Spadochron został wynaleziony na nowo, cały przebity i spadający prosto w pionie

Mechanika

Zespół redakcyjny witryny poświęconej innowacjom technologicznym – 2 października 2025 r.

Spadochron inspirowany kirigami zrzucany przez drona w celu dostarczenia butelki z wodą bezpośrednio pod ziemię. [Zdjęcie: Frédérick Gosselin]

Spadochron kirigami

Stary typ spadochronu, z dużym otworem w materiale, który pozwalał wykorzystać opór powietrza i złagodzić upadek ludzi i ładunku, może odejść do lamusa.

Danick Lamoureux i jego współpracownicy z instytucji w Kanadzie i Francji po prostu na nowo wynaleźli spadochron, wykorzystując japońską technikę kirigami , która polega na cięciu i składaniu papieru w celu stworzenia skomplikowanych wzorów 3D.

Zastosowanie tej techniki w celu poradzenia sobie z przepływem powietrza doprowadziło do radykalnej przebudowy spadochronu. Dużą półkulę materiału napełnianą powietrzem zastąpiono strukturą, w której widoczne są niemal wyłącznie puste przestrzenie – ale działa ona jeszcze lepiej niż tradycyjny spadochron.

„Wcześniej kirigami służyło do przekształcania płaskich arkuszy w trójwymiarowe kształty o zaprogramowanych krzywiznach” – wyjaśnia David Mélançon z École Polytechnique de Montréal. „Zaproponowaliśmy wykorzystanie możliwości transformacji kirigami pod wpływem przepływu cieczy do projektowania nowych typów spadochronów balistycznych”.

Przetestowany w rzeczywistych warunkach zewnętrznych, odkształcalna konstrukcja spadochronu stabilizuje przepływ powietrza wokół jego porowatej struktury, eliminując potrzebę utrzymywania się na powierzchni podczas opadania. Dzięki prostej i dostępnej konstrukcji, spadochron kirigami może znaleźć obiecujące zastosowania w takich dziedzinach, jak dostawy dronami i pomoc humanitarna.

Oprócz symulacji i testów w tunelu aerodynamicznym, nowy projekt spadochronu został już przetestowany w rzeczywistych warunkach eksploatacji. [Zdjęcie: Danick Lamoureux i in. - 10.1038/s41586-025-09515-9]

Trafiając prosto w cel

Po otwarciu konwencjonalny spadochron nie może po prostu spaść pionowo w kierunku celu. Aby uchronić się przed turbulencjami, które mogą spowodować zapadnięcie się czaszy, szybuje pod kątem, który zaburza symetrię przepływu powietrza wokół niego, co jest niezbędne do jego stabilizacji.

Ta konieczność ma jednak swoją cenę. Podczas zrzucania ładunku z drona lub samolotu, ten kąt szybowania często powoduje, że spadochrony dryfują daleko od zamierzonego celu. Może to być szczególnie frustrujące i potencjalnie niebezpieczne w przypadku operacji takich jak dostarczanie pomocy humanitarnej, gdzie precyzyjne zrzuty z powietrza są często kluczowe dla sukcesu.

Spadochron kirigami nie ma tego wymogu, co oznacza, że ​​spada pionowo, kierując się prosto do celu z minimalnym dryfem bocznym. Wymagało to wykorzystania zjawiska naturalnie występującego u wielu nasion: tworzenia stabilizujących wirów. Różnica polega na tym, że rośliny chcą nieść swoje nasiona jak najdalej, podczas gdy badacze chcieli czegoś przeciwnego.

Wymagało to stworzenia zaprogramowanego wzoru cięć kirigami, które rozkładały się w precyzyjny kształt. Symulacje wykazały, że najlepszym rozwiązaniem jest wykonanie cięć na elastycznym dysku za pomocą lasera i zawieszenie ładunku na środku, a nie na krawędziach.

„Nasze spadochrony to proste, płaskie dyski z obwodowymi szczelinami, inspirowane motywem kirigami zwanym zamkniętą pętlą” – wyjaśnił Mélançon. „Zamiast mocować ładunek do zewnętrznej krawędzi dysku, montujemy go bezpośrednio w jego środku”.

Konstrukcja i wykonanie spadochronu kirigami są proste i bardzo tanie. [Zdjęcie: Danick Lamoureux i in. - 10.1038/s41586-025-09515-9]

Bezpieczny i pionowy upadek

Po uwolnieniu, połączenie oporu powietrza i ciężaru swobodnie spadającego ładunku odkształca wzór kirigami, przybierając kształt odwróconego dzwonu. „Szczeliny w kirigami rozciągają się, przepychając powietrze przez liczne, maleńkie otwory” – wyjaśnił Mélançon. „Dzięki temu powietrze przepływa w uporządkowany sposób, bez dużych, chaotycznych turbulencji, co skutkuje przewidywalną trajektorią”.

Podczas zrzucania butelki z wodą z drona, spadochron bezpiecznie zrzucił ładunek na ziemię z wysokości 60 metrów, spadając pionowo bezpośrednio na cel z prędkością końcową zbliżoną do prędkości konwencjonalnych spadochronów.

A spadochron kirigami jest bardzo tani i łatwy w wykonaniu. „Wymaga niewielkiej pracy ręcznej. Robiliśmy spadochrony z arkuszy plastiku, papieru lub tektury. Potrzebujemy tylko arkusza materiału o określonej sztywności, to wszystko” – powiedział Mélançon.

Inne wiadomości na temat:

Więcej tematów