मिशिगन विश्वविद्यालय के इंजीनियरों ने समायोज्य गोल्फ-बॉल डिम्पल के साथ एक पानी के नीचे वाहन अवधारणा बनाई; पवन सुरंग परीक्षणों में सतह ने खिंचाव को 50% कम कर दिया | |

पीसी: मिशिगन विश्वविद्यालय

मिशिगन विश्वविद्यालय के इंजीनियरों ने समायोज्य गोल्फ-बॉल-जैसे डिंपल के साथ एक गोलाकार प्रोटोटाइप विकसित किया है जो इसकी सतह की बनावट को बदलकर ड्रैग को कम कर सकता है और स्टीयरिंग को नियंत्रित कर सकता है। डिवाइस चिकनी और गड्ढे वाली सतहों के बीच स्विच करने के लिए एक वैक्यूम पंप का उपयोग करता है, जिससे शोधकर्ताओं को विभिन्न वायु प्रवाह स्थितियों के प्रति इसकी प्रतिक्रिया को समायोजित करने की अनुमति मिलती है। मिशिगन विश्वविद्यालय के अनुसार, पवन सुरंग परीक्षणों से पता चला है कि प्रोटोटाइप ने चिकने गोले की तुलना में ड्रैग को 50% तक कम कर दिया और जब एक तरफ गड्ढा हो गया और दूसरा चिकना बना रहा, तो ड्रैग फोर्स के 80% तक पहुंचने वाले लिफ्ट बल उत्पन्न हुए। यह तकनीक भविष्य में पानी के नीचे और हवाई वाहनों में गतिशीलता और दक्षता में सुधार करने के लिए एक संभावित दृष्टिकोण है।

कैसे इंजीनियरों ने एडजस्टेबल के साथ अंडरवाटर वाहन बनाया गोल्फ-बॉल डिम्पल

शोधकर्ताओं ने छेद वाले खोखले गोले पर लेटेक्स की एक पतली परत खींचकर प्रोटोटाइप का निर्माण किया, जिससे अंतर्निहित संरचना पिकलबॉल के समान दिखती है। एक वैक्यूम पंप गोले के आंतरिक भाग पर दबाव डालता है, छिद्रों के माध्यम से लेटेक्स को अंदर की ओर खींचता है और इसकी सतह पर डिंपल बनाता है। जब पंप बंद हो जाता है, तो सतह चिकनी अवस्था में वापस आ जाती है।सेटअप शोधकर्ताओं को वैक्यूम की ताकत को बदलकर डिम्पल की गहराई को समायोजित करने की अनुमति देता है। यह विभिन्न प्रवाह स्थितियों के जवाब में गोले की सतह को संशोधित करने का एक तरीका प्रदान करता है। टीम ने प्रोटोटाइप को तीन मीटर लंबी पवन सुरंग के अंदर एक पतली छड़ से लटका दिया और इसे अलग-अलग हवा के वेगों के संपर्क में लाया। एक लोड सेल ने गोले पर लगने वाले ड्रैग बल को मापा, जबकि एक एरोसोल, एक हाई-स्पीड लेजर और एक कैमरे ने शोधकर्ताओं को इसकी सतह के चारों ओर कणों की गति का निरीक्षण करने में मदद की।

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पवन सुरंग परीक्षणों में गोल्फ-बॉल डिम्पल ने ड्रैग को 50% तक कैसे कम कर दिया

पवन सुरंग प्रयोगों से पता चला कि सबसे प्रभावी डिंपल गहराई आने वाले वायु प्रवाह की गति पर निर्भर करती है। उथले डिंपल ने उच्च हवा की गति पर अधिक प्रभावी ढंग से ड्रैग को कम किया, जबकि गहरे डिंपल ने कम गति पर बेहतर प्रदर्शन किया। गहराई को समायोजित करके, प्रोटोटाइप ने परीक्षण की गई स्थितियों में चिकने गोले की तुलना में ड्रैग को 50% कम कर दिया।मिशिगन विश्वविद्यालय में नौसेना वास्तुकला और समुद्री इंजीनियरिंग में पोस्टडॉक्टरल रिसर्च फेलो और अध्ययन में योगदान देने वाले लेखक रोड्रिगो विल्म्ब्रालेस-गार्सिया ने इस अनुकूली सतह के संभावित महत्व को समझाया। उन्होंने कहा, “अनुकूली त्वचा सेटअप आने वाली हवा की गति में बदलाव को नोटिस कर सकता है और ड्रैग कटौती को बनाए रखने के लिए डिंपल को तदनुसार समायोजित कर सकता है।” उन्होंने कहा कि इस अवधारणा को पानी के नीचे के वाहनों पर लागू करने से ड्रैग और ईंधन की खपत कम हो सकती है। रिपोर्ट किए गए निष्कर्ष पूरी तरह से चालू पानी के नीचे वाहन के प्रदर्शन के बजाय पवन सुरंग परीक्षण के माध्यम से प्राप्त किए गए थे।

पानी के नीचे वाहन स्टीयरिंग के लिए समायोज्य डिम्पल कैसे लिफ्ट उत्पन्न करते हैं

ड्रैग को कम करने के अलावा, शोधकर्ताओं ने जांच की कि क्या गोले के केवल एक तरफ सतह की बनावट को बदलने से लिफ्ट उत्पन्न हो सकती है और दिशात्मक नियंत्रण प्रदान किया जा सकता है। उन्होंने गोले की आंतरिक संरचना को एक तरफ छेद के साथ डिजाइन किया, जिससे सक्रिय सतह पर एक गड्ढा विकसित हो गया जबकि विपरीत पक्ष चिकना बना रहा। इस असममित व्यवस्था ने गोले के चारों ओर प्रवाह को बदल दिया और तरंग को चिकनी दिशा की ओर मोड़ दिया।परिणामी दबाव और प्रवाह अंतर ने गड्ढे वाले हिस्से की ओर एक बल उत्पन्न किया, जिससे शोधकर्ताओं को यह चुनकर लिफ्ट की दिशा को नियंत्रित करने की अनुमति मिली कि गोले का कौन सा पक्ष खुरदरा हो गया है। एक इष्टतम डिंपल गहराई के साथ, आधा-चिकना, आधा-डिंपल क्षेत्र ड्रैग बल के 80% तक पहुंचने वाले लिफ्ट बल उत्पन्न करता है। शोधकर्ताओं ने बताया कि यह लिफ्ट पीढ़ी मैग्नस प्रभाव की ताकत के बराबर थी, जिसमें आमतौर पर रोटेशन शामिल होता है, जबकि प्रोटोटाइप ने इसकी सतह की बनावट को संशोधित करके लिफ्ट का उत्पादन किया।

कैसे अनुकूली खालें पानी के भीतर रोबोटों को बिना घूमने में मदद कर सकती हैं

अनुसंधान टीम ने प्रौद्योगिकी के लिए एक संभावित अनुप्रयोग के रूप में कॉम्पैक्ट गोलाकार रोबोटिक पनडुब्बियों की पहचान की। ऐसे वाहनों को अन्वेषण, निरीक्षण, निगरानी, ​​मानचित्रण और पानी की स्थिति के बारे में डेटा एकत्र करने के लिए डिज़ाइन किया जा सकता है, जिसमें ऐसे क्षेत्र भी शामिल हैं जहां पारंपरिक वाहनों तक पहुंचना मुश्किल है। सरीन ने बताया कि एक प्रोग्रामयोग्य बाहरी त्वचा उभरे हुए पैंतरेबाज़ी घटकों की आवश्यकता को कम कर सकती है, जो संभावित रूप से वाहनों को पारंपरिक नियंत्रण तंत्र पर पूरी तरह से निर्भर होने के बजाय उनकी सतह को संशोधित करके दिशा बदलने की अनुमति देती है।मिशिगन विश्वविद्यालय में मैकेनिकल इंजीनियरिंग स्नातक छात्र और अध्ययन में योगदान देने वाले लेखक पुतु ब्रह्मांदा सुदर्शन ने निरंतर रोटेशन के बिना लिफ्ट उत्पन्न करने के महत्व पर प्रकाश डाला। उन्होंने कहा कि यह दृष्टिकोण कॉम्पैक्ट गोलाकार रोबोटिक पनडुब्बियों को लाभ पहुंचा सकता है जो गति से अधिक गतिशीलता को प्राथमिकता देते हैं। सुदर्शन के अनुसार, इस प्रकार की पारंपरिक पनडुब्बियों को आमतौर पर कई प्रणोदन प्रणालियों की आवश्यकता होगी, जबकि प्रस्तावित तंत्र उस आवश्यकता को कम करने में मदद कर सकता है। विश्वविद्यालय ने प्रौद्योगिकी के विकास के लिए संभावित दिशा के रूप में सामग्री विज्ञान और सॉफ्ट रोबोटिक्स से जुड़े आगे के काम की भी पहचान की। वर्तमान शोध नियंत्रित पवन सुरंग प्रयोगों में प्रोटोटाइप के वायुगतिकीय व्यवहार को स्थापित करता है, जबकि पानी के नीचे वाहनों में इसका व्यावहारिक प्रदर्शन आगे के विकास का विषय बना हुआ है।