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2020年9月 2日 (水)

口をあけた4面体によるテンセグリティ構造

暑い熱い8月もやっと終わって9月に入りましたが、引き続き猛暑・酷暑の日々のようです。それでもなんとなく、日没もやや早まって朝晩は少し涼しくなってきたような気もします。はやく本格的なさわやかな秋になりませんかね。

さて今回は夏休みの工作・自由研究的な趣で、ちょっと変わったものを作ってみました。
「口をあけた4面体」によるテンセグリティ(Tensegrity )構造 です。

折り紙で作った「口をあけた4面体」(後半に詳細記述)を2つ使って、テンセグリティ構造(Tensegrity Structure)を実現してみました。

口をあけた4面体によるテンセグリティ構造 創作:中一隆
口をあけた4面体によるテンセグリティ構造

2つの「口をあけた4面体」は4本の糸でつながっています。一方が宙に浮いているように見える不思議な構造です。

重力による上の物体からの「押す力」を「引っ張る力」に変換して、糸で支えられるようにしたのがテンセグリティ(Tensegrity)と呼ばれる構造です。(Tension(張力)とIntegrity(統合)の造語だそうです。

口をあけた4面体によるテンセグリティ構造 創作:中一隆
口をあけた4面体によるテンセグリティ構造

見えにくいですが、中央でつながっている1本の糸が主に荷重を支える役目をしており、周辺の3本の糸は概ねバランスをとるためのものと考えると理解しやすいかもしれません。原理をそれなりに理解していても、なんだか不思議に見えてしまう、面白い構造ですね。

テンセグリティ構造については、ネットを検索(ヤフーでググる…?)していただくと色々情報や解説も得られると思います。基本的な構造を割りばしや針金などで作る例が多いようですが、折り紙クリエイターとしては「やっぱり折り紙で作らなきゃ」ということで頑張ってみました。

それでは、折り紙で作った主要な部品である「口をあけた4面体」をご紹介しておきましょう。

口をあけた4面体(ピラミッド) 創作:中一隆
口をあけた4面体(ピラミッド)

口のあいていない背面から眺めると、三角錐というか、普通の四面体に見えます。底面が三角形ですがピラミッドっぽい感じです。

口をあけた4面体(テント) 創作:中一隆
口をあけた4面体(テント)

向きを変えるとキャンプ場に設営された三角テントにも見えますね。

口をあけた4面体(モンスター) 創作:中一隆
口をあけた4面体(モンスター)

「口をあけた」を明解に示す角度からみると蛇や怪獣が口をあけて牙をむくところのように見えます。

口をあけた4面体 創作:中一隆
口をあけた4面体(展開図)

この「口をあけた4面体」は、1枚の正方形の紙から比較的簡単に折ることができます。三角にたたんでできる直角二等辺三角形から左右を絞って正三角形を作るように側面を処理して立体的にする感じでしょうか。

実際にテンセグリティ構造を実現しようとすると、折り紙ではというか今回のこの設計ではどうしても強度不足のようです。(やっぱり折り紙で剛体を表現するのは難しい。) 厚い丈夫な紙を使うことも考えましたが、折り紙として折れる厚さには限界もありますので、結局側面部分を裏から厚紙で補強して使用しています。(蛇の口の頬に当たる箇所2か所に「く」の字状の厚紙を糊付けしました。)

仕事柄折り紙には慣れてますが、針と糸のいわゆる「針仕事」は不慣れで、外周の3本の糸のバランスを取るのには結構苦労しました。あまり高さを欲張らないほうが安定した出来になるのかなぁと思っています。

まだまだ改良すべき箇所はありますが、折り紙を使って所期の目標であったテンセグリティ構造を写真のように実現することができました。

二匹の蛇が睨み合っている(喧嘩?)ようにもみえますね。二匹の蛇をモチーフにしたデザインはウロボロスやヘルメスの杖、様々な紋章にも使われているようです。蛇は「知恵」を象徴していると考えられているようです。

さて、「口をあけた4面体によるテンセグリティ構造」いかがでしたでしょうか。

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