کوی دانش - kooy

با الهام از نهنگها، مهندسان سنسور سیال جدیدی را ساخته اند

با الهام از نهنگها، مهندسان سنسور سیال جدیدی را ساخته اند
14 اسفند
12:15 1393
محققان با استفاده از ساختار بیولوژیکی موسوم به توبرسلز که نهنگهای کوهان دار از آن برای مانور در اقیانوس استفاده می کنند، یک گیرنده انرژی پیزوالکتریک برای کاربرد به عنوان دستگاه سنجش جریان هوا و یا سرعت و جهت سیال ساخته اند.

چگونه یک نهنگ کوهان دار و یا دستگاهی که با همان اصول کار می کند می تواند به یک وسیله نقلیه هوایی بدون سرنشین (UAV) کمک کند تا پرواز طولانیتر و پایدارتری داشته باشد؟

خوب همه اینها با ساختار بیولوژیکی موسوم به توبرسلز که نهنگها از آن برای مانورهای بی نظیر خود در اقیانوس استفاده می کنند، شروع می شود. فلیکس اور دانشجوی دکترای دانشگاه آلاباما واقع در هانتسویل  (UAH)نسخه مکانیکی ساختار بیولوژیکی موجی شکلی را ساخته و به یک گیرنده انرژی پیزوالکتریک متصل نموده است. اصول پیزوالکتریک، کار مکانیکی را به الکتریسیته تبدیل می کنند، درست مانند دکمه پیزوالکتریک قرمز روی اجاق گاز شما.

نهنگهای کوهان دار توبرسلهای گردی روی لبه جلویی باله های خود دارند.

اور می گوید: "به هر جسمی که در ارتباط با سیالات است، دو نیرو وارد می شود، یک نیروی بالابر(لیفت) و یک نیروی پسا(درگ). هنگامیکه نهنگهای کوهان دار درون آب حرکت می کنند، این توبرسلها نیروی بالابری را افزایش و نیروی پسا را کاهش می دهند. به همین دلیل است که این نهنگها قادر به تردد در سطح آب می باشند."

با الهام از نهنگها، از دستگاهی جدید برای برداشت انرژی استفاده می شود که می تواند در دستگاه سنجش جریان هوا و یا سرعت و جهت سیال نیز به کار گرفته شود. بدین ترتیب طراحان هواپیماهای بدون سرنشین می توانند با استفاده از اصول پیزوالکتریک طرحهای خلاقانه تری را با قرار دادن دستگاههای سنسور پیزوالکتریک در همه جای مدلهای خود ارائه کنند تا مشخص کنند این مدلها در جریانهای سیال هوا چگونه رفتار می کنند. به علاوه، آنها می توانند دستگاهها را به عنوان گیرنده هایی برای تولید قدرت برای گسترش دامنه باتریها به هواپیماهای بدون سرنشین متصل کنند.

اور، لیسانس مهندسی مکانیک و فوق لیسانس مهندسی هوا فضا دارد و برای دکترا، تجربیات فیزیک سیالات خود را با تخصص پیزوالکتریک استاد مشاور خود، دکتر گانگ وانگ استادیار مهندسی مکانیک و هوافضا، پیوند زده است.

وی می گوید: "او در واقع پیزوالکتریک را به من معرفی کرد."

مشکل اولیه، تعیین این مسئله بود که آیا بازدهی بیشتری با استفاده از باد می تواند به دست بیاید به گونه ای که پیزوالکتریک انرژی را بهتر بگیرد. دکتر وانگ می گوید من این مسئله را طرح کردم و اور اولین کسی بود که با راه حلی جالب سراغ او آمد که در نهایت این راه حل، هر دوی ما را به جهتی دیگر برد.

دکتر وانگ ادامه داد: "من فقط او را با این پرسش درگیر کردم و او پاسخ را برای من پیدا کرد که از مفهوم الهام گرفته شده بیولوژیکی استفاده می کند. یک روز او در اتاق من را زد و گفت دکتر وانگ، من می خواهم این یکی را امتحان کنم."

سپس آزمایشهای تونل باد انجام گرفت.

اور می گوید: "ما در تلاش بودیم تا با استفاده از این ایده، نیروی بیشتری به دست آوریم و فشار بیشتری را القا کنیم تا توانایی برداشت انرژی را ارتقا بخشیم." معلوم شده است که بازدهی افزایش نمی یابد ولی این دو همکار از طریق آزمایشها کشف کردند که دستگاه می تواند شکلی از کنترل منفعل را ارائه دهد که آن را به عنوان دستگاه اندازه گیری سرعت و جهت جریان هوا مفید می سازد.

اور می گوید: "این نوع جدیدی از سنسور جریان است. یک سنسور جریان تنظیم شده که به شما اندازه باد را خواهد گفت و جهت جریان را نیز نشان خواهد داد."

کار روی کوچک سازی اجزا به منظور گسترش کاربردها ادامه دارد. به عنوان مثال، قراردادن مجموعه ای از سنسورها روی هلیکوپتر می تواند به مهندسین کمک کند تا آیرودینامیکی را تعیین کنند که پایداری پرواز در سرعت کم و ارتفاع پایین را افزایش و یا اثر آکوستیک را کاهش دهد.

قابلیتهای برداشت انرژی آن نیز کشف شده که برای شارژ باتریهای تامین قدرت دستگاههای کوچک ردیابی گروههای پرندگان استفاده می شود. این کشف منجر به افزایش دوره تحقیقات می شود.

در حال حاضر فازهای کار تئوری و طراحی مفهومی به پایان خود نزدیک می شود و دکتر وانگ به دنبال جذب بودجه برای کاربردهای این پژوهش است.

دکتر وانگ می گوید: "هم اکنون، ما برای سه تا چهار سال اصول اولیه را ترسیم کرده ایم و تحقیقات بنیادین را انجام داده ایم. من منافع ملموسی برای آن سراغ دارم اما برای رسیدن به مرحله بعد، به اسپانسر احتیاج دارم."

کلمات کلیدی

اشتراک

درباره نویسنده

رضا جعفری

رضا جعفری

کارشناسی ارشد تبدیل انرژی

شما اولین نفری باشید که برای این خبر نظر میدهد
تصویر امنیتی



عبارت در تصویر را وارد کنید


محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

محققان راهی برای خودترمیمی کامپوزیتها در دمای بسیار پایین یافتند

دانشمندان روشی را توسعه داده اند که توسط آن موادی که عموماً در صنایع هوایی و ماهواره ها استفاده می شوند می توانند به خودترمیمیِ شکستها و خش های خود در دمای زیر انجماد بپردازند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

راه حلی مؤثر و کم هزینه برای ذخیره انرژی خورشیدی

چگونه می توان انرژی خورشیدی را برای استفاده در زمانی که تابش خورشید وجود ندارد ذخیره کرد؟ یک راه حل تبدیل انرژی خورشیدی به هیدروژن توسط الکترولیز آب است. این ایده به این صورت است که از الکتریسیته ای که توسط انرژی خورشیدی (پنلهای خورشیدی) بدست می آید برای تجزیه ملوکولهای آب به اکسیژن و هیدروژن استفاده شود. سپس هیدروژن خالص را می توان بعنوان منبع انرژی الکتریسیته ویا یک منبع سوختی استفاده کرد. اما دقیقاً همینجاست که موضوع پیچیده می شود. حتی با وجود فناوری های مختلفِ تولید هیدروژن و نتایج نوید بخش آزمایشگاهی، هنوز این روش بسیار ناپایدار و گران است و صرفاً برای استفاده های بزرگ تجاری دارای صرفه است. حال، رویکرد جدیدی توسط محققانِ سوئیسی عرضه شده است. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه باشید...

مطالعه متن کامل
تولید سوخت از دی اکسید کربن

تولید سوخت از دی اکسید کربن

در مطالعه ای جدید که توسط دپارتمان انرژی آرگونه از لابراتوار ملی آمریکا و دانشگاه ایلینویز در شیکاگو انجام شد، محققان موفق به یافتن راهی شدند تا با کمک نور آفتاب، دی اکسید کربن را به یک منبع قابل استفاده انرژی تبدیل کنند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

قهوه جوشی با قابلیت کشت قارچ

اگر از زمره عاشقان قهوه هستید و در عین حال قارچ هم از چاشنی های همیشگی غذاهای شماست احتمالاً از همین الان تصمیم قطعی برای خرید این دستگاه را خواهید گرفت. این دستگاه جالب توسط آدریان پرز طراح بارسایی طراحی و تولید شده است. دستگاه های قهوه جوش صرفاً دو دهم درصد از قهوه را تبدیل به نوشیدنی می کنند و مابقی بصورت تفاله دور ریخته می شود. گرچه استفاده از تفاله قهوه بعنوان بستری برای پرورش قارچ موضوع جدیدی نیست ولی در پشت دستگاهی که در ادامه بررسی می کنیم تفکر خلاقانه ای وجود دارد. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پیشرفت تکنولوژی پهپادها

پهپادها بزودی قادر خواهند بود همانند یک پرنده ویا یک حشره بالدار تصاویر محیط را دریافت کرده، پردازش نمایند و بدون نیاز به دخالت نیروی انسانی، رادار وحتی هدایت GPS ماهواره ای راه خود را بیابند. برای بررسی بیشتر با کوی دانش همراه شوید...

مطالعه متن کامل
مغز شما را می توان طوری هدایت کرد که تصور کنید مرتکب جرم شده اید!

مغز شما را می توان طوری هدایت کرد که تصور کنید مرتکب جرم شده اید!

چقدر به مغز خودتان اطمینان دارید؟ این سؤال را می پرسیم چون یک پژوهش جدید که شرح آن در نشریه "دانش روانشناسی" چاپ شده است، شواهدی علمی ارائه می دهد مبنی بر اینکه دستکاری در حافظه آدم ها کار چندان دشواری نیست، حتی اگر بخواهیم آنها را وادار کنیم که تصور کنند مرتکب جرمی شده اند.

مطالعه متن کامل
سبکترین و کوچکترین پروژکتور مینی پرتوی نانوی LG

سبکترین و کوچکترین پروژکتور مینی پرتوی نانوی LG

ال جی در طول سال پروژکتورهایی را عرضه کرده است و در حال حاضر در آمریکا 11 مدل در حال فروش دارد. آخرین مدل این مجموعه پروژکتور مینی پرتوی نانو است که فقط 11cm x 10cm x 4cm و 270 گرم دارد و تا امروز سبکترین و کوچکترین پروژکتور ال جی بوده است.

مطالعه متن کامل
خطر «سرطان های سینه تهاجمی اولیه» با افزایش سن افزایش می یابد

خطر «سرطان های سینه تهاجمی اولیه» با افزایش سن افزایش می یابد

DCIS یا مجرای سرطانی در بافت در مرحله اولیه سرطان به شکل بالقوه تهاجمی است، درون مجاری شیردهی و یافته های عمومی روی ماموگرافی محدود می شود. درمان DCIS بحث برانگیز است زیرا برخی علتها ممکن است هرگز پیشرونده نباشند و باعث مشکلاتی طی دوران زندگی زنان شوند. تیم ویگل برای مشاهده ارتباط مابین سن مشاهده شده و بررسی شده در درجات متفاوت DCIS اقدام می کند. سرمایه گذاران به نتایج ماموگرافی دیجیتالِ مربوط به تقریبا 374000 زن در سن 50 تا 69 سال نگاه کردند که مابین سال 2005 تا 2008 اقدام به ماموگرافی کرده بودند.

مطالعه متن کامل
ستاره شناسان وجود واحد های سازنده ی حیات را در یک ستاره ی بسیار دور شناسایی کردند

ستاره شناسان وجود واحد های سازنده ی حیات را در یک ستاره ی بسیار دور شناسایی کردند

اختر شناسان از رصدخانه ای در جنوب اروپا از دستگاه آلما (مخفف اصطلاح لاتین"Atacama Large Millimeter/submillimeter Array") برای رصد دیسک پروتوپلانتری حول یک ستاره ی نوین استفاده کرده و حضور مولکول های پیچیده ی آلی که نمایانگر واحد سازنده ی حیات هستند را نشان دادند.

مطالعه متن کامل
تزریق آنفلوآنزا شما را در برابر ضربان نامنظم قلب ایمن می کند

تزریق آنفلوآنزا شما را در برابر ضربان نامنظم قلب ایمن می کند

همراه با کاهش خطر ابتلا به آنفلوآنزا، تزریق این واکسن از شما در برابر اختلال در ضربان قلب که باعث سکته می شود حفاظت می کند.

مطالعه متن کامل