5905
У березні 2026 року Університет Шарджа (ОАЕ) повідомив, що Бюро патентів і торгових марок США видало патент на інноваційний пристрій для поглинання сейсмічної енергії, розроблений професором цивільного будівництва Муссою Лебlouбою. Пристрій складається буквально з кількох звичайних металевих деталей — і при цьому не потребує жодного зовнішнього джерела живлення. Він може захистити від землетрусів не лише нові будівлі, а й будь-яку вже існуючу споруду: від житлового будинку до мосту.
Що відомо коротко
- Патент US12498014B2 отримано у грудні 2025 року.
- Пристрій складається з порожнього циліндра, заповненого щільно упакованими сталевими кульками, і центрального вала з короткими прутиками.
- Коли конструкція починає вібрувати під час землетрусу, вал рухається всередині циліндра, а прутики пробиваються крізь кульки — тертя між ними поглинає енергію.
- Ефективний коефіцієнт демпфування у випробуваннях становив близько 14% — перспективний показник для суто пасивного пристрою.
- Пристрій не потребує електрики, може бути встановлений у вже зведену будівлю і легко ремонтується покомпонентно.
Що це за явище
Сейсмічний демпфер — це пристрій, що поглинає і розсіює енергію коливань, яку землетрус передає будівлі. Якщо у звичайній будівлі енергія поштовху перетворюється на механічну деформацію конструкції — тобто призводить до руйнування, — то демпфер перехоплює і перетворює цю енергію на тепло через тертя або пластичну деформацію спеціальних елементів.
Такі системи існують у декількох формах. Рідинні демпфери використовують гідравліку, але вразливі до витоків та потребують обслуговування. Металеві демпфери деформують сталеві вставки, але після значного землетрусу їх доводиться повністю замінювати. Системи ізоляції основи відокремлюють фундамент від надземної частини будівлі за допомогою свинцево-гумових опор — ефективно, але дорого і складно монтувати в існуючих будівлях. Розроблений у Шарджа пристрій намагається поєднати простоту, дешевизну і надійність, яких бракує кожному з цих рішень.
Деталі відкриття
Пристрій отримав назву «система розсіювання енергії» і є пасивним механічним демпфером. Конструктивно він нагадує металевий відрізок труби з центральним стержнем усередині.
Порожній циліндр із товстої зварної сталі щільно заповнений сталевими кульками. Крізь центр циліндра проходить вал — поздовжній стержень із короткими прутиками, що відходять від нього радіально, немов гілки дерева. Кінці вала виходять назовні з обох торців циліндра: саме вони кріпляться до елементів конструкції будівлі.
Коли під час землетрусу або сильного вітру будівля починає коливатися, вал рухається поздовж осі циліндра. Прутики продираються крізь щільно упаковані кульки, між прутиками і кульками виникає тертя — і саме воно перетворює механічну енергію вібрації на тепло. Чим активніша вібрація, тим інтенсивніше тертя й тим більше енергії розсіюється.
«Компоненти найзвичайніші: сталеві кульки, вал і циліндр — але те, як вони взаємодіють одне з одним, дуже ефективне», — пояснює проф. Лебlouба. «Наш пристрій не потребує електрики взагалі — він працює виключно через фізику, через тертя, він пасивний».
Кількість і розмір прутиків та кульок можна підбирати залежно від конкретної споруди та очікуваного навантаження, що робить пристрій легко масштабованим і налаштовуваним.
Що показали нові випробування
У лабораторних тестах пристрій демонстрував стабільну роботу в діапазоні амплітуд переміщень від 1 до 5 міліметрів при середній ефективній жорсткості близько 5 кілоньютонів на міліметр — важливий орієнтир для систем сейсмічного захисту. Ефективний коефіцієнт демпфування склав близько 14%, що є дуже перспективним результатом для повністю пасивного пристрою без жодних активних елементів.
Особливо цінним є те, що після припинення вібрацій пристрій повертається у вихідне положення: це принципова перевага перед металевими демпферами, які після великого землетрусу залишаються деформованими і потребують повної заміни. За словами винахідника, кожен компонент можна замінити окремо, не виймаючи весь пристрій.
За своєю фізичною природою пристрій демонструє гістерезисну поведінку — явище, коли між вхідним і вихідним впливом існує затримка з утворенням петлі. Саме ця петля гістерезису на графіку «навантаження — переміщення» є мірою поглинутої енергії: чим ширша петля, тим ефективніший демпфер.
Як свідчить відеофіксація розривів розломів під час реальних землетрусів, ґрунт може зміщуватися на метри за частки секунди. Здатність будівлі поглинати такі імпульсні навантаження без руйнування залежить саме від наявності ефективних демпфуючих елементів.
Чому це важливо для науки і практики
Існуючі системи сейсмічного захисту доступні переважно лише для нових і дорогих об’єктів у розвинених країнах. Рідинні демпфери схильні до витоків; системи базової ізоляції вимагають дорогого переобладнання фундаменту; активні системи з датчиками і приводами можуть відмовити саме тоді, коли найбільше потрібні — під час знеструмлення.
Новий пристрій адресно вирішує кілька з цих проблем:
Без електроенергії. Саме під час землетрусів найчастіше відбуваються відключення електрики. Пасивний механізм на основі тертя не залежить від жодного джерела живлення — він активується самим фактом вібрації.
Легке дообладнання існуючих будівель. Встановлення можливе без перепроектування будівлі з нуля — це критично важливо для захисту вже збудованих споруд у сейсмічно активних регіонах.
Доступна ціна. Всі компоненти — металеві кульки, циліндр, прутики — купуються в будь-якому магазині будматеріалів. Це особливо значущо для країн, що розвиваються, де сейсмічний ризик найвищий, а ресурси для захисту будівель — найменші.
Широке коло застосувань. Пристрій рівно так само може захищати мости, башти, лінії електропередач, чутливе лабораторне або військове обладнання від вібрацій — не лише від землетрусів, а й від вітру та техногенних поштовхів.
Майбутнє цього пристрою залежить від успіху наступного етапу — випробувань на сейсмічному стенді зі зменшеними моделями реальних конструкцій. Це дозволить перевірити поведінку системи за умов, що точно імітують реальні землетруси.
Для порівняння: доступні технології будівництва з місцевих матеріалів показують, що прості і дешеві рішення можуть кардинально покращити безпеку житла у країнах з обмеженим бюджетом. Пристрій Лебlouби прагне до тієї ж мети у сфері сейсмостійкості.
Цікаві факти
- Найзнаменитіший у світі приклад сейсмічного демпфера — маятниковий масою 660 тонн у хмарочосі Тайпей 101 на Тайвані. Під час найсильнішого землетрусу острова за 25 років у 2024 році саме він врятував будівлю від серйозних пошкоджень, розгойдавшись більш ніж на метр. Проте коштує така система мільйони доларів.
- Концепція сейсмічного маскування («сейсмічний невидимий плащ») передбачає заривання кількох десятків концентричних кілець із пластику під фундаментом будівлі. Сейсмічні хвилі, зустрічаючи кільця, стискаються, «обтікають» захищену зону і виходять назовні, фактично оминаючи будівлю. Цей підхід, описаний дослідниками ще у 2010-х, залишається здебільшого теоретичним через складність і вартість реалізації.
- Давні інки знали про землетруси з практики й будували свої споруди з використанням техніки «сейсмічного мурування» — великих нещільно пригнаних каменів, що під час поштовхів «перескакували» і повертались у вихідне положення. Деякі з цих будівель стоять досі.
- За даними Всесвітньої організації охорони здоров’я, землетруси спричинили майже 750 000 смертей у світі лише між 1998 і 2017 роками — і переважна більшість загиблих стала жертвами не самих підземних поштовхів, а обвалу будівель.
FAQ
Чим цей пристрій відрізняється від звичайних металевих демпферів? Традиційні сталеві демпфери поглинають енергію за рахунок пластичної деформації — тобто вони «м’яться», невідновно змінюючи форму. Після сильного землетрусу їх необхідно повністю замінювати. Новий пристрій працює через тертя між сталевими кульками і прутиками та повертається у вихідне положення після припинення вібрацій. Заміни потребують лише окремі зношені компоненти.
Чи може пристрій захистити будівлю від будь-якого землетрусу? Ні. Будь-яка система сейсмічного захисту знижує ризик, але не гарантує абсолютної безпеки. Наскільки ефективно пристрій буде вести себе в реальних умовах під час сильного землетрусу, ще належить з’ясувати на наступному етапі — натурних випробуваннях на сейсмічному стенді.
Де і як він встановлюється в будівлі? Пристрій може монтуватися у вузлах з’єднання балок і колон у моментостійких рамних конструкціях, а також у будь-яких інших точках споруди, де передбачається відносне переміщення під навантаженням. Оскільки він не потребує перепроектування фундаменту, його можна встановлювати і в готових будівлях.
Вчений із ОАЕ запатентував пристрій проти землетрусів із сталевих кульок з’явилася спочатку на Цікавості.
