Архив Галактики

Насекомые, бионика, полетели! Заметки на полях

Teleskop's Блог / 13.05.2016

Прогулки по полям родного края с фотоаппаратом (начало "Фотоаппарат, весна и бионика") дают возможность свежим взглядом посмотреть на природу и подумать о примерах бионических конструкций. В настоящее время на Галактике проходит акция "Аудио-карта родной природы. Весна". Олеся Александровна Неревяткина мастерски ведёт "Дневник весенней экспедиции", освещая ход акции. Позволю себе некие заметки на полях дневника экспедиции. Рассмотрю и прокомментирую некоторые сообщения о насекомых наших наблюдательных и любознательных участников с применением бионического подхода и проиллюстрирую их своими фотографиями.

Пчёлы



Видеозапись пчёл сделала Елена Юрьевна Букина, открыв новое направление в работе команды создателей аудиокарты - Насекомые.
Обычная пчела может многому научить опытных пилотов и авиаконструкторов. Это насекомое умеет очень аккуратно и точно приземляться, избегая малейших сотрясений. Биоинженеры решили изучить принципы посадки насекомого и попробовать применить их при конструировании авиационной техники, чтобы избавить пилотов от перегрузок, а машины от тряски.
Проблема мировой авиации заключается в том, что посадка судна на землю является скорее «контролируемым падением». В этот момент пилоты испытывают наибольшие нагрузки, удерживая вертолет в правильном положении и следя за скоростью сближения с посадочной полосой. Если же борт опускается на неровную поверхность, то никакие ухищрения не уберегут экипаж и пассажиров от тряски.
Пчелы не знают таких проблем. Задействуя зрение, осязание и ощущения от отражаемого воздушного потока, они могут приблизиться к выбранному месту посадки и деликатно приземлиться. Для того, чтобы разглядеть этот процесс в деталях, австралийским ученым из Центра зрения и Института мозга при Университете Квинсленда пришлось соорудить специальную посадочную площадку для пчел и окружить ее высокоскоростными камерами, способными запечатлеть мельчайшие движения. Биоинженеры уверены, что авиаконструкторам есть чему поучиться у пчёл. Возможно, что именно их механизм посадки может лечь в основу воздушного транспорта будущего. Источник

Божья коровка



Наталья Буваевна Бембеева обратила внимание на божьих коровок. Божья коровка без труда ползает по любой поверхности. Природа наделила их особой техникой сцепления с поверхностью. Эту уникальную технику изучают в лабораториях. Оказывается, дело в адгезивных поверхностях, расположенных на лапках божьих коровок. На кончиках всех шести лапок насекомого имеются клейкие подошвы, которые как раз и помогают насекомому, приклеиваясь, ползать по любым поверхностям с любым наклоном.

Бабочки



Полет насекомых - процесс сложный и во многом еще не разгаданный. Но идея создания летательного аппарата по принципу полета насекомых — энтомоптера — зародившаяся в глубокой древности, продолжает оставаться на повестке дня биоников.
Изучение механизмов движения животных, рыб, птиц и насекомых является основной темой в лаборатории Bionic Learning Network компании Festo. Очередную свою разработку специалисты продемонстрировали на весенней выставке Hannover Messe весной 2015 года.
Немцы создали целую стаю мини-роботов, которых издалека невозможно отличить от обычных насекомых. Бабочки не только внешне похожи на своих живых сородичей, но и умеют имитировать их поведение. Благодаря расставленным по периметру полета GPS-датчикам, а также инфракрасным камерам, они могут ориентироваться в пространстве и избегать препятствий.
Из-за низкой емкости аккумуляторных батарей робот eMotionButterfly может летать непрерывно в течение всего 3-4 минут, после чего требуется перезарядка аккумуляторов, длящаяся около 15 минут. Источник

Отечественные учёные исследуют влияние чешуйчатого покрова на лётные характеристики современных бабочек. Можно с уверенностью сказать, что чешуйки кардинально изменили характер полёта древних животных: из вялопротекающего и маломанёвренного он стал энергичным и манёвренным, что позволило насекомому производить мелкие и быстрые броски в непредсказуемых направлениях.
Таким образом, в маленькой чешуйке бабочки заложено очень много полезных идей. Они могут и должны улучшать лётные характеристики самолёта, повышать безопасность полёта, а также снижать затраты на поиск новых конструкторских решений. Уникальность данного изобретения состоит в том, что оно не требует изменений в уже существующей конструкции самолёта, достаточно только «переодеть» его в «обшивку бабочки». За Россией закреплено первенство в данных исследованиях (Россия, патент № 2061915, 1996, автор И. Ковалёв). Источник

Пауки



Признаюсь, не испытывала ни малейшей симпатии к паукам. Но документальное видео от семьи Дегтярёвых "Паук и оса: смертельная схватка месяца" вызвало живейший интерес. Елена Александровна сделала содержательный комментарий и привела ссылки, пройдя по которым можно узнать, что несколько лет назад ученые смогли проанализировать ДНК пауков и создать искусственный аналог шелковидной паутины — кевлар.
По прочности с паутинными волокнами не сравнится ни одно волокно. Оно выдерживает от 40 до 260 кг на квадратный миллиметр, превосходя по прочности сталь. Жители тропиков плетут из паутины крестовика рыбацкие сети и сачки для ловли насекомых, птиц и летучих мышей. Паутина эластична, может растягиваться до 30% и возвращаться в первоначальное состояние.
Используют паутину и в оптических приборах, где необходимы тонкие волокна. Известна польза паутины в микробиологии. Ученые с успехом используют её как анализатор воздуха. Доказано, что сеть крестовика способна уничтожать миллионы бактерий без нанесения вреда животным клеткам, поэтому её применяют как обеззараживающее и антибактериальное средство для ран. Источник

Осы
Наталья Николаевна Котельникова поделилась видеосюжетом "Оса пытается затолкать гусеницу".
Изобретение анестезии в медицине способствовало наблюдение за осами. Осы впрыскивали нервнопаралитическое вещество в область нервных стволов пауку, полностью его парализуя, но не убивая его, так, чтобы он неподвижно лежал в осином гнезде до появления личинок и служил им кормом.

Осы, стрекозы, пчелы и бабочки бражники могут передвигаться в воздухе не только вперед, но и назад, вправо, влево, вверх и вниз. Чтобы не возникали при полете вредные колебания, на конце крыльев у быстролетающих насекомых имеются хитиновые утолщения (птеростигмы). Авиаконструкторы после долгих поисков придумали самостоятельно подобное для крыльев самолетов. Но если бы они в свое время обратили внимание на птеростигмы насекомых, то разгадка причины флаттера пришла бы гораздо раньше. Долгое время проблемой скоростной авиации был флаттер - внезапно и бурно возникающие на определенной скорости вибрации крыльев. Из-за этих вибраций самолет разваливался в воздухе за несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы нашли выход - крылья стали делать с утолщением на конце.

Коллеги, эти заметки - только малая часть сведений, которые можно узнать о насекомых и бионике. Надеюсь, что будет продолжение наблюдений в виде организации проектной и исследовательской работы с детьми.