Ну, все начинается с биологических структур, называемых бугорками, которые кит использует для своих уникальных маневров в океане. Феликс Эвере, докторант Университета Алабамы в Хантсвилле (UAH), создал механическую версию волнообразных биологических структур и прикрепил ее к пьезоэлектрическому сборщику энергии. Пьезоэлектрические принципы, которые использует комбайн, преобразуют механическое воздействие в электричество, как это делает красная пьезоэлектрическая кнопка на газовом гриле.
У горбатых китов округлые бугорки расположены на переднем крае плавников.
«Для всего, что находится под действием жидкости, создаются две силы – подъемная сила и сила сопротивления», – говорит Эвер. "У горбатого кита эти бугорки увеличивают подъемную силу и уменьшают сопротивление при движении по воде.
Это то, что позволяет ему подниматься на поверхность воды."
Заимствованное у китов, новое устройство используется для сбора энергии и может использоваться в качестве устройства измерения скорости и направления воздушного потока или жидкости.
Таким образом, разработчики БПЛА могут использовать принцип «скачущего пьезоэлектрического» для создания более совершенных летательных аппаратов, размещая сенсорные пьезоэлектрические устройства по всей своей модели, чтобы проверить их, чтобы определить, как они ведут себя в потоках жидкости. Кроме того, они могут прикреплять устройства к БПЛА в качестве харвестеров для выработки энергии, чтобы увеличить радиус действия батареи.
Эвере имеет степень бакалавра машиностроения и магистра аэрокосмической инженерии, а для получения докторской степени он соединил свой опыт в области физики жидкостей с пьезоэлектрическими знаниями своего научного руководителя, доцента кафедры механической и аэрокосмической техники доктора. Банда Ван.
«Он фактически познакомил меня с пьезоэлектриками», – говорит Эвер.
Первоначальная проблема заключалась в том, чтобы определить, можно ли добиться большей эффективности использования ветра, чтобы пьезоэлектрики могли лучше собирать энергию. Доктор. Ван говорит, что он представил проблему, но Эвере – тот, кто придумал интересное решение, которое в конечном итоге двинуло пару в другом направлении.
«Я просто задал ему вопрос, и он нашел для меня ответ, который использует эту биологически вдохновленную концепцию», – сказал доктор. Ван говорит. "Однажды он просто постучал в мою дверь и сказал: ‘Доктор. Ван, я хочу попробовать это.’"
Затем последовали эксперименты в аэродинамической трубе.
«Мы пытались получить больше силы и вызвать большее напряжение, используя эту идею», чтобы улучшить способность собирать энергию, – говорит Эвер. Оказалось, что эффективность не увеличилась, но пара экспериментально обнаружила, что устройства могут служить формой пассивного контроля. Это делает их полезными в качестве устройств для измерения скорости и направления воздушного потока.
«Это новый тип датчика потока», – говорит Эвер. "Обычный датчик потока просто скажет вам величину ветра, но он также покажет вам направление."
Продвинулась работа по миниатюризации компонентов для расширения приложений. Размещение массивов датчиков на вертолете, например, может помочь инженерам определить аэродинамику, которая может улучшить устойчивость полета на малых скоростях и малой высоте или уменьшить его акустическую сигнатуру.
Его возможности по сбору энергии также исследуются для использования для зарядки аккумуляторов, питающих небольшие устройства, для отслеживания популяций птиц, что продлевает срок их исследований.
Сейчас этапы теоретической работы и разработки концепции подходят к завершению, и доктор.
Ван ищет финансирование для приложений.
«Вот уже три или четыре года мы разрабатываем основы этого, и мы провели фундаментальное исследование», – сказал доктор. Ван говорит. "Теперь у меня есть ощутимые выгоды от этого, но чтобы вывести его на новый уровень, мне нужна поддержка со стороны заинтересованного финансирующего агентства."