Модель перемещения муравьев
Другой интересной разработкой, пока не внедренной на практике, является модель перемещения муравьев по муравейнику. Большие потоки муравьев, стекающиеся к муравейнику, неизбежно должны образовывать огромные пробки при входе в муравейник, с такой проблемой сталкиваются миллионы жителей мегаполисов. Немецкие энтомологи обнаружили механизмы борьбы с пробками, которые практикуют муравьи, возможно, их элементы удастся использовать и человеку.
Модель Леонардо да Винчи
Одним из самых первых биоников можно считать Леонардо да Винчи. Его модель летательного аппарата была создана по результатам наблюдения за птицами.
Бионика и строительство.
Круг вопросов, которые использует бионика, довольно обширен и продолжает расширяться. Чтобы получить о них представление, лучше всего рассмотреть несколько примеров. В 1889 году в г. Париже по проекту инженера Ж. Эйфеля была сооружена трехсотметровая металлическая ажурная башня, ставшая впоследствии символом столицы Франции. Эта конструкция яркий пример единства закона формирования естественных и искусственных структур. Ученые обнаружили, что силовые линии в конструкциях башни и в костях птиц и млекопитающих распределяются очень сходно, хотя при создании башни инженер не пользовался живыми моделями. Легкая и хрупкая кость, способная выдержать большие нагрузки, стала предметом пристального изучения ученых и архитекторов. Всесторонне исследуя скелет позвоночных и скелетнык образования беспозвоночных животных,известный математик и конструктор Ле Реколе, установил, что прочность этих биологических конструкций обусловлена соответствующим расположением в них обрамленных отверстий, соединяемых различным способом. На основе изучения структуры костей и других природных моделей в архитектуре родился принцип дырчатых конструкций. Французские инженеры использовали этот принцип при строительстве моста, придав ему форму скелета морской звезды.Для творчества природа предоставляет немало образцов подобных конструкций, скелеты глубоководных губок и особенно радиолярий, микроскопических организмов, относящихся к типу простейших. Скелеты радиолярий поражают богатством и разнообразием форм. При удивительной экономии материала они обладают высокой устойчивостью, выдерживая давление воды на больших глубинах. Это яркий пример достижения максимальной прочности при минимаотной затрате материала. Ле Реколе, исследовав строение радиолярий, разработал ряд конструкций универсальных ячеек, которые могут быть использованы в создании различных сооружений, от перекрытий залов до мостов и плотин. В будущем они найдут применение и в оборудовании, предназначенном для полетов в космос, поскольку в подобных условиях требуется принимать во внимание не только прочность, но и количество материала, необходимого для его изготовления. (Докладчик показывает фотографии).
|
|
Естественный отбор сохраняет структуры, наиболее совершенные в функциональном отношении и наиболее экономные по затрате материала. Дырчатые конструкции не единственная возможность построения объектов. В природе встречаются разнообразные формы скелетных элементов окружности и овалы, ромбы и кубы, треугольники, квадраты. Комбинируя их, природа создала бесконечное множество сложных, красивых, легких, прочных и экономичных конструкций.
|
|
Части живых организмов нередко построены из элементов сходной формы. Таковы лепестки цветков, чешуи семян, чешуя рыб, панцирь броненосцев. Повторяемость однотипных структурных элементов в природе закономерное явление. Наиболее замечательное строение пчелиные соты. Это самая экономная и самая емкая форма, единственным элементом которой является шестигранная призма. Конструкция пчелиных сот легла в основу изготовления «сотовых панелей» для строительства жилых домов. Шестигранная призма - основной элемент «сотовых» элеваторов под Новосибирском и в Целинограде. Успешно используют принцип пчелиных построек и гидростроители при наведении плотин и создании других гидротехнических сооружений. Стебель соломина у злаковых обладает большим запасом прочности, это свойство используется строителями при создании тонкостенных железобетонных конструкций, арматуры в блоках и перекрытиях. Проводящие ткани, клетки которых имеют форму трубочек, послужили примером для создания отопительной системы и водоснабжения в многоэтажных домах. Расположение жилок листьев, лепестков цветов дали возможность создать крытые стадионы, выставочные сооружения, аквапарки. Это всего лишь небольшой ряд примеров того, как человек применяет в строительстве биологические модели
Как известно, иглы розы, боярышника, кактусов служат растению защитой от поедания животными. Такую же защитную функцию выполняют иглы рыб, ежей, дикобразов. Их прочность при нажатии выше, чем у конструкционных металлов. Удивительной конструкцией обладают птичьи перья, они выдерживают огромные деформации, превосходя самые лучшие авиационные материалы. Строение крыла птицы по своим техническим характеристикам превосходит конструкции всех современных планеров и самолетов. В природе есть масса материалов, имеющих пористое строение; кости птиц, кора деревьев.Используя эти природные свойства, человек создал пеноматериалы для теплоизоляции, герметизации, строительства легких перекрытий, для упаковочных материалов. Механические ткани, находящиеся в стеблях растений, нити паутины, очень прочные материалы, они послужили образцами для создания материалов при строительстве моста через ущелье в Калифорнии (США), длина которого составляет 137 метров.