Бионика: мать-природа — лучший учитель

Чаще всего, прогуливаясь на природе, мы просто не замечаем "детали машин", которые использует с огромным КПД мать-природа. Но есть люди, чаще всего с изобретательской жилкой, которые не уставали восхищаться уже придуманным как у флоры, так и у фауны. Природа — самая экономичная и высокоэкологичная машина. Последнее стали замечать только в последние десятилетия.

Фото: pixabay.com

Бионика — слово относительно новое

Человек, наблюдая за природой, старался извлечь из этого пользу. Будь это талантливый художник и изобретатель Леонардо да Винчи или известный естествоиспытатель Рене Антуан де Реомюр. Последний большую часть своей жизни посвятил изучению поведения насекомых. Когда-то он заметил, что осы при строительстве гнезда используют волокна растительного происхождения. Смазывая эти волокна своей слюной, осы вырабатывали материал, похожий на лёгкий, но прочный картон. Вот Антуан и предложил производить бумагу не из старых тряпок, как это было когда-то, а из дерева.

Со дня его предложения прошло уже больше ста лет. Но бумагу теперь люди делают из дерева. И этому дешёвому способу мы обязаны осам. А бумаги человечеству надо много, тряпок не хватит.

В1851 году англичанин Джозеф Пэкстон построил по случаю открытия первой Всемирной выставки ажурное огромное здание из стекла и металла, длиною в полкилометра. Это был "Хрустальный дворец". Задумка автора? Отнюдь. Секрет конструкции он подглядел, наблюдая за листьями водяной лилии. Занимаясь садоводством в лондонском парке, он увидел завезённую из Южной Америки гигантскую лилию Виктория-регия. Понятно, названную в честь тогдашней королевы. Большие плавающие листья, в диаметре более двух метров, удерживали на плаву восьмилетнюю племянницу будущего конструктора. Секрет содержался в подводной части лилии. Система крепких радиальных прожилок, расходясь от центра, переплеталась со множеством концентрических волокон. Технические новинки архитектору подсказала природа.

И инженерную часть природы так и назвали — бионикой. Это название появилось в 1958 году, когда офицер ВВС США Джек Стил придумал его для "науки об искусственных системах, имитирующих существующие в природе или созданных на основе последних". Вскоре слово "бионика" прочно вошло в нашу жизнь, а французский анатом Жан-Пьер Гаск ещё раз подтвердил, что бионика — наука, а не шарлатанство.

Работая в парижском музее истории природы, где он изучал способы передвижения змей, в сотрудничестве с министерством ядерной энергетики создал особый костюм для ядерщиков. В этих "змеиных" костюмах теперь безопасно проникать в системы трубопроводов на АЭС. Вскоре он ещё изобрёл и специальные лыжи. Скользящая поверхность у них была чешуйчатой и сопротивление поверхности было меньше, чем у обычных лыж. Змеи, как мы знаем, довольно неплохо бегают, хотя и без ног.

Автомобиль, собранный при помощи липучек, — это что-то

Вероятно, многие из нас, прогулявшись по лесу, чертыхаясь, отдирали колючки чертополоха от одежды. За таким занятием, требующим терпения, когда-то застали швейцарского инженера Жоржа де Местраля. Именно чертыхаясь, он изобрёл новый способ сцепления, известный нам сегодня как "липучка".

При крупном увеличении сорняк-колючка имеет в своей основе маленькие загнутые на конце шипы. Благодаря шипам растение и переносится собаками, животными и людьми далеко от дома. Вот Местраль и изучил принцип работы колючек, назвав своё изобретение "велькро". Аббревиатура от французского "велюр" и "кроше" — крючок.

Сегодня мы уже не мыслим себя без липучки. От ботинок до салонов авто и самолётов. Липучка прочно "пристёгивает" и космонавтов, латающих дыры в невесомости. Забавно, что в США инженеры не раз предлагали отказаться от сварки деталей автомобильных кузовов обычным способом, перейдя на "липучки".

Да и всем хорошо известная застежка "молния", авторская идея американца Джадсона, появилась уже в 1890 году. Правда настоящий автор — обычная муха. Последняя пользуется "молнией" уже миллионы лет. Если увеличить в 500 раз хоботок мухи, то можно увидеть множество мелких волокон, края которых сцеплены, как зубчики "молнии". Но живой молнии, не пластмассовой и не металлической.

Когда-то самолёт конструктора Клемента Адера не полетел. Времена были тёмные — 1890 год. И изучая полёт птиц, как и да Винчи, Адер решил, что всё дело во взмахах крыла. Ан нет. Сил хватило только на 50 метров. И всё же конструктор нашёл способ поднять самолёт в воздух. Всё дело оказалось в пропеллере. А подсказал эту идею когда-то один из отцов аэронавтики Джордж Кейли. Целыми днями он наблюдал, как падают семена клёна. Он понял, что семена из-за своего быстрого вращения не сразу падают на землю, а пролетают ещё метров двести. И секрет этого вращения именно в их форме. Поэтому Кейли и предложил сделать винт самолёта по образцу кленового семени. С такими пропеллерами мы летаем уже полтора века.