Презентація "Використання біоніки в життєдіяльності людини"

Использование бионики в жизни человека

Человек еще только пытается понять бесконечные приспособления живых организмов к условиям существования, а природа уже веками использует многие и многие законы, которые по праву могут считаться венцом инженерной творческой мысли. Экономичность и безотказность принципов функционирования живых организмов оттачивались в горниле эволюции гораздо дольше, чем на земле существует человек, считающий себя венцом творения.

БИОНИКА“БИОлогия” и “тех. НИКА”

Что такое бионика?Это прикладная наука о применении в технических устройствах и системах принципов, свойств, функций и структур живой природы. Био́ника (от греч. βίον — элемент жизни, буквально — живущий) —

Бионика тесно связана с биологией, физикой, химией, кибернетикой и инженерными науками: электроникой, навигацией, связью, морским делом и другими.

История науки бионики. Сама идея бионики принадлежит Леонардо да Винчи, который пытался построить летательный аппарат с машущими, как у птиц, крыльями - орнитоптер. Формально бионика очень молода, но ее исторические корни теряются в глубине веков:человек издавна обращал внимание на удивительную функциональность, надежность, компактность и гармоничность природных форм и применял некоторые из них.

Рождение науки(официальная регистрация)В 1960 в Дайтоне (США) состоялся первый симпозиум по бионике, который официально закрепил рождение новой науки. Девиз бионики: «Живые прототипы – ключ к новой технике».

История бионики. Первые попытки использовать бионику в строительстве предпринял Антонио Гауди. Созданный им Парк Гуэля известен и как «природа, застывшая в камне». Парк Гуэля, Гауди

Изучение живой природы помогает архитекторам в создании новых, отвечающим современным требованиям и задачам, строительных материалов.

«Липучка»В 1955 году швейцарский инженер Джордж де Местраль запатентовал «липучку», которая сегодня широко используется при изготовлении одежды. Он часто гулял со своей собакой и заметил, что к ее шерсти постоянно прилипают какие-то непонятные растения. Устав постоянно чистить собаку, инженер решил выяснить причину, по которой сорняки прилипают к шерсти. Исследовав феномен, де Местраль определил, что он возможен благодаря маленьким крючкам на плодах дурнишника (так называется этот сорняк). В результате инженер осознал важность сделанного открытия и через восемь лет запатентовал удобную «липучку» Velcro.

У некоторых глубоководных моллюсков была позаимствована «технология» создания слоистых конструкций. Раковины этих созданий состоят из чередующихся жестких и мягких слоёв. Для строительства применение этого принципа означает, что в случае деформации верхнего жёсткого слоя следующий мягкий слой «погасит» разрушение и трещина останется на поверхности, не распространяясь вглубь конструкции.

Принцип реактивного движения реализуется у краспедотеллы пилеолюс: вода набирается внутрь тела, а затем с силой выбрасывается через сужаемые к тому времени отверстия. Более наглядно сходный тип движения проявляется у некоторых кишечнополостных (гидр и медуз) и головоногих моллюсков (осьминогов и кальмаров).

В основу конструкции снегохода положен принцип передвижения пингвинов по рыхлому снегу. Значительные снеговые преграды пингвины преодолевают достаточно своеобразным способом - скользя на брюхе и отталкиваясь от снега ластами, что спасает птицу от проваливания в снежную толщу и одновременно позволяет развивать весьма приличную скорость - до 20 км/ч. Сконструированная по этому принципу машина-снегоход достигает большей скорости - до 50 км/ч.

Изучение гидродинамических особенностей строения китов и дельфинов помогло создать особую обшивку подводной части кораблей, которая обеспечивает повышение скорости на 20–25% при той же мощности двигателя. Эта обшивка аналогично коже дельфина, не смачивается и имеет эластично-упругую структуру, что устраняет турбулентные завихрения. Искусственная кожа «ламинфло» была сделана из трех резиновых слоев, общая толщина которых составляла 2,5 мм.

ЛЕТАТЕЛЬНЫЕ АППАРАТЫ Использование принципов бионики в авиастроении также весьма значительно. Повтор схемы ветвления крыловых шилок комаров при конструкции крыла самолета значительно облегчил и упрочнил крыло. Использование в конструкции принципа строения кромки крыла совы позволило добиться практически бесшумного полета.

Бионика в архитектуре. Изящная, почти кружевная конструкция Эйфелевой башни практически полностью повторяет расположение костных балок большеберцовой кости, выдерживающей тяжесть человеческого тела. Красота и прочность конструкции известны на весь мир.

Фон Мейер обнаружил, что головка кости покрыта изощренной сетью миниатюрных косточек, благодаря которым нагрузка удивительным образом перераспределяется по кости, а спустя 20 лет природное распределение нагрузки с помощью кривых суппортов было использовано Эйфелем.

Французскому профессору Ле-Риколе человеческий скелет дал идею создания дырчатых конструкций, имеющих большую прочность и сравнительно небольшой вес. Строение арочного моста практически полностью повторяет позвоночно-реберный каркас позвоночных животных.

Французские инженеры создали мост, в основу конструкции которого положен принцип строения скелета морской звезды, имеющей треугольную форму. Прочность полученной конструкции превзошла все результаты теоретических расчетов.

С незапамятных времен православные храмы, возводимые на Руси, увенчивались куполом - «луковкой». Форма луковицы удовлетворяет целому ряду противоречивых требований: эстетически полноценному внешнему виду, прочности конструкции под воздействием непогоды, уменьшению нагрузки на каменное основание, долгому сохранению декоративного покрытия.

При проектировании Сикстинской капеллы ставилась задача возможно максимального освобождения конструкции от несущих колонн. Ключом к решению этой задачи оказалось предложенное учеными того времени копирование пропорций куполов термитников, не имеющих подпорок.

В основу проекта древнегреческих амфитеатров с их поистине великолепной и непревзойденной до сегодняшнего дня акустикой было положено чашеобразное строение цветка водяной кувшинки, жужжание насекомых в котором звучит наиболее громко. Это было подмечено еще до нашей эры, но конструкции древних театров не кажутся устаревшими и сейчас.

В создании панелей, из которых сейчас построены многие дома, использован принцип строения пчелиных сот, позволивший параллельно с увеличением запаса прочности конструкции значительно облегчить и удешевить их. Некоторые из ультрасовременных покрытий для крыш и стен домов буквально имитируют покрытие верхних крыльев жуков, обладающих терморегулирующим действием.

Прообразом множества архитектурных конструкций послужили растения. Говоря об этом, в первую очередь стоит остановиться на коленчатых конструкциях телебашен, полностью повторяющих принцип организации стеблей злаков, наиболее наглядно проявляющийся в коленчатом строении стебля бамбука.

Система сосудов у крепких древесных растений, позволяющая влаге под значительным давлением подниматься на немалую высоту, была использована при проектировании современных водонапорных башен.

Осьминог изобрел изощренный метод охоты на свою жертву: он охватывает ее щупальцами и присасывается сотнями присосок. Присоски помогают ему также двигаться по скользким поверхностям, не съезжая вниз. Коврик с присосками — заимствование у природы

Использование бионики в дизайне

Светиль-ники

Дом - подводная лодка

Дизайн помещения

Самый грандиозный строительный проект современности – шанхайский «Город-башня»К 2023 году в Шанхае должна быть сооружена содержащая все объекты городской инфраструктуры «башня», население которой составит не менее 100 тысяч человек. «Город-башня» приобретёт форму кипариса высотой более 1200 метров с шириной основания 133 на 100 метров. Здание будет насчитывать 300 этажей, расположенных в 12 вертикальных кварталах по 80 этажей. Тщательно продуманная конструкция аналогична строению ветвей и всей кроны кипариса. Стоять башня будет на свайном фундаменте, рассчитанном по принципу гармошки, точно так же, как развивается и корневая система дерева. Устойчивость верхних этажей к воздействию ветра будет обеспечена тем, что воздух должен будет проходить сквозь конструкцию башни, не встречая сопротивления. Власти Шанхая, перед которым уже сейчас остро стоит проблема перенаселения, заявляют, что если опыт «Города-башни» окажется успешным, подобных сооружений будет построено несколько. 

Уже существующие башни в Китае