aerodynamika

1. Wynalazki, które wyprzedziły swój czas [cz. 1]

   

   Mechanizm z Antykithiry (Fot. Wikimedia Commons)

   Wiele przełomowych urządzeń i wynalazków nie miało szczęścia – pojawiły się w niewłaściwych okolicznościach i czasie. Silnik odrzutowy w pierwszych dwupłatowcach czy baterie sprzed ponad 2 tys. lat musiały cierpliwie czekać, by dostrzeżono ich potencjał, dopracowano technologię i wykorzystano po raz kolejny. Oto wynalazki, które nie trafiły w swój czas.

   Silnik odrzutowy

   Przełomowy wynalazek, który od ponad pół wieku stanowi najpowszechniejszy napęd samolotów na całym świecie jest starszy, niż mogłoby się wydawać. W wielu opracowaniach na temat silników odrzutowych można znaleźć informacje, że prace nad ich wykorzystaniem w lotnictwie rozpoczęto w latach 30 XX wieku.

   To tylko częściowo prawda. Prace prowadzone w latach 30 miały nie tylko mocną podbudowę naukową, ale również stosowne zaplecze technologiczne, pozwalające na opracowanie stosunkowo bezpiecznych (jak na tamtą epokę!) silników i powstanie takich ikon lotnictwa, jak Messerschmitt Me-262.

   

   Henri Coandă (Fot. Roportal.ro)

   Okazuje się jednak, że pomysł zastosowanie silnika odrzutowego jest niewiele młodszy od samego samolotu. Już w 1910 roku rumuński inżynier Henri Coandă skonstruował samolot Coandă 1910, znany również jako Coandă1.

   Jak na rok powstania była to maszyna niezwykle zaawansowana. Po raz pierwszy w historii zastosowano konstrukcję mieszaną w postaci skrzydeł ze szkieletem ze stalowych rurek, dopracowano również aerodynamikę – zaokrąglone końcówki skrzydeł zmniejszały ryzyko przeciągnięcia.

   Bank BLKB według Christ & Gantenbein

   Nietypowy był również układ skrzydeł. Górne skrzydło było szersze i dłuższe od dolnego, a na dodatek umieszczono je nieco z przodu, co zmniejszało opór powietrza – ponownie rozwiązanie to zastosowano dopiero po kilku latach pod koniec pierwszej wojny światowej.

   Najważniejszą innowacją, wprowadzaną przez samolot był jednak jego napęd. Choć od pierwszego lotu braci Wright minęło dopiero 7 lat, Coandă 1910 został wyposażony w silnik odrzutowy! Umieszczony w samolocie silnik tłokowy napędzał sprężarkę, tłoczącą powietrze do komór spalania, gdzie wtryskiwano paliwo, a rozprężające się gazy wytwarzały ciąg 2,2 kN. Dla porównania – oblatany w 1939 roku  He 178, uznawany za pierwszy samolot turboodrzutowy, miał silnik zaledwie o połowę mocniejszy.

   Coandă 1910 oderwał się od ziemi, jednak konstruktor nie przewidział zagrożenia ze strony płomieni wydobywających się z silnika, które nie wydostawały się z niego prosto, ale przyklejały się do kadłuba (tzw. efekt Coandy). Po kilku sekundach lotu kadłub samolotu zapalił się i Coandă 1910 spadł na ziemię. Pilot i wynalazca przeżył, jednak na ponowne, praktyczne wykorzystanie silników odrzutowych trzeba było poczekać jeszcze 30 lat.

   Mechanizm z Antykithiry

   Na początku XX wieku grecki nurek Elias Stadiatos odkrył wrak starożytnego okrętu. Wrak, wraz z okolicznymi przedmiotami, został wydobyty na powierzchnię. Wśród znalezionych wówczas przedmiotów archeolodzy dostrzegli dziwne, skorodowane bryły z brązu, które po bardziej wnikliwych oględzinach okazały się częścią XV-wiecznego zegara, który jakimś dziwnym zrządzeniem losu spadł w głębinę dokładnie na starożytny statek.

   Badania przeprowadzone w kolejnych latach ujawniły niezwykłą prawdę. To, co klasyfikowano jako nowożytny zegar, okazało się nietypowym mechanizmem o niebywałym stopniu komplikacji.

   Przeprowadzane na przestrzeni dziesięcioleci, wnikliwe badania wykorzystujące nowe zdobycze nauki doprowadziły w końcu do odkrycia sekretów starożytnego znaleziska. Wykorzystano m.in. tomograf komputerowy, dzięki któremu udało się odtworzyć wewnętrzny wygląd urządzenia.

   Brązowa bryła to w rzeczywistości niezwykle precyzyjny mechanizm, składający się z 37 kół zębatych. Choć datuje się go na II wiek p n.e., precyzja wykonania odpowiada technologii, opracowanej niemal 2 tys. lat później! Niebywałe umiejętności starożytnych konstruktorów stają się jeszcze donioślejsze, gdy spojrzymy na wielkość mechanizmu, który mieści się w prostopadłościanie o wymiarach 33x17x9 centymetrów!

   Liczba funkcji jest imponująca: napędzany korbą mechanizm pokazywał ruchy pięciu znanych w starożytności planet i Słońca, fazy Księżyca, pozwalał przewidywać zaćmienia, wschody i zachody ważniejszych gwiazd, uwzględniał lata przestępne, umożliwiał synchronizowane kalendarza słonecznego z księżycowym i wyznaczanie dat olimpiad.

   Głupi i niebezpieczni, czyli demolka w zwolnionym tempie! [wideo]

   Kto był  twórcą tego niezwykłego dzieła? Wśród potencjalnych geniuszy mechaniki wskazuje się m.in. Hipparcha. Niektóre poszlaki wskazują również na Archimedesa, który wprawdzie żył wiek przed powstaniem mechanizmu z Antykithiry, ale mógł być wynalazcą i pomysłodawcą wykonania tego urządzenia. Pewną poszlaką są również pionierskie prace Archimedesa, związane z wykorzystaniem kół zębatych.

   Badania lingwistyczne (napisy na mechanizmie liczą blisko 2 tys. znaków) wskazują, że inskrypcje na urządzeniu zostały zapisane w dialekcie, jakim mówili Grecy zamieszkujący Sycylię. Archimedes część swojego życia Archimedes spędził w sycylijskich Syrakuzach, ginąc podczas zdobywania tego miasta przez Rzymian.

   Wiadomo, że już sto lat później starożytni Rzymianie nie byli w stanie skonstruować równie precyzyjnego mechanizmu. Pierwsze planetarium o podobnej złożoności i sposobie działania skonstruowano dopiero na początku XVIII wieku.

   Choć skonstruowano różne repliki tego mechanizmu, wyjątkowo ciekawa wydaje mi się najmniej typowa z nich. Działanie Mechanizu z Antykithiry zostało odtworzone za pomocą konstrukcji z klocków Lego (w innym artykule możecie zobaczyć, jak działa pozytywka z klocków Lego).

2. Cichsze i super oszczędne samoloty ponaddźwiękowe

   [...] aerodynamika sylwetki. Maszyny należeć będą do dwóch serii: - D (double boubble) - przewozić będą 180[...]
   

3. Trójkołowa hybryda nominowana do nagrody Automotive X-Prize

   [...]-Way? Przede wszystkim ulepszona aerodynamika, która zmniejsza zużycie energii oraz znacznie większa odporność na zderzenia[...]
   

4. Forza Motorsport 3: wyścigi LeMans

   [...] się jedynie prędkość i aerodynamika pojazdu, ale także (a może przede wszystkim?) to, ile samochód[...]
   

5. Sekretny wzrost sopli lodu

   Wiedza na temat tego, jak tworzą się zamrożone stożki, być może zostanie wykorzystana kiedyś do produkcji lodowych smakołyków. Dziś przydaje się specom od lotnictwa.
   

6. Laminar 2 koncepcja elektrycznego samochodu z funkcję dostosowania aerodynamiki

   [...] efektywną ilość energii. Najciekawszym aspektem jest aerodynamika nowego Laminar'a. W dzisiejszych czasach[...]
   

7. AQUA - jednoosobowa łódź podwodna

   [...] się przede wszystkim aerodynamika. Opływowe kształty pozwoliłyby na bezproblemowe pokonywanie fal jak i poruszanie się pod wodą[...]