Інженери в США створили ниряючого робоптаха для дослідження океану

Інженери Массачусетського технологічного інституту (MIT) та Федеральної політехнічної школи Лозанни (EPFL) створили легкого робота, здатного літати, плавати під водою та самостійно злітати з водної поверхні. За словами розробників, це перша подібна платформа, яка може стати прототипом невеликих дослідницьких дронів і навіть нових повітряних апаратів.

Джерело зображень: MIT

Розробка отримала назву FAAV (flapping-wing aerial-aquatic vehicle) — українською повітряно-водний апарат з машучими крилами. Це дрон масою менше 300 г, який копіює спосіб пересування тупиків, буревісників та інших нирячих птахів, що використовують крила не лише для польоту, а й для руху під водою. Результати роботи опубліковані в журналі Science і навіть проілюстровані на обкладинці випуску.

Робоптиця FAAV складається з герметичного фюзеляжу, двох гнучких крил і керованого хвоста. У корпусі розміщені акумулятор і електродвигун, що обертає кривошипний механізм, який змушує крила рухатися вгору і вниз з заданою частотою. Крила виготовлені з тонких мембран з гідрофобним нанопокриттям, що прискорює видалення води з їхньої поверхні, а зміна кута хвоста дозволяє направляти апарат вгору або вниз. Поворот в сторони перший прототип не вміє. Дослідники випробували три комплекти крил розмахом 60, 80 і 100 см спочатку в басейні лабораторії, а потім у Женевському озері.

Найбільш стабільну роботу одночасно в повітрі та воді забезпечили крила середнього розміру — розмахом 80 см. Їхня гнучкість дозволяла зменшувати амплітуду руху в щільному водному середовищі, але зберігала достатню жорсткість для створення підйомної сили в повітрі. При частоті близько п’яти взмахів на секунду робот розвивав під водою швидкість майже 1 м/с, а після виходу з води розганявся в повітрі приблизно до 6 м/с.

Для успішного зльоту апарат направляли до поверхні під кутом близько 70°: менший кут заважав чистому відриву, а при більшому робот міг перекинутися назад. На відміну від багатьох водоплавних птахів, які при зльоті додатково відштовхуються лапами, FAAV виходить з води виключно за рахунок крил і хвоста, перевершуючи в цьому відношенні живих пернатих.

Важливим результатом проведеної роботи є демонстрація можливості забезпечити пересування в двох середовищах за рахунок одного двигуна, хоча вода приблизно в тисячу разів щільніша за повітря. У подальшому інженери мають намір оснастити крила механізмом зміни напрямку тяги, випробувати апарат при хвилюванні та сильному вітрі і адаптувати його для океанографічних досліджень. Подібні роботи зможуть швидко долітати до айсбергів, портових споруд або груп морських тварин, занурюватися для відбору проб і проведення вимірювань, а потім повертатися з даними на берег або дослідницьке судно. Океанографам і біологам це заощадить час і кошти, обіцяючи спростити польову роботу.

Хочеш дізнатися більше — читай відгуки