關(guān)于地震救援安置艙中仿生設(shè)計元素的探討

李智健

仿生設(shè)計是生物與產(chǎn)品的綜合運用，就形態(tài)、結(jié)構(gòu)、功能等內(nèi)容可以應(yīng)用到不同領(lǐng)域，例如海螺內(nèi)的螺旋形式可與建筑中的旋轉(zhuǎn)樓梯相呼應(yīng)，同樣的螺旋結(jié)構(gòu)可制作成螺絲釘或者鉆頭，以獲得固定和打孔的功能。

一、仿生設(shè)計與產(chǎn)品設(shè)計

正如《生命的形狀》這部紀錄片所談到的，生物體的習性及周圍與之相適應(yīng)的環(huán)境，兩者的關(guān)系相互依賴，是共同發(fā)展的群體，生物特有的機體結(jié)構(gòu)決定了其特有的功能，而外在的形式是一種對內(nèi)在結(jié)構(gòu)的表達，例如獵豹的速度取決于它輕盈的體態(tài)和修長柔韌的四肢，強大的爆發(fā)力以及鋒利如釘?shù)哪_趾，使其成為陸地上奔跑速度最快的動物。我們可以從獵豹的特征中提取“跑”這一動詞，由它腳趾的特點與運動鞋的鞋底相聯(lián)系，便找出了能夠幫助人類達到最佳競技速度的部件——鞋釘，類似這樣的例子還有很多，大到航空小到原子，幾乎涵蓋了我們生活的方方面面。

二、救援安置艙的設(shè)計

筆者從地震醫(yī)療救援隊的訪談中對災(zāi)區(qū)安置所遇到的問題進行整理，從中了解到一些設(shè)計定位點，比如帳篷的搭建靈活性、運輸方便、受地形約束較小是其成為主要的收容住所，但外界的天氣變化會對災(zāi)區(qū)安置產(chǎn)生不利影響，假設(shè)在雨天的環(huán)境下需要在帳篷的兩側(cè)開挖防水道，以防止雨水倒灌；此外帳篷的采光度、通風性、牢固性、抗風性等方面也有待加強。

一線救援隊首先組織群眾自救、治療、轉(zhuǎn)送傷員及安置為主要工作，其中在看護方面需要有為災(zāi)區(qū)提供方便的預(yù)置構(gòu)件，比如輸液架和吊鉤、簡易的折疊病床等，幫助醫(yī)護人員減輕工作強度；在安置方面除了有盡可能多的搭建數(shù)量，還要對救治區(qū)域進行功能劃分，為臨時醫(yī)療點提供場地，必要時進行轉(zhuǎn)運至二線的野戰(zhàn)醫(yī)院或三線的省市醫(yī)院。其次是提高氣候的適應(yīng)性、保溫透氣、防雨等要求。另外在搭建過程中，效率與穩(wěn)固是考驗安置艙的重點，因為這關(guān)系到后續(xù)的器械、藥品、飲用水、食品、供電等物質(zhì)保障。

三、安置艙體的設(shè)計元素

在藝術(shù)設(shè)計中一般從生物原型與產(chǎn)品功能的對比中得到相應(yīng)的仿生設(shè)計元素，根據(jù)前文內(nèi)容將傷員的數(shù)量、救援功能的分類、運輸?shù)谋憷⒋罱ǖ男省⑴擉w的穩(wěn)定、有效的保護六個方面入手。如圖 I所示：

（一）蜜蜂蜂巢本身是種群繁衍和生活的場所，主要功能是儲存蜂蜜、培育幼蟲、保護群體，整個蜂巢的分布區(qū)域是以幼蟲為中心，花粉和蜂蜜在其外側(cè)，蜂巢的形成過程是眾多工蜂相互摩擦、熱量向四周擴散、在膨脹的作用下，內(nèi)部的張力形成了相互支撐的共用面，逐漸從最初的圓形過渡到六邊形。安置艙采用六邊形的外觀是出于對整體、集中的考慮，因為六邊形與四邊形相對比，它的方向選擇更多，可根據(jù)災(zāi)區(qū)地形的變化進行搭建；

（二）為了達到盡可能多的單位運載量，折疊構(gòu)件是必不可少的，如果將六邊形進行等分之后，會發(fā)現(xiàn)其中包含了六個等邊三角形或四個相互重疊的平行四邊形，自然界中折疊與展開的范例雖然以植物、節(jié)肢動物和鳥類居多，但蝙蝠翅膀的骨骼結(jié)構(gòu)賦予了更出眾的飛行技能，在它返回洞穴盤踞在巖石上時，翅膀宛如“睡袋”緊緊地包裹在身體周圍。蝙蝠翅膀在展開的狀態(tài)下時，前翼部分有似三角形和平行四邊形的構(gòu)架，這與六邊形的幾何特征相似，骨骼關(guān)節(jié)的折疊與伸展運用到安置艙的外部框架，以支撐點為中心模仿蝙蝠翅膀向四周展開，同時頂面與底面、側(cè)面形成一個整體，并在每個連接點設(shè)計組合結(jié)構(gòu)，讓安置艙的各部分構(gòu)件相互支撐；

（三）災(zāi)區(qū)地形凹凸不平，為了減小對搭建的影響，安置艙底部的支架要有一定的適應(yīng)性，在節(jié)肢動物“家族”，它們可以輕易的攀爬高低不同的巖石、樹木，甚至有些可在水面上行走。選擇螃蟹作為仿生對象，主要取決于其四對步足具有良好的平衡性。按圖中的三角形構(gòu)架，將其與安置艙的底部支撐相結(jié)合，加上彈性支柱和折疊、收縮等動態(tài)連接，讓安置艙仿佛有了支腳一樣。

四、設(shè)計的難點與未來的展望

圖II所示的是在三個六邊形的交互點會形成藍線外的不規(guī)則圖形，當把藍線部分翻轉(zhuǎn)角度后，標有黃線外的圖形變?yōu)樘菪危@樣在生產(chǎn)中可以降低加工難度，增加運輸時的空間利用。圖III是搭建的步驟和展開時的效果圖。

地震救援安置艙在模擬蜂巢排列的方式下或許也是一種選擇，模型的尺寸在實際生產(chǎn)中還需要進一步的論證，如果按照獨立艙室放置床位的數(shù)量上看，兩張是它比較合理的承載量，內(nèi)部空間的使用是其優(yōu)化的重點之一；其二是在搭建過程中，完全人工的條件會限制型材的尺寸和重量，加上地震災(zāi)區(qū)復(fù)雜多變的外部環(huán)境，會給設(shè)計帶來新的挑戰(zhàn)。

未來災(zāi)害救援技術(shù)的發(fā)展，仍然會以高效、實用為導(dǎo)向，會有更多應(yīng)對救援難點的產(chǎn)品出現(xiàn)，救援安置也會隨著設(shè)計水平的提高而更加安全可靠，不同的使用功能讓產(chǎn)品更加專業(yè)化，這也是軍轉(zhuǎn)民過程中著重努力的方向。

參考文獻：

1.[美]赫伯特 ·A·西蒙.關(guān)于人為事物的科學(xué).北京：解放軍出版社，1988.

2.[德]于爾根 ·陶茨，蘇松坤譯，蜜蜂的神奇世界.北京：科學(xué)出版社，2008.

3.曲國勝.汶川特大地震—專業(yè)救援案例.北京：地震出版社， 2009.