用纸做的太空飞船,怎么用纸箱子做宇宙飞船

首页 > 影视动漫 > 作者:YD1662024-02-02 03:24:45

视频里是美国设计的一个概念性的遮光罩,这个卫星是用来做系外行星探测的,但恒星太亮了,使它看不到行星,所以就要造一个遮光罩,这样卫星就可以做深空探测了。

用纸做的太空飞船,怎么用纸箱子做宇宙飞船(13)

要把折纸用到工程上去,第一个问题是工程上很多结构都并不像纸张一样柔软,而是刚硬的结构。所以,我们就要把这个纸片认为是刚性的,而所有的折痕就像门的铰链一样,是可以发生扭转的。

这样一来,我们其实是在研究一种特殊的折纸——刚性折纸。我们认为纸片是不会产生变形的,就把纯数学的问题转化成一个球面机构的问题。这就回到了我的老本行——机构学。首先要分析这些已有折痕到底是刚性的还是非刚性的?如果它是刚性,就很容易用到工程里;如果它是非刚性的,那就有点麻烦了。


用纸做的太空飞船,怎么用纸箱子做宇宙飞船(14)

这是刚才提到的方形扭转的折痕,当我们研究它的机构运动学行为时,实际上是要关注它的山谷线的分布。大家关注中间这个正方形,在传统艺术里(左一),中间这个正方形的4个边都是山线,但其实也可以布谷线,比如说第二个就是两山两谷相对,第三个是两山两谷相邻,第四个是一山三谷。


用纸做的太空飞船,怎么用纸箱子做宇宙飞船(15)

这会带来什么效果呢?就是上面这四幅图,它们的折叠的方式完全不一样了。通过复杂的几何运算会发现,在折叠过程中,前两个是非刚性的,如果硬折它,圈出的梯型面板会发生弯曲。但如果面对一块钢板、一块木板,是没有办法把它弯曲的,这就意味着折叠过程不会发生。


刚性折纸要求所有的面板都不发生变形,可以很容易地折叠起来。我们的一部分工作就是分析已有的折痕,同时还要发明新的折痕来适应不同的工程需求。


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