7 fakta du kanskje ikke visste om fjærer og hvor de brukes

Fjærer er ikke bare et stykke metall. De er et resultat av fysikk, ingeniørkunst og oppfinnsomhet, og har bestått tidens prøve siden den første fjæren ble oppfunnet av R. Tradewell i 1763. Siden den gang har fjærer blitt tatt i bruk i en lang rekke bransjer på grunn av den fleksible funksjonaliteten, og de har bidratt til å utvikle mange sektorer langt utover det man tidligere trodde var mulig.

Fjærer var en viktig del av Apollo 11

Fakta 1

Under utviklingen av Apollo 11 ble det gjennomført ulike tester for å vurdere fjærene som ble brukt til å utløse landingsunderstellet. Testene ble utført i forskjellige miljøer, blant annet med salt, tåke, ved omgivelsesforhold og i termisk vakuum, der de fleste testene ble gjennomført under forhold som skulle etterligne miljøet på månen. Beregningene av fjærenergien ble fastsatt gjennom praktisk testing.

Under testingen var det nødvendig å gjennomføre en test i vektløs tilstand for å bekrefte hvor mye energi som var nødvendig, samt for å validere maskinvarekonseptene for et vellykket oppdrag. I de tidlige testene av Apollo 11 fant man at funksjonalitet, timing og belastning påvirket utløsingstiden. Det er dokumentert at NASA testet utløsing av landingsunderstellet opptil 250 ganger for Apollo 11-oppdraget.

Under sertifiseringen oppsto det to feil ved utløsing, blant annet som følge av feil smøremiddel i termiske vakuumtester, forstyrrelser fra isolasjon og for lav fjærenergi i landingsunderstellet til Apollo 9 Tiltakene omfattet redesign av isolasjonen, økt fjærenergi og strengere testkriterier. Komponenttestene fokuserte på bladfjærer, noe som ga bedre forståelse av hvordan de oppførte seg og presterte.

Selv om flere andre fjærer også inngikk i rakettens konstruksjon og hadde funksjoner i mekanismer som dører, knapper og andre komponenter, var landingsunderstellets funksjon den mest kritiske. Blant disse ulike fjærapplikasjonene, var det landingsunderstellets pålitelighet og funksjon som hadde aller størst betydning.

Foto Brian McGowan

Burj Khalifa bruker fjærer i konstruksjonen

Fakta 2

Mange er ikke klar over at verdens høyeste bygning Burj Khalifa, har enorme fjærer plassert i kjernen. Denne ikoniske skyskraperen i Dubai viser frem noe av det fremste innen ingeniørkunst, blant annet et avstemt massedempingssystem som bidrar til stabilitet og sikkerhet ved kraftig vind eller seismisk aktivitet som jordskjelv.

Burj Khalifa er 828 m høy, eller 830 m til toppen, og bærekonstruksjonen måtte utformes for å tåle bygningens bevegelser og påvirkningen fra vibrasjoner. For å motvirke dette implementerte utviklerne av Burj Khalifa et innovativt system sentrert rundt en enorm betongblokk på omtrent 660 tonn. Denne er strategisk opphengt fra bygningens 160. etasje og fungerer som en massedemper som reduserer svaiing i bygningen.

Vi vet ikke nøyaktig hvor mange fjærer som ble brukt i byggingen av Burj Khalifa, men vi vet at det tok over 22 millioner arbeidstimer å bygge den, og at konstruksjonen inneholder 39 000 tonn stålarmering.

Foto ZQ Lee

Fjærer brukes i demninger over hele verden

Fakta 3

Demninger ble først bygget av bevere, men da mennesker tok i bruk det samme prinsippet, videreutviklet vi ideen til store og komplekse konstruksjoner med mange ulike formål. Tidlige demninger ble bygget av materialer som stein og leire, mens moderne konstruksjoner i dag ofte bruker betong.

Det geniale ved demninger ligger i kontrollen av vann, men også i muligheten til å utnytte energien i rennende vann og tilpasse den til menneskelig bruk. Vannhjul drevet av mindre demninger var en vanlig metode for vannforvaltning før industrialiseringen, og dette utviklet seg senere til de enorme turbinene i store industridemninger under den industrielle revolusjonen. På 1900-tallet økte byggingen av store demninger betydelig som følge av økende etterspørsel etter elektrisitet. Hoover Dam, som sto ferdig i 1936, er et godt eksempel på fremragende ingeniørarbeid. Den skapte det enorme Lake Mead-reservoaret i USA, som både regulerer vannføringen og bidrar til drikkevannsforsyningen.

Fjærer brukes i en rekke applikasjoner i store demninger, blant annet i portmekanismer, overløpssystemer, komplekse flomløp, ekspansjonsfuger, dempersystemer, trykkavlastningsventiler, seismisk isolasjon og mye mer.

Foto Jakob Køhn

Moderne telefoner har fjærer inni

Fakta 4

Hvis du har en iPhone, Android-telefon eller fasttelefon, er det svært sannsynlig at den har en fjærmekanisme inni. Allerede på slutten av 1800-tallet, da de første telefonene med dreieskive ble tatt i bruk, ble tallskiven ført tilbake til utgangsposisjonen ved hjelp av en fjær. Det første patentet på en dreietelefon ble gitt i 1892 til Almon Brown Strowger, og utformingen med hull ble introdusert i 1904.

Moderne telefoner bruker fjærer på mange forskjellige måter, blant annet i miniatyrmotorer med små integrerte fjærer. som gjør at mobiltelefoner kan vibrere ved varsler eller innkommende samtaler, samt i trykknapper som låseknapper og volumknapper.

Foto Nathana Rebouças

Medisinske pacemakere

Fakta 5

Pacemakere er ikke like vanlige som telefoner, men de er en viktig type medisinsk utstyr for mennesker med uregelmessig hjerterytme. De bidrar til å stabilisere og regulere hjerterytmen ved å sende små elektriske impulser til hjertet.

Ifølge British Heart Foundation er det anslått at over en halv million pacemakere er implantert i Storbritannia, og at ytterligere rundt 50 000 personer hvert år får satt inn pacemaker gjennom NHS.

Fjærer i pacemakere brukes blant annet til å sikre batterier, etablere pålitelige elektriske forbindelser, opprettholde kontakt med elektroder, muliggjøre magnetbrytere, støtte registreringsmekanismer, forbedre finjustering av mikrobevegelser og sikre korrekt innkapsling og montering.

Vil du lære mer om hvordan fjærer brukes i medisinsk utstyr?

Les ’Fjærer i medisinsk utstyr: den skjulte presisjonen bak kritisk teknologi´

Foto Wikipedia

Shinkansen, Japans lyntog

Fakta 6

Japans store hovedøyer Honshu, Kyushu og Hokkaido betjenes av et nettverk av høyhastighetstog som forbinder Tokyo med de fleste større byene. En av de viktigste og raskeste reisemåtene er Shinkansen, som kan nå hastigheter på opptil 320 km/t. Tokaido Shinkansen-linjen, én av ni Shinkansen-ruter, forbinder Tokyo med Osaka og går sørover fra hovedstaden.

Siden introduksjonen i 1964 har disse linjene gjennomgått en rekke utviklinger og forbedringer. Fjærer har bidratt til gradvise forbedringer innen hastighet og sikkerhet, samtidig som de har betydning for passasjerkomfort, nødbremsing og vibrasjonsdemping.

Ved å integrere fjærer i ulike deler av togets konstruksjon kan Shinkansen-operatørene oppnå en god balanse mellom hastighet, sikkerhet og passasjerkomfort. Fjærer spiller en viktig rolle i å absorbere støt, opprettholde stabilitet og sikre jevne bevegelser, noe som bidrar til effektiv og pålitelig drift av disse høyhastighetstogene. De bidrar også til å redusere støyforurensning fra jernbanen.

Foto Fikri Rasyid

Wright-brødrenes første flytur

Fakta 7

Wright-brødrenes' banebrytende prestasjon med den første motordrevne flygningen i 1903 er en historisk milepæl i menneskets historie. Flykonstruksjonen deres kombinerte genial ingeniørkunst og innovativ tenkning, blant annet gjennom bruk av fjærer for å bidra til en vellykket og kontrollert flygning.

Fjærene Wright-brødrene brukte, gjenspeilte deres dype forståelse av ingeniørprinsipper og deres mål om å oppnå kontrollert flygning. Disse tilsynelatende beskjedne flykomponentene spilte en viktig rolle i samspillet mellom løft, balanse og kontroll som gjorde det mulig for flyet deres å komme seg opp i luften. På samme måte som fjærer bidrar til balansen mellom hastighet, sikkerhet og komfort i Shinkansen-togene, var de også et viktig element i Wright-brødrenes arbeid med å erobre luftrommet og forme utviklingen innen luftfartens historie.

Foto History in HD

Fjærer og historie: Konklusjon

Som vi kan se, har fjærer spilt en viktig rolle i menneskets historie siden 1763, og de er fortsatt svært viktige i dag. Muligheten til å lagre, overføre og frigjøre energi på en enkel måte er en unik egenskap som fortsatt ikke fullt ut kan erstattes av en annen mekanisme. I dag finnes det mange ulike typer fjærer, blant annet spiralfjærer, trykkfjærer, strekkfjærer, vrifjærer og mange flere. De finnes i alt fra mikroskopiske størrelser til over 1,8 meter. Pacemakere er ikke like vanlige som telefoner, men de er en viktig type.