6 Minutės
1775 metais sugalvotas vaizduotės kupinas mechaninis Vezuvijaus kalno modelis pirmą kartą buvo pagamintas ir suaktyvintas – praėjo pilnas ketvirtis tūkstantmečio nuo jo pirminio brėžinio. Naudodami modernias medžiagas, skaitmeninę gamybą ir elektroninę valdymo techniką, du Melburno universiteto inžinerijos studentai pervertė XVIII a. idėją į veikiantį demonstracinį eksponatą, imituojantį lavos srautą, apšvietimą ir išsiveržimo dinamiką.
Hamiltono laikrodinė spektaklio perkėlimas į XXI amžių
Siras Williamas Hamiltonas, Britanijos ambasadorius Neapolyje ir Sicilijoje XVIII a. pabaigoje, derino mokslinio smalsumo užsidegimą su vaizdine dramatika, pasiūlydamas mechaninį prietaisą, vaizduojantį ugnikalnio išsiveržimus. Nors nėra įrašo, kad Hamiltono originalus mechanizmas būtų kada nors pagamintas, detali eskizas, saugomas Bordo miesto bibliotekoje (Bordeaux Municipal Library), tapo šiuolaikinės rekonstrukcijos brėžiniu.
Archyvinis piešinys suteikė rekonstruktorių vadovą: magistrantūros studijų programose mechatronikoje ir mechaninėje inžinerijoje besimokantys Xinyu (Jasmine) Xu ir Yuji (Andy) Zeng tris mėnesius dirbo kūrėjų dirbtuvėje „The Creator Space“, atkurdami Hamiltono koncepciją. Jų moderni interpretacija pakeitė XVIII a. laikrodinį mechanizmą lazeriu pjautu medžiu, akrilu, programuojamu LED apšvietimu, mikrokontroleriais ir šiandieninėmis elektroninėmis valdymo sistemomis – komponentais, parinktais imituoti žėrinčius lavos srautus ir staigius sprogstamus protrūkius, tuo pačiu paslepiant mechaninius elementus.
Projektas jungia istorinius šaltinius, techninę kūrybą ir šiuolaikines gamybos technologijas: nuo brėžinių analizių iki prototipų gamybos ir valdymo programavimo. Svarbu pažymėti, kad atkurti vaizduotės artefaktą reikėjo ne tik tiksliai perskaityti piešinį, bet ir interpretuoti mechanines idėjas, pritaikant jas šiandienos saugos reikalavimams ir muziejiniam eksponavimui.
„Tinka, kad po lygiai 250 metų mūsų studentai prikėlė šį užmigusią projektą gyvybei,“ – sakė dr. Richardas Gillespie, vyresnysis konservatorius Inžinerijos ir informacinių technologijų fakultete. „Tai nuostabus mokslinės komunikacijos pavyzdys. Žmones visame pasaulyje visuomet žavėjo ugnikalnių milžiniška jėga.“
Inžineriniai iššūkiai, amatininkystė ir mokymosi rezultatai
Atkurti vaizduotės automatą reikėjo daugiau nei tiksliai perpiešti linijas popieriuje. Studentai susidūrė su praktiniais klausimais, kuriuos būtų pripažinęs ir pats Hamiltonas: kaip paslėpti pavara valdomus mechanizmus nuo žiūrovo akių, kaip subalansuoti judančias dalis, kad apšvietimas ir judesys atrodytų natūraliai, ir kaip panaudoti šiuolaikines elektroniką bei programinį valdymą, kad būtų imituojamas išsiveržimo ritmas.
Dizaino sprendimų srityje teko apsvarstyti kelis komponentus: mechaninius dėžutės elementus su uždengimais, optinius paskirstymo sluoksnius, difuzinius akrilo sluoksnius, LED juostas su PWM valdymu ir tylų pavaro transmisijos mechanizmą. Realizuojant žėrinčios lavos efektą buvo naudojami sluoksniai, kurie plinta šviesą sklandžiai ir simuliuoja lavos šilumą bei spindesį, tuo pačiu užtikrinant, kad šilumos generacija būtų saugi muziejaus aplinkoje.
Bandymų ir klaidų iteracijos metu studentai testavo skirtingas elektronikos konfigūracijas, šviesos intensyvumo profilus ir judesio trajektorijas, kad būtų pasiektas įtikinamas vizualinis rezultatas. Mikrovaldikliai leido programuoti sudėtingesnes sekas – palaikymo šviesos, staigūs blyksniai ir periodiški burbuliavimo efektai, kurie kartu sukūrė iliuziją apie lavos srautų ir ashių judėjimą ugnikalnio globoje.
Praktinių įgūdžių pobūdis šio projekto metu buvo platus: nuo 3D spausdinimo ir lazerinio pjovimo dalų gamybos iki surinkimo, litavimo, laidų valdymo ir valdymo programavimo. Be to, studentai gilinosi į medžiagų patvarumą, eksponavimo saugumą ir priežiūros lengvumą – visus aspektus, svarbius ilgalaikiam muziejiniam naudojimui.
„Projektas suteikė daugybę mokymosi galimybių. Patobulinau daugelį įgūdžių, įskaitant programavimą, litavimą ir fizikos taikymą,“ – sakė Xinyu Xu. Yuji Zeng pridūrė: „Tai buvo puikus būdas lavinti praktinius problemų sprendimo gebėjimus. Vis dar susidūrėme su kai kuriomis tomis pačiomis užduotimis, su kuriomis turėjo kovoti ir Hamiltonas. Šviesa turėjo būti suprojektuota ir subalansuota taip, kad mechanizmai liktų nematomi.“
Projekto priežiūros inžinierius Andrew Kogios pagyrė studentų atkaklumą: „Nuo medžiagų parinkimo ir 3D spausdinimo iki elektronikos trikčių šalinimo ir reikalavimų įvykdymo – bendradarbiaujant su Yuji ir Xinyu šis darbas buvo labai vaisingas. Tokios patirtys, papildančios universiteto studijas, juos gerai parengia ateities karjeroms.“
Projektas taip pat suteikė galimybę studijuoti tarpdisciplininius darbo metodus: meninė interpretacija bendravo su techniniais sprendimais, o istorinis naratyvas buvo paverstas interaktyvia demonstracija. Tokios sąveikos reiškia, kad inžinerija tampa ne tik funkcine, bet ir komunikacine – įrankiu, skirtu perteikti sudėtingas gamtos procesų idėjas plačiajai auditorijai.
Kodėl ši rekonstrukcija yra svarbi
Už istorinės novelties gyvybės įgavusio įrenginio slypi susikirtimas tarp istorijos, vulkanologijos ir mokslo komunikacijos. Projektas praktiškai verčia archyvinę paiešką ir Pietro Fabris akvarelės „Night View of a Current of Lava“ (1771) vaizdinius į liesą, liesti leidžiančią demonstraciją, kuri padeda žiūrovams įsivaizduoti vulkaninius procesus: incandescuojančios lavos srautą, sprogstamus išlygas ir šviesos žaismą ant pelenų ir uolienų paviršių.
Toks modelis yra ypač vertingas muziejaus lankytojams ir studentams, kurie neturi gilių žinių apie ugnikalnių mechaniką. Tactilinis, vizualus eksponatas leidžia suprasti skirtumą tarp efuzinių (lėtesnių, tekačių lavos) ir eksplozinių (staigių, jėgų turinčių) išsiveržimų, net jei eksponatas nesiekiama būti moksliniu instrumentu – jo tikslas yra paaiškinti ir sužadinti smalsumą.
Baillieu bibliotekos surengtoje „The Grand Tour“ parodoje pagamintas prietaisas šiuo metu užima centrinę vietą ir bus rodomas iki 2026 m. birželio 28 d. Kaip viešumo eksponatas, jis pabrėžia, kaip inžinerija ir skaitmeninė gamyba gali prikelti istorines mokslo idėjas, ir kaip liečiami (tactile) modeliai tebėra stiprūs įrankiai aiškinant gamtos pavojus, tokius kaip ugnikalnių išsiveržimai.
Iš archyvinio tyrimo, mechatronikos ir kūrybinės inžinerijos perspektyvos ši Hamiltono Vezuvijaus modelio atgaivinimo iniciatyva atskleidžia keletą reikšmingų aspektų. Pirma, rekonstrukcijos atgaivina istorinį kontekstą ir daro praeitį girdimą bei matomą – tai leidžia naujoms kartoms patirti istorinius mokslo idėjus ne tik per tekstą, bet ir per jutiminius potyrius. Antra, projektas demonstruoja tarpdisciplininę vertę: istorikai, inžinieriai, dailininkai ir muziejininkai tarpusavyje dalijosi žiniomis ir priemonių arsenalais.
Be to, toks eksponatas gali atlikti ir praktinę švietimo funkciją: jis yra įrankis, skirtas rengti interaktyvias edukacines programas, vadovaujamus bandymus ir diskusijas apie ugnikalnių riziką, geologinius procesus bei inžinerinius sprendimus, susijusius su prevencija ir stebėsena. Muziejus naudojantys modeliavimo ir mechatronikos pavyzdžiai taip pat gali paskatinti jaunus žmones rinktis inžinerijos ir gamybos studijas.
Galiausiai, projektas parodo, kaip istorinės idėjos gali būti interpretuojamos per modernią perspektyvą: vietoj originalaus laikrodinio mechanizmo naudojant šiuolaikinius valdiklius ir LED technologijas, buvo sukurta patraukli, saugi ir ilgaamžė versija, pritaikyta šiuolaikiniam eksponavimui. Tokiu būdu rekonstrukcija atlieka ir technologinę funkciją – demonstruoja skaitmeninės gamybos, 3D spausdinimo bei lazerinio pjovimo galimybes istorinio paveldo interpretacijoje.
Sujungus archyvinę humanitarinę praktiką, mechatroniką ir kūrybinę inžineriją, Hamiltono Vezuvijaus modelio atgaivinimas pabrėžia rekonstrukcijų amžiną pritraukiamumą: jos daro praeitį girdimą ir matomą, ir kviečia naujas kartas tyrinėti mokslo spektaklio užkulisį bei suprasti gamtos reiškinių techninę pusę.
Šaltinis: scitechdaily
Palikite komentarą