Innovations derived from the analysis of biological systems can trigger downsizing campaigns. One goal is the design influence on technical parameters of a construction with the same performance of the system. Often, other geometric, functional and process control variables also change in a positive direction. In the following, the middle-hand bone system of the vertebrate is a model for load-adaptive artificial wings for surfboard fins with intelligent mechanics. The performance characteristics are improved, the geometry in a future design is more compact, geometry reduction, elasticity and compactness lead to an extremely robust, regenerative and therefore resilient wing system. The paper presents a similarity model, which is derived from the similarity theory and uses the dimensional analysis of the physical quantity to be examined. The Buckinghamian -Theorem is the paradigmatic core of this downsizing concept. It is subsequently applied to the shape optimization of a standardized surfboard Fin and numerical methods are used to simulate the flow properties of that fin. The result is an airfoil system which satisfies the criteria of "SuPerforming".
Inhaltsverzeichnis
- Zusammenfassung
- Abstract
- INTRO
- CARPO
- Profilsegmente mit Fluid-Struktur-Wechselwirkung
- SUPERFORMANCE und BUCKINGHAM SIMILARITÄT
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Dieser Aufsatz untersucht die Anwendung bionischer Prinzipien zur Optimierung von Tragflügelsystemen, insbesondere Surfboardfinnen. Das Ziel ist es, durch Downsizing und die Nutzung der Buckingham-Similarität die Leistungsfähigkeit der Finne zu verbessern, während gleichzeitig die geometrische Größe reduziert wird.
- Bionik und intelligente Mechanik
- Downsizing und SuPerformance
- Buckingham`sches π-Theorem und Similaritätsmodelle
- Numerische Simulationen von Strömungseigenschaften
- Anwendung auf Surfboardfinnen
Zusammenfassung der Kapitel
- Die Einleitung stellt das Thema der intelligenten Mechanik in der maritimen Technik vor und erläutert die Motivation für bionische Forschung im Bereich der Tragflügel-systeme.
- Das Kapitel CARPO beschreibt die Anwendung von biomechanischen Prinzipien, insbesondere des Mittelhandknochen-Systems der Wirbeltiere, auf die Gestaltung von belastungsadaptiven Tragflügeln für Surfboardfinnen. Es werden die relevanten Aspekte der Fluid-Struktur-Wechselwirkung und die Modellierung von Profilsegmenten mit verschiedenen Simulationsverfahren behandelt.
- Das Kapitel SUPERFORMANCE und BUCKINGHAM SIMILARITÄT behandelt die Konzepte von Downsizing und SuPerformance im Zusammenhang mit der Optimierung von Tragflügeln. Es wird erläutert, wie das Buckingham`sche π-Theorem und die Similaritätsmodelle zur Skalierung und Optimierung von Konstruktionen eingesetzt werden können.
Schlüsselwörter
Bionik, Downsizing, Surfboardfinne, Similaritätsmodell, Buckingham-Theorem, numerische Methoden, Fluid-Struktur-Wechselwirkung, intelligente Mechanik, SuPerformance, Tragflügel, Strömungssimulation, Gestaltungsoptimierung.
Häufig gestellte Fragen
Was ist das Ziel der bionischen Analyse von Surfboardfinnen?
Ziel ist die Entwicklung von belastungsadaptiven Tragflügeln mit intelligenter Mechanik, die bei gleicher Leistung kompakter und robuster sind (Downsizing).
Welches biologische Vorbild wird in der Arbeit genutzt?
Das Mittelhandknochen-System (Carpo) der Wirbeltiere dient als Modell für die Gestaltung der künstlichen Tragflügelsysteme.
Was besagt das Buckingham`sche π-Theorem?
Es ist ein zentraler Bestandteil der Dimensionsanalyse, der es ermöglicht, physikalische Parameter in dimensionslose Kennzahlen umzuwandeln, um Similaritätsmodelle für das Downsizing zu erstellen.
Was bedeutet "SuPerformance" im Kontext von Tragflügeln?
SuPerformance beschreibt ein System, das durch geometrische Reduktion, Elastizität und Kompaktheit eine überlegene Leistungsfähigkeit und Robustheit erreicht.
Wie werden die Strömungseigenschaften der Finnen getestet?
Die Untersuchung nutzt numerische Methoden (Simulationen), um die Fluid-Struktur-Wechselwirkung der optimierten Profile zu analysieren.
Warum ist Elastizität bei Surfboardfinnen wichtig?
Elastizität ermöglicht es dem System, sich an wechselnde Belastungen anzupassen (belastungsadaptiv), was die Effizienz und Resilienz des Flügelsystems erhöht.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor:in), 2017, Die Buckingham-Similarität und Superformance von Surfboardfinnen, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/352185
