Новый робот-альбатрос движется по воде и воздуху благодаря силе ветра
Инженеры Массачусетского технологического института создали беспилотник, который использует энергию ветра для движения как в воздухе, так и в воде.
На создание устройства авторов вдохновило их предыдущее исследование, посвящённое физике полёта альбатроса. Тогда учёных интересовало, как птице удаётся преодолевать огромные расстояния с минимальными затратами энергии.
Выяснилось, что животное необычным образом использует собственные размеры. Напомним, что размах крыльев у странствующего альбатроса (вид Diomedea exulans) может превышать три метра. Такие габариты позволяют разным частям тела птицы находиться в слоях воздуха с разной скоростью ветра. В результате пернатое фактически представляет собой живой парусник, скользя в нижнем относительно медленном слое за счёт энергии более быстрого верхнего.
Конечно, этот перепад скорости очень невелик, но и он позволяет двигаться в воздухе, потому что сопротивление этой среды очень невелико. Парусное судно, напротив, использует огромную разницу в скорости между ветром и водой, но зато и преодолевает мощное сопротивление последней.
"Мы подумали: как мы можем взять лучшее из обоих миров?" – рассказывает соавтор работы Габриэль Буске (Gabriel Bousquet) в пресс-релизе исследования.
Инженеры сконструировали планер с трёхметровым размахом крыльев, позаимствованным у живого прототипа. Чтобы в чём-то превзойти птицу, они добавили парус и тонкий, похожий на крыло киль для соприкосновения с водой.
Чтобы проверить, как себя поведёт их детище, авторы использовали компьютерное моделирование.
"Мы обнаружили, что при лёгком ветре вы можете путешествовать примерно в три–десять раз быстрее, чем традиционный парусник", – объясняет Буске.
Прототип робота был испытан на водной глади ближайшей реки. Он ещё не имел паруса, поэтому планер буксировала моторная лодка. Набегающий при движении поток воздуха имитировал ветер. Когда скорость достигла 32 километров в час, устройство взлетело.
Затем авторы с пульта дистанционного управления дали планеру команду на снижение. Он опустился и благополучно продолжил движение в воде. Затем снова послушно поднялся в воздух.
В ближайших планах исследователей довести устройство до состояния, когда оно сможет двигаться автономно. Авторы надеются, что целые армады таких беспилотников можно будет использовать для изучения труднодоступных мест Мирового океана.
В самом деле, устройство невелико, дёшево в изготовлении и не требует топлива, поскольку движется за счёт энергии ветра.
"Представьте, что вы можете летать, как альбатрос, когда действительно ветрено, а затем, когда ветра недостаточно, киль позволит вам плавать, как парусник, – объясняет Буске. – Это значительно расширяет круг мест, которые вы можете посетить".
Напомним, что "Вести.Наука" (nauka.vesti.ru) уже рассказывали о технических решениях для беспилотников, заимствованных у птиц, рыб и насекомых.