طراحی مکانیزم پرتاب حامل‌های فضایی با الهام از بازی سنگ‌پرانی روی آب

دانشمندان چینی طی مطالعه‌ای با الهام از بازی «سنگ‌پرانی روی آب» و بررسی عواملی که بر پرش‌های سنگ حین حرکت روی سطح آب تاثیر می‌گذارد، به پژوهش درباره اثرات مشابه آن بر روی حامل‌های فضایی در زمان پرتاب یا فرود در دریاها و اقیانوس‌ها پرداختند. آن‌ها مکانیزم پرتابی برای حامل‌های فضایی طراحی کردند تا با بهره‌گیری از آن داده‌هایی را دررابطه‌با اثرات این عوامل روی حامل فضایی به‌دست‌ آورند. محققان در این مکانیزم، از یک دیسک آلومینیومی به‌جای سنگ استفاده کرده و با بهره‌گیری از هوای ایجاد‌شده توسط یک کمپرسور سرعت حرکت دیسک به‌سمت آب را کنترل نمودند.

مطالعات قبلی نشان می‌داد چرخش سنگ در پرش آن روی آب یک عامل کلیدی است، بنابراین تنظیمات آزمایشی به یک موتور این امکان را می‌دهد تا چرخش کنترل‌شده‌ای را روی دیسک، قبل از پرتاب، اعمال کند. به‌علاوه، دیسک در این آزمایش دارای یک درپوش نایلونی بود که شامل یک ماژول ناوبری اینرسیایی برای اندازه‌گیری داده‌ها در پرواز و انتقال آن‌ها به رایانه از طریق بلوتوث می‌شد.

محققان پس از برخورد دیسک با سطح آب دو نوع حرکت را مشاهده کردند؛ پرش و حرکت روی سطح. در حالت دوم، دیسک تماس اندکی با سطح آب پیدا می‌کند، بدون اینکه پرشی داشته باشد. یکی از مقادیر مهم در تعیین اینکه آیا دیسک می‌تواند روی سطح آب پرش کند یا نه، شتاب عمودی است. وقتی این شتاب بیش از چهار برابر شتاب ناشی از گرانش زمین باشد، دیسک پرش می‌کند. هنگامی‌که این مقدا کمی کوچکتر و در حدود ۳.۸ برابر گرانش زمین است، حرکت روی سطح آب مشاهده می‌شود.

کان ژائو (Kun Zhao)، از نویسندگان این مطالعه، می‌گوید: «ما این حرکت روی سطح آب را یک نوع مهم از پرش سنگ روی آب در نظر می‌گیریم که میزان شتاب ۳.۸ برابر گرانش زمین به‌عنوان مقدار کلیدی برای این رویداد محسوب می‌شود.» به‌گفته ژائو حداقل مقدار شتابی که یک سنگ برای حرکت روی سطح آب نیاز دارد نیز ۳.۰۵ برابر گرانش زمین است. 

به‌علاوه، دانشمندان دریافتند جهت چرخش دیسک بر مسیر حرکت آن و همچنین زاویه بین سطح آب و جهت حرکت دیسک تاثیر می‌گذارد. ژائو عنوان می‌کند: «نتایج ما نشان می‌دهد اثر اصلی چرخش دیسک بر تثبیت آن هنگام برخورد با سطح آب است؛ امری که به‌واسطه اثر ژیروسکوپی رخ می‌دهد.» آن‌ها همچنین متوجه شدند که چرخش دیسک مسیرش را در طول حرکت روی سطح آب تغییر می‌دهد. چرخش در جهت عقربه‌های ساعت مسیر را به‌سمت راست و چرخش برخلاف جهت عقربه‌های ساعت آن را به‌سمت چپ منحرف می‌کند. بنابر اظهارات ژائو این نتایج چشم‌انداز جدیدی را برای پیشبرد مطالعات آینده در زمینه مهندسی‌های هوافضا و دریا فراهم می‌آورد.

منبع spacedaily
نوشته‌های که ممکن است علاقه‌مند باشید :
ارسال یک پاسخ

آدرس ایمیل شما منتشر نخواهد شد.