 Исследование того, как бесшумно летают и охотятся совы, позволило исследователям разработать прототип покрытия лопастей ветряных турбин, которые могут значительно снизить уровень шума, который они создают.
Ранние испытания материала, который имитирует структуру сложную крыла у совы, показали, что он может значительно уменьшить количество шума, производимого ветряными турбинами и другими видами лопастей вентилятора, таких, как в компьютерах или самолетах. Так как ветровые турбин сильно тормозят, чтобы минимизировать шум, добавление этой новой поверхности будет означать, что они могут работать при значительно более высоких скоростях - производя больше энергии при уменьшении шум. Для ветропарка среднего размера это может означать, несколько дополнительных мегаватт электроэнергии.
Многие совы охотятся украдкой, нападая и захватывая их добычу незамеченными. В то время как ученые знали это в течение многих столетий, им не было известно, как и почему совы могут летать практически бесшумно.
Исследователи использовали микроскопию высокого разрешения для изучения перьев сов в мелких деталях. Они отметили, что маховые перья крыла совы имеют пушистое покрытие, которое напоминает лесной полог при виде сверху. В дополнение к этому пушистому навесу, крылья совы также имеют гибкий гребень равномерно расположенных щетинок вдоль их переднего края, и пористую и упругую кромку на заднем крае.
Ни одна другая птица не имеет такого рода сложной конструкции крыла. Большая часть шума, вызванного крылом - будь то у птицы, самолета или вентилятора - происходит на задней кромке, где воздух, проходящий по поверхности крыла, является турбулентным Структура крыла совы служит для того, чтобы уменьшить шум. сглаживания прохождение воздуха, когда он проходит над крылом - рассеивая звук, так что добыча не слышит приближения совы.
Для того, чтобы повторить структуру, исследователи нацелились на разработку покрытия, которое бы «разбрасывало» звук, генерируемый лопаткам турбины таким же образом. Ранние эксперименты включали в себя покрытия лезвия материалом, который, несмотря на открытую структуру, снижает шероховатость подстилающей поверхности, снижая поверхностный шум на целые 30 дБ.
В то время как покрытие работало на удивление хорошо, оно не подходит для применения в ветровой турбине или самолету. Используя подобную конструкцию, исследователи затем разработали прототип материала, изготовленный из 3D-печатного пластика, и испытали его на полноразмерном сегменте лопатки ветровой турбины. В испытаниях аэродинамической трубы, шум, создаваемый лопаткой турбины, снизился на 10 дБ, без заметного влияния на аэродинамику.
В то время как покрытие все еще необходимо оптимизировать, и включение его на самолете было бы намного сложнее, чем у ветровой турбины, он может быть использован по широкому кругу различных типов крыльев и лопастей. Следующим шагом является тестирование покрытия на функционирующей ветровой турбине.
По словам исследователей, значительное снижение шума, создаваемого ветровой турбиной может позволить им вращаться быстрее без дополнительного шума, что для ветропарка среднего размера может означать несколько дополнительных мегаватт электроэнергии.
|
