่ดียิ่งขึ้นในขณะที่รักษาประโยชน์ด้านความเสถียรหลัก
งานวิจัยนี้แสดงให้เห็นจุดตัดที่น่าสนใจของศิลปะโบราณ แรงบันดาลใจจากธรรมชาติ และวิศวกรรมสมัยใหม่ ไม่ว่าจะขยายขนาดเพื่อเปลี่ยนแปลงอุตสาหกรรมหลักหรือประสบความสำเร็จในช่องทางเฉพาะ ร่มชูชีพ kirigami แสดงให้เห็นว่าการมองนอกเหนือแนวทางดั้งเดิมสามารถให้ผลลัพธ์ที่น่าประหลาดใจสำหรับปัญหาที่ยืนยาว
อ้างอิง: Kirigami-inspired parachute falls on target
 |
|---|
| กระแสน้ำวนที่มีชีวิตชีวาเป็นสัญลักษณ์ของนวัตกรรมที่เต็มไปด้วยพลังงานและศักยภาพการประยุกต์ใช้ในอนาคตของการออกแบบร่มชูชีพที่ได้รับแรงบันดาลใจจาก kirigami |