Inspirujące stworzenie - ważka
Technologia - Flapping Micro Air Vehicle (FMAV)
 |
| Dragonfly Insectothopter (źródło) |
W przeciwieństwie do skrzydeł samolotu skrzydła ważki są elastyczne. W przeciwieństwie do ptaków ważki posiadają dwie pary skrzydeł. Te dwa zestawy skrzydeł mogą trzepotać i odchylać się (skręcać) w różnej kolejności i kombinacji umożliwiając ważce nadzwyczaj wydajny lot, którego skopiowanie ciągle jest tylko marzeniem inżynierów aerodynamiki.
Ważki są zdolne do zdumiewająco zwinnych manewrów, w tym latania do tyłu oraz w bok. Są one również szybkie - niektóre gatunki mogą latać z prędkością ponad 48 km/h). Dwie pary długich skrzydeł ważki trzepoczą zazwyczaj 30 razy na sekundę. Właśnie z tych powodów inżynierowie aerodynamiki szukają sposobów, by projektowane przez nich statki powietrzne naśladowały sposób lotu ważek oraz osiągały podobne możliwości (zwrotność, efektywność).
 |
| Fazy lotu ważki (różnoskrzydłej) źródło |
Skoro mamy już samoloty i helikoptery, dlaczego poszukuje się innych sposobów latania?
Odpowiedź jest prosta. Potencjalnie MAV (mikro pojazdy powietrzne) mogą sprawdzić się znacznie lepiej w wielu specjalistycznych zadaniach, niż duże, ciężkie i hałasujące samoloty czy helikoptery. Zastosowania MAV obejmują np. akcje poszukiwawcze i ratownicze, kontrolę ruchu i rekonesans. Mimo, iz obecna technologia pozwala już budować miniaturowe helikoptery, to jednak małe pojazdy powietrzne przypominające owady mają wielkie zalety.
W porównaniu do mini helikoptera lot owadów jest cichszy i bardziej wydajny. Przypominający owada, zakamuflowany MAV znalazłby zastosowanie w wywiadzie, dlatego wojsko zainwestowało już miliony dolarów w rozwój tej technologii. Korzyści z wykorzystania MAV byłyby znaczące, jednak przed inżynierami nadal stoją ogromne wyzwania techniczne.
Trzepotanie skrzydeł owada jest, niestety, bardziej skomplikowane niż u ptaka (chociaż kolibry posiadają kilka podobieństw do owadów). Podczas machania ptaki nie przekręcają skrzydeł w takim stopniu jak ważki. Wyobraź sobie to tak: poruszaj swoimi ramionami w górę iw dół. To w zasadzie wszystko co robi ptak podczas lotu. Teraz, próbując trzepotać, przechyl dłonie na bok. To skręcenie dłoni tworzy wir (niewielką trąbę powietrzną), dzięki któremu powstają siły nośne na skrzydle, niezbędne do utrzymania ważki w powietrzu.
Inżynierowie opracowali sprytny sposób, aby symulować ten rodzaj jednoczesnego machania i skręcania skrzydeł przy użyciu precyzyjnych instrumentów i silników. Jednakże wciąż walczą o to, by osiągnąć wydajność i zwinność lotu ważki. W tym celu badano lot ważki za pomocą kamer o wysokiej prędkości, by szczegółowo zarejestrować i zanalizować ruchy skrzydeł. Te doświadczenia oraz próby zrozumienia niezwykle skomplikowanej i precyzyjnej konstrukcji ważki były dla naukowców wielką lekcją pokory wobec doskonałości natury.
Według teorii ewolucji, ważki są stworzeniami "prymitywnymi". Jednak ich niesamowita konstrukcja nadal stanowi zagadkę, nawet dla najlepszych na świecie inżynierów, którzy nie są w stanie wymyślić czegoś tak zaawansowanego.
 |
| Prototyp FMAV (flapping micro air vehicle). Projekt - Stuart Burgess, Bristol University (źródło) |
Prototyp machającego skrzydłami mikro pojazdu powietrznego (FMAV) został zaprojektowany i przetestowany na Uniwersytecie w Bristolu przez jego autora, Stuarta Burgess'a. Pojazd waży 20 g. Montaż malutkich elementów (niektóre nakrętki były mniejsze niż łepek szpilki) wymagał specjalnych urządzeń, takich jak szkła powiększające i precyzyjne pęsety.
Skrzydła prototypu mają rozpiętość około 15 cm, mogą trzepotać do 10 razy na sekundę przez około 5 minut. Zasilanie z baterii telefonu komórkowego.
Niniejsza notatka powstała na podstawie artykułu pt. "Bug bots. God Invented It First" (Owady-roboty. Bóg stworzył je pierwszy) z dnia 6 grudnia 2011r. opublikowanego na stronie Answers, którego autorem jest Stuart Burgess.
Stuart Burgess jest profesorem projektowania inżynierskiego w dziale inżynierii mechanicznej na Uniwersytecie w Bristolu (Wielka Brytania). Jest autorem trzech książek: Hallmarks of Design, He Made the Stars Also oraz The Origin of Man, opublikowanych przez Day One publications (www.dayone.co.uk).
O innego rodzaju statkach powietrznych - ornitopterach z serii DelFly, napędzanych ruchem skrzydeł na wzór ptaków lub owadów, skonstruowanych na politechnice w Delft (Holandia) można przeczytać (i zobaczyć zdjęcia) na stronie Altair, gdzie napisano:
"Celem badań naukowców i studentów z tej uczelni było stworzenie jak najmniejszego statku powietrznego wyposażonego w kamerę i zdolnego np. do penetrowania zniszczonych budynków, w poszukiwaniu zasypanych ludzi.
W 2008 roku zespół stworzył najmniejszy produkt, DelFly micro. Ornitopter ten ma długość jedynie 10 cm i jest niewiele większy od ważki. Jego masa wynosi jedynie 3 g, z tego litowo-polimerowa bateria 1 g, silnik 0,45 g, kamera wraz z transmiterem 0,4 g, układ przeniesienia napędu 0,5 g, odbiornik sygnałów panelu sterowania lotem 0,2 g. Reszta, czyli szczątkowy kadłub oraz skrzydła i usterzenie, wykonane z folii poliestrowej i balsy - 0,52 g.
DelFly micro może latać przez 3 minuty, nie dalej niż 50 m od operatora. W tym czasie obraz z kamery przekazywany jest do panelu kontrolnego. Ze względu na masę, skrzydłowiec może latać na razie wyłącznie w pomieszczeniach zamkniętych."
Artykuł został opublikowany 6 sierpnia 2008 r., a więc ponad 3 lata wcześniej niż artykuł Stuarta Burgess'a.
3 458
Brak komentarzy:
Prześlij komentarz