Composite Truss Structures

Ферменные конструкции из композиционных материалов.

Ферменные конструкции (ФК) применяются человечеством уже длительное время. Первые фермы начали использоваться в примитивных деревянных конструкциях (например, строительные леса, крыши домов и др.), но  широкое применение нашли только в 19 веке, с началом промышленного производства стали и проката. В 20 веке технологии производства стальных ферм постоянно совершенствуются. В частности, внедрялись новые виды стали и формы проката. Появился новый способ получения неразъемного соединения - сварка. Параллельно с развитием технологических процессов, совершенствовались теория и методы расчета ферменных конструкций, которые особенно быстро стали развиваться после появления электронно-вычислительных машин (ЭВМ). Одним из основных методов расчета элементов и узлов ФК стал метод конечных элементов (МКЭ), который, впрочем, и не смог бы получить широкого применения без использования ЭВМ.
Безусловно, накопленные знания и опыт пригодились и при создании ферменных конструкций из композиционных материалов (ФККМ). Их появление связано с нетрадиционными требованиями, которые предъявили к таким конструкциям новые направления человеческой деятельности (например, авиация, космические исследования, и др.), и было обусловлено развитием технологи производства композиционных материалов (КМ).

The Applications Technology Satellite (ATS)
Фото с сайта Goddard Space Flight Center
https://www.nasa.gov/centers/goddard/missions/ats.html
The first of the second-generation ATS spacecraft,
ATS-6 was also the last ATS project.
It was launched on May 30, 1974.
First spacecraft to use :
- A 9.14-meter parabolic reflector
- A digital computer for attitude control
- Solid state high power rf transmitters
- Graphite composite material for primary structure
- Heat pipes for primary thermal control
- Monopulse tracking for attitude control
- Rf interferometer for attitude determination and control

Впервые ФККМ стали применяться в конструкциях космических аппаратов (КА). Одним из пионеров в их использовании была фирма Alliant Techsystem Inc (США). Она изготовила углеродную ферму для спутника связи Fairchild Industries ATS-F, который был выведен на орбиту над Индией в 1973 году [1]. В последующие годы был накоплен большой опыт в производстве ФККМ. Это позволило уже в 80-х годах предыдущего столетия создать уникальный космический телескоп Hubble (США), который был выведен на орбиту в 1990 году. В этом телескопе два из трех самых ответственных узлов: Graphite-epoxy Metering Truss и focal plane structure являются фермами, и изготовлены они из углеродно-эпоксидного композиционного материала [2]. В настоящее время ФККМ продолжают активно использоваться в космической индустрии, не смотря на то, что появились и другие, альтернативные, решения для конструкций КА. Успехи в производстве композитных ферм для КА способствовали их внедрению и в других областях научной и технической деятельности человечества. И прежде всего в тех случаях, когда в какой-либо конструкции необходимо совместить небольшой вес и высокую прочность, либо к ним предъявляются требования, которые можно реализовать только с помощью уникальных свойств композиционных материалов (например, низкий коэффициент линейного термического расширения). Примерами использования ФККМ могут служить: углеродно-эпоксидные рамы велосипедов и мотоциклов; немагнитные стеклопластиковые мачты радиопередающих антенн [3]; мачты высоковольтных линий электропередач [4], ФККМ фюзеляжей летательных аппаратов [5], пространственные фермы рефлекторов различных радиотелескопов [6] [7] и др.
Но, не смотря на достаточно широкое применение ФККМ, в настоящее время все еще остается нерешенным целый ряд проблем. Прежде всего - это проблема стыковки стержневых элементов фермы в узлах. Предложено несколько подходов и решений этой проблемы, каждый из которых имеет свои плюсы и минусы. В связи с чем, есть смысл более подробно остановиться на применяемых способах соединения стержней в узлах ферм.

RedShark Bikes Trimarans

Зачем ходить по воде, когда вы можете ездить на велосипеде?

RedShark Sport - самая быстрая модель, которая
предназначена для самых серьезных спортсменов

Хорошие вещи могут происходить из самых сложных обстоятельств. Спросите об этом Хосепа Рубау (Josep Rubau), генерального директора RedShark Bikes. После того, как он упал со своего велосипеда во время тренировок на крутых спусках Пиренеев, этот известный испанский дизайнер был надолго выведен из строя, что побудило его задуматься о том, как уменьшить риски при тренировках в велосипедном спорте. Он разрабатывал суперкары и мотоциклы-концепты, но последнее его творение - велосипед, на котором вы можете кататься по воде.
Водные велосипеды RedShark выпускаются в трех моделях. Модель Sport (см. выше) предназначена для людей, желающих заниматься спортом и (или) фитнесом, но которые хотят других видов, чем у обычных дорожных маршрутов и у велотренажера в тренажерном зале.
Модель Adventure предназначена для тех, кто хочет исследовать и открыть для себя красоты береговой линии. В связи с этим, он изготовлен из прочного материала и имеет ряд дополнительных аксессуаров, благодаря которым вы сможете спать под звездами.

Rooftop Wind Power

Ветряные мельницы, которые живут на крыше

Высокоэффективные «тихие» ветряки:
- LoopWing e1500 от японской фирмы Loopwing Co Ltd
- Liam F1 от фирмы The Archimedes из Роттердама

Известно, что практически у всех видов альтернативной энергетики, даже самых «зеленых»,  существуют экологические проблемы, накладывающие определенные ограничения на их применение. Поэтому ветроэнергетические установки, в большинстве случаев, устанавливаются как можно дальше от населенных пунктов, в отдаленных горных районах и даже в открытом море. И связано это не только с более благоприятными ветровыми условиями в этих местах, но и с шумовым и вибрационным загрязнением окружающей среды, которое создают ветряные турбины, что затрудняет их использовать вблизи проживания человека. Однако это не значит, что не предпринимались попытки приблизить ветряки к городам и поселкам, и даже поставить их на крыши жилых домов и зданий. Сложился даже целый класс ветроэнергетических установок, которые иногда называют Urban wind, иногда Rooftop Wind, иногда Architectural Wind, а иногда … Впрочем, эти названия скорее отражают лишь взгляды специалистов отделов маркетинга на способы продвижения этих систем, чем их технические характеристики, главной из которых является малошумность. Некоторые примеры подобных установок приведены в статье Японская фирма Loopwing и ее тихие ветряки, в которой достаточно хорошо освещено их разнообразие. Тем не менее, новинки в этой области появляться с завидной регулярностью, что свидетельствует о постоянно увеличивающемся интересе к подобным проектам. Вот лишь некоторые из них.

Странно выглядящая ветряная турбина производит мало шума и делает громкие заявления

Хотя вид солнечных панелей на крышах домов становится все более распространенным явлением, бытовые ветряные турбины пока еще довольно редкое зрелище. Однако, базирующаяся в Роттердаме технологическая фирма Архимед (The Archimedes) преисполнена желания скоро изменить это положение. Компания представила свою установку Liam F1 Urban Wind Turbine, которая, как говорят, имеет выход энергии составляющий "80 процентов от теоретически возможного максимума". Это довольно смелое заявление, учитывая, что у большинства обычных ветряных турбин этот показатель составляет в среднем от 25 до 50 процентов.

TOP 10 bike designs of 2015

Топ 10 конструкций велосипедов 2015 года

Человечество продолжает изобретать велосипед. И хотя само это выражение стало давно нарицательным, обозначающее повторное изобретение давно известной вещи, инновационный бум в этой области, длящийся уже много лет и не думает стихать. Практически каждый год различные журналы, организации, порталы и т.д. подводят итоги и выбирают лучшие, по их мнению, новинки в велосипедной отрасли. Так портал gizmag.com выбрал 10 наилучших продуктов (изобретений) в велосипедной области, которые появились в 2013 году - Top 10 bicycle innovations of 2013.
В прошедшем (2015) году можно было также наблюдать волну велосипедных инновационных проектов, в которых использовались передовые материалы и радикальные конструктивные решения с целью стимулировать промышленность (индустрию) двигаться в новых направлениях. Городские районы увидели значительное увеличение использования велосипедов, и дизайнеры соответственно отреагировали на это изменениями в их функциональности. Из всего этого разнообразия портал DESIGNBOOM выбрал 10 велосипедных проектов, которые понравились его читателям в 2015 году.

1. Концепт "fUCI" от Роберта Эггера / Robert Egger’s “fUCI” concept

Чтобы реализовать в последнем гоночном концепте все свои идеи, креативный директор Specialized Bicycle Components© Роберт Эггер выбросил на помойку строгие регулятивные правила, предъявляемые к конструкциям велосипедов Международным союзом велосипедистов (фр. Union Cycliste Internationale, UCI).
Как говорит Роберт Эггер: “Международный союз велосипедистов (UCI) в действительности взаимодействует с очень небольшим количеством людей, Но есть столько других людей, которые меньше всего интересуются UCI. Они не следят за гонками, и они даже не знают всех ограничений, которые накладывает на гоночные велосипеды UCI. Итак, мое чувство было, давайте разработаем велосипед для тех, кто действительно просто хочет быстро ездить на дорожном велосипеде”.

Концепт "fUCI" от Роберта Эггера

Основные технические регламенты UCI требуют, чтобы оба колеса были одного размера. Это то, где Роберт начал нарушать правила. Заднее колесо имеет диаметр 33,3 дюйма, чтобы помочь гонщикам с легкостью достичь высокой скорости. А с добавленным в ступицу электродвигателем, велосипедисты не будут испытывать жесткие нагрузки при интенсивном старте, и пусть двигатель сделает работу с самого начала. Роберт сравнивает его с турбонаддувом в спортивном автомобиле.