Форма и секрет ее красоты
  • 10.03.2017
    Полнота сгорания газа и коэфициент избытка воздуха

    В своей книге «Сжигание доменного газа под паровыми котлами» юж. В. Наважовский приводит напряжения топочного пространства от 140 до 350 тыс Кал/м3 час по материалам Запорожетали, Ворошиловского, Мариупольского и других заводов. [Читать полностью]  Читать полностью →

  • 02.03.2017
    Увеличение давления газа

    При сжигании 30-45 тыс. м3 доменного газа в час в топке объемом600 м3газ продолжал догорать в зоне пароперегревателя, вызывая опасения пережога труб. Нетрудно подсчитать, что в этом случае напряжение топочного пространства не превышало 70 тыс. Кал/м3 час. [Читать полностью]  Читать полностью →

  • 24.06.2014
    Напряжение топочного пространства

    Во введении к настоящей работе уже отмечалось, что ценное газообразное топливо часто используют недостаточно эффективно. Остановимся несколько подробнее на этом вопросе. При сжигании газообразного топлива, казалось, можно было бы ожидать работы с высоким напряжением топочного пространства. [Читать... 
    [Читать полностью]

  • 24.06.2014
    Выключение горелок

    Сжигание газа с минимальным избытком воздуха осуществляется следующим образом: в горелку подают недостаточное для полного сгорания газа количество воздуха, при этом появляется голубоватое пламя газа; затем постепенно весьма медленно приоткрывая воздушный кран, добиваются исчезновения видимого пламени; ... 
    [Читать полностью]

Механическая работа в природе

Механическая работа в природе

Каждый элемент структуры организма в живой природе выполняет определенную механическую работу. Если скелет, остов организма, работает в основном на сжатие, то мягкие ткани работают, как правило, на растяжение. Конструктивными элементами в живой природе являются эластичные пленки-диафрагмы — кожный покров, сухожилия, мышечная система животных, а также пленки и волокнистые образования в растительном мире. Работая совместно со сжатыми элементами структуры биоформ, они обеспечивают способность организма к движению, изменению формы, трансформации.

По особенностям работы такие решения живой природы сопоставимы с Байтовыми, тентовыми, мембранными, надувными (пневматическими) конструкциями или комбинированными системами, применяемыми в современном строительстве. Но природные конструкции, работающие на растяжение, гораздо богаче формами, обладают более сложной структурой, чем аналогичные им, осуществляемые в строительстве. Принцип работы конструкции на растяжение весьма рационален. В этом легко убедиться, если сравнить количество материала, необходимого для изготовления нити, удерживающей определенный груз на весу, и стержня-подпорки, способного обеспечить такое же положение в пространстве данному грузу. Очевидно, использование в данном случае нити, работающей на растяжение, более эффективно, чем сжатого стержня. Работу растягивающимся природным конструкциям обеспечивают специфические свойства биологического материала. При этом проявляются определенные геометрические закономерности структуры природных конструкций, выраженные в характере их контура и. поверхностей, способе плетения нитей и т. п.

Паутина по праву считается одним из наиболее совершенных инженерных решений живой природы. Сеть из тончайших нитей при попадании в нее насекомых, листьев, при сильном ветре успешно работает благодаря совместному сопротивлению всех ее элементов. Свои сети паук создает из шелка, вырабатываемого его железами. Процесс плетения сети складывается из развешивания основных нитей, при передвижении по которым паук создает собственно сеть. Сети бывают плоскими (двумерными) и пространственными (трехмерными). В отличие от радиально-кольцевой структуры вантовых конструкций, применяемых в строительстве, плоская сеть, сотканная пауком, состоит из радиально расположенных нитей, связанных спиралевидной  нитью,    которая при напряжении сети превращается в ломаную. Общая длина нитей при этом становится минимальной.

Более сложной по структуре и разнообразной по конструктивным решениям является пространственная паутинная система. Пространственная сеть состоит из основных несущих и соединяющих их нитей. Такая сеть довольно густая, на ней трудно найти одинаковые ячейки, тем не менее отдельные участки характеризуются примерно одинаковой плотностью. Прочность этой практически невесомой сети поражает каждого, кто хоть однажды наблюдал за ее работой. Она поддается растяжению, разрушение одной ее части _ не выводит из строя оставшуюся, а после заделки пауком образовавшихся разрывов она вновь восстанавливается, не теряя при этом своей прочности. Высокая надежность данной природной конструкции объясняется, по-видимому, следующим. Особый характер переплетения нитей паутинной сетки препятствует распространению возникшего разрыва на ее отдельном участке, в отличие от   искусственно   создаваемых сеток, например, в тканях. Структура паутинной сетки обеспечивает локализацию разрушенной области. Кроме того, можно заметить определенное деление ее на различные участки, работающие относительно самостоятельно. Это осуществляется путем крепления природной сетки к несущим нитям не только по контуру, но и в точках ее внутренней области. Данные точки, распределенные по всей поверхности сети, определяют на ней как бы отдельные участки. Надежность функционирования этой конструктивной природной системы повышает эффективность работы ее основных несущих элементов-нитей, благодаря которым в несущих элементах равномерно перераспределяются усилия и передается работа вышедших из строя нитей другим. Поэтому система всегда находится в напряженном состоянии и разрушается лишь при значительном количестве поврежденных ее элементов.

На основе анализа функционирования и структуры природных конструкций можно решить вопросы, возникающие при создании подобных систем в строительстве. Такая «кольчуга» способна работать подобно паутинной сетке. По характеру работы достаточно густая паутинная сеть может быть отнесена к тентовым конструкциям, форма которых в природе чрезвычайно разнообразна. Инженер-архитектор ф. Отто, создавая сложное по структуре покрытие над олимпийским стадионом в Мюнхене, взял за образец форму паутины.

В основе тентовой конструкции лежит минимальная поверхность, т. е. поверхность, которая имеет наименьшую площадь по сравнению со всеми другими поверхностями, проходящими через заданную замкнутую линию. Напряжения в каждой точке такой поверхности постоянны, форма ее зависит от формы контура. В книге приведены примеры нахождения точечного каркаса минимальных поверхностей при различном заданном контуре. Описанные способы позволяют проанализировать природные формы, поверхности которых являются минимальными или близкими к ним. Но минимальные поверхности природных образований имеют несколько иные качества, чем те, которые рассматриваются в геометрии. Это связано с особенностями природных тканей в виде гофрированной эластичной структуры (перепончатые крылья), армированных жилкованием пленок (листья растений), их многослойностью и другими качествами.

Читайте так же:

Комментарии запрещены.