تصاميم مستوحاه من الطبيعة

أحيانا أفضل حل للمشكلة لا يكون دوما هو الحل الأكثر تعقيدا ، وبالمثل ، فإن أفضل إجابة ليست دائما هي الإجابة الجديدة . لجأ البشر قديما إلى التصاميم الأكثر من رائعة والمستوحاة من مملكة الحيوان منذ آلاف السنين من التطور في التجربة والخطأ لتتعلم منها . محاكاة الطبيعة ، كما يطلق عليه ، هي وسيلة رائعة لإيجاد حلول لتحديات الإنسان عن طريق محاكاة التصاميم والأفكار الموجودة في الطبيعة . تستخدم تلك المحاكاة في كل مكان من المباني والسيارات ، وحتى المواد التي نظن انها ممتعة للسيطرة على عدد قليل من الأمثلة الأكثر بروزا . هنا ثمانية من التطبيقات الرائعة والأكثر من مذهلة والمستوحاة من الطبيعة .

عندما اتجه المهندسين اليابانيين إلى تلك المهمة الشاقة المتمثلة في رفع مستوى سرعة القطارات لتصل تصميمها إلى مستوى جديد من الخدمة إلا أنها واجهت عقبة مؤسفة واحدة . والمشكلة ليست في وصول هذه القطارات إلى السرعات المطلوبة ، وإنما على كمية الضوضاء الهائلة التي نتجت من قبل النزوح من الهواء . مع دخول القطارات للأنفاق ، فإن المركبات غالبا ما كانت تخلق موجة صدامية مدوية ومعروفة بإسم “طفرة النفق .” مع القوة الموجهة من موجات الصدمة حتى تسبب الضرر الهيكلي لعدة أنفاق . قرر فريق التصميم المتهم بتصميم القطارات بالعمل على اقامة غطاء الجبهة والأنف . وللحد من الصدمات بالنفق ولزيادة الديناميكا الهوائية الشاملة فإنها بحاجة إلى المقدمة الأكثر بساطة . وعلى غرار ذلك ، قام المهندسين بالنموذج التالي بعد ضبط المقدمة كمنقار الطائر الرفراف .

القطارات وطيور الرفراف

طيور الرفراف لها مناقير تسمح لهم بالغوص في الماء للاصطياد بشكل جيد . استخدام هذه الأنف الجديدة ، كانت في سلسلة من قطارات الجيل القادم بشكل أسرع بنسبة 10٪ ، لتستهلك نسبة أقل من الكهرباء والتي تصل إلى حوالي 15% أقل في الكهرباء ، والأهم من ذلك ، عدم نشوب الضوضاء .

توربينات الرياح على غرار الحيتان الحدباء

هناك العديد من التصاميم الهوائية الحديثة التي تعتمد على المبادئ الأساسية . وللحصول على الرفع الأمثل والحد الأدنى من السحب ، فإن حوافها عادة ماتكون أنيقة وذات خطوط نظيفة ومفتوحة . ومع ذلك ، فإن جميع أنحاء المملكة الحيوانية ، بها العديد من الأنواع القادرة على الرفع الاستثنائي . على سبيل المثال ، الحوت الأحدب ، يستخدم حركته الوعرة ، والزعانف الحديبة للدفع ليبدو غير بديهي إلى حد ما .



قامت جامعة هارفارد بدراسة موقف الحيتان لزاوية الهجوم بين تدفق المياه ووجه الزعنفة . وأتضح أن الحيتان الحدباء تعتمد في زاوية الهجوم لتصل إلى 40 في المئة من العوامة على نحو سلس . بسبب هذه التلال الصغيرة ، فقد أحدثت انهيارات في بعض القطاعات في نقاط مختلفة على طول الزعنفة ، مما ساعده في حركته . التجارب التي أجريت من قبل الأكاديمية البحرية الأمريكية باستخدام نماذج الزعانف ، عملت على تحديد هذه الزعانف الجزيئية الحيوية مع انخفاض السحب عن طريق المصعد الثالث ولتحسين ما يقرب من ثمانية في المئة بشكل عام . شركة طاقة الحوت ، هي شركة بمقرها في تورونتو ، والتي استغلت أحدث التكنولوجيا الحديبة في كندا . ووفقا لمعهد ماساتشوستس للتكنولوجيا ، فقد قامت بإستخدام الشفرات الجزيئية الحيوية لطاقة الحوت في المساعدة على توليد نفس كمية الطاقة بطول 10 أميال في الساعة مع التوربينات التقليدية التي تولدت في 17 ميلا في الساعة .

المضادات الحيوية المستخدمة المحاكية لسمك القرش


أسماك القرش هي واحدة من الحيوانات المفترسة في البحار ، بما لديها القدرة الكبيرة على الصيد والإفتراس على مدى آلاف السنين . في حين أن أسماك القرش معروفة بحاسة الشم القوية والأسنان الحادة المتجددة ، وقد تشير الأبحاث على جلودها الأكثر تطوراً . يغطى سمك القرش مع ما يسمى ب ” نتوءات سنّية جلدية” ، وهي الأساس المرن من الأسنان الصغيرة وشبيه بالتراكيب الصغيرة للأسنان . وتساعدها تلك النتوئات في الحركة القوية لمنطقة الضغط المنخفض . هذه الدوامة “تسحب” القرش إلى الأمام ، وتساعده أيضا على تقليل السحب .

أدركت مؤسسة سميثسونيان أن طبقة النسيج بيوميمتيك لسمك القرش هي طبقة مميزة في السباحة ، ولذلك أضافتها لخط المايوه في دورة الالعاب الاولمبية لعام 2008 . ووفقا لمؤسسة سميثسونيان ، فقد فاز الفريق بنسبة 98 في المئة من الميداليات في دورة الالعاب الاولمبية لعام 2008 من قبل هؤلاء السباحين الذين ارتدوا هذا النسيج الخاص بسمك القرش أثناء السباحة . ومنذ ذلك الحين تم حظر هذه التكنولوجيا في المنافسات الأولمبية .

تجميع المياه مثل خنفساء ناميب

ان الحصول على المياه هو أمرا حيوي لأية حضارة مستدامة وهي أساس الحياة على هذا الكوكب بشكل عام . في حين أن بعض المواقع على الكرة الأرضية لديها موارد المياه الوفيرة مثل البحيرات والأنهار ، والتي تتأثر بالمناخات الجافة مع هطول الأمطار المحدودة . لقد تم استمداد تلك التكنولوجيا من خنفساء ناميب المزدهرة في واحدة من أقسى البيئات على الأرض ، والتي ساعدت البحوث في المساعدة بشكل جيد للغاية على بدء التجديد للجيل القادم من حصاد المياه النظيفة .

امتصاص الصدمات مثل نقار الخشب

ومن المعروف أن نقار الخشب يقوم بالنقب السريع والمتواصل في الأشجار ، كما يمتاز بإمتلاكه ذيلاً صلباً يعتمد عليه مع قدميه في تثبيت نفسه على الأشجار . يتغذى نقار الخشب على كلا من الخنافس والديدان ويبني عشه بطريقة غريبة حيث يحفر ثقباً في الشجرة . ومع هذه القدرات الاستثنائية الخاصة بهم ، فإن هذه مخلوقات تحمل هذه الثقوب ، التي تعاني من التباطؤ لنحو 1200 مع ما يقرب من 22 مرة في الثانية الواحدة . وللتركيز في هذا المنظور ، تجد من شأنه أن يحقق ما يعادل 120 غس على الركاب في حادث سيارة شديد ، فكيف لنقار الخشب أن يتحمل هذه الصدمات الدائمة ؟