關于地震救援安置艙中仿生設計元素的探討

李智健

仿生設計是生物與產品的綜合運用，就形態、結構、功能等內容可以應用到不同領域，例如海螺內的螺旋形式可與建筑中的旋轉樓梯相呼應，同樣的螺旋結構可制作成螺絲釘或者鉆頭，以獲得固定和打孔的功能。

一、仿生設計與產品設計

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的環境，兩者的關系相互依賴，是共同發展的群體，生物特有的機體結構決定了其特有的功能，而外在的形式是一種對內在結構的表達，例如獵豹的速度取決于它輕盈的體態和修長柔韌的四肢，強大的爆發力以及鋒利如釘的腳趾，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、救援安置艙的設計

筆者從地震醫療救援隊的訪談中對災區安置所遇到的問題進行整理，從中了解到一些設計定位點，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區安置產生不利影響，假設在雨天的環境下需要在帳篷的兩側開挖防水道，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、轉送傷員及安置為主要工作，其中在看護方面需要有為災區提供方便的預置構件，比如輸液架和吊鉤、簡易的折疊病床等，幫助醫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量，還要對救治區域進行功能劃分，為臨時醫療點提供場地，必要時進行轉運至二線的野戰醫院或三線的省市醫院。其次是提高氣候的適應性、保溫透氣、防雨等要求。另外在搭建過程中，效率與穩固是考驗安置艙的重點，因為這關系到后續的器械、藥品、飲用水、食品、供電等物質保障。

三、安置艙體的設計元素

在藝術設計中一般從生物原型與產品功能的對比中得到相應的仿生設計元素，根據前文內容將傷員的數量、救援功能的分類、運輸的便利、搭建的效率、艙體的穩定、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，整個蜂巢的分布區域是以幼蟲為中心，花粉和蜂蜜在其外側，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，可根據災區地形的變化進行搭建；

（二）為了達到盡可能多的單位運載量，折疊構件是必不可少的，如果將六邊形進行等分之后，會發現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、節肢動物和鳥類居多，但蝙蝠翅膀的骨骼結構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下時，前翼部分有似三角形和平行四邊形的構架，這與六邊形的幾何特征相似，骨骼關節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、側面形成一個整體，并在每個連接點設計組合結構，讓安置艙的各部分構件相互支撐；

（三）災區地形凹凸不平，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性，在節肢動物“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。按圖中的三角形構架，將其與安置艙的底部支撐相結合，加上彈性支柱和折疊、收縮等動態連接，讓安置艙仿佛有了支腳一樣。

四、設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則圖形，當把藍線部分翻轉角度后，標有黃線外的圖形變為梯形，這樣在生產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中還需要進一步的論證，如果按照獨立艙室放置床位的數量上看，兩張是它比較合理的承載量，內部空間的使用是其優化的重點之一；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，加上地震災區復雜多變的外部環境，會給設計帶來新的挑戰。

未來災害救援技術的發展，仍然會以高效、實用為導向，會有更多應對救援難點的產品出現，救援安置也會隨著設計水平的提高而更加安全可靠，不同的使用功能讓產品更加專業化，這也是軍轉民過程中著重努力的方向。

參考文獻：

1.[美]赫伯特 ·A·西蒙.關于人為事物的科學.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：科學出版社，2008.

3.曲國勝.汶川特大地震—專業救援案例.北京：地震出版社， 2009.