7 fakta, du måske ikke ved om fjedre, og hvor de bruges

Fjedre er ikke bare et stykke metal. De er et resultat af fysik, ingeniørkunst og opfindsomhed og har stået deres prøve siden den første fjeder blev opfundet af R. Tradewell i 1763. Siden deres tidlige begyndelse er fjedre blevet brugt i mange forskellige brancher på grund af deres fleksible funktion, som har hjulpet flere industrier med at udvikle sig længere, end man tidligere troede var muligt.

Fjedre var en vigtig del af Apollo 11

Fakta 1

Under konstruktionen af Apollo 11 blev der udført forskellige tests for at vurdere de fjedre, der blev brugt til at udfolde landingsstellet. Testene blev udført i forskellige miljøer, blandt andet salt, tåge, omgivende forhold og termiske vakuumforhold. De fleste blev gennemført under omgivende forhold for at efterligne månens miljø. Beregningerne af fjederenergien blev fastlagt gennem praktiske tests.

Under testene var det nødvendigt at gennemføre en test i vægtløs tilstand for at validere den nødvendige energi samt hardwarekoncepterne til en vellykket mission. I de tidlige tests af Apollo 11 fandt man ud af, at funktion, timing og belastning påvirkede udfoldningstiden. Det er registreret, at NASA testede udfoldningen af landingsstellet op til 250 gange til Apollo 11-missionen.

Certificeringen viste to udfoldningsfejl, som skyldtes brug af forkert smøremiddel i termisk-vakuumtests, interferens fra isolering og lav fjederenergi i Apollo 9 landingsstellet. Afhjælpningen omfattede redesign af isoleringen, øget fjederenergi og strengere testkriterier. Komponenttestene fokuserede på bladfjedre, og gav en bedre forståelse af deres adfærd og ydeevne.

Selvom mange andre fjedre fandt deres plads i rakettens design og blev brugt i mekanismer som døre, knapper og mere, var den kritiske komponent landingsstellets funktion. Blandt de mange forskellige fjederanvendelser, var det landingsstellets effektivitet, der havde størst betydning.

Foto af Brian McGowan

Burj Khalifa bruger fjedre i arkitekturen

Fakta 2

Mange ved ikke, at verdens højeste bygning Burj Khalifa, har enorme fjedre placeret i sin kerne. Denne ikoniske skyskraber i Dubai viser noget af det bedste inden for ingeniørkunst, blandt andet et tuned mass damper-system, som sikrer stabilitet og sikkerhed ved kraftig vind eller seismisk aktivitet som jordskælv.

Burj Khalifa er 828 m høj, eller 830 m til spidsen, og dens bærende konstruktion skulle designes til at modstå bygningens bevægelser og påvirkningen fra vibrationer. For at håndtere dette implementerede udviklerne af Burj Khalifa et innovativt system centreret omkring en enorm betonblok på cirka 660 ton, strategisk ophængt fra bygningens 160. etage. Den fungerer som en massedæmper, der forhindrer bygningen i at svaje.

Vi ved ikke præcis, hvor mange fjedre der blev brugt i opførelsen af Burj Khalifa, men vi ved, at det tog over 22 millioner mandetimer at bygge den, og at den indeholder 39.000 ton armeringsstål.

Foto af ZQ Lee

Fjedre bruges i dæmninger over hele verden

Fakta 3

Dæmninger blev først opfundet af bæveren, men siden mennesker tog idéen til sig, har vi videreudviklet den lille, kloge bævers løsning og skabt enorme, komplekse konstruktioner, der tjener flere formål. Tidlige dæmninger var baseret på materialer som sten eller ler, men moderne dæmninger bygges ofte med beton.

Dæmningers styrke ligger i vandkontrol, men også i evnen til at udnytte kraften fra strømmende vand og tilpasse den til menneskelig brug. Skovlhjul drevet af mindre dæmninger var en almindelig metode til vandstyring før industrialiseringen. Under den industrielle revolution udviklede det sig til de enorme turbiner i store industridæmninger. Det 20. århundrede blev en vigtig periode for opførelse af dæmninger i stor skala som svar på det stigende behov for elektricitet Hoover Dam, der stod færdig i 1936, er et godt eksempel på ingeniørkunst. Den skabte det enorme Lake Mead reservoir i USA, som både regulerer vandstrømmen og bidrager til drikkevandsforsyningen.

Fjedre bruges i mange anvendelser i store dæmninger, fra portmekanismer, overløb og komplekse overløbssystemer til ekspansionsfuger, dæmpersystemer, trykaflastningsventiler, seismisk isolering og meget mere.

Foto af Jakob Køhn

Moderne telefoner har fjedre indeni

Fakta 4

Hvis du har en iPhone, Android-telefon eller fastnettelefon, er der højst sandsynligt en fjedermekanisme indeni. Allerede i slutningen af 1800-tallet, da de første drejeskivetelefoner blev brugt, blev tallene ført tilbage til deres oprindelige position ved hjælp af en fjeder. Den første drejeskivetelefon blev patenteret i 1892 af Almon Brown Strowger, mens designet med huller blev introduceret i 1904.

Mere moderne telefoner bruger fjedre på mange forskellige måder, fra miniaturemotorer med små integrerede fjedre. Der gør det muligt for mobiltelefoner at vibrere ved notifikationer eller opkald, til trykknapper i hele telefonen, såsom låseknapper og volumenknappe

Foto af Nathana Rebouças

Medicinske pacemakere

Fakta 5

Pacemakere er ikke lige så almindelige som telefoner, men de er vigtigt medicinsk udstyr der er udviklet til mennesker med uregelmæssig hjerterytme. De hjælper med at stabilisere og regulere hjertets rytme ved at sende en lille elektrisk impuls til hjertet.

British Heart Foundation anslår, at der er blevet indopereret over en halv million pacemakere i Storbritannien. Det anslås også, at yderligere 50.000 personer hvert år får indopereret en pacemaker via NHS.

Fjedre i pacemakere bruges til at fastgøre batterier, etablere pålidelige elektriske forbindelser, opretholde elektrodekontakt, aktivere magnetkontakter, understøtte sensormekanismer, forbedre mikrojusteringer og sikre korrekt indkapsling og samling.

Vil du vide mere om, hvordan fjedre bruges i medicinsk udstyr?

Læs‘Medical Device Springs: Den skjulte præcision bag kritisk teknologi’.

Foto fra Wikipedia

Shinkansen, Japans lyntog

Fakta 6

Japans store hovedøer Honshu, Kyushu og Hokkaido betjenes af et netværk af højhastighedstoglinjer, der forbinder Tokyo med de fleste større byer. En af de vigtigste og hurtigste måder at rejse på er med lyntog, som kan nå en tophastighed på 320 km/t (199 mph) Tokaido Shinkansen linjen, en af de ni Shinkansen-ruter, forbinder Tokyo med Osaka og strækker sig sydpå fra hovedstaden..

Siden introduktionen i 1964 har disse linjer gennemgået mange udviklinger og ændringer over tid. Små forbedringer i hastighed og sikkerhed er opnået ved hjælp af fjedre, sammen med bedre passagerkomfort, nødbremsning og vibrationsdæmpning.

Ved at integrere fjedre i disse forskellige dele af togets design kan Shinkansen-operatører opnå en god balance mellem hastighed, sikkerhed og passagerkomfort. Fjedre spiller en vigtig rolle i at absorbere stød, opretholde stabilitet og sikre jævne bevægelser, hvilket alt sammen bidrager til en effektiv og pålidelig drift af disse højhastighedstog. De hjælper også med at reducere støjforurening fra jernbanen..

Foto af Fikri Rasyid

Wright-brødrenes første flyvning

Fakta 7

Wright-brødrenes banebrydende bedrift med den første motordrevne flyvning i 1903 er en historisk milepæl i menneskets historie. Deres flydesign byggede på genial ingeniørkunst og innovativ tænkning, herunder brugen af fjedre for at sikre en vellykket og kontrolleret flyvning.

Wright-brødrenes fjedre afspejlede deres dybe forståelse af ingeniørprincipper og deres engagement i at opnå kontrolleret flyvning. Disse tilsyneladende beskedne flykomponenter spillede en afgørende rolle i det komplekse samspil mellem løft, balance og kontrol, som gjorde det muligt for Wright-brødrenes fly at lette. Ligesom fjedre bidrog til balancen mellem hastighed, sikkerhed og komfort i Shinkansen-togene, var de et afgørende element i Wright-brødrenes mål om at erobre himlen og forme luftfartshistorien..

Foto af History in HD

Fjedre og historie: Konklusion

Som vi kan se, har fjedre spillet en afgørende rolle i menneskets historie siden 1763 og spiller fortsat en vigtig rolle i dag. Den lette måde, hvorpå de kan opsamle, overføre og frigive energi, er en unik egenskab, som stadig ikke er blevet genskabt med en anden mekanisme. I dag har vi forskellige typer fjedre, såsom spiralfjedre, trykfjedre, trækfjedre, torsionsfjedre og mange flere, fra mikroskopiske størrelser til 6 fod og derover.