Исследователи из Университета Уорика были вдохновлены уникальным движением дрожащих осиновых листьев, чтобы разработать механизм сбора энергии, который мог бы питать датчики погоды в агрессивных средах и даже мог бы быть резервным источником энергии, который мог бы спасти и продлить жизнь будущие марсоходы.

В последние годы на третьем курсе инженерного факультета Университета Уорика была поставлена ​​задача изучить загадку, почему Аспен оставляет дрожь при малейшем ветре. Исследователи инженерного университета Уорика Сэм Такер Харви, д-р Игорь А. Хованов и д-р Петр Дениссенко были воодушевлены более тщательным рассмотрением этой задачи, которую они ежегодно ставили перед своими студентами, и продвижением этого явления на один шаг вперед.

Они решили исследовать, могут ли основные механизмы, которые производят колчан с низкой скоростью ветра в листьях Аспена, эффективно и действенно генерировать электрическую энергию , просто используя механическое движение, генерируемое ветром устройства, смоделированного на листе. Сегодня, 18 марта 2019 года, они опубликовали ответ на этот вопрос в виде статьи под названием «Скачущий энергетический комбайн с приложением потока» в письмах по прикладной физике, и ответ — «да».

Университет Уорика, доктор философии инженер-исследователь Сэм Такер Харви, ведущий автор статьи, сказал:

«Что наиболее привлекательно в этом механизме, так это то, что он обеспечивает механические средства для выработки электроэнергии без использования подшипников, которые могут перестать работать в средах с сильным холодом, теплом, пылью или песком. В то время как количество потенциальной мощности, которое может генерироваться небольшого размера, этого будет более чем достаточно для питания автономных электрических устройств, таких как устройства в беспроводных сенсорных сетях . Эти сети могут использоваться для таких приложений, как обеспечение автоматического зондирования погоды в удаленных и экстремальных условиях ».

Д-р Петр Денисенко также отметил, что одним из будущих приложений может быть резервное электропитание для будущих марсоходов и марсоходов.

«Производительность марсохода Opportunity намного превзошла самые смелые мечты его дизайнеров, но даже его трудолюбивые солнечные панели, вероятно, были в конечном итоге преодолены пылевым штормом планетарного масштаба. Если бы мы могли оснастить будущие роверы резервным механическим харвестером на основе этой технологии , это может продлить жизнь следующего поколения марсоходов и посадочных машин «.

Ключ к Аспену оставляет слабый ветер, но колчан с большой амплитудой — это не только форма листа, но, что более важно, связана с фактически плоской формой стебля.

Исследователи из Университета Уорика использовали математическое моделирование, чтобы придумать механический эквивалент листа. Затем они использовали низкоскоростную аэродинамическую трубу для испытания устройства с консольной балкой, такой как плоский стержень осинового листа, и изогнутым наконечником лопасти с круглым дуговым поперечным сечением, действующим как основной лист.

Затем лезвие было ориентировано перпендикулярно направлению потока , что позволяет комбайну производить самостоятельные колебания при нехарактерно низких скоростях ветра, таких как осиновый лист. Испытания показали, что воздушный поток прикрепляется к задней поверхности лопасти, когда скорость лопасти становится достаточно высокой, и, следовательно, действует более похоже на аэродинамическую поверхность, а не на обрывистые тела, которые обычно изучались в контексте сбора энергии ветра.

В природе склонность листа к колчану также усиливается тенденцией тонкого стебля крутиться на ветру в двух разных направлениях. Тем не менее, исследователи моделирования и тестирования обнаружили, что им не нужно повторять дополнительную сложность дополнительной степени движения в их механической модели. Простого воспроизведения основных свойств плоского стержня в виде консольной балки и изогнутого кончика лезвия с поперечным сечением дуги окружности, действующего как основной лист, было достаточно для создания достаточного механического движения для получения мощности.

Затем исследователи изучат, какие технологии генерации энергии на основе механических движений лучше всего смогут использовать это устройство и как их лучше всего использовать в массивах.