جولة هادئة

أدت دراسة التنفس الصامت (سلسلة البومة) إلى تطوير طلاء مبتكر لشفرات توربينات الرياح، مما يقلل بشكل كبير من الضوضاء التي تنتجها

بقلم: يائيل هالفمان كوهين

التنفس معروف في العالم الهادئ، بل وكان يستخدم في الماضي كمصدر للإلهام والمعرفة للحل مشكلة الضوضاء في القطار الياباني. تم مؤخراً نشر دراسة جديدة تتناول التطبيقات الممكنة لآلية تقليل الضوضاء في توربينات الرياح والطائرات.

قدم باحثون في جامعة كامبريدج، بالتعاون مع زملاء من عدة مؤسسات في الولايات المتحدة الأمريكية، هذا الشهر، في المؤتمر السنوي للمعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية في الولايات المتحدة الأمريكية،
المعهد الأمريكي للملاحة الجوية والفضائية (AIAA)، وهو سطح مقلد للضوضاء الحيوية، بعد بحث حول هدوء التنفس.

تتمكن العديد من الطيور، وخاصة الكبيرة منها، من الطيران بهدوء أثناء الصيد. وهذه الظاهرة معروفة منذ سنوات طويلة، ولكن ما لم يكن معروفا هو كيف يفعلون ذلك. لقد أبلغنا بالفعل عن مجموعة البحث من كامبريدج، والتي درست في السنوات الأخيرة رحلة التنفس الصامتة. لقد تطور هذا البحث مؤخرًا إلى تطوير نموذج أولي لطلاء شفرات توربينات الرياح، والذي يمكن أن يقلل بشكل كبير من الضوضاء.

تحتوي المستنشقات على ثلاثة هياكل معروفة تساهم في الطيران الهادئ: (1) مشط من الريش القاسي على طول حافة الجناح، (2) مادة ناعمة فوق الجناح، و(3) أهداب مرنة (أهداب) على جانب الجناح . وباستخدام المجهر عالي الدقة، تمكن الباحثون من فحص بنية ريش التنفس بمستوى عالٍ من الدقة. لقد لاحظوا أن ريش الطيران له غطاء ناعم يذكرنا جدًا بمظهر قمة الغابة من الأعلى. بالإضافة إلى "الجزء العلوي" الخفيف، يوجد عند الحافة الأمامية لجناح التنفس أيضًا مشط مرن يتكون من شعيرات متباعدة بشكل متساوٍ، وحافة مرنة ومثقبة عند الحافة الخلفية. ويبدو أنه لا يوجد طائر آخر يمتلك مثل هذا الهيكل المتطور للجناح. معظم الضجيج الناتج عن الجناح ينشأ عند الحافة الخلفية، حيث يدور الهواء أثناء مروره فوق الجناح. يسمح الهيكل الفريد لجناح التنفس بمرور الهواء بسلاسة وينشر الصوت الناتج حتى لا تتمكن الفريسة من سماع التنفس.

وطوّر الباحثون طبقة يمكنها تقسيم الصوت المتولد على شفرة التوربين بطريقة مماثلة. تمت طباعة النموذج الأولي للطلاء ثلاثي الأبعاد من البلاستيك، وتم استخدامه لتغطية شفرة توربينية كاملة الحجم. تم وضع الشفرة المطلية في نفق الرياح وتم إثبات انخفاض الضوضاء بمقدار 10 ديسيبل (كبير)، دون التأثير على الخصائص الديناميكية الهوائية للشفرة. ونتيجة لذلك، سيكون من الممكن الحد من سرعة دوران التوربينات بشكل أقل، وستكون قادرة على الدوران بشكل أسرع وإنتاج المزيد من الطاقة، مع ضوضاء أقل. بالنسبة لتوربينات الرياح متوسطة الحجم، تعد هذه زيادة كبيرة في إنتاج الكهرباء.

يبدو أن هذا الطلاء، الذي يحاكي البنية المتطورة لريش التنفس، يمكنه بالفعل تقليل الضوضاء الناتجة عن تشغيل الشفرات الموجودة في التوربينات ومراوح الكمبيوتر وحتى الطائرات بشكل كبير. ستتناول المراحل التالية من البحث تحسين الطلاء وفحصه على توربين في الميدان (بدلاً من المختبر) وتكييفه مع التطبيقات الإضافية.
مصدر الخبر