Бионика 2018 — различия между версиями

Эмблема науки бионики

Добро пожаловать, дорогой друг! Приглашаем принять участие во-второй сетевой метапредметной декаде «БИОНИКА - 2018».

Эмблемой бионики являются скальпель и паяльник, соединённые знаком интеграла. Скальпель — символ биологии, паяльник — техники, а интеграл объединяет обе отрасли науки.

Девиз бионики – «Живые прототипы – ключ к новой технике». Первые летательные аппараты создавались по внешнему сходству со стрекозой. Это обеспечивало равновесие и способность передвигаться по воздуху.

С развитием авиации совершенствовались и летательные аппараты. Однако, длительное время страшным бичом скоростной авиации был флаттер – внезапно возникающие на определённой скорости вибрации крыльев, которые приводили к тому, что самолёты самых прочных конструкций разваливались в воздухе за несколько секунд. После многочисленных аварий конструкторы научились бороться с этим бедствием: крылья стали делать с утолщением на конце. И уже потом нашли точно такие же утолщения – птеростигмы – на концах крыльев стрекозы.

Таким образом, авиация начинала с копирования внешних свойств животного мира и в своем развитии неоднократно возвращалась к ним. Строение и функция движущейся части экскаватора с ковшом, напоминает нам сегодня форму передних лапок жуков и принцип их действия.

Наблюдая за ракообразными и за тем, как они хватают клешнями, учёные придумали удобные медицинские зажимы, которыми пользуются и сейчас.

Моделирование органа медузы, улавливающего инфразвуки, позволило создать техническое устройство, предупреждающее за много часов о наступления шторма и указывающее направление, откуда он придёт.

На основе строения пера птицы, где бородки различных порядков с крючками обеспечивают надёжное сцепление, были созданы застёжка молния, которая и сейчас есть во многой одежде. Принцип действия ядозубного аппарата змей человек применил в медицинском шприце.

Обтекаемая форма акулы и её внешнее строение стало прототипом современных подводных лодок. Кальмар, забирая в себя воду, с силой её выталкивает. Это помогает ему двигаться с большой скоростью. Данный принцип человек применил для создания реактивного двигателя.

Летучая мышь во время полёта ориентируется по отражению непрерывно создаваемых ею звуковых волн. Локационный аппарат мышей обладает большей точностью, чем созданные человеком радио- и гидролокаторы. Характерно и то, что точность обнаружения препятствий достигается даже при наличии шума, интенсивность которого во много раз превосходит интенсивность принимаемого сигнала.

Радиолокатор посылает в пространство короткий всплеск радиоволн, а потом слушает: не вернётся ли эхо? Если вернётся, - значит, там, в том направлении есть какой-то предмет: самолёт, ракета и т.д. Густав Эйфель в 1889 году построил чертёж Эйфелевой башни. Это сооружение считается одним из самых ранних очевидных примеров использования бионики в инженерии. За 40 лет до сооружения парижского инженерного чуда профессор Херман фон Мейер исследовал костную структуру головки бедренной кости в том месте, где она изгибается и под углом входит в сустав. И при этом кость не ломается под тяжестью тела. Фон Мейер обнаружил, что головка покрыта изощрённой сетью миниатюрных косточек, благодаря которым нагрузка удивительным образом перераспределяется по кости. Эта сеть имела строгую геометрическую структуру. В 1866 году швейцарский инженер Карл Кульман подвёл теоретическую базу под открытие фон Мейера, а спустя 20 лет природное распределение нагрузки с помощью кривых суппортов было использовано Эйфелем. Наблюдая, как заяц передвигается по снегу и не проваливается, человек изобрёл лыжи.

Передние лапы зайца – это палки, а задние – это лыжи. В октябре 2003 года в исследовательском центре Xerox в Паль Альто разработали новую технологию подающего механизма для копиров и принтеров. В новой печатной схеме отсутствуют подвижные части. В устройстве AirJet разработчики скопировали поведение стаи термитов, где каждый термит принимает независимые решения, но при этом стая движется к общей цели, например, построению гнезда. Печатная схема оснащена множеством воздушных сопел, каждое из которых действует независимо, без команд центрального процессора, однако в то же время они способствуют выполнению общей задачи – продвижению бумаги.

Глаз лягушки отсеивает информацию о неподвижных предметах и настраивается на движущиеся. Таким образом, лягушка концентрирует своё внимание на добыче. Изучение этих особенностей глаза лягушки позволило создать прибор ретинатрон. Ретинатрон не реагирует на неподвижные предметы, находящиеся в поле зрения, и обеспечивает наблюдение за движущимися.

Во время первой мировой войны английский флот нёс огромные потери из-за германских подводных лодок. Нужно было научиться их обнаруживать. Для этой цели были созданы специальные приборы – гидрофоны. Они должны были находить корабли противника по шуму гребных винтов. Однако, во время хода корабля движение воды у приёмного отверстия гидрофона создавало шум, заглушавший шум подводной лодки. Известный физик Роберт Вуд предложил инженерам поучиться у тюленей, которые хорошо слышат при движении в воде. Приёмному отверстию гидрофона придали форму ушной раковины тюленя, и гидрофон стал «слышать» даже на полном ходу корабля. К тому же они позволяли определять направление на источник звука и расстояние до него. В направлении создания двуногих роботов дальше всех продвинулись учёные Стенфордского университета. Они уже почти три года экспериментируют с миниатюрным шестиногим роботом, гексаподом, построенным по результатам изучения системы передвижения таракана.