Как листата на трепетлика могат да спасят марсоходите

Плоски, сърцевидни листа от трепетлика с тънки бели стволове на трепетлика на заден план.

Листата и стволовете на треперещата трепетлика –Populus tremuloides– чрезДивата градина.


Техниката за използване на природата за решаване на човешки проблеми се наричабиомимикрия. Изследователи от Университета на Уоруик в Ковънтри, Англия, казаха тази седмица (18 март 2019 г.), че са използвали тази техника – вдъхновена от уникалното движение на листата на треперещите трепетликови дървета (Populus tremuloides) – да се разработи механизъм за събиране на енергия, който би могъл да захранва сензорите за времето във враждебна среда. Те казаха, че механизмът може да служи и за резервно енергийно снабдяване, което би могло да спаси и удължи живота на бъдещите марсоходи.

Това е особено интересно сега, след загубата наМарсоход Opportunity, чието слънчево захранване се поддаде на голяма прашна буря на Марс миналото лято.


Ако никога не сте били в трепетликова гора, вие сте пропуснали нещо. Листата на тези дървета - обикновено наричаниQuakiesв някои части на югозападната част на САЩ – треперене при най-малкия бриз. Много хора ги намиратспокоен, и със сигурност са уникално красиви.

Тези инженерни изследователи видяха нещо друго в листата на трепетлика. Те открили, че основните механизми, които произвеждат колчан на трепетлика при слаб вятър, могат да генерират електрическа енергия, както казаха, „ефективно и ефективно“. Те проектираха устройство, моделирано върху листа, което използва движението, генерирано от вятъра. Тяхната работа епубликуванивПисма по приложна физика, кое епрегледаниот множество редактори и експертни рефери.

Университет на УоруикСам Тъкър Харви– д-р кандидат инженер - е водещ автор на статията. Той каза:

Най-привлекателното в този механизъм е, че осигурява механично средство за генериране на мощност без използване на лагери, които могат да спрат да работят в среди с екстремни студове, топлина, прах или пясък. Въпреки че количеството потенциална мощност, което може да бъде генерирано, е малко, то би било повече от достатъчно за захранване на автономни електрически устройства, като тези в безжичните сензорни мрежи. Тези мрежи могат да се използват за приложения като осигуряване на автоматизирано наблюдение на времето в отдалечени и екстремни среди.




Инженерни професориПетр ДенисенкоиИгор А. Хованов, и двамата от Университета на Уоруик, са съавтори на новия документ. Денисенко отбеляза, че едно бъдещо приложение може да бъде като резервно захранване за бъдещи марсоходи и марсоходи. Той каза:

Производителността на марсохода Opportunity далеч надхвърли най-смелите мечти на неговите дизайнери, но дори и неговите трудолюбиви слънчеви панели вероятно в крайна сметка бяха преодоляни от прашна буря с планетарен мащаб. Ако успеем да оборудваме бъдещите роувъри с резервен механичен енергийен комбайн, базиран на тази технология, това може да допринесе за живота на следващото поколение марсоходи и спускаеми апарати.

ДА СЕизявлениеот тези учени обясниха:

Ключът към колчана с слаб вятър, но с голяма амплитуда на листата на трепетлика не е само формата на листа, но по-важното е свързана с ефективно плоската форма на стъблото.


Изследователите от университета в Уоруик използваха математическо моделиране, за да измислят механичен еквивалент на листа. След това те използваха аеродинамичен тунел с ниска скорост, за да тестват устройство с конзолна греда като плоското стъбло на листа от трепетлика и извит връх на острие с кръгло дъгово напречно сечение, действащо като основното листо.

След това острието беше ориентирано перпендикулярно на посоката на потока, което позволява на комбайна да произвежда самоподдържащи се трептения при нехарактерно ниски скорости на вятъра като листа от трепетлика. Тестовете показаха, че въздушният поток се прикрепя към задната страна на лопатката, когато скоростта на лопатката стане достатъчно висока, като по този начин действа по-подобно на аерокрило, а не на блъф тела, които обикновено са изследвани в контекста на събирането на вятърна енергия.

В природата склонността на листата да треперят също се засилва от тенденцията на тънкото стъбло да се усуква на вятъра в две различни посоки. Въпреки това, изследователите, моделиращи и тестващи, установиха, че не е необходимо да възпроизвеждат допълнителната сложност на допълнителна степен на движение в техния механичен модел. Простото възпроизвеждане на основните свойства на плоското стебло в конзолна греда и извит връх на острие с кръгло дъгово напречно сечение, действащо като основния лист, беше достатъчно, за да създаде достатъчно механично движение за събиране на мощност.

Изследователите казаха, че след това ще проучат кои технологии за генериране на енергия, базирани на механично движение, биха могли най-добре да използват това устройство и как устройството може най-добре да бъде разгърнато в масиви.


Искате ли да научите повече за това как треперят листата на трепетлика? И да слушате за характерното им шумолене? Вижте това видео:

В крайна сметка: Листата на трепетлика са известни с уникалния си колчан при най-малкия бриз. Тяхното движение вдъхнови изследователи от Университета на Уоруик да разработят нов механизъм за събиране на енергия за метеорологични сензори, който може да служи и за резервно енергийно снабдяване за бъдещи марсоходи.

Източник: Галопиращ енергиен комбайн с приставка за поток

Чрез университета в Уоруик