Владимир Петров - Думай иначе. Креативное мышление

По аналогии с движением змеи группа специалистов из University of Michigan разработала робот, передвигающийся как змея (рис. 1.24). Его назвали OmniTread. Движитель OmniTread занимает 80% его поверхности. Роботом управляет оператор с помощью жеста.

Робот способен двигаться по канавам, трубам и стенам.

Рис. 1.24. Робот-змея

Пример 1.25. Касатка

По аналогии с касаткой (рис. 1.25а) было разработано быстроходное судно (рис. 1.25б).

Двое изобретателей из США и Новой Зеландии сконструировали бионического дельфина, который очень похож на свой природный прототип (рис. 1.25в). Он приводится в движение с помощью мотора от обычного водного мотоцикла «Ямаха». По словам одного из изобретателей, новозеландца Роба Иннеса, мощность двигателя – 110 лошадиных сил. Он оборудован трансмиссией фирмы Velvet Drive с передаточным числом 2 к 1. Искусственный дельфин в точности повторяет манеру движения своего биологического прототипа и может даже выпрыгивать из воды. Бионика – наука, которая совмещает биологию и технику. От биологии были взяты аэродинамические параметры, которые были максимально приближены к природным.

Искусственный дельфин может развивать скорость до 50 км/ч и кратковременно нырять на глубину, при которой на поверхности виден только верхний плавник дельфина, чтобы потом выпрыгнуть из воды (все как в природе).

Рис. 1.25. Судно-касатка

Пример 1.26. Перистальтический насос

Перистальтический насос – аналог кишечника живого организма. Этот насос предназначен для перекачивания пульпы – вязкого вещества и абразивных пульпообразных сред. Насос (рис. 1.26) содержит шланг (гибкий цилиндр), расположенный в подковообразном корпусе, и три ролика, закрепленные на роторе. При вращении ротора ролики поочередно подводятся к шлангу, постепенно пережимая его и прокатываясь по корпусу. При сплющивании шланга ролик передвигает впереди себя перекачиваемую среду. Гибкий шланг позади ролика восстанавливает свою первоначальную форму и всасывает новую порцию жидкости за счет создаваемого разряжения. Затем подходит следующий ролик и вновь пережимает шланг, перекатываясь по корпусу. При вращении роторов все процессы в насосе повторяются. Основным преимуществом данного семейства насосов является тот факт, что перемещаемая жидкость контактирует только с выбранной Вами рабочей трубкой, а не с насосом, что позволяет продлить жизнь насоса и не загрязняет перемещаемую жидкость.

Рис. 1.26. Перистальтический насос

Пример 1.27. Судно-кальмар

Кальмар, как известно, передвигается резкими толчками, выбрасывая назад воду. Судно приводится в движение также реактивной отдачей. Пар выталкивает воду из трубы, направленной к корме судна. От этого толчка судно получает импульс. Оставшийся в трубе пар конденсируется, давление в котле падает, и всасывается очередная порция воды. Теперь котел снова готов к рабочему циклу. Разумеется, это лишь грубая схема, сама конструкция несколько сложнее. Достоинства такого двигателя – отсутствие движущихся частей.

Модель этого судна легко построить. Простейший корпус из жести, закрепленная на нем баночка из-под гуталина, две впаянные в корпус трубочки и спиртовка из крышки от бутылки с лимонадом (рис. 1.27). 17 17 Шпаковский В. О. Катамараны с воздушным винтом и паропульсиром. URL: http://hobby-live.ru/Content/models/ship/katamaran.html

Рис. 1.27. Модель судна-кальмара

Рассмотрим еще одну модель реактивного судна (рис. 1.28) 18 18 Реактивный двигатель из куриного яйца. URL: http://www.hep.by/2012/06/06/reaktivnyj-dvigatel-iz-kurinogo-yajca .

Модель лодочки делается из бумаги, и ее красят водонепроницаемой краской.

На бортиках укрепляют перекладины, выгнутые из проволоки, скрепок или шпилек.

В узком конце яйца осторожно делают маленькое отверстие, из которого выпускают все содержимое. На яйце можно сделать из бумаги трубу для декорации. На дно лодочки кладут кусок пробки, а на нее – часть яичной скорлупы. Наливают в яйцо немного воды так, чтобы она не достигала уровня отверстия. В скорлупу на дне лодки кладут кусок ваты, смоченной спиртом, или кусок сухого спирта. Горение должно быть энергичное, чтобы вода быстро закипела. Как только вода закипит и появится пар, лодочка двинется вперед.

Рис. 1.28. Модель реактивного судна

Пример 1.28. Антенны москита – прообраз нового микрофона

Профессор Дэниел Роберт (Daniel Robert) и его коллеги из университета Бристоля изучают «уши» саранчи и антенны москита, чтобы научиться создавать необычайно чувствительные микрофоны.

Саранча слушает с помощью крошечных мембран, толщиной всего в микрон (рис. 1.29). Они обладают рядом интересных механических свойств и колеблются в ответ на звуки, с амплитудой в какие-то нанометры. Москиты также «вооружены» необычными микрофонами – антеннами с 15 тысячами сенсорных клеток.

Даниель Роберт поясняет суть работы: «Мы нашли, что различные звуковые частоты вызывают совершенно разный механический отклик в системе слушания саранчи. Изучая эти крошечные движения и понимая, как слабые звуковые волны превращены в механические „ответы“, мы, в конце концов, сможем проектировать микрофоны, основанные на этих природных слуховых системах. Они могли бы обнаруживать крайне слабые звуки и анализировать их спектр. Это то, что нынешние микрофоны сделать не в состоянии».

Для анализа строения и работы слуховых систем насекомых авторы этого исследования применяют самые разнообразные методы: лазерную доплеровскую виброметрию, атомный силовой микроскоп и так далее, составляя трехмерные компьютерные модели.

Ученые особо подчеркивают, что это успешное исследование стало возможным благодаря мультидисциплинарному подходу – объединению в одну команду биологов, физиков и инженеров.

Рис. 1.29. Антенны москита

(фото Daniel Robert)

Пример 1.29. Рефлектор «кошачий глаз»

Рефлектор «кошачий глаз» – это устройство для отражения света (отражатель), применяемое на дорогах в опасных местах для обеспечения безопасности движения.