סיבוב שקט

 מאת: יעל הלפמן כהן

חקר מעופן השקט של התנשמות (סדרת הינשופיים) הוביל לפיתוח ציפוי חדשני ללהבים של טורבינות רוח, המפחית באופן משמעותי את הרעש שהן מייצרות.

תנשמות ידועות במעופן השקט, ואף שימשו בעבר מקור השראה וידע לפתרון בעיית הרעש ברכבת היפנית. לאחרונה פורסם מחקר חדש, שעוסק ביישומים אפשריים של מנגנון הפחתת הרעש בטורבינות רוח ובמטוסים.

חוקרים באוניברסיטת קיימברידג', בשיתוף עמיתים ממספר מוסדות בארה"ב, הציגו החודש , בוועידה השנתית של המכון האמריקאי לאווירונאוטיקה ואסטרונאוטיקה  בארה"ב,

American Institute of Aeronautics and Astronautics (AIAA), משטח ביומימטי מפחית רעש, בעקבות מחקר על מעופן השקט של תנשמות.
 

תנשמות רבות, בעיקר הגדולות שבהן, מצליחות לעוף בשקט במהלך הציד. התופעה הזאת ידועה כבר שנים רבות, אבל מה שלא היה ידוע זה איך הן עושות את זה. כבר דיווחנו על קבוצת המחקר מקיימברידג', שחקרה בשנים האחרונות את מעופן השקט של התנשמות. מחקר זה הבשיל לאחרונה לפיתוח אב-טיפוס של ציפוי ללהבים של טורבינות רוח, שיכול להפחית את הרעש שלהן באופן משמעותי.

לתנשמת שלושה מבנים ידועים התורמים לתעופה שקטה: (1) מסרק של נוצות קשות לאורך קצה הכנף, (2) חומר פלומתי מעל הכנף, ו (3) שוליים (פרנז'ים) גמישים בצד הכנף. באמצעות מיקרוסקופיה ברזולוציה גבוהה הצליחו החוקרים לבחון את מבנה הנוצות של התנשמת ברמת דיוק גבוהה. הם הבחינו שעל נוצות התעופה יש כיסוי פלומתי, שמזכיר מאוד מראה של צמרת יער מלמעלה. בנוסף ל"צמרת" הקלה, בקצה המוביל של כנף התנשמת יש גם מסרק גמיש הבנוי מזיפים בעלי מרווחים שווים, ושוליים גמישים ומנוקבים בקצה הנגרר.  נראה שאין לאף ציפור אחרת מבנה כנף כה מתוחכם. מרבית הרעש הנוצר בכנף, מקורו בקצה הנגרר, בו האוויר מתערבל בעוברו על פני הכנף. המבנה הייחודי של כנף התנשמת מאפשר לאוויר לעבור בצורה חלקה ומפזר את הקול שנוצר כך שהטרף לא יוכל לשמוע את התנשמת. 

החוקרים פיתחו ציפוי שיוכל לפצל את הקול הנוצר על להב הטורבינה באופן דומה. אב-הטיפוס של הציפוי הודפס מפלסטיק בהדפסה תלת ממדית, ושימש לציפוי להב של טורבינה בגודל מלא. הלהב המצופה הוכנס למנהרת רוח והודגמה הפחתה של הרעש ב- 10 דציבלים (משמעותי), מבלי להשפיע על התכונות האווירודינאמיות של הלהב. כתוצאה מכך, אפשר יהיה להגביל פחות את מהירות הסיבוב של הטורבינות, הן יוכלו להסתובב מהר יותר ולייצר יותר אנרגיה, בפחות רעש. לחוות טורבינות רוח בגודל ממוצע, מדובר בעלייה משמעותית בתפוקת החשמל.

 

נראה כי ציפוי זה, המחקה את המבנה המתוחכם של נוצות התנשמת, אכן יכול להפחית באופן משמעותי את הרעש שנוצר מפעולת להבים המצויים בטורבינות, במאווררי מחשבים ואפילו במטוסים. השלבים הבאים של המחקר יעסקו באופטימיזציה של הציפוי, בבחינתו על טורבינה בשדה (ולא במעבדה), ובהתאמתו ליישומים נוספים.  

מקור הידיעה