En simulering af “luftskruen” designet af Leonardo da Vinci i 1480 antyder, at den ville bruge mindre strøm end moderne dronrotorer til at generere den samme lift, og gør også mindre støj
Leonardo da Vincis skitse af luftskruen
En flyvende maskine designet af Leonardo da Vinci kan have været funktionel og meget mere støjsvag end moderne drone -design.
Rajat Mittal ved Johns Hopkins University i Maryland og hans kolleger har fundet, at Da Vincis “luftskrue”, som han foreslog, mens han arbejdede som militæringeniør i 1480’erne, men aldrig bygget eller testet, kan kræve mindre magt til at generere den samme mængde løft som en konventionel drone -rotor.
Maskinen ligner en Archimedes skrue, en helixformet pumpe, der transporterer vand, når den roterer. Da Vinci forestillede sig luftskruen som drevet af mennesker, hvilket ville have gjort det udfordrende at komme af jorden på grund af vægt. Men med lette elektriske motorer, der drejede rotoren, kunne den faktisk have fløjet.
Mittal og hans team byggede en simulering af skruen og satte den i en virtuel vindtunnel for at se, hvordan den ville fungere, mens han svæver på plads, testede den i forskellige rotationshastigheder og sammenlignede den med en konventionel dronrotor med to klinger.
De fandt, at luftskruen kunne generere den samme mængde løft, mens de roterede langsommere, hvilket betyder, at den ville forbruge mindre strøm.
Ved at måle tryk- og vindstrømningsmønstrene, der bevægede sig rundt om den virtuelle skrue, kunne Mittal og hans team også beregne, hvor meget lyd det kunne producere, som de fandt var mindre end det konventionelle design for den samme mængde løft.
”Vi blev overrasket,” siger Mittal. ”Vi tænkte, at fordi formen på denne spiralskrue bare i en eller anden forstand er ad hoc, var det intuitivt, at den aerodynamiske præstation ville være så dårlig, at vi ikke ville være i stand til at få nogen forbedringer i forhold til konventionelle klinger.”
Mittal og hans team vil nu se, om de kan forbedre Da Vincis design for at gøre det mere effektivt, mens de holder sine støjreducerende egenskaber, siger han.
Efterhånden som droner i stigende grad bruges i byer, såsom til hjemmeleveringer eller nødhjælpstjenester, er støjforurening blevet mere et problem, hvilket fører til forskere, der leder efter nye rotordesign, der skaber mindre støj til en lignende mængde lift.
”Forfatterne gør et godt stykke arbejde med at oplyse, at hvis du kan skabe det samme skub ved at dreje langsommere, hvilket Da Vinci (rotor) gør, vil støjen være mindre,” siger Sheryl Grace ved Boston University i Massachusetts. ”Det behøver ikke at være Da Vinci -designet for at opnå dette, men det er dejligt, at Da Vinci gør det.”
For at vise, at Da Vincis design kunne være nyttigt i den virkelige verden scenarier, ville de være nødt til at teste, hvordan det fungerer, mens de flyver gennem luften, snarere end bare at svæve, samt overveje, hvordan den ekstra vægt af rotoren kan påvirke ydeevnen, siger Grace.