Znajdź zawartość

Obserwacje humbaków (Megaptera noveangliae) pozwoliły niemieckim inżynierom udoskonalić... helikoptery. Specjalistów z Niemieckiego Centrum Lotniczego i Kosmicznego (DLR) zainteresował fakt, że pomimo obecności olbrzymich płetw piersiowych, humbaki są w stanie wykonywać pod wodą skomplikowane akrobacje i błyskawicznie zmieniać kierunek poruszania się. Rotor śmigłowca odpowiada za zapewnienie siły ciągu, kontrolę kierunku oraz prędkości. Gdy wirnik się obraca, jego łopata, która porusza się w tym samym kierunku, co śmigłowiec, szybciej przesuwa się do przodu niż łopata poruszająca się w kierunku przeciwnym. Ta różnica w prędkości powoduje powstawanie turbulencji, wibracji oraz jest przyczyną niestabilności. Te niekorzystne zjawiska nabierają na sile przy szybkim locie i zmianach kierunku. Możliwe jest też utrata siły nośnej przez łopatę poruszającą się w kierunku przeciwnym do śmigłowca. Kai Richter i jego koledzy z DLR zastanawiali się, czy coś podobnego do guzów na płetwach piersiowych humbaka pomogłoby w udoskonaleniu wirników. Uczeni przeskalowali te guzy do rozmiarów wirnika i stworzyli gumowe pierścienie o średnicy 6 milimetrów. Następnie przymocowali po 186 takich pierścieni do krawędzi natarcia każdego z wirników. Zaobserwowano, że taki zabieg znacząco zmniejszył zakłócenia pracy rotora. Piloci testowi potwierdzili, że widza różnicę w zachowaniu maszyny w powietrzu. Wyniki pierwszy lotów są na tyle obiecujące, że Niemcy złożyli wniosek patentowy i pracują nad udoskonaleniem swojego projektu. Oczywiście w przyszłości na łopaty wirników nikt nie będzie naklejał kawałków gumy. Odpowiedni kształt otrzymają one już w fabryce.

Zaledwie przedwczoraj pisaliśmy o badaniach nad cechami ułatwiającymi niektórym zwierzętom latanie. Dziś dowiadujemy się o nowych odkryciach, które pozwolą ludziom, dzięki naśladowaniu mieszkańców mórz, wytwarzać doskonalsze śruby okrętowe oraz skrzydła i wirniki. Celem prac zespołu, prowadzonego przez dr. Franka Fisha z West Chester University, jest realizacja koncepcji tzw. biomimikry, czyli naśladowania przez konstruktorów i inżynierów rozwiązań stosowanych przez organizmy żywe. Jednym z sukcesów Amerykanów jest ustalenie roli pofałdowanej powierzchni krawędzi płetw waleni. Okazuje się, że wykorzystanie tego pomysłu przy budowie śmigieł dla turbin wiatrowych może znacznie zwiększyć ich wydajność, a także zmniejszyć hałas powstający podczas ich działania. Jak tłumaczy amerykański badacz, zastosowanie nowego kształtu krawędzi natarcia jest zaprzeczeniem uznanych powszechnie koncepcji: Inżynierowie próbowali dotychczas zapewnić stabilny przepływ [powietrza] na sztywnych i prostych w budowie powierzchniach, takich jak skrzydła. Dzięki biomimikrze nauczyliśmy się, że niejednostajny przepływ oraz skomplikowane kształy mogą zwiększyć siłę nośną, zmniejszyć opór oraz opóźnić wystąpienie tzw. przeciągnięcia, czyli nagłego spadku siły nośnej, przekraczając znacznie możliwości istniejących systemów opracowanych przez inżynierów. Jak tłumaczy dr Fish, w przyszłości możliwe będzie zastosowanie podobnych odkryć przy budowie elementów takich jak np. wirniki helikopterów. Głównym obiektem badań specjalistów z West Chester University jest powstawanie zawirowań wody w okolicy krawędzi natarcia płetwy. Zdaniem naukowca, nawet niewielkie zmiany, takie jak wybrzuszenia na obrzeżu płetw humbaka, mogą powodować powstawanie zawirowań o ściśle określonych parametrach. Dzięki temu dochodzi do wytworzenia znacznie większej siły nośnej płetwy, a także do poprawy zdolności do manewrowania. Jednocześnie możliwe jest znaczne ograniczenie zjawiska przeciągnięcia, które znacznie pogarszałoby zdolności pływackie wieloryba. Niemal identyczne właściwości wykazują ciała delfinów, które potrafią dodatkowo, dzięki zmianie kształtu i ustawienia płetw, regulować właściwości powstających zawirowań osobno podczas ruchu płetwy do przodu i do tyłu. Więcej informacji o swoich odkryciach dr Fish zaprezentuje podczas spotkania Towarzystwa Biologii Eksperymentalnej w Marsylii.