新型鋼球裝置可減少地震對建築物的影響

未來的抗震技術可能僅僅是一個充滿鋼球的簡單圓柱體。2025年12月,美國專利商標局批准了一項能量耗散裝置的專利,這個裝置看起來更像是一棵機械樹,而非高科技的穩定裝置。該裝置由阿聯酋沙爾賈大學的穆薩·勒布盧巴教授開發,利用摩擦的簡單原理來保持結構穩定。在實驗室測試中,該裝置成功吸收了約14%的振動能量。這項發明旨在保護基礎設施免受地震、風和工業振動的影響,提供了一種低成本且可靠的替代方案,與其他阻尼系統相比更具優勢。

勒布盧巴教授表示,地震、強風甚至日常的火車或機械振動都可能對建築、橋樑和敏感設備造成嚴重損害。傳統的解決方案,如基於液體的阻尼器或可變形金屬裝置,往往價格昂貴,容易漏液或永久變形,並且在經歷一次重大事件後通常需要完全更換。

新發明的裝置包括簡單的部件,例如一個充滿實心鋼球的中空圓柱體和一根中央軸,軸上有放射狀的樹枝狀杆件。作為一個純被動系統,它不需要電力運行,而是利用基本的物理原理,通過杆件在密集的滾珠中運動所產生的摩擦來耗散能量。這種運動產生強烈的摩擦,進一步幫助減弱振動,防止損害建築。

該裝置的機械設計確保其在通常伴隨重大地震或結構災難的停電情況下仍能正常運行。由於不需要電力,因此在設計用以抵禦的災難中不會因停電而失去功能。每個部件都是獨立可拆卸和可更換的,因此如果某個部件損壞,無需丟棄整個裝置,勒布盧巴教授表示。此外,這些部件的成本低廉且簡單易得,因此可以在現場組裝,無需專業技術人員。

這項技術最大的實用優勢之一是可以被改裝進現有結構中。這項發明可能成為發展中國家低成本、高影響力的安全升級,因為昂貴的從頭開始的抗震工程往往無法負擔。

標準的抗震保護通常是一次性的交易。一旦金屬阻尼器變形以保護建築,這些部件必須被更換。而這項發明則設計為在震動停止後能夠恢復原來的形狀和位置。這種重置能力確保在重大事件後無需立即進行昂貴的更換,能持續提供保護。

儘管最初是為抗震建設而設計,但這項技術可以應用於更廣泛的現實世界場景。在土木工程領域,它可能會保護建築、橋樑和通信塔免受風和震動的影響。該裝置還可以用來減緩航空器、船舶和飛機的振動,並為敏感的軍事硬件和科學儀器提供防護,這些設備易受到突發衝擊的影響。

在早期成功的基礎上,勒布盧巴教授正從實驗室實驗向大型抗震測試邁進。迄今為止,該裝置已達到關鍵性能基準,在小位移下的平均有效剛度為5 kN/mm。下一階段將進行嚴格的振動台測試,測試對象的縮小模型將面對模擬的災難情景。


Henderson
Henderson 主要擔任「炒稿記者」的職責,以翻譯最新科技,手機 電動車等消息為每天的工作。