圣母大学的一个工程师团队有一个明确的目标:设计一个可以在现场快速部署的庇护所,同时减少加热和冷却时的燃料消耗。
一个新的角度
阿什利·p·萨尔博士是该大学动力结构实验室的主任,她和她的团队从折纸艺术中获得灵感,这是一种将纸折叠成惊人作品的古老艺术。萨尔是Myron and Rosemary Noble结构工程助理教授。动力学结构实验室是美国唯一致力于九博体育研究土木工程应用动力学结构的大学实验室。
“当萨尔博士带我参观实验室时,那里有移动的结构和折纸结构,”该团队的本科生安杰琳·达斯卡尼奥(Angelene Dascanio)说。“这真的改变了我对九博体育研究的看法。她鼓励我发挥自己的创造力来设计这些设计。”
动力学结构实验室团队的成员在一个半比例的结构原型前。左起:博士后九博体育研究助理扎克·巴拉德;本科生九博体育研究助理Angelene Dascanio;Ashley P. Thrall, Myron和Rosemary Noble结构工程助理教授,动力结构实验室主任;Evan Gerbo,博士生。
灵光乍现

萨尔、达斯卡尼奥和14岁的硕士查德·夸利亚(Chad Quaglia)组成的团队在每周的团队会议上试验纸质模型。在他们的一次讨论中,达斯卡尼奥把她的手机放在一个纸模型的尾部褶皱上,以防止它移动。当纸的大部分从桌子上升起时,萨尔灵机一闪——他们可以使用一种独特的杠杆系统来抬起沉重的侧板,并竖立起由四部分组成的结构。萨尔和她的团队开发的杠杆系统允许快速部署结构墙。没有它,筑墙将是一个更费力的过程,涉及更多的人员和时间。
这个动画展示了组装其中一个结构的过程。
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解决棘手问题
巴黎圣母院正在开发的折纸式庇护所解决了一个棘手的问题。美国陆军纳蒂克士兵九博体育研究、发展和工程中心正在资助这项九博体育研究。士兵们经常驻扎在极端的环境中,从沙漠到山区。军方每天花费数百万美元购买空调或暖气的燃料。当燃料、运输和燃料任务的安全成本加在一起时,一加仑燃料可能要花费数百美元。更重要的是,数百名美国人在伊拉克和阿富汗的燃料任务中丧生。
萨尔和她的团队设计的庇护所可以减少70%的能源消耗,几名士兵可以在不到一个小时的时间内部署,可以通过飞机、轮船或卡车用标准的军用托盘运输。与帆布帐篷相比,这种隔热的刚性墙结构每年可以为军方节省数亿美元的燃料成本。它还有望成为世界各地救灾工作的环保避难所。
- 减少70%的能源消耗
- 第一个在标准军用调色板上可空气升降的刚性壁结构
- 几个士兵可以在一小时内部署
这是一个跨学科项目,由机械和电气工程学院、博士后九博体育研究助理和正在开发优化的加热和冷却控制系统的学生共同参与,以进一步降低能源消耗。
本项目的主要九博体育研究人员是:
- Mihir Sen博士(首席),航空航天与机械工程教授
- Panos Antsaklis博士,H. Clifford和Evelyn A Brosey电气工程讲座教授
- 安-玛丽·康拉多,艺术、艺术史与设计助理教授
- Samuel Paolucci博士,航空航天与机械工程教授
- Ashley P. Thrall博士,Myron和Rosemary Noble结构工程助理教授,土木与环境工程与地球科学系动力结构实验室主任
该材料基于美国陆军纳蒂克士兵九博体育研究、发展和工程中心(NSRDEC)根据合同W911QY-12-C-0128支持的工作