Оболонка і струмінь повітря дозволили робочервю проповзти крізь товщу піску

Американські інженери розробили робочерва, здатного повзати в товщі піску. Він відчуває знижений опір піску завдяки двом особливостям: він видуває повітря перед собою, змушуючи пісок рухатися, а також розмотує оболонку в передній частині, не рухаючись по решті довжини. Стаття з описом розробки опублікована в журналі.


Пісок являє собою сипче середовище і за поведінкою багато в чому схожий на рідину. На відміну від повітря і безповітряного простору, при русі по воді і сипучим середовищам об'єкти відчувають великий опір. Розробники водних апаратів навчилися обходити його хитрими способами, наприклад, створюючи навколо носа підводного апарату кавітаційну порожнину або піднімаючи катери над водою за допомогою підводних крил.


Способи ефективного руху в піску і подібних середовищах набагато гірше опрацьовані інженерами, однак вони зустрічаються у деяких тварин. Наприклад, восьминоги вміють зариватися в дно, розм'якшуючи його за допомогою струменя води, а у ящірок форма голови асиметрична по вертикалі, що дозволяє компенсувати нерівномірний тиск у піску (оскільки літостатичний тиск піску збільшується разом з глибиною, при русі в ньому об'єкта тиск на нижню і верхню сторони відрізняється, що призводить до утворення підйомної сили).

Ніколас Наклеріо (Nicholas Naclerio) і його колеги з Каліфорнійського університету в Санта-Барбарі і Технологічного інституту Джорджії зібрали приклади адаптації тварин до руху в піску і застосували їх у своєму роботі. Також частково вони скористалися конструкцією іншого робота, в розробці якого брав участь керівник цієї групи Елліот Хоукс (Elliot Hawkes). Замість звичайного підходу, при якому робот пересувається в просторі, автори тієї роботи запропонували збільшувати його в довжину в потрібний бік, розмотуючи складені фрагменти.

Новий робот використовує схожий принцип руху. Він являє собою згорнуту трубу з двосхлійної герметичної тканини. У підставі в трубу подається повітря, яке змушує її розвертатися і подовжуватися. Головна перевага такої конструкції полягає в тому, що вже розгорнута частина залишається на місці і не рухається вперед, а значить не відчуває силу тертя об пісок, що заважає руху.

Тканинна труба обернута навколо серцевини, в якій є дві тонкі трубки для подачі повітря. Повітря з них виходить під тиском, що дозволяє перетворювати стоячий пісок на рухому взвесь і багаторазово знижувати лобовий опір. На кінці серцевини повітря з трубок виходить у двох напрямках: прямо і вниз під кутом 90 градусів. Варіюючи співвідношення тяги в трубках, робот може змінювати результуючий напрямок потоку повітря. Також на кінці робота є пластина, закріплена під кутом і компенсує підйомну силу. Нарешті, всередині тканинної труби є бічні троси, натягнення яких змушує її кінець повертати. Використовуючи всі ці способи, робот може повністю керувати своїм рухом по вертикалі і горизонталі.

Розробники продемонстрували можливості робота. У ролику можна побачити, як робот заповзає в пісок, повертає в різні боки і навіть підпірнає під будівельні блоки, огинаючи їх знизу.

Дослідники займаються не тільки проблемою переміщення всередині піску, але і по ньому. Американські фізики розібралися в поведінці піску під час відштовхування від нього і знайшли спосіб збільшити висоту стрибка на 20 відсотків.


COM_SPPAGEBUILDER_NO_ITEMS_FOUND