Тенсегрити-модели состоят лишь из двух структурно-динамических элементов — тросов и распорок (струн и стержней) и являются на удивление прочными и легкими для своего размера, а при нагрузке становятся еще прочнее и жестче (Guest, 2010). Распорки подвешены или плавают в натянутой сети тросов, при этом оба элемента соединены в самонапряженный и самонатяженный единый механический комплекс, который может как легко изменять свою форму, так и легко возвращаться к своей первоначальной форме, действуя подобно упругой пружине, но обладая при этом намного более сложной внутренней динамикой.

Рис. 3.4. (A) Сдавливание противоположных треугольников натяжения т-икосаэдра (жесткая нить) навстречу друг другу вызывает сокращение всей структуры вокруг центральной точки (динамическое увеличение плотности упаковки) и демонстрирует колебательные особенности джиттербага (Castro-Arenas, et al., 2017).

(B и C) показывают аналогичное всенаправленное расширение и сжатие сферы Хобермана соответственно (Ingber, 2003). (© Рори Джеймс)

Рис. 3.5. (A) Модель тенсегрити с 12 распорками (стержнями), где внешние узлы точно совпадают с вершинами классического платонова икосаэдра (выделено красным), а внутренние узлы соответствуют узлам вложенного в него T-икосаэдра (синий) (Pars, Online). (B) T30-икосаэдр раскрывает симметрию пятого порядка. (© Рори Джеймс)

По своей сути, тенсегрити-структура — это самая продвинутая модель пружины. Почему это так важно? Потому что пружина является основой физической интуиции в теории упругости и в механике сплошных сред, то есть при анализе тесных взаимодействий в сильно ограниченной области пространства, из которых вытекают большинство современных технологий производства всего. Поэтому тенсегрити усовершенствование (апгрейд) «моделирования пружины» теперь включающее в себя многомасштабные структуры, внутреннее безграничные и не поддающиеся информационной компрессии, по сути, меняют физическую интуицию, стоящую за теорией упругости. Тем самым потенциально становится возможен апгрейд всей индустриально-технологической науки в том числе.

Фактически нагрузка заставляет конструкцию сжиматься во всех направлениях (ауксетически), увеличивая ее плотность (Liu & Hu, 2010) (см. главу 4), в то время как внутреннее натяжение (самонапряжение) внутри системы поддерживает ее общую целостность (рис. 3.4).

Каждый трос и распорка влияют на положение и ориентацию всех остальных, и поскольку натянутые тросы всегда стараются уменьшить свою длину до минимума, а жесткие распорки ограничивают то, насколько тросы могут это сделать, — взаимодействия между этими двумя факторами (сокращением длины троса, что вызывает сжатие распорки, и его ограничением — реакцией опоры распорки) происходят синергетически, позволяя системе автоматически находить свое собственное положение сбалансированного равновесия, то есть синергия реализуется через самоорганизацию воплощения (Silva et al., 2010). Именно поэтому суть тенсегрити можно описать понятием «самонапряженная самонатяжная синергетическая система».

По сути, каждый трос находится в состоянии натяжения, а каждая распорка — в состоянии сжатия, и, поскольку эти силы в тесном пространстве всегда действуют геодезически (по кратчайшему расстоянию), то их материальные свойства могут быть эффективным образом оптимизированы для выполнения их конкретной функции, что объясняет, почему они все такие длинные и тонкие. Напомним, что тенсегрити-моделирование основано на структурном минимализме, редуцированном до самой простой формы (до самого простого формовыражения), и благодаря тросам и распоркам, разделение этих сил растяжения и сжатия на отдельные компоненты становится видимым, потому что, как подчеркнул Кеннет Снельсон, «тенсегрити-моделирование (воплощение) — это физическая репрезентация невидимых сил, которые удерживают тенсегрити-системы вместе» (Heartney, 2009).