话说雨季那把伞一一伞中有科技,奥秘藏多少?

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话说雨季那把伞一一伞中有科技,奥秘藏多少?

3周前 · 大众科普

一把伞,看似平凡,却蕴含着丰富的故事。

它的演变不仅与科技息息相关,还承载深厚的文化象征,寓意深远,如诗般绚丽。

诗人戴望舒那首《雨巷》,所描述之场景,令无数人如痴如醉,渴望漫步其中,探寻那把伞的科技与文化痕迹......

伞的创制灵感印证
“发明创造的基础在于自然界、生活生产乃至军事作战。”

伞的起源涉及众多考古材料和文献记载,尚未有统一结论,但总体而言,与人类的生活、生产和战争密切相关。

传说黄帝与蚩尤之征战,夏阳刺眼,尘土飞扬,黄帝命人搭起“华盖”在战车上,以蔽光挡沙,便于看清对阵。虽然华盖不能折叠收放,却被视为伞的一个起源。

荷叶的启发,也是伞的朴素渊源。大约四千年前,传说有儿童遇大雨时,摘取大荷叶遮头,雨珠滚落其凸面,启发了人们的想象。苏东坡有诗云:“荷尽已无擎雨盖”。

古代文献还记载一种用竹篾或棕皮制成的挡雨帽子,称为“笠”,可谓伞的基础。

而南宋文献载有记述,鲁班夫人云氏常往返田间送饭,常遇雨淋。鲁班便仿造道路凉亭的样式,裁制布料并安装骨架和把柄,成就了“伞”的雏形。

伞的人体工程学、流体力学原理应用
增强伞的适用性,抗风性

在伞的设计中,人体工程学原理的应用极大地增强了其适用性和便捷性。人体工程学致力于理解人体工作能力及其极限,使得伞的制造更能与人体解剖学、生理学和心理学特征相契合。

【1】在制作伞的过程中,伞的骨架中轴高度尺寸的确定至关重要,必须同时考虑几个关键因素:不能遮挡人的视线,同时需要有效地遮雨挡风。因此,伞骨架中轴的高度尺寸必须综合考虑三个主要数据:人的前臂高度、眼睛的高度以及伞面弯曲弧度内中轴的高度。

【2】此外,一般来说,男士伞和女士伞在中轴高度上大约相差21毫米;人体在撑伞时的前臂活动范围形成的角度大约在20~70度之间,通常取中间值45度。这些考量确保了伞在使用时水平和高度变化不大,提供了更为舒适和实用的体验。

【3】为确保伞在遇风时稳定且不被淋雨,设计伞面的曲率半径必须精妙运用流体力学基本原理。适当的曲率半径设计能够增强伞的抗风性,避免反骨现象的发生。过大或过小的曲率半径将导致伞面上下表面的压力差异,可能引起向上的升力或向下的压力,在风中使伞产生不稳定的上下抖动,难以有效控制,从而带来不便。

戴望舒笔下那把”油纸伞”的关键材料与核心技术

早在魏晋南北朝时期,油纸伞便初现端倪,宋代更是广泛使用,甚至在《清明上河图》市集中都有其身影,直至20世纪70年代逐渐淡出历史舞台。

【1】制作一把油纸伞需经过几十道复杂工序,其核心材料乃是精选的桐油,与其他物料混合熬制而成,特殊的配方乃是其制胜之道。
【2】油纸经过桐油的涂抹后,变得柔韧耐磨,不仅防水而且耐高温。而优质的棉纸则是其最佳选择,其主要成分为精细的棉花纤维,细腻柔韧,吸油性极佳。湿糊技术则是将特殊的胶水涂抹在棉纸上,随后再施以桐油,使得伞面具有透明而质感强烈的特性,经久耐用。

材料工业的科技进步,推动伞的现代化
1852年,英国的塞缪尔·福克斯发明了钢制伞骨,标志着现代伞的诞生。

现代伞的本质在于材料科技成果的应用。伞骨材料从钢、铝、塑料到树脂纤维、有机玻璃等,融合了坚韧与轻盈的特性。新材料的应用极大地促进了伞的机械化生产。

此外,新材料的研发和应用也迅速延展至伞面材料,如极具科技感的PVC材料和含有防紫外线吸收剂的材质等。


现代伞面材料的亮相可谓精彩纷呈,不仅显著增强了伞的功能,还拓展了其审美空间,满足了人们多样化的需求。

研发折叠伞的两个中国人当新材料大行其道,现代设计采用钢管伸缩技术,那么折叠伞就呼之欲出了。

1928年,德国科尼普斯所有者汉斯·霍普特发明了折叠伞,其便利性使其迅速流行起来。

然而,在中国,折叠伞的发展经历了一段特殊而富有创意的旅程。

1935年,龚星磊历经数年研制,成功制造出折叠伞,并获得了专利。

1957年,北京师范大学的老焱若教授受到人体肘关节的启发,研发出了可折叠伞的设计,并由北京中孚厂开始批量生产。

中国人为折叠伞的研发创制,也走出了一条自己特有的创新创意路子,并为折叠伞的更广泛应用作出了积极贡献。

当今现代生活日益丰富多彩,随着更为多元另类的需求不断产生,科技也同步迅猛发展,各种伞的设计和功能被不断迭代创新。

记忆伞,照明伞,双人伞,防滴水伞等等不断涌现,这些变化不仅满足了多样化的需求,也预示着伞的历史将迎来新的发展阶段。

作者:杨献国,浙江省科普联合会副会长,浙江省机关事务管理局原副书记、巡视员、省人民政府原参事。从事医疗工作10多年,品质管理硕士,浙江大学光华法学院硕士生导师,国家二级公共营养师。

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