Достижение бионики
Рефераты >> Биология >> 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.


Страница: