Достижение бионики
рис. №5 -б) имеет форму круга. Стебель пухоноса полый и в нем воздухоносные полости 2, предназначенные для циркуляции воздуха. Склеренхимные тяжи 1 придают прочность растению при воздействии на них ветровых нагрузок. Кожица 3 защищает стебель от атмосферных и климатических явлений. Сердцевина стебля растет быстрее, чем кожица. Последняя как бы сдерживает ее рост. Сердцевина растянута, кожица сжата. Вследствие этого в структуре стебля создаются внутренние напряжения. Это и придает упругость стеблю.
Бионики, изучая закономерности формообразования природы, создают оригинальные, экономичные строительные конструкции. Фабричная труба (приложение рис. №5 -в) на поперечном срезе по структуре похожа на стебель пухоноса. Продольная арматура 1 придает ей прочность подобно тяжам в стебле, пустоты 2 облегчают конструкции. Центральное круглое отверстие в срезе - дымоотвод, спиральная арматура 3. На изготовление трубы, конструкция которой заимствована у природы, использовано меньше строительных материалов, чем если бы она была монолитная, затрачено меньше физического труда. Противостойкость ветровым нагрузкам у такой трубы не хуже природного аналога.
«Распространение плодов и семян»
Образцом для формы крыльев австрийского самолета «Таубе» (приложение рис. №6 -а) еще на заре самолетостроения послужило летающее семя лианы зенония (приложение рис. №6 -б). Оно напоминает тыквенную семечку с изогнутыми концами. Благодаря малой массе семя обладает превосходными летными качествами. Именно это обстоятельство и привлекло внимание изобретателя Этриха из Богемии. В 1904 г. он построил свой первый планер без хвостового оперения. Размах крыльев 6 м. Планер мог нести полезную нагрузку в 25 кг. В течение последующих лет Этрих, заимствуя природные аналогии, создавал новые модели планеров, совершенствовал их, улучшая летные качества.
Пыльца злаковых растений имеет две оболочки, наполненные воздухом, плотность которого меньше, чем плотность окружающего воздуха. Это создает пыльце подъемную силу, и поэтому она перемещается по воздуху на большие расстояния.
Принцип подъемной силы, реализуемый в природе, человек использовал в первых созданных им летательных аппаратах: воздушном шаре, наполненном горячим воздухом, в аэростате, дирижабле. Падающий волан в бадминтоне напоминает плод-парашют одуванчика. Возможно, он или ему подобный плод-парашют подсказал Леонардо да Винчи идею парашюта.
«Характеристика семейства злаков»
Изучая семейство злаков, надо обратить внимание особенно в строении вегетативных органов. Многие из них, например стебель, могут иметь практический интерес для биоников. Важной особенностью злаков является строение стебля, которое дает им возможность выжить при столь массовом росте на полях. При легком дуновении ветерка пшеница слегка покачивается. При сильном ветре стебель гнется, низко наклоняется колос. Стих ветер, и выпрямился стебель. Высота пшеницы в 200—300 раз больше диаметра ее стебля. Секрет сохранения растением гибкости и прочности в его строении. У стебля пшеницы междоузлие полое, а узлы заполнены тканями. Благодаря такому строению стебель гнется, но не ломается.
По такому принципу построена Останкинская телевизионная башня (приложение
рис. №5 -а), сконструированная инженером Н. В. Никитиным. В ее форме и в натянутых по периферии стальных вантах, скрытых в толще бетона и стягивающих отдельные барабаны ствола башни, отразились конструктивные принципы строения стебля растений, ствола дерева. Основание ее утолщено, вершина — остроконечная. Ее общая высота 540 м 74 см. Это высочайшее сооружение в мире. Масса 55 тыс. тонн. При сильном ветре башня может раскачиваться, как стебель пшеницы, до 10 м в сторону от своего нормального вертикального положения, сохраняя при этом прочность. Она выдерживает ветер в 15 баллов и землетрясения в 8. Надежность рассчитана на 300 лет.
В городах нашей страны строят многоэтажные жилые дома, по форме напоминающие початок кукурузы. Они удобны для пользования внутри и эстетичны снаружи, т. е. материально-целесообразны и социально-художественны.
С древних времен бамбук использовали как строительный материал. Мосты через реки подвешивали на канатах из крученого бамбука. Мост на бамбуковых тросах диаметром 10 см, построенный в Китае более тысячи лет назад, висит и ныне.
Издавна бамбук использовался для крыш, карнизов и водосточных труб. Во Вьетнаме из многослойных спрессованных бамбуковых панелей делают стены домов, потолки и перегородки.
При своей огромной высоте (до 40 м) бамбук сохраняет устойчивость и прочность. Кто держал бамбуковое удилище в руках, тот знает, какое оно легкое, гибкое и прочное. Даже крупная рыба не сломает его.
Японские архитекторы, проектируя небоскреб, построенный в Токио, применили некоторые принципы строения гибкого и прочного ствола бамбука. В условиях частых землетрясений здания должны быть устойчивы и прочны. В проекте было предусмотрено построить жесткий каркас здания из композитивного материала. Этот материал имеет неравномерную структуру. Представляет собой сетку графитовых, стеклянных или более сложных по составу волокон, погруженных в пластик, как волокна в стебле бамбука. При подземных толчках верхний, сорок третий этаж, сможет отклониться от вертикали, подобно стеблю бамбука, более чем на 70 см, однако устойчивость и прочность здания при этом сохраняется.
«Класс насекомые. Отряд двукрылые»
Обратим внимание на наличие у комнатной мухи на ногах хеморецепторов — своеобразных миниатюрных биологических датчиков. У мухи их четыре типа: одни анализируют состав воды, другие определяют сахар, третьи исследуют различные соли, четвертые указывают на наличие белковой пищи. Такие же рецепторы есть и в ее хоботке. Благодаря им муха всегда знает, что именно у нее под ногами: еда, питье или что-то несъедобное. Хоботок мухи автоматически отвечает на показания кожных рецепторов. Он вытянулся — и муха начинает пить или есть. По выпрямлению хоботка можно судить, какие вещества и в каких концентрациях улавливает насекомое. Анализ вещества производится за несколько секунд. Таким образом, природа приобрела самые совершенные методы химического анализа. Физики и химики могут воспользоваться ими, разгадав до конца методы, которыми пользуется муха.
В лаборатории геофизики Института теплообмена и массообмена АН БССР из порошка кремнезема создано клейкое вещество, имеющее вязкость вазелина. Если его нанести на колесо в электромагнитное поле,— оно мгновенно затвердевает. Колесо надежно приклеивается к опорной поверхности. При снятии магнитного поля вещество приобретает прежнее вязкое состояние. Инженеры создали шагающий робот (приложение рис. №7). Он ищет дефекты на металлической поверхности. К корпусу 5 крепятся шесть ног 4 и каждая из них имеет два привода (двигатель с передаточными механизмами). Один для горизонтального, другой для вертикального перемещения. Нога заканчивается башмаком с подушкой 3, пропитанной клейким веществом. Он подается из резервуара к полым опорам ног. Шесть ног робота объединены в две группы, по три в каждой. Шагает робот одновременно одной группой ног, а другая приклеена к опорной поверхности. Попеременно к башмакам то одной, то другой группы ног подается электрический ток — и подушки ног приклеиваются к опорной поверхности.