Jump to content
Forum Kopalni Wiedzy
KopalniaWiedzy.pl

Śmigłowce skorzystają z "wynalazku" humbaków

Recommended Posts

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.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Z budowy płetw humbaka wynika, że nie zawsze przepływ laminarny jest najlepszy - guzy na krawędzi natarcia płetw zaburzają swobodny przepływ wody, powodując przepływ turbulentny wokół górnej ich powierzchni i co było zaskakujące dla naukowców zwiększają znacząco ich siłę nośną.

Ten sam model budowy można wykorzystać do modyfikacji większości już istniejących konstrucji latających jak i pływających:

- śruby okrętowe - zmodyfikowane powinny ograniczyć zużycie paliwa statków

- płaty nośne wodolotów - ograniczenie ich wielkości

- skrzydła utralekkich samolotów - ograniczenie wielkości

- skrzydła samolotów transportowych - zwiększenie ich nośności lub zmniejszenie rozmiarów przy zachowaniu dotychczasowej

 

Podobne przykłady można mnożyć :)

Share this post


Link to post
Share on other sites

To nie powinno dziwić - z tego samego powodu pofałdowaną powierzchnię mają np. piłeczki golfowe oraz stroje pływackie typu "skóra rekina" (których nazwa - nawiasem mówiąc - też nie wzięła się znikąd...). Nie wspomnę nawet o tym, że stosunkowo niewielka branża rowerowa już dawno wykorzystała to samo zjawisko, czyli delikatne zaburzenie przepływu powietrza w celu zmniejszenia skoku ciśnienia, który powstałby przy idealnym przepływie laminarnym, do produkcji coraz "szybszych" obręczy do kół rowerowych (http://www.racecar-engineering.com/wp-content/uploads/2011/04/zipp_404cc_dimples_600.jpg), a nawet ubrań kolarskich o fakturze optymalizującej przepływ powietrza wokół ciała zawodnika. Jestem wręcz zaskoczony, że branżą lotnicza - dysponująca gigantycznymi środkami na rozwój - dopiero teraz zauważyła te same zjawiska.

Share this post


Link to post
Share on other sites

Create an account or sign in to comment

You need to be a member in order to leave a comment

Create an account

Sign up for a new account in our community. It's easy!

Register a new account

Sign in

Already have an account? Sign in here.

Sign In Now

  • Similar Content

    • By KopalniaWiedzy.pl
      Można sobie wyobrazić zdumienie biologów morskich, gdy na wysepce Marajó w ujściu Amazonki odkryli martwego młodego długopłetwca (humbaka). Członków grupy Bicho D'Água zaalarmowały krążące nad namorzynami sępy.
      Zwierzę o długości prawie 8 m utknęło w roślinności ok. 15 m od brzegu. Ekipa z Municipal Secretariat of Health, Sanitation, and Environment zbadała truchło. Nie wykryto widocznych urazów. Przed sekcją zwłok nie da się więc stwierdzić, co było przyczyną zgonu. Na razie powtarzane są 2 teorie: 1) że zwierzę wyrzuciła silna fala pływowa albo 2) że zginęło ono w oceanie, a później zostało przetransportowane w głąb lądu przez ludzi.
      Ponieważ ciało walenia jest zbyt duże i znajduje się w odległej, trudno dostępnej okolicy, naukowcy pobrali do zbadania próbki.
      Nie jesteśmy pewni, jak humbak się tu znalazł, jednak przypuszczamy, że poruszał się blisko brzegu i pływy, które były na przestrzeni ostatnich dni znaczne, uniosły go i wepchnęły na ląd w namorzyny - uważa specjalista z Bicho D'agua Institute.
      Większą tajemnicą niż to, jak waleń trafił na ląd, jest jednak to, co w ogóle robił w pobliżu Brazylii o tej porze roku. Między sierpniem a listopadem długopłetwce są często widywane dalej na południe u wybrzeży stanu Bahía. Na północy przy ujściu Amazonki, zwłaszcza o tej porze roku, są jednak rzadkim widokiem.
      Niektórzy przypuszczają, że cielę zostało odseparowane od matki w czasie migracji na południe.
       


      « powrót do artykułu
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Pewna samica humbaka (Megaptera novaeangliae) pobiła rekord długości podróży w kategorii ssaków. W poszukiwaniu partnera przepłynęła co najmniej 9800 km od Atlantyku do Oceanu Indyjskiego.
      Po raz pierwszy sfotografowano ją w grupie innych waleni na znanym tarlisku w okolicach rafy Abrolhos Bank u południowo-wschodnich wybrzeży Brazylii w sierpniu 1999 roku. Po ponad 2 latach – we wrześniu 2001 r. – ssaka ponownie sfotografowano. Tym razem miało to miejsce na tarlisku koło wyspy Île Sainte-Marie (leży ona u wschodnich wybrzeży Madagaskaru). Samicę można było rozpoznać dzięki unikatowemu kształtowi ogona oraz wzorowi plam na skórze po jego spodniej stronie.
      To najdłuższa udokumentowana wędrówka w wykonaniu ssaka; dłuższa o 400 km od najdłuższej sezonowej migracji, o jakiej kiedykolwiek wspominano [i mniej więcej 2-krotnie dłuższa od odległości przebywanej zwykle przez te walenie] – podkreśla dr Peter Stevick z College of the Atlantic w Bar Harbor.
      Obserwacja ta bardzo zaskoczyła biologów, którzy dotąd sądzili, że to raczej samce humbaków, a nie samice wybierają się tak daleko w poszukiwaniu partnerki, dodatkowo wydawało się, że M. novaeangliae migrują raczej między półkulą północną i południową (od żerowiska do tarliska i na odwrót). Rekordowe osiągnięcia samicy mogą jednak sugerować, że humbaki przemieszczają się nie tylko wzdłuż południków, ale także w kierunkach wschód-zachód. W przyszłości trzeba to będzie sprawdzić, na wypadek gdyby był to tylko wyjątek potwierdzający regułę.
      Nowe wiadomości nt. zwyczajów humbaków są na wagę złota. Gatunek został bowiem znacznie przetrzebiony przez wielorybników (na szczęście się odradza). Poza tym doliczono się 7 grup rozmnażających się we własnym gronie, co rodzi obawy przed ograniczeniem puli genetycznej.
      Stevick sądzi, że samica odbyła de facto dwie podróże. Gdybym miał zgadywać, powiedziałbym, że zwierzę odbyło normalną migrację do Antarktyki [aby się pożywić] i stamtąd obrało kurs na Madagaskar. Wg Amerykanina, takie wyprawy pozwalają gatunkowi na lepsze przystosowanie. Gdyby ssaki ciągle wracały na gody w to samo miejsce, a w międzyczasie zaszłaby jakaś zmiana środowiskowa, adaptacja mogłaby się już nie powieść.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      Naukowcy z Uniwersytetu Stanforda wyposażyli niewielkie śmigłowce w interesujący system sztucznej inteligencji. Dzięki niemu maszyny uczą się latać obserwując manewry wykonywane przez inne śmigłowce. Testy wykazały, że taki bezzałogowy helikopter, tylko dzięki obserwacji, jest w stanie samodzielnie wykonać cały program akrobatyczny przewidziany w swojej kategorii sportowej.
      Profesor Andrew Ng, który wraz ze swoimi studentami stworzył "inteligentne" maszyny, mówi, że są one w stanie wykonać każdy manewr, który wykonuje człowiek.
      Ekspertów najbardziej zadziwia fakt, że maszyny potrafią uczyć się przez obserwację. Podkreślają, że to olbrzymi postęp w pracach nad autonomicznym helikopterem. Stworzenie oprogramowania sterującego autonomicznym śmigłowcem, który ma wykonywać skomplikowane manewry, jest bardzo trudne, gdyż helikoptery, w przeciwieństwie do samolotów, to bardzo niestabilne maszyny.
      Naukowcy ze Stanforda przyznają, że gdy wyznaczyli sobie już zadanie, to okazało się, iż trudno jest zdefiniować podstawowe pojęcia. Cóż bowiem znaczy w przypadku helikoptera by "latał dobrze"? Dlatego też rozpoczęli współpracę z ekspertami, którzy specjalizują się w prowadzeniu zdalnie sterowanych śmigłowców. Wielokrotnie rejestrowali wykonywane przez nich akrobacje i stworzyli program, który analizował dane i wyznaczał idealna trajektorię lotu - taką, której poszukiwali ludzie sterujący maszynami.
      Uczeni wyposażyli swoje helikoptery w odpowiednie oprogramowanie, żyroskopy, przyspieszeniomierze, magnetometry i odbiorniki GPS.
      Twórcy autonomicznych śmigłowców mówią, że można by je wykorzystać do poszukiwania min czy obserwacji pożarów na terenach leśnych. Dzięki dostarczonym przez nie danym strażacy szybko dowiadywaliby się o nowych ogniskach pożarów czy o konieczności wycofania się z danego terenu. Jednak, jak zauważa profesor Ng, żeby zaufać danym z autonomicznych śmigłowców, muszą być one niezawodne i latać być może tak dobrze, jak najlepsi piloci na świecie.
    • By KopalniaWiedzy.pl
      U wybrzeży Australii pływa 1-2-miesięczne niemowlę humbaka (Megaptera novaeangliae), które najwyraźniej uznaje jacht za swoją matkę. Po raz pierwszy widziano je w niedzielę na północ od Sydney. W poniedziałek waleń próbował ssać łódź, której nie odstępował ani na jedno uderzenie płetw.
      Ratownicy wyprowadzili jacht na otwarte wody. Wyczerpany maluch wreszcie odłączył się od niego, nadal jednak pozostaje w pobliżu. Ludzie mają nadzieję, że wkrótce odpłynie dalej i zacznie szukać matki albo innych długopłetwców. Prognozy nie są dobre, ale to jedyny słuszny wybór. Osesek nie może być karmiony, w dodatku nie wiemy, co moglibyśmy mu podać, ponieważ nie został odstawiony od piersi – tłumaczy Chris McIntosh z National Parks and Wildlife.
      Sezon migracji humbaków jest w pełni, dlatego kilka innych osobników również widziano w okolicach plaż. Trzymamy kciuki za powodzenie akcji...
    • By KopalniaWiedzy.pl
      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.
×
×
  • Create New...