Роботы, фуры и даже дома: какие бывают надувные технологии

Надувные танки – это совсем не детские игрушки. Военные ведомства разных стран тратят миллионы долларов на такие же бронемашины, только в натуральную величину. В армиях мира надувают зенитно-ракетные комплексы, системы противовоздушной обороны и зенитные установки. А все для того, чтобы обмануть врага.

Ученые уверяют, это только начало: в будущем мы начнем надувать роботов, огромные фуры и даже дома. Как такое возможно? И для чего нужно? Об этом рассказывает программа "Наука и техника" с Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.

Воздушная подушка-губка

7 июля 2022 года в административном центре Пенсакола штата Флорида произошла авария – легковой автомобиль въехал в пикап. На первый взгляд, рядовое ДТП. Но оно попало во все выпуски новостей, ведь водителя убила подушка безопасности. И это был уже не первый подобный случай: за 20 лет зафиксировали больше трех десятков случаев гибели людей от девайса, который должен сохранять жизнь.

Наполнить ткань воздухом нужно за доли секунды. Для этого используют небольшой контролируемый взрыв. Но тут разработчики заменили натрий в пиропатроне на более дешевый нитрат аммония. А этот газ со временем становится более летучим и взрывоопасным. Так что он не только надувал подушки безопасности, но и выбивал лобовое стекло.

Американские ученые придумали, как застраховаться от подобных фатальных ошибок. Они предложили наполнять подушки воздухом. Казалось бы, элементарно, вот только нужную скорость не обеспечит ни один насос. По нормативам подушка должна раскрыться за двадцатую долю секунды. Но что, если заменить нейлоновую ткань на инновационный пористый силикон?

"Этот материал интересен тем, что позволяет создавать различную форму. Это фактически соты, которые можно программно надувать", – пояснил руководитель программы "Транспортный и промышленный дизайн" Высшей инженерной школы Российского университета транспорта Николай Любавин.

Другими словами, подушка надувается как губка. Достаточно быстро и без малейшего риска для водителя. Но пористый силикон печатают на 3D-принтерах, которые заточены под штучное производство. А значит, до массового выпуска силиконовых подушек безопасности пока далеко.

Надувной хвост для грузовиков

Изобретение немецкого дизайнера Хеннинга Марксена уже начали использовать. Он придумал надувной хвост для грузовиков. Тоже не понимаете, зачем фуре такой пузырь на прицепе? Звучит невероятно, но он на четверть снижает расход топлива. Технология проста: хвост надувается, когда фура разгоняется до 60 километров в час, и сдувается, как только водитель начинает тормозить. Это позволяет улучшить аэродинамику машины.

"Сопротивление снижается прежде всего за счет того, что отсутствует вакуум за грузовиком. Воздушный поток при обтекании формы должен сходить на нет, подхватываться другим воздушным потоком. Такая каплевидная форма более оптимальна для работы с воздухом", – сказал эксперт.

Надувные паруса для танкера

Во Франции придумали технологию, которая помогает экономить топливо танкерам. На них предлагают устанавливать надувные паруса. Кажется невероятным, но тяжелое торговое судно действительно идет под парусом. А ведь это все равно что пытаться сдвинуть с места гирю при помощи пушинки. Секрет в том, что надувной парус выдерживает большее давление воздуха, чем обычный, и его используют как рычаг.

"В основе конструкции находится телескопическая мачта. Она проходит через точку аэродинамического фокуса. Так что сила ветра действует не на крыло паруса, как это бывает обычно, а на саму мачту. И мачта толкает судно вперед", – рассказал руководитель проекта, инженер-конструктор Бенуа Дайе.

В октябре 2022 года разработку опробовали в море и выяснили, что надувной парус еще и заметно повышает маневренность судна. Вот только совсем отказаться от двигателей он пока не позволяет. Парус используют, чтобы снизить нагрузку.

Надувной робот-осьминог

А надувному роботу двигатель вообще не нужен, он работает благодаря воздуху. Как только пневматическая система закачивает его внутрь, щупальца расправляются, а когда выкачивает обратно, захватывают предмет. Такой робот практически не тратит энергию, да и в производстве он намного дешевле, чем механические машины.

"Тут используются воздушные камеры с трубками внутри. Это позволяет контролировать движения мягкого робота. Камеры надуваются как воздушные шары. Регулировать изгиб можно за счет количества воздуха внутри", – отметил стажер исследовательского центра НАСА Чак Салливан.

Для чего же нужно это чудо техники? Пневматический робот – разработка НАСА, он предназначен для работы на других планетах. Сейчас трехногий осьминог проходит последние испытания перед первым полетом. И это не единственная надувная технология, которую собираются использовать в космосе.

Надувные летающие тарелки

10 ноября 2022 года американцы испытали надувную летающую тарелку. Наполненный воздухом модуль используют, чтобы замедлить космический корабль при приземлении и защитить его от перегрева на огромных скоростях. 

"Разреженная атмосфера Марса не позволяет применять парашюты для безопасного спуска космических аппаратов. Для этого используют платформы с реактивными двигателями. Но они тяжелые и сжигают много топлива. А надувной диск легкий, и его не нужно ничем заправлять", – пояснил аэрокосмический инженер исследовательского центра НАСА Грег Суонсон.

Надувные дома

Австрийские ученые пошли еще дальше. Они предлагают возводить на Марсе и Луне надувные дома. Такие жилые модули легко транспортировать и можно развернуть за пару минут. Обогревать и освещать дутую базу инженеры предлагают при помощи системы зеркал, которые будут отражать солнечный свет. А для дополнительной теплоизоляции и защиты от радиации модули можно засыпать сверху инопланетным грунтом. Вот только выдержит ли надувной материал долговременные космические нагрузки?

Чтобы проверить надежность конструкции, американская компания просто взорвала свой надувной модуль. Цель эксперимента – накачать небольшой прототип воздухом до предела. Конструкция не выдержала, когда давление достигло почти 14 атмосфер.

"Наши надувные модули безопаснее, чем твердые конструкции. Внутренние слои изготовлены из специального материала под названием вектрам. Он в пять раз прочнее стали и способен выдерживать гигантское внутреннее давление. Внешние слои предназначены для защиты от орбитального мусора и тепловой защиты", – сказал сотрудник испытательной группы американской частной аэрокосмической компании Рональд Патель.

Проект рассчитан на длительные космические миссии. В трехэтажном надувном модуле предусмотрено место для лаборатории, кухни и сада. Внутри обустроены спальни для десяти астронавтов и номера для космических туристов. А пока человечество не начало активно осваивать космос, разработчики предлагают использовать надувные дома на Земле. Это позволит сэкономить время на строительстве и сделает жилые здания безопаснее. Разработчики уверяют, что сверхпрочный надувной модуль способен пережить любые стихийные бедствия.

О самых невероятных достижениях прогресса, открытиях ученых, инновациях, способных изменить будущее человечества, смотрите в программе "Наука и техника" с ведущим Михаилом Борзенковым на РЕН ТВ.