Bioinspiracje w inżynierii środowiska

• Autorzy: Ruszaj A.

Identyfikatory

DOI

10.7862/rb.2016.220

Warianty tytułu

EN

Bioinspitations in environmental engineering

• Języki publikacji: PL

Abstrakty

PL

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.

Any machine tool or process design by engineers is not as excellent as alive organisms or processes occurring in natural surroundings, which have been created by the Nature in evolution process. Very intensive technology development is the reason for looking for a new and better solutions which are friendly for natural surroundings. Thanks to this fact it is possible to decrease the negative results of “greenhouse effect”, ozone layer thickness decreasing in stratosphere and improve air, water and food quality. One of very important environment problem is energy production and its rational consumption. Production energy in Poland is connecting with coal, oil and natural gas burning what is harmful for natural environment. Because of this fact it is necessary to increase and develop the „clean energy” production. The very important problem is also rational energy consumption in individual households (wall isolation, kitchen equipment, radio and television) as well as in exploitation of: aircrafts, cars, agriculture machines, machines used for houses or road building, computers. Energy can be saved indirectly by decreasing machines weight and details or units wear. In this way we can save Energy which would be used for saved materials production. The bridge between solutions which can be met in alive organisms and technical application create the „bionic”. The “bionic” investigates materials, structures, shapes and surfaces of plants and animals. It also investigates animals products (honeycombs, ant-hills) and specific behaviour (ants, flies, fishes). Results of this research create inspirations for construction, production, exploitation, medical or informatics tasks solving. In the paper some bionic applications in technical problems solutions in aspects of energy production and consumption are presented.

Słowa kluczowe

PL

bionika; konstrukcja lekka; czysta energia; urządzenie energooszczędne; odporność na zużycie

EN

bionic; lightweight construction; clean energy; energy efficient equipment

• Wydawca: Oficyna Wydawnicza Politechniki Rzeszowskiej
• Czasopismo: Czasopismo Inżynierii Lądowej, Środowiska i Architektury / Journal of Civil Engineering, Environment and Architecture
• Rocznik: 2016
• Tom: z. 63, nr 3
• Strony: 373--380
• Opis fizyczny: Bibliogr. 14 poz., rys.

Twórcy

autor

Ruszaj A.

• Instytut Technologii Maszyn I Automatyzacji Produkcji Politechniki Krakowskiej

Bibliografia

• [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] www.elektrownie-tanio.net/schemat.html, {dostęp 2016-05-22
• [8] Ruszaj A.,; Bioinspiracja w rozwiązywaniu problemów technicznych; Szkoła Naukowa Obróbek Erozyjnych - Artykuły naukowe z 2015 r., Mechanik 2015 (12) s. 255-260.
• [9] Ruszaj A., Bionic Impact on Industrial Production Development, Advances in Manufacturing Science and Technology, Vol.39, No 4 2015 pp. 5-22.
• [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.

Uwagi

Opracowanie ze środków MNiSW w ramach umowy 812/P-DUN/2016 na działalność upowszechniającą naukę (zadania 2017)