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
کابلِ شارژِ آیفون می‌تواند تا 128 گیگابایت از محتوای گوشیِ شما را ذخیره کند.

کابلِ شارژِ آیفون می‌تواند تا 128 گیگابایت از محتوای گوشیِ شما را ذخیره کند.

با وجودِ نسخه‌ی 128 گیگابایتی از آیفون 6 و آیفون 6 Plus اپل هنوز هم مصرف‌کنندگانی هستند که تمایلی به هزینه کردن برای خرید این گوشی‌های گران‌قیمت ندارند. حتی اگر لازم باشد حجم بالایی از مطالب را ذخیره کنند. آیفون، گزینه‌های دیگری برای ذخیره‌سازیِ خارجی مطالب عرضه کرده است. یکی از این گزینه‌ها، کابلِ حافظه‌ی PhotoFast است.

مطالعه متن کامل
امواجی در فضا-زمان که باعث آشکار شدن ستاره‌های عجیب می‌شوند.

امواجی در فضا-زمان که باعث آشکار شدن ستاره‌های عجیب می‌شوند.

محققان می‌گویند یافتن یک سری امواج در بافت فضا-زمان باعث شناسایی "ستاره‌های عجیب" خواهد شد، اجسام و ستاره‌هایی که نسبت به مواد معمولی از ذرات متفاوتی ساخته شده‌اند.

مطالعه متن کامل
تولید لیزر فوق نوار پهنِ قابل حمل توسط محقق ایرانی، کلید دستیابی به حسگرهای نسل بعد

تولید لیزر فوق نوار پهنِ قابل حمل توسط محقق ایرانی، کلید دستیابی به حسگرهای نسل بعد

در دل مواد شیمیایی مختلفی که پیرامون و حتی درون بدن ما وجود دارد، حکایت های بسیاری نهفته است که باعث می شود مأموران امنیتی بتوانند با شناسایی مواد شیمیایی خاص، تهدیدات انفجاری را کشف کنند، پزشکان بتوانند با نظارت و بررسی میزان مواد مختلف در هوای بازدم ما، بیماریهای خطرناک را تشخیص دهند، و نهایتاً ستاره شناسان ممکن است با کشف مواد شیمیایی مختلف در سیارات دوردست، نشانه هایی از حیات را بیابند.

مطالعه متن کامل
انجام تحلیلی دقیق و سریع از DNA  با ابزاری جدید

انجام تحلیلی دقیق و سریع از DNA با ابزاری جدید

روش جدیدی که مهندسان زیستی ایجاد کرده‌اند پایگاه داده‌ی بهتری برای رفتارهای حرارتی DNA ارائه می‌دهد. دانشمندان دانشگاه رایس، ابزاری ابداع کرده‌اند که طراحیِ تشخیص ملکولی را که به بازشناسیِ خاصِ DNA و RNA عامل بیماری‌زا بستگی دارد سرعت می‌بخشد. دیوید ژانگ، مهندس زیستیِ آزمایشگاه دانشگاه رایس، روشی را ابداع کرده است که زمانِ مورد نیاز برای تحلیل رفتارهای حرارتیِ رشته‌های DNA و RNA را از چند ماه به چند ساعت کاهش می‌دهد. این روش با قابلیتِ دسترسی باز در Nature Communications توضیح داده شده است. این روش به دانشمندان کمک می‌کند تا یک پایگاه داده‌ی جهانی از خواص زیست-فیزیکیِ ملکول‌های ژنتیکی را ایجاد کنند.

مطالعه متن کامل
در تعقیب کرم چاله ها: جستجو بدنبال تونل هایی در فضا-زمان

در تعقیب کرم چاله ها: جستجو بدنبال تونل هایی در فضا-زمان

ادبیات علمی- تخیلی پر از داستان هایی است که طی آنها از تونل های فضایی- زمانی یا همان کرم چاله ها برای سفر زمانی استفاده می شود. اما این داستان های علمی- تخیلی تا چه حدی واقعیت دارد؟ پاسخ اینست: بیشتر از آنچه شما فکر کنید. هم اکنون دانشمندان به دنبال پیدا کردن راه هایی برای استفاده از کرم چاله های قابل عبور هستند (البته در صورت وجود داشتن) تا بتوان با سرعتی سریع تر از سرعت نور حرکت نمود و حتی در میان خود زمان هم سفر کرد.

مطالعه متن کامل