SG.hu·
Ütközési energia elnyelése harkály módra
Egy koreai kutatópáros egy harkály természetes adottságaival tenné ellenállóbbá a repülőgépek fekete dobozait. A madár, amikor a fa törzsére másodpercenként akár 22-szer is lecsap a csőrével, számunkra elképesztő terhelést szenved el, minden probléma és károsodás nélkül.
A harkály koponyájára 1200 g lassulás hat mindennapos tevékenysége során, az emberek esetében 80-100 g is agyrázkódáshoz vezet, felmerül tehát a kérdés, hogyan képes a harkály agysérülés nélkül megúszni mindezt.
A kaliforniai Berkeley Egyetem dolgozó Sang-Hee Yoon és Sungmin Park a harkályfélék családjába tartozó aranyhomlokú küllőről (Melanerpes aurifrons) készült videofelvételeket, valamint a fej és a nyak CT-felvételeit tanulmányozva megállapították, hogy fejszerkezetének négy sajátossága nyeli el a mechanikai ütközés energiáját. Az első elem a kemény, ugyanakkor rugalmas csőr, a második az izmos és ruganyos nyelvtartó szerkezet, a koponyát körülölelő nyelvcsont. Rendkívüli szerepe van az elnyelésben koponya elülső, szivacsos csontból felépülő területének, valamint a koponya és az agy közötti minimális távolság, ezáltal minimális mennyiségű agyvíz jelenlétének.
Ezután elkezdődött a felsorolt tényezők mesterséges megfelelőinek a felkutatása, amikből végül meg tudtak építeni egy mechanikus ütközési energiát elnyelő rendszert, hogy megvédjék az agyat, esetükben egy mikroelektronikát. A csőr deformáció ellenállását egy hengeres fémburkolat biztosította, ez volt az első védelmi vonal. A nyelvcsont mechanikai terhelés elosztó képességét egy gumiréteg biztosítja a hengeren belül, míg az agyhoz közel elhelyezkedő koponyacsontot egy alumínium réteg testesíti meg. A szivacsos csont vibráció ellenállását szorosan összezsúfolt, 1 milliméter átmérőjű üveggömbök adják, ebben a közegben helyezkedik el a törékeny áramkör.
A rendszert a teszteléséhez Yoon és Park egy lövedékbe helyezte, és egy légfegyverrel egy alumínium falba lőtte. Elemzésük szerint a harkály inspirálta rendszer 60 000 g-s lassulásnál is megvédte az elektronikát. A repülőgépek fekete dobozai 1000 g-nek állnak ellen. A repülés mellett a katonai alkalmazások kutatói is érdeklődnek a megoldás iránt. Az ütközési energiát elnyelő a bunkerromboló bombáknál is hasznos lehet, sőt az űrtechnológiák is kamatoztathatnak belőle, segítségével ugyanis egy újfajta, a jelenleginél hatékonyabb védelemmel láthatnák el az űrszondákat a mikrometeoritok és az űrszemét ellen.
A New Scientist illusztrációján nyomon követhető a harkály természetes jegyeinek átültetése az ütközési energiát elnyelő rendszerbe
"Ez a tanulmány egy újabb lenyűgöző példa arra, hogyan fejleszt ki a természet magas fejlettségű szerkezeteket olyan feladatok megoldására, amik első pillantásra lehetetlennek tűnnek" - mondta Kim Blackburn, a brit Cranfieldi Egyetem mérnöke, aki a gépjárművek ütközési tanulmányaira szakosodott.
Blackburn természetesen a lengéscsillapítóknál és a lökhárítóknál alkalmazná az alapelvet, míg Nick Fry, a Formula 1-es Mercedes GP Petronas csapat vezetője a pilóták védelmét biztosító eszközöknél alkalmazná az ilyen elveket. "A Formula 1 egyik örök témája a pilóta védelme, akiknek a lassulás hatására igen komoly terhelést kapnak a belső szerveik és agyuk egy baleset esetén. Ezt a problémát a kompozit anyagokkal, a speciális biztonsági övekkel, valamint a fej- és nyakvédő (HANS) rendszerekkel oldjuk meg" - mondta Fry. "Ez a kutatás azonban nagyon érdekes lehet a jövőre nézve."
A harkály koponyájára 1200 g lassulás hat mindennapos tevékenysége során, az emberek esetében 80-100 g is agyrázkódáshoz vezet, felmerül tehát a kérdés, hogyan képes a harkály agysérülés nélkül megúszni mindezt.
A kaliforniai Berkeley Egyetem dolgozó Sang-Hee Yoon és Sungmin Park a harkályfélék családjába tartozó aranyhomlokú küllőről (Melanerpes aurifrons) készült videofelvételeket, valamint a fej és a nyak CT-felvételeit tanulmányozva megállapították, hogy fejszerkezetének négy sajátossága nyeli el a mechanikai ütközés energiáját. Az első elem a kemény, ugyanakkor rugalmas csőr, a második az izmos és ruganyos nyelvtartó szerkezet, a koponyát körülölelő nyelvcsont. Rendkívüli szerepe van az elnyelésben koponya elülső, szivacsos csontból felépülő területének, valamint a koponya és az agy közötti minimális távolság, ezáltal minimális mennyiségű agyvíz jelenlétének.Ezután elkezdődött a felsorolt tényezők mesterséges megfelelőinek a felkutatása, amikből végül meg tudtak építeni egy mechanikus ütközési energiát elnyelő rendszert, hogy megvédjék az agyat, esetükben egy mikroelektronikát. A csőr deformáció ellenállását egy hengeres fémburkolat biztosította, ez volt az első védelmi vonal. A nyelvcsont mechanikai terhelés elosztó képességét egy gumiréteg biztosítja a hengeren belül, míg az agyhoz közel elhelyezkedő koponyacsontot egy alumínium réteg testesíti meg. A szivacsos csont vibráció ellenállását szorosan összezsúfolt, 1 milliméter átmérőjű üveggömbök adják, ebben a közegben helyezkedik el a törékeny áramkör.
A rendszert a teszteléséhez Yoon és Park egy lövedékbe helyezte, és egy légfegyverrel egy alumínium falba lőtte. Elemzésük szerint a harkály inspirálta rendszer 60 000 g-s lassulásnál is megvédte az elektronikát. A repülőgépek fekete dobozai 1000 g-nek állnak ellen. A repülés mellett a katonai alkalmazások kutatói is érdeklődnek a megoldás iránt. Az ütközési energiát elnyelő a bunkerromboló bombáknál is hasznos lehet, sőt az űrtechnológiák is kamatoztathatnak belőle, segítségével ugyanis egy újfajta, a jelenleginél hatékonyabb védelemmel láthatnák el az űrszondákat a mikrometeoritok és az űrszemét ellen.
A New Scientist illusztrációján nyomon követhető a harkály természetes jegyeinek átültetése az ütközési energiát elnyelő rendszerbe
"Ez a tanulmány egy újabb lenyűgöző példa arra, hogyan fejleszt ki a természet magas fejlettségű szerkezeteket olyan feladatok megoldására, amik első pillantásra lehetetlennek tűnnek" - mondta Kim Blackburn, a brit Cranfieldi Egyetem mérnöke, aki a gépjárművek ütközési tanulmányaira szakosodott.
Blackburn természetesen a lengéscsillapítóknál és a lökhárítóknál alkalmazná az alapelvet, míg Nick Fry, a Formula 1-es Mercedes GP Petronas csapat vezetője a pilóták védelmét biztosító eszközöknél alkalmazná az ilyen elveket. "A Formula 1 egyik örök témája a pilóta védelme, akiknek a lassulás hatására igen komoly terhelést kapnak a belső szerveik és agyuk egy baleset esetén. Ezt a problémát a kompozit anyagokkal, a speciális biztonsági övekkel, valamint a fej- és nyakvédő (HANS) rendszerekkel oldjuk meg" - mondta Fry. "Ez a kutatás azonban nagyon érdekes lehet a jövőre nézve."