TV programa
 

Horoskopai
 
SEKITE MUS Registruotiems varototojams
Paieška
LIETUVAKOMENTARAIPASAULISKULTŪRAISTORIJALŽ REKOMENDUOJAEKONOMIKASPORTAS
Šeima ir sveikataPrie kavosŽmonėsGimtasis kraštasMokslas ir švietimasTrasaKelionėsKonkursaiNamų pasaulisGamtaAugintiniai
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS

Kaip vabaliukas kišeninį peilį tobulino

2010 08 31 0:00
G.Skujienė daug pavyzdžių bionikos tema randa turtingame VU Zoologijos muziejuje.
Nuotrauka: ©"Lietuvos žinios"

Vasarai baigiantis tarsi atitolstame nuo gamtos, tačiau ji išlieka su mumis ir tokiomis formomis, kurias tiria bionikos mokslas.

Daugelis turbūt gėrėjosi Vilniumi nuo Gedimino pilies apžvalgos aikštelės. Pilies gotikiniai laiptai, kaip pasakojo zoologė dr. Grita Skujienė, atkartoja sraigės turritellidae kriauklytės vidinę konstrukciją. Garsusis Eifelio bokštas, pasirodo, yra žmogaus blauzdikaulio kopija: jo metalinis karkasas visiškai atitinka blauzdikaulio vidinės struktūros korėtumą. Vabaliukų formos mikrorobotai, šnipinėjimo "blakės" ar į dėžiažuvę, tropinę žuvytę, nuožulniu pirmgaliu ir proporcingu siluetu panašus vienas naujausių "Mercedes Benz" modelių. Vilniaus universiteto (VU) dėstytojos G.Skujienės manymu, žmogaus netobulumas yra dėl nesimokymo iš gamtos. Nors kai kuriais atžvilgiais esame nepralenkiami, pavyzdžiui, galime skristi dešimt ir daugiau kartų greičiau už paukštį, būtent tobulas gamtos struktūrų atkartojimas lemia įvairiausių sričių atradimus ir laimėjimus.

Iš uodo - naikintuvui.

Bionikos, t. y. gamtoje randamų metodų ir sistemų taikymo inžinerinių sistemų ir modernių technologijų tyrimui bei dizainui, pradžia siejama su 1960 metais, kai Daitone (JAV) vykęs simpoziumas įteisino neurobiologo Jacko E.Steelo pasiūlytą šios mokslo šakos pavadinimą. Bandymų kopijuoti gamtą būta nuo seniausių laikų.

Pavyzdžiui, pirmosios skraidyklės konstrukcija, kaip pasakojo dr. G.Skujienė, nusižiūrėta nuo sparnavaisių augalų sėklų. Dabartinio parašiuto mechanizmas - pienės pūko kopija. Pirmieji sraigtasparniai sukurti pagal laumžirgių struktūrą ir jų sparnai sukasi tokiu pačiu principu. Uodas kopijuotas kuriant įvairiausių konstrukcijų lėktuvus. Atsižvelgiant kokių funkcijų labiau reikia, vieni lėktuvai konstruojami greiti, kiti - manevringi, treti, pavyzdžiui, gali nusileisti ant vandens arba labai staigiai pakilti. Daugybė detalių paimta iš gamtos. Pavyzdžiui, kuriant naikintuvus atkartotas uodo skrydžio mechanizmas. Kai uodas skrenda, jis naudoja ne tik sparnus, bet ir vadinamuosius dūzgus. Tokius antrus redukuotus sparnus turi ir musės. Pasirodo, jie yra ir kaip balastas, ir kaip varikliukai, reguliuojantys sukimąsi. Išplėstos kojos pritaikytos pusiausvyrai palaikyti. Naikintuvas taip pat turi tam tikras "ataugas" stabilumui garantuoti. Iš paprasčiausio grambuolio ar boružės, kurių plėviniai sparnai paslėpti po kur kas mažesniais kietais antsparniais ir ištraukiami tik skrendant, paimta lėktuvo sudedamojo mechanizmo idėja. Vabalo kūnas, palyginti su sparnais, stambus, tačiau jo antsparniai mažina pasipriešinimą, o išskečiami sparnai - tarsi varikliukai.

Nuo kolibrio iki pelėdos

Sklando daug įvairių gyvūnų. Pavyzdžiui, Šiaurės Amerikoje veisiasi voverės skraiduolės. Sklando ir kai kurie varliagyviai ar ropliai. Paukščių skrydis yra kitoks. Kaip pasakojo dr. G.Skujienė, kai paukščiai mosuoja sparnais, plunksnos sukuria tam tikras turbulentines sroves. Tokią zigzaginę srovę atkuria turbulentinis judėjimo variklis.

Renesanso menininkas ir išradėjas Leonardas da Vinci, kurdamas ornitopterį, taip pat mokėsi iš paukščių. Išradėjai broliai Orville'as ir Wilburas Wrightai XIX ir XX amžių sandūroje sukūrė pirmuosius skraidymo mechanizmus kopijuodami gandro skrydį.

Kolibris sulaukė išradėjų dėmesio, nes gali vienoje vietoje išsilaikyti ore. Jis plaka sparneliais, maždaug 80 kartų per sekundę, darydamas aštuonetus, o uodegos plunksnos išskečiamos tiesiog trimis eilėmis. Skrydis stabdomas ir kolibris pakimba ore, išlaikydamas sparnų greitį. Kolibrio gebėjimas pritaikomas tuomet, kai skrendančiam lėktuvui reikia stabtelėti tiksliai kuriame nors taške, tarkim, numesti krovinį. Varikliai veikia, o lėktuvas laikosi vietoje, neskrenda, vadinasi, daro tokius pačius aštuonetus.

Liepsnotosios ar kitos pelėdos turi ypatingą gebėjimą - skrenda be garso. Pavyzdžiui, anties plasnojimą gerai girdime, o pelėda skrenda tyliai tyliai, nes jos specifinė plunksnų struktūra. Pasak zoologės, tarsi nukošiantis mechanizmas: kai kurios plunksnų dalys yra palaidos ir košia orą, nuleisdamos visą garsą. Kita unikali pelėdos savybė, pritaikyta kariniuose naikintuvuose, - gebėjimas skrendant pačiupti grobį. Pasirodo, ji labai aukštai, maždaug 170 laipsnių kampu, iškelia sparnus virš savęs ir kiekvieno sparno savitai karpytų kraštų plunksnų atšaka sukelia turbulentinę srovę, kuri katapultuojasi grynai ties pelėdos kojomis. Čiumpama pelytė, pakliuvusi tarp dviejų tokių srovių, nelabai gali ir pabėgti, nes kartu su smingančiomis į ją kojomis yra tarsi uždaroma oro gūsių, einančių nuo sparnų kojų link.

Cepelinui pritrūko lėšų

Šelmeninę kregždę imituoja "Lufthansa" lėktuvų skrydžio mechanizmas. Kovinių lėktuvų manevringumas tobulinamas mokantis iš erelių. Jų vardu net pavadinti naikintuvai - "Eagle" ("Erelis"). Kaip pasakojo G.Skujienė, lėktuvų pavadinimai labai dažnai nurodo, kokie paukščiai buvo kopijuoti. Pavyzdžiui, "Albatros". Paukštis albatrosas sunkiai vaikšto, tačiau kasmet apskrenda aplink pasaulį.

Vis dėlto labiausiai tyrinėtas sakalas keleivis. Jis daugiausia sulaukė dėmesio, nes tarp paukščių yra greičiausias. Sakalas keleivis gali skristi 180 kilometrų per valandą greičiu, o gaudydamas grobį ir smigdamas į žemę, kai kurių mokslininkų teigimu, pasiekia net 300 kilometrų per valandą greitį.

Aptaki oro balionų, vadinamųjų cepelinų, forma buvo nukopijuota nuo pingvinų. Pirmasis vokiečių grafo Ferdinando von Zeppelino sukurtas dirižablis pakilo į orą 1900 metais. Taip pat vokiečių pagamintas dirižablis "Hindenburg" 1937 metais perskirdo Atlantą, tačiau sprogo leisdamasis JAV. Vis dėlto aptakių formų labai didelių gabaritų lainerio, galinčio gabenti didžiulius krovinius, idėja išliko. 1996 metais Vokietijoje įkurta "Cargolifter" įmonė stengėsi atgaivinti tokios oreivystės metodus ir kurti dirižablius dideliems kroviniams gabenti, tačiau 2002 metais paskelbė bankrotą. Keli lėktuvai buvo pastatyti, tačiau didžiajam neužteko lėšų.

Iš žuvų nemažai dėmesio sulaukia rykliai. Jų forma panaudota didelio greičio torpedoms. Jei povandeniniam laivui nebūtinas didelis greitis, tačiau reikia giliai nusileisti ir atlaikyti vandens svorį iš viršaus, labai patogi garsiojo jūrų velnio ar rajožuvės, galinčių tiesiog prisiploti prie dugno, struktūra. Kai kurie giluminiai laivai yra būtent tokios formos.

Kaip nautilus pompilius

"Inovacijos brangiai kainuoja ir joms reikia didelių investicijų, - sakė dr. G.Skujienė. - Jau keleri metai ir Lietuvoje vyksta Europos Sąjungos organizuojamas renginys "Tyrėjų naktis". Projektas apima visą Europą, įtraukdamas kuo daugiau muziejų ir universitetų. Jo tikslas pažintinis - populiarinti biomedicinos mokslus visuomenėje. Kai žmonės daugiau žinos, gal mažiau bus tokių bankrotų, koks ištiko dirižablio kūrėjus."

Rugsėjo pabaigoje vyksiančiai "Tyrėjų nakčiai" VU Zoologijos muziejus, kaip pasakojo jo vedėja G.Skujienė, rengia net tris ekskursijas "Gyvūnų kopijavimas bionikoje" ir parodą, atskleisiančią architektūrinę bioniką. Pavyzdžiui, naująjį Pekino teatrą statyti pasirinkta pagal žmogaus dubens pavyzdį. Sidnėjaus operos rūmų konstrukcijai panaudotas jūrų kriauklės nautilus pompilius skersinis pjūvis. Šie net kelių metrų pločio moliuskai veisėsi tuomet, kai dar gyveno dinozaurai.

"Bionikos specialistai dabar itin domisi kriauklių struktūra, ieškodami kuo lengvesnių ir patvaresnių konstrukcijų, - pasakojo zoologė. - Jūrų ausytėmis vadinamų moliuskų haliotidae kriaukles suformavo bangų muša. Jos yra labai storos, sudarytos iš daugybės kalcifitinių sluoksnių. Prizminės struktūros sluoksnis kaitaliojasi su lygiagrečiu, t. y. vienas sluoksnis yra kietas, kitas - minkštas. Tokia sluoksninė struktūra pritaikyta statant dangoraižius, nes paprastas metalas neišlaiko, reikia labai stiprios sienų konstrukcijos. Pavyzdžiui, jei pažeidžiamas kietasis sluoksnis, minkštasis priima atatranką ir smūgis nepraeina gilyn. Susidaro tokia tvirta struktūra, kad siena nelūžta."

Tarp aprašytų per tūkstančio jūrinių gyvūnų rūšių yra daugybė fosilijų, kurių kiauto struktūra kopijuojama kuriant įvairius modernaus dizaino statinius. Ypač dažnai architektus įkvepia mažieji vienaląsčiai pirmuonys - vienos ląstelės gyvūnai, turintys namuką primenančias skeleto struktūrą, pavyzdžiui, foraminiferai, radioliarijos ar kiautuotosios amebos.

"Architektūroje dabar labai domimasi tokiomis naujųjų technologijų konstrukcijos, kurios būtų tvirtos, lengvos ir stabilios. Tokie labai lengvi yra beveik visi plėviniai vabzdžių sparnai. Pati plėvelė nepaprastai plona, tačiau gyslinė struktūra sudaro labai stiprų karkasą. Ir tų sparnų yra įvairiausių", - pasakojo G.Skujienė.

Bioninės architektūros pradininku neretai vadinamas garsusis architektas Antonis Gaudi. Būtent jis atkreipė dėmesį, kad galima naudoti formas, panašias į dažnai pasitaikančias gamtoje.

Kasdien šalia mūsų

Bionikos pavyzdžių gausu ir buityje. Pavyzdžiui, net užtrauktukas, šukos, peilis yra nukopijuoti nuo gyvūnų. Sausumos blakės sparnų sujungimas pritaikytas kaip šepečio ar dulkio siurblio segtukas, sutvirtinantis dvi koto dalis. Tokios struktūros kaip laumžirgio sparnas gofruotas kartonas yra, kaip pažymėjo zoologė, kur kas stipresnė pakuotė. Dar kitokia gofruoto popieriaus struktūra nukopijuota iš didžiausių moliuskų tridacna kriauklės. O štai toks kaip dusios patinų priekinių kojelių apačioje esančių siurbtukų, kuriais jie laiko pateles, vakuuminis principas naudojamas, pavyzdžiui, vonioje muilinei pritvirtinti. Kišeninį peiliuką patobulinti taip pat padėjo vabaliukai. Histeridae šeimos vabalo blauzda su šlaunimi sueina taip, kaip peilio kriauna su metaline dalimi. Medinės vapsvos įsigręžia į medieną savotišku grąžteliu. Jis nukopijuotas gaminant modernius medžio grąžtus. Moliuskai taip pat moka gręžti medį, nes turi liežuvį su dantukais. Pirma įšvirkščia sieros rūgšties, o kai ši išėda medieną, ją grąžto struktūros liežuvėliu pragraužia. Tualetinis šepetys yra tiesiogiai nukopijuotas čiuptuvų valymo aparatas, kokį turi vabzdžiai ant priekinių kojelių. Durų vyriai atkartoja paprasčiausių dvigeldžių moliuskų myoida geldelių suvėrimo mechanizmą.

"Dabar populiarios vėjo jėgainės kelia gana didelį garsą. Jam sumažinti yra keli metodai. Vienas jų - vėjo malūno sparnų kraštą padaryti panašiai karpytą kaip pelėdos sparnas. Triukšmas sumažėja šešiais decibelais, - pasakojo G.Skujienė. - Kitas metodas nukopijuotas nuo kuprotojo banginio peleko, turinčio savotiškus bumbuliukus. Įmonė, pasivadinusi "Whale power" ("Banginių jėga"), sukūrė ventiliatorių ir turbinų mentis su tokiais gumbeliais. Pasirodo, jie veikia kur kas tyliau. Tikimasi tokiu pačiu principu sumažinti kompiuterių ir panašios technikos keliamą triukšmą."

DALINKIS:
0
0
SPAUSDINTI
MOKSLAS IR ŠVIETIMAS
Rubrikos: Informacija:
AugintiniaiEkonomikaFutbolasGamtaĮkainiai
Gimtasis kraštasIstorijaJurgos virtuvėKelionėsInfoblokai
KomentaraiKonkursaiKovos menaiKrepšinisReklaminiai priedai
KultūraLengvoji atletikaLietuvaLŽ rekomenduojaPrenumerata
Mokslas ir švietimasNamų pasaulisPasaulisPrie kavosKontaktai
SportasŠeima ir sveikataTrasaŽmonėsKarjera
Visos teisės saugomos © 2013-2016 UAB "Lietuvos žinios"