BIOINSPIRACJE W INŻYNIERII ŚRODOWISKA

Żadna maszyna czy proces zaprojektowane przez inżynierów nie dorównują doskonałości organizmów żywych i procesów zachodzących w środowisku naturalnym, które stworzyła Natura w procesie ewolucji. Bardzo prężny rozwój technologii wymusza poszukiwanie nowych racjonalnych rozwiązań technicznych przyjaznych dla środowiska naturalnego. Dzięki temu może uda się zmniejszyć skutki „efektu cieplarnianego” czy „dziury ozonowej” oraz poprawić jakość powietrza, wody i żywności. Jednym z bardzo ważnych problemów środowiskowych jest produkcja energii i jej racjonalne wykorzystanie. Produkcja energii w Polsce oparta jest na spalaniu węgla, ropy gazowej oraz gazu ziemnego co wywiera niekorzystny wpływ na środowisko. Dlatego należy intensywnie rozwijać i udoskonalać produkcję „czystej energii”. Ponadto bardzo ważnym zagadnieniem jest racjonalne wykorzystanie energii zarówno w gospodarstwach indywidualnych (ocieplenie budynków, sprzęt AGD i RTV) jak i przy projektowaniu i eksploatacji wszystkich innych urządzeń: zaczynając od samolotów i samochodów przez maszyny rolnicze i budowlane do sprzętu komputerowego czy medycznego. Oszczędzać energię można również pośrednio przez zmniejszanie masy urządzeń oraz zwiększanie trwałości ich elementów. Skutkuje to oszczędnością materiałów a tym samym energii, która zostałaby zużyta na ich wyprodukowanie. Pomost pomiędzy rozwiązaniami spotykanymi w przyrodzie a techniką tworzy dziedzina nauki nazywana „bioniką”, która bada materiały, struktury, kształty i powierzchnie występujące w roślinach czy zwierzętach oraz ich wytwory (plaster miodu, kopiec termitrów) i zachowania społeczne (mrówki, ryby, muchy, pszczoły). Wyniki tych badań stanowią inspiracje w rozwiazywaniu zagadnień konstrukcyjnych, eksploatacyjnych, organizacyjnych, medycznych a nawet informatycznych. W artykule przedstawiono wybrane zastosowania osiągnięć „bioniki” w technice z punktu widzenia inżynierii środowiska ze szczególnym uwzględnieniem produkcji i zużycia energii.

Pełny tekst (pdf)

   [1]  https://pl.wikipedia.org/wiki/Kret_europejski, {dostęp 2016-05-22}.

   [2]  https://pl.wikipedia.org/wiki/Żuk_gnojowy, {dostęp 2016-05-22}.

   [3]  https://pl.wikipedia.org/wiki/Motyle, {dostęp 2016-05-22}.

   [4]  Kovalev I., The Functional Role of the Hollow Region of the Butterfly Pyrameis atalanta (L.) Scale, Journal of Bionic Engineering 5 (2008) 224-230.

   [5]  Kovalev I., “Butterfly Skin' for Wind Turbines”. http://bioinspired.sinet.ca, {dostęp 2016-05-22}.

   [6]  Kovalev I., “From Butterfly to Wind Turbine”, Wind Engineering Vol. 34, No 4, 2010 pp. 351-360.

   [7]  Ruszaj A.,; Bioinspiracja w rozwiązywaniu problemów technicznych; Szkoła Naukowa Obróbek Erozyjnych - Artykuły naukowe z 2015 r., Mechanik 2015 (12) s. 255-260.

   [8]  Ruszaj A., Bionic Impact on Industrial Production Development, Advances in Manufacturing Science and Technology, Vol.39, No 4 2015 pp. 5-22.

   [9]  www.elektrownie-tanio.net/schemat.html, {dostęp 2016-05-22}.

[10]  Chen Z., Lu S., Song X., Zhang H., Yang W., Zhou H., Effects of bionic units on the fatigue wear of grey iron surface with different shapes and distributions, Optics & Laser Technology 66 (2015) pp. 166-174.

[11]  Lu J., Yang CH., Zhang L., Feng A., Jang Y., Mechanical Properties and Microstructure of Bionic Non-Smooth Stainless Steel Surface by Laser Multiple Processing, Journal of Bionic Engineering 6 (2009) pp.180-185.

[12]  Li M., Chen D., Zhang S., Tong J.; “Biomimetic Design of a Stubble - Cutting Disc Using Finite Element Analysis”, Journal of Bionic Engineering 10 (2013) p. 118-127.

[13]  https://en.wikipedia.org/wiki/File:Young_grasshopper_on_grass_stalk02.jpg, {dostęp 2016-05-22}.

[14]  Jia1H., Li Ch., Zhang Z., Wang G., Design of Bionic Saw Blade for Corn Stalk Cutting, Journal of Bionic Engineering 10 (2013) pp. 497-505.