2011年4月,飓风席卷美国阿拉巴马州,造成巨大的人员和财产损失。多地废墟垒砌高达3英尺,很多躲藏在地下避难所的幸存者因为无法打开被重物所压的门,承受了巨大的心理和身体折磨。
2012年,发明家Wes Kouba向美国当局申请专利,他发明了一种采用滑门设计的避难室,而且滑门可在必要时轻易从内部卸下,方便人们逃生。2014年美国当局授予其发明专利,这款名为TornadoPod的避难室正式面世。
TornadoPod的基座埋于地下,并通过重达5.4吨的混凝土进行加固。上半部分的穹窿型设计直径达1.5米,单个避难室可容纳最多6个成年人。内部由钢架支撑,外部是防弹外壳。钢架保证了整体结构的稳固,不会因废墟压迫而崩塌;防弹外壳上设计了滑门,即便被埋入废墟也可以打开逃生。
关于TornadoPod的制备材料,Kouba也几经思量。市场上很多同类产品都会选用玻纤增强复合材料,Kouba深知这是个不错的选择,但想要达到他所预期的强度和轻质要求,还存在一定差距。
为此,他尝试了多种E-Glass和特种聚丙烯纤维材料,都不尽如人意。或是因为预算超支,或是因为不能满足外形设计需要。“这些纤维太难以被塑造成TornadoPod所需的外形。”美国Innegra Technologies材料公司高级复合材料工程师Russ Emanis表示说,“直到2015年,Kouba在网上发现了Innergra公司的高模量聚丙烯纤维(HMPP),情况才出现了一些转机。”自此,双方展开合作。Innegra公司帮助Kouba进行了一系列实验测试和工艺设计。
在最终的设计方案里,Kouba采用了五块610mm*610mm的复合材料板材。这些板材中,Innegra公司提供织物,环氧树脂来自美国Endurance Technologies公司。在经过防弹测试中,这些板材以高于标准30%的表现通过了当局检测。根据标准,避难室暴露于地面的部分,必须能够承受250英里的风速,抗击时速在100英里的子弹冲击。Kouba的防弹外壳厚度为9.5mm,多层结构。“Innegra赋予其极高的韧性,能够迅速化解并分散能量冲击。”Emanis表示说,“事实上,人们可以清楚的看到在能量化解过程中,外壳表面引起的波纹变化。”Emanis补充说,这种化解能量冲击的性能并不仅仅来自于某一特定区域,而是来自于结构整体。TornadoPod于2016年2月通过了各项性能测试。
然而,Kouba又把目光投向了安全领域的其他产品,寻找新的应用机会,譬如用到风机叶片的蒙皮,防止鸟类撞击造成的损害。“这种情况太普遍了,虽然造成的伤口不大,但是然后会进水、结冰,形成更大的裂痕。通过应用我们的产品,这些伤害都可以避免。”