4 Mart 2012 Pazar



PROJECT FALCON

The New Falcon 12a

A Biomimetic, Battery-Powered
Robotic Exoskeleton
Ornithopter


Douglas C. George
In partnership with Ted Ciamillo

Last Revision
January 12, 2011
The images on this web page are screen shots taken from a large master drawing.
To see a huge, a high resolution, image of the full drawing that you can scan and zoom into, click on the link below.

Click here to view the full, high resolution image (3.55 MB 1/7/2011).

For those who might be interested in a detailed evaluation study of the Falcon 12a, click on the following link. This study was undertaken in an attempt to determine the feasibility of powering the craft using an electric motor and battery packs. The main evaluation tool is the Excel Falcon 12a Performance Evaluation Spreadsheet.xls which you can download and play with or even use to design your own ornithopter.

Click here to view the study.


Project Overview

In April of 2009, Ted Ciamillo and I decided to design and build a full-sized ornithopter that would enable a human to fly like a bird. Project Falcon is our cooperative effort. This web page shows my thinking on the matter so far. Ted Ciamillo intends to build the machine and fly it.
We believe that, with the advent of carbon fiber composites, expanded foam structures, exotic alloys, computerized electronic control systems and modern, compact power sources, the dream of flying like a bird might actually be possible now. We aim to begin construction sometime in 2011.

The Falcon 12a







The Falcon is a light-weight, strap-on, exoskeleton aircraft coupled to you through a computer controlled interface. It transforms your arms and hands into bird wings. The wing movements are driven by hydraulic pistons pressurized by a Halbach Array electric motor driven by Li-poly battery packs.
The wings and hydraulic actuator unit are mounted behind your shoulders. You wiggle into the exoskeleton cage, sticking your arms out through the side openings and strap the whole thing down like a backpack. Then, boot up the system, grab hold of the hand grips and you're ready to fly. As long as you hold on to the grips, the exoskeleton tracks your arm and hand movements and responds with corresponding movements of the wings. You can let go of the grips at any time during the flight. If you want to look through binoculars, take some photos or just rest your arms, letting go of the hand grips automatically puts the craft into its default glide mode configuration.
Whether appropriately tethered in a wind stream or training on a simulator, learning to fly will be a matter of learning by feel what works and what doesn't, just the way you learned to walk or swim.

Falcon 12a Specifications

Besides having somewhat larger wings, the version 12a incorporates two significant changes from previous models (previous model). The most obvious change is the use of feathers instead of membrane style wings. This was done because of the need to achieve a relative high glide ratio of around 20:1. A high glide ratio generally requires high aspect ratio wings and pinion feathers serve as individual, high aspect ratio wings. In addition, feathers maintain their aerodynamic shapes regardless of how much the wings fold up during flight. With membrane style wings, the membrane loosens up when the wings fold resulting in an unpredictable change in the airfoil and a corresponding loss of lift. Another advantage of feathers is that they can be easily approximated by simple swept-back trapezoidal shaped wings which allows us, by using an airfoil simulator, to predict the wing's lift production.Click here to see the drawing used for the simulation
The second big change is the switchover from hydrogen peroxide power to battery power. It was decided that h2o2 is just too dangerous and the technology isn't sufficiently developed to be practical for our purposes. So, alternate power sources were investigated including the internal combustion engine and electric motors. Fortunately, it turns out that a new design in electric motors is currently being developed---the Halbach Array electric motor---and advances have been made in the technology of Lithium-polymer batteries. These two new technologies, combined, appear to provide an ideal solution for our needs.
Given the above developments, it was decided that a more rigorous evaluation of the whole idea was called for. To this end, a highly detailed, numerical feasibility study was undertaken to see if the approach might prove to be possible. For those who may be interested, links to the study are given above.
  • Wings: Seven-pinion design with progressive washout
  • Wingspan: 47.75 feet (14.48 meters)
  • Wing area: 150 square feet (13.93 square meters)
  • Weight, total: 288 lb (131 Kg) ----- Pilot: 175 lb (79.5 Kg); Aircraft: 113 lb (51.4 Kg)
  • Glide ratio: 20:1
  • Power: 7 HP Halbach Array electric motor, 1.4 lb (0.64 Kg) driven by two 5.4 lb (2.45 Kg) Li-poly battery packs (0.9 KWH total)
  • Controls: Each wing is independently controlled through right and left haptic interfaces
  • Flapping limits: plus or minus 15 degrees (restricted to the power-stroke plane)
  • Pitch/roll: rotation of the entire wing about the pitch-control axis
  • Wing folding: pilot powered
  • Joint flexion: To allow the wings to fold up, the forearms rotate in the horizontal plane about the elbow joints. The wrist joints flex vertically downward during the back-swing and rotate in unison with motions about the elbow joints as the wings fold up and stretch out.

Flapping Flight Made Simple

Edward Tufte's video, taken at 300 frames-per-second, of geese taking flight reveals that the flapping flight of birds is less complicated than previously thought. Birds employ a relatively simple scheme to accomplish what appears to be a complex set of motions..
The power-stroke of the flapping cycle is simple and straight forward; the wings sweep downward and forward while stretched out flat with the joints locked.
During the backstroke, a bird simply relaxes its wrist joints and allow its hands to fall limp while simultaneously folding its wings inward. The relaxed hand-sections, caught up in the wind stream, are quickly lifted and thrown backward requiring little or no effort on the part of the bird.
Further simplifying the process, as the wing folds, a parallelogram arrangement of the arm bones keeps the hand and humerus sections aligned.
As shown below, the Falcon wing forearm includes such a parallelogram structure. The illustration shows the wing in three stages of extension. Note that the hand section stays parallel to the humerus section in all three positions.

Unlike in a bird, the humerus section in the Falcon wing is also a parallelogram mechanism. Its purpose is to prevent any forward or backward sweep of the wing during the folding process. As will be explained below, this makes the power-stroke function much simpler and provides for a clean separation between the three control functions.
Flapping motions of the wing (the power-stroke and backstroke) are confined to a single plane called the power-stroke plane (illustrated below), determined by the tilt of the shoulder joint axis. The power-stroke plane is both down and forward (as it is with birds).

This arrangement allows for a mechanically simple power-stroke in which the stroke angle can be adjusted for optimal efficiency and the entire flapping function is cleanly separated from the wing-folding and pitch-control functions. More importantly, it allows the entire flapping sequence to be powered by only one hydraulic piston per wing.
A bird's hand section is equivalent to the business end of a boat's oar, driving the bird forward as well as upward. The Falcon's hand section, as in a bird wing, will be designed to twist during a power-stroke to tilt the lift vector more forward than it is for the inner two wing sections. In the bird wing and the Falcon's wing, the inner two sections maintain a relatively fixed angle of attack to the wind and so provide varying amounts of lift during all phases of the flapping cycle.
All of these factors add up to a simplified flapping cycle for the Falcon that insures a clean separation between the various power and control functions.

Wing folding

Birds fold and extend their wings during flight for many reasons. They fold them to gain airspeed, to dump excess forces, to maintain headway in a stiff wind and, as mentioned, they fold them during the backstroke phase of the flapping cycle.


Since the lift and drag forces acting on the wings are generally perpendicular to the force needed to fold them up, our ornithopter wings are folded up using only the pilot's arm muscles.
The wings are tension loaded to maintain full extension. The tension will be adjusted to allow the wing folding process to be done by arm-power alone. You simply pull the hand grips inward to fold the wings and relax your arms to let the wings spring back to their extended positions

Cable-gears

The wing sections are coupled to each other by pulley-like devices called cable-gears that are built into the ends of the long parallelogram links. The devices function just like regular gears to keep the folding angles equal but are lighter in weight. The left illustration below shows the cable-gear arrangement of the right-wing elbow joint. The red cable wraps around the gear on the forearm beam and crosses over to the trailing-link gear of the humerus. The black cable similarly connects the other two gears. The cables cross in a figure-eight fashion at the center of the joint. In the wrist joint (right illustration below), in order to make space for the flexion hinge, one cable joins beam to beam and the other connects the two trailing-links.

      

Wrist joint hinges

The Falcon's wrist joints incorporate hinges that allow the joints to flex downward even while the wings fold and extend. The drawing below shows a top view and two posterior views of the joint. The hinge incorporates two cable-guide assemblies with small roller bearings mounted in spring steel brackets to guide the cables over the bend as the joint flexes. In this way, the wrist flexion and wing folding functions are independent and can be controlled individually and simultaneously.
Here is a view of the whole wing structure that shows more details of the joint parts.
At the start of a strong backstroke, the wrist-joint hinge will unlock (the locking mechanism isn't shown yet) and let the outer wing section drop, relieving the humerus of the task of lifting the entire wing up as a stiff unit. This causes the rotation of the humerus and forearm to accelerate. As the humerus and forearm continue to rotate, the loose hand-section is dragged along by its proximal end while being lifted and thrown backward by the air stream. During this process, the pilot pulls on the hand grip to fold up the wing, which further accelerates its angular rotation. At the apex of the backstroke, the wing flattens out and the hinge locks up again.
This combination of wrist flexion and wing-folding will enable the wing-flip (the backstroke) to happen very quickly using little or no energy.
To allow for soft, slow back-swings and prevent the wingtips from collapsing inadvertently, the wrist joint hinges remain locked at all times except at the beginning of a strong back-swing.
The wings will employ damping mechanisms (to be designed) to soften the shock encountered as the wing sections snap back into the locked, flat-wing configuration at the top of the backstroke.

The Shoulder-Joint and actuator unit Assemblies

The shoulder-joint accommodates three independent functions: flapping, folding and pitch/roll-control.
The power-stroke and backstroke of the flapping cycle are driven by a single hydraulic piston for each wing. The pistons are double-acting, unbalanced actuators that are driven in both directions. They produce more force in the pushing direction (for the power-stroke) and less in the return direction (for the backstroke). The pistons are 2 inches in diameter operating at 3400 PSI and act through 3 inch connecting rods coupled to the shoulder-joint hinge pins. The system can produce about 2670 foot-pounds of torque at the shoulder joint. If the center of lift is located five feet out from the shoulder joint and the total weight is 288 pounds (for both the craft and its pilot), it would take 1425 foot-pounds of torque to hold the wings flat while gliding. The excess torque (1245 foot-pounds) is available for the power-stroke. The actuators are attached to the main axle assembly as shown in the illustration below and coupled to the hinge-pins through forward and aft connecting rods.


On each wing, a smaller pitch-control actuator is attached between the top of the forward connecting rod and the wing-root parallelogram link (shown in red).

The power source

Pressure for the hydraulic system will be supplied by a high-pressure pump driven by a seven horsepower Halbach Array electric motor currently under development by LaunchPoint Technologies. The motor will be energized by a pair of Lithium polymer battery packs with a total capacity of 0.9 kilowatt-hours. Control will be provided by a small, on-board computer coupled to the pilot through haptic interfaces. Such systems are presently under development or being manufactured by Berkeley Bionics in Berkeley, CA. and are employed in their Human Universal Load Carrier Exoskeleton. The operator controls their exoskeleton by simply walking (or running) in a normal fashion. No other conscious effort is needed. In the Falcon, you will simply move your arms and hands in appropriate flapping motions to control the system and, likewise, no other conscious effort will be needed.

The Haptic Interface

A haptic interface is a sensing and feedback mechanism that acts as the interpreter between a human and a robotic device. The interface senses the human's actions and returns information about the state of the device. The Falcon employs two such interfaces, one for each wing. Each interface includes a hand grip, two sensors and a small parallelogram.
Wing motions are initiated by either lifting, rotating or pulling on the handgrips.
As shown below, the hand grip and sensors are mounted on a small parallelogram attached to the larger parallelogram of the wings' humerus section. The same cable-gear devices as used in the wing joints are used in the interface joints to force the interface and your arm to mimic the folding motions of the wing. The hand section of the interface tracks both the horizontal rotation (radial deviation) of the outermost wing section and imitates its vertical flexion. Because the human wrist has a lesser range of motion in the horizontal plane, the radial deviation of the interface's hand-section is less than the rotation of its counterpart in the wing.


The only connection between you and the aircraft (other than being strapped in) is through the two hand grips. You simply grasp the hand grips and move your arms and hands in an appropriate manner. The haptic interfaces detect your motions and direct the hydraulic actuators to move the wings in a corresponding manner. All the while, you receive constant feedback about the configuration of and forces acting on the wings.
Feedback is achieved in two ways. First, the centers of the joints of the small parallelograms are closely aligned with those of your wrist and elbow joints. This insures that your arm positions and motions coincide with those of the wings. The other means of feedback has to do with how the hand grips pivot. When the wing begins to swing upward, the outer section relaxes and bends downward. When you lift up on a hand grip to initiate the back-swing, the fact that it is hinged distally to your hand, causes your wrist to, likewise, bend downward. The two motions coincide. In this manner, you get feedback with no actual linkage between your hand and the wing's hand section.
Flapping Control: An electronic sensor (shown in gray in the drawing above) mounted on the flapping-control-axis of the hand grip detects vertical motions of your arm and activates the large actuator to move the wing in the corresponding direction.
Pitch and Roll Control: Rotating the hand grips about their pitch-control axes cause the aircraft to either pitch or roll. Sensors aligned along the pitch-control axes of the interfaces detect those rotations and direct the small actuators to rotate the wings about their long axes accordingly. Turning one grip at a time causes the craft to roll. Turning both grips in opposite directions results in a more extreme roll. Rotating them in the same direction will result in pitching the nose either up or down.
Yaw Control: Like with birds, our ornithopter has no direct yaw control that is independent of motion around the other two axes. Rotation of a hand grip on one wing to initiate a roll, for example, will naturally include "adverse yaw" as the pitched wing is dragged backward due to the added drag on that side. If the right hand grip is rotated for a downward pitch, the aircraft will roll to that side and the right wing will be dragged backward, resulting in a properly banked turn.

Wing construction

The wings are built in three sections: the humerus, the forearm and the hand. As shown below and in previous illustrations, all three sections are parallelogram mechanisms comprised of an expanded-foam beam forming the leading-edge and a hollow trailing-rod positioned just aft of the beam. Short links at each end complete the parallelograms, connecting the leading-edge beams to their respective trailing-rods. For added strength, the leading-edge beams include embedded hollow rods. The wings are made made progressively thinner and more flexible approaching the tip.
As a wing folds and extends, the distance between the leading-edge beam and its trailing-rod varies. A hollowed-out slot in the beam accommodates these variations.
As described earlier, wing folding is controlled by pulley-gear devices. At each elbow joint, one pulley-gear is integral to a beam and the mating gear is integral to the trailing-rod of the adjacent section. In the wrist joint, one cable connects the two beams and the other cable connects the two trailing-rods.
Unlike previous versions, the Falcon 12a wings are covered with feathers. This change was made for several reasons, the main one being that, with feathers, a higher glide ratio is possible because each pinion feather is a high aspect ratio wing. Another big reason is that, unlike with a membrane-covered wing, feathers don't lose tension and change their airfoil shape as the wing folds up. Each feather consists of a central quill sandwiched between two thin aerodynamic surfaces. The quills are hinged to both the leading edge beam and its trailing-rod and, therefore, their alignment doesn't change during the wing-folding process.


Fuselage

The fuselage, illustrated below, includes a cage that incloses the pilot's torso and supports the wings and actuator units, a saddle platform, a thick, memory-foam saddle, a keel and two bulkheads. The bulkheads enclose the electric motor with its planetary-gear coupling (yellow) and hydraulic pump (red). The battery packs are mounted to the sides of the pilot cage. Control modules for the electronics and hydraulics are mounted to the bottom of the saddle platform on either side of the keel. The forward section of the fuselage includes a windshield and canopy.


Not that it would ever be needed, of course, but a skid-plate is mounted to the bottoms of the bulkheads just in case you stumble during a landing.

Head Support Gimbals

To save you from getting a tired neck, your helmet is suspended from a spring mounted, gimbals-like device that allows full freedom of head motion. Your chin rests on a foam pad built into the helmet. The mounting structure behind the head doubles as a neck protection aid in case of accidents.


The Tail

The tail structure is fixed and non-articulated. It provides pitch stability for the aircraft in its default glide mode.

Using The Legs

How much one will use one's legs while flying is an open question. Primarily, you will need them to be free for a running takeoff and for landing. However, during flight, your legs will provide significant weight-shifting to maintain a stable attitude or to enhance maneuvers---especially at low speeds. During a take-off, when flapping motions are most extreme, birds noticeably shift their legs down and backwards during the backstroke and shift them up and forward during the power-stroke. The reason for this is to maintain level flight. Moving the wings forward shifts the center of lift forward which would result in an upward pitch, so the bird compensates by shifting its legs (and its center of gravity) forward to match the changing center of lift. The backstroke moves the center of lift aft-ward, causing the bird to dive, so, it shifts its legs to the rear to compensate. The same conditions would prevail with our ornithopter so, while flapping the wings, you would, likewise, constantly shift your legs forward and backward to compensate for the changing center of lift.

Window Shade Stirrups

If the legs are left to simply dangle, the pressure on the groin area in contact with the saddle would quickly become uncomfortable (the "dangling legs problem"). To alleviate the condition, the Falcon includes "window shade" stirrups for you to stand on to lift your body weight off the saddle---like standing on the pedals of a bicycle.

The stirrups (shown in the illustration above ) are attached by cables to spring-loaded drums. As with window shades, the drums allow the stirrup cables to extend but automatically lock to prevent the cables from winding up. If you give the stirrups a quick tug, the drums unlock and the springs try to wind up the cables. If you do this and relax your legs, the springs will draw your legs up into the folded position shown below. This folded-leg position is the default glide-mode position in which the craft is balanced for a stable glide.


You can extend your legs at any time. The more you straighten them, the tighter the springs are wound. The stirrup cables become fully taught just before your legs are completely straight. Fully extending your legs, then, will lift you an inch or so off the saddle and free up your legs for a running takeoff or a landing.
Taking off and landing: Although it can't be ruled out, it's probably not possible with this ornithopter to take off in still air on level ground. Most likely, takeoffs will require a gentle headwind or a sloping surface. Simulator studies indicate that, for an aircraft with this wing area, 288 lbs of lift is obtained at 14 MPH. Since humans can easily run at well over this speed, a running takeoff down a slope is well within the design envelope. Landing would be a matter of gliding down at the slowest possible airspeed and performing a stall maneuver at the last second, just as your feet touch the ground.


http://www.dcgeorge.com/ProjectFalcon.html

13 Eylül 2011 Salı

Altın ve Elmas Üreten Türkler

Metalurji ve Malzeme Mühendisliği

İnsanlık tarihini taş devrinden tunç devrine, oradan da demir devrine ulaştıran Metalurji "sanat"ı, bugün temel bilimlere dayalı ve çağdaş medeniyetin kuruluş ve gelişmesine büyük katkıları olan Metalurji ve Malzeme Mühendisliği mesleği adı altında bilimsel ve teknolojik bakımdan geniş bir alanı kapsar hale gelmiştir.
Tarihi açıdan metal, önceleri doğal halinde kullanılmış ve bu da nabit metallerin şekillendirilmesiyle mümkün olmuştur. İlk kullanılan nabit metaller, bakır ve altındır. Metalurjinin tarihi ile Anadolu medeniyetlerinin tarihsel gelişimi neredeyse özdeştir. Arkeolojik bulgular, bakır üretiminin ilk kez Anadolu ve İran topraklarında başladığını göstermektedir. Bakırı işlemek suretiyle, mızraklar ve çeşitli silahlar yapan insanoğlu daha sonraki yıllarda bakır ve kalayı karıştırarak bakırdan daha sert bir alaşım elde etmiştir. Anadolu'da kalay bulunmadığı için Hititler, bakır ile arseniği alaşımlandırmak suretiyle yeni bir alaşım bulmuşlar ve bu gelişmeler de tunç çağının başlangıcına yol açmıştır. Aynı şekilde ilk demir üretimi de M.Ö. 1500 yıllarında yine Anadolu'da gerçekleşmiştir.

Triboloji

Tekerleğin icadından önce ağır yükleri silindirik kalaslar üzerinde kaydırarak bir yerden bir yere taşıyan insanlık, bu kalasları ıslatarak sürtünmenin ve aşınmanın önüne geçme konusunda ilk adımları atmıştır. Tekerleğin M.Ö. 3000'li yıllarda Sümerler tarafından keşfiyle beraber insanlık dönel elemanların yataklama ve bu yataklardaki aşınma problemleriyle tanışmış ve bunlara hal çareleri aramaya koyulmuştur.
Ortaçağda İtalyan mimar ve mühendis Leonardo da Vinci (1452-1519), Fransız fizikçiler AmontonsCoulomb (1736-1806), mekanik ile ilgili çalışmalarda bulunmuşlardır. Coulomb sürtünme konusunda bugün de geçerliliğini koruyan sürtünme kanunu'nu ortaya koymuştur. Sıvı sürtünmesi konusunda Newton (1643-1727), Poiseuille (1799-1869), Hagen (1797-1884), Stokes (1819-1903), ReynoldsTriboloji biliminin temelini atmışlardır. (1663-1705) ve (1842-1912) araştırmalar yapmışlar ve bugünkü
Alman makine mühendisi Richard Stribeck (1861-1950), kaymalı yataklar üzerinde yaptığı deneylerde sürtünmeye etki edebilecek bütün değerleri sabit tutmuş, devir sayısını ve buna bağlı olarak çevresel hızı değiştirerek bugün Stribeck eğrisi olarak bilinen eğriyi elde etmiştir.
Son yıllarda Türk mühendis Ali Erdemir'in çalışmaları dünyada yankı uyandırmaktadır. Erdemir, R&D ödülünü daha önce 1991 yılında, borik asidin motor ve makinelerde sürtünme ve aşınma özelliğini bularak, 1998 yılında ise geliştirdiği atom karbon bir film kaplama ile sürtünme katsayısını sıfıra indirerek kazanmıştı. Son olarak nanoteknoloji kullanarak geliştirdiği yapay elmas özelliği taşıyan buluşu ile R&D ödülünü 2003 yılında 3. kez kazandı.

İSTANBUL TEKNİK ÜNİVERSİTESİ METALURJİ VE MALZEME MÜHENDİSLİĞİ BÖLÜMÜ

Professor Mehmet Sarikaya's Group

Çağdaş simyacılar! Prof. Mehmet Sarıkaya ve Prof. Candan Tamerler altın üretti!

Ali Erdemir

prof. dr. ali erdemir, video

Triboloji

Doğanın Tasarımı (National Geographic Türkiye)

MERCEK


Kutu balığının şeklinde modern tasarım için bir ders gizli. Düşük sürtünme kuvveti sayesinde, saniyede kendi beden uzunluğunun altı katına varan hızlarda yüzüyor; kabuğunun kenarlarındaki, teknelerin karinasına benzeyen çıkıntılarla denge sağlıyor.
 Kutu balığının, suyun direncini şaşırtıcı derecede azaltan biçimi Mercedes-Benz'in "biyonik" arabasına esin kaynağı oldu. Stuttgart'taki bir tesiste rüzgâr tüneli testleri sırasında üzerinden geçen buhar dalgaları, otomobilin -bir litre yakıtla 30 kilometre gitmesini sağlayabilen- aerodinamiğini gözler önüne seriyor.

Balina gibi yüzgeçleri, kertenkele gibi bir derisi, güve gibi gözleri olan nedir? Mühendisliğin geleceği.
Yazı: Tom Mueller
Fotoğraflar: Robert Clark

  Aylardan şubat, yaz ortası, havada tek bir bulut yok... Evrim biyoloğu Andrew Parker, Avustralya kırsalında, Alice Springs'in hemen güneyindeki kızgın kızıl kumların üzerinde diz çöküyor ve "dikenli şeytan"ın (Moloch horridus) sağ arka bacağını su kabının içine batırıyor. Bu sanıldığı kadar tehlikeli bir iş değil: Üstü sivri dikenlerle kaplı olsa da kertenkelenin boyu –kafası hariç– sadece iki santim.Ve Parker'a öyle endişe dolu gözlerle bakıyor ki, annesini kaybetmiş bir bebek dinozoru andırıyor. Dünyanın en zehirli yılanlarına –zehrinin 30 gramı ile yüz kişiyi öldürebilen Oxyuranus microlepidotus ve tehlikesi adından belli olan "çöl ölümü" (Acanthophis pyrrhus)– ev sahipliği yapan bu sert çevre koşullarında yaşayan bir hayvan için oldukça sevimli bir görünümü var. Burada coğrafyanın kendisi de bir o kadar sert; rüzgâr, akasya ağaçlarının arasında en üst dereceye ayarlanmış bir saç kurutma makinesi gibi üfürürken, güneş de üç kat büyük görünüyor. Ve tüm bunlar size, burada, dünyanın üzerinde insan yaşayan en kurak kıtasının bu en kurak bölgesinde, bir sonraki içeceğinizi nereden temin edeceğinize ilişkin bir planınız olması gerektiğini sürekli hatırlatıyor.
Dikenli şeytan ise bunu zaten biliyor. Üstelik öyle etkileyici ve kendinden emin ki, Parker'ı –yılan sokmasını ve başına güneş geçmesini bile unutturacak kadar– büyülüyor. "Bakın, bakın!" diye haykırıyor heyecanla. "Sırtı su içinde kaldı!" Gerçekten de 30 saniye sonra kaptaki su, kertenkelenin bacakları boyunca ilerleyip, dikenli derisi üzerinde ışıldıyor. Birkaç saniye içinde su ağzına ulaşıyor ve kertenkele halinden memnun, ağzını şapırdatmaya başlıyor. Bu kertenkele kelimenin tam anlamıyla ayaklarıyla su içiyor. Daha fazla zamanı olsa dikenli şeytan aynı numarayı bir parça nemli kum üzerinde de yapabilir. Bu, çölde çok ciddi bir rekabet avantajı.
Andrew Parker buraya, kertenkelenin bu işi tam olarak nasıl başardığını keşfetmek için gelmiş. Ama biyolojiye olan merakından değil, kafasında somut bir hedef var: "Dikenli şeytan"dan esinlenerek, insanlara çölde hayat kurtarıcı olan suyu sağlayacak bir cihaz yapmak.
Kumral, dalgalı saçları ve geniş kenarlı beyaz bir şapkası olan ince yapılı İngiliz akademisyen Parker, dikenli şeytanın suyu çekişinin sırrını daha iyi anlayabilmek için damlalıklarla, renk renk pudrayla ve sisleme cihazlarıyla uğraşıyor. Durup durup, İngiliz akademisyenlerin o tipik yumuşak ve melodik şaşırma ve memnuniyet ifadelerini kullanıyor. "Su inanılmaz hızlı dağılıyor!" diyor; elindeki damlalıktan damlayan sular kertenkelenin sırtına damladığı anda sanki bir hokus pokusla kayboluyor. "Derisi sandığımdan çok daha hidrofobik. Suyu ağzına yönlendiren gizli kılcal damarlar olabilir." Son deneyini tamamladıktan sonra ekipmanımızı toplayıp, dört çekerimize atlıyoruz. Biz giderken kertenkele de belli belirsiz bir mahsunlukla arkamızdan bakıyor. Parker, kamp alanına dönerken, arabada bana, "Bu şeytanı doğal ortamında –kumun dokusu, gölge miktarı ve ışığın kalitesi ile– görmek, çevresine nasıl uyum sağladığını anlamak açısından çok önemli," diyor. "İşin makro kısmını bitirdik. Artık derinin mikroyapısını incelemeye hazırım."
Londra Doğa Tarihi Müzesi ve Sidney Üniversitesi'nde araştırmacı olan Parker, biyobenzetimin önde gelen savunucularından biri. Doğadaki tasarımları, mühendislik, madde bilimi, tıp ve diğer alanlardaki problemleri çözmek için uyguluyor. Kelebeklerin ve böceklerin yanardöner renklerini, güvelerin gözündeki yansımayı önleyici dokuyu incelemiş; bu araştırmalar, daha parlak cep telefonu ekranlarının yapımını ve –hangi şirketin desteklediğini bile söyleyemeyeceği kadar– gizli bir kalpazanlığı engelleyici tekniğin geliştirilmesini sağlamış. Doğanın geçmişinden de ilham alıyor: Varşova'daki (Polonya) bir müzede –bir kehribar içinde– sergilenen 45 milyon yıllık sineğin gözlerinde ışığın yansımasını azaltan mikroskobik yivler olduğunu fark etmiş. Ve bunlar da şimdi güneş panellerinde kullanılıyor. Parker'ın yaptığı iş, dünya çapında süren ve giderek güçlenen biyobenzetim hareketinin yalnızca küçük bir bölümünü oluşturuyor. Bath'taki (İngiltere) ve West Chester'daki (Pensilvanya, ABD) mühendisler, uçakların daha çevik hareket edebilmesini sağlayan kanatlar yapmak için kambur balinaların göğüs yüzgeçlerinin serbest kenarlarındaki yumruları inceliyor. Berlin'de, yırtıcı kuşların kanatlarındaki parmaksı uçma tüylerinden ilham alan mühendisler, havadayken biçim değiştirerek sürtünmeyi azaltan ve böylece yakıt verimliliğini artıran uçak kanatları geliştirmeye çalışıyor. Zimbabve'de mimarlar daha konforlu binalar yapabilmek için, termitlerin, tepemsi yuvalarında sıcaklık, nem ve havalandırmayı nasıl kontrol ettiğini anlamaya çalışırken, Japon tıp araştırmacıları da sinir uyarımını en aza indiren sivrisinek iğnesindeki gibi –kenarlarında minik tırtıkları olan– derialtı iğneleri kullanarak enjeksiyon sırasında duyulan acıyı azaltıyor.

Doğanın Tasarımlarını Taklit Etmek
Nora Gallagher 

Tukanların yüzüstü düşmemesi bir mucize gibi görünüyor; çünkü bu Güney Amerika kuşlarının çok büyük gagaları var. Bazı tukanlarda gaga uzunluğu 15 ila 23 santim arasında değişiyor, yani boyunun neredeyse üçte biri... Ama tukanlarda gaganın hem sağlam, hem de hafif olmasını sağlayacak ustalıklı bir tasarımı var. California Üniversitesi (San Diego, ABD) madde bilimi uzmanlarından Marc André Meyers, iki bölümlü yapısının araba kazalarına karşı koruma amacıyla uyarlanıp otomotiv ve havacılık sektörlerinde kullanılabileceği görüşünde.
Meyers, "Tukan gagaları güzel yapılardır," diyor. "Yüzeyi keratinden, yani tırnak ve saçtaki maddeden yapılmış. Ama dış katmanı katı bir yapıda değil. Aslında çatıdaki tahta kiremitler gibi üst üste binmiş ufak altıgen levhalar biçimindeki birçok katmandan oluşuyor. Kabuktan farklı olan iç kısım ise kemik yapılı. Küçük kirişlerden ve zarlardan oluşan hafif ama sıkı bir köpük biçiminde. Ve gaganın bazı alanlarının içi boş." Brezilya doğumlu olan Meyers, babasıyla ava çıktığı günlerden birinde bir tukan kafatası bulmuş. "Gaga çok sağlam ve hafifti; bu özellik yıllarca aklımın bir köşesinde kaldı" diyor. -John Eliot


BiyobenzetimNora Gallagher

Canlı organizmaların neredeyse tümü, içinde yaşadığı ortama benzersiz bir uyum sağlar. Bazılarının bunu çok iyi yapması uzmanları insanlara yönelik ürünlerde ve teknolojilerde doğal tasarımlarını örnek almak üzere incelemeye yöneltmiş bulunuyor. Biyobenzetim adı ile bilinen bu süreç, doğanın ve mühendisliğin buluştuğu kavşaktır.
Biyobenzetimin belki de en iyi örneği "cırtbant". İsviçreli bilim insanı George de Mestral 1948'de köpeğinin tüylerine yapışmış bir pıtrağı çıkarıp mikroskop altında inceledi. Pıtraktaki kancaların yapışkanlığından etkilenerek, bu tasarımdan hareketle iki parçalı bir kopça yarattı. Parçalardan birinin dikenli tohum kılıfındakine benzer sert kancaları var; diğerinde bulunan yumuşak ilmikler kancaların tutunmasını sağlıyor.
 
Kaynakça

Eliot, John. "Tukanın Gagası", National Geographic Türkiye (Aralık 2006).
Mueller, Tom. "Biyobenzetim", National Geographic Türkiye (Nisan 2008), 126-149.
 

Hekzagon

 

Tetractys

Triangular number

Pentagonal number

Hexagonal number

Hexagonal lattice

Hexagon

Polygonal Numbers and Pie

ATOMLAR ARASI BAĞ

BİRİM HÜCRELER

Hegzagonal Sıkı Paket Yapı (HSP)

Hekzagonal kafes sistemi, küre şeklindeki atomların en sıkı kafes sistemidir. En sıkı küreler arasında boşlukta, onlara temas eder ve yeniden en sıkı düzlemi meydana getirir.
Her bir en sıkı elementer hücrede 12*1/6+2*1/2+3=6 atom bulunur. Eğer iki basit hekzagonal kafes sistemi birbiri içine girmiş ise, yine en sıkı atom kafes sistemi doğar. Sıkı hekzagonal kafes  sistemli olan metaller ise: kadmiyum, magnezyum, çinko, ve titandır.

Close-packing of spheres

Kaliforniyum

Berilyum

Hafniyum

Magnezyum

Kadmiyum

Zirkonyum

Titanyum


6 Eylül 2011 Salı

Cahildim Dünyanın Rengine Kandım




Neşet Ertaş – Evvelim Sen Oldun

Cahildim dünyanın rengine kandım
Hayale aldandım boşuna yandım
Seni ilelebet benimsin sandım

Ölürüm sevdiğim zehirim sensin
Evvelim sen oldun ahirim sensin

Sözüm yok şu benden kırıldığına
İdip başka dala sarıldığıma
Gönülüm inanmıyor ayrıldığına

Gözyaşım sen oldun kahirim sensin
Evvelim sen oldun ahirim sensin

Garibim can yıkıp gönül kırmadım
Senden ayrı ben bir mekan kurmadım
Daha bir gönüle ikrar vermedim

Batınım sen oldun zahirim sensin
Evvelim sen oldun ahirim sensin


21 Ağustos 2011 Pazar

Elipsoit


Elipsoit, ikinci dereceden bir yüzey olup, herhangi bir düzlemle arakesitleri elips olmaktadır. Asal eksenler adı verilen birbirine dik üç eksene göre ve bu eksenlerin kesim noktası olan merkeze göre simetrik bir şekil taşır. Orijinde bulunan merkez ve koordinat eksenleri boyunca alınan esas eksenlerine göre elipsoidin denklemi:
\frac{x^2}{a^2} + \frac{y^2}{b^2} + \frac{z^2}{c^2} = 1

a = b, veya b = c veya c = a ise yüzeye bir dönel elipsoit veya siferoit adı verilir. Bu bir elipsi büyük ve küçük ekseni etrafında döndürerek elde edilir. Birinci durumda proleit bir siferoit (football), ikinci durumda obleit (oblate) (basık) siferoit ortaya çıkar. a = b = c iken ortaya çıkan yüzey bir küredir.


15 Ağustos 2011 Pazartesi

...Çünkü müzik, tabiatta vardır... (Erkan Oğur)

"Müzik deşifre oldu. İnsanoğlu, müziği deşifre etti ve bir kenara koydu, insanın bugün yeni bir müzik yaratabilmesi için, gerçekten yaratma kabiliyetinin olması gerekir. Ama gerçek anlamda yaratma. Yani insani bir özellikle buraya ulaşılamaz artık. Söylenecek olan çoktan söylenmiş. Onun dışında biz müziği keşfediyoruz, yaratmıyoruz. Çünkü müzik, tabiatta vardır. Olan bir şeyi yaratamazsınız, icat edemezsiniz; keşfedersiniz. Tabiatta var olanı, olduğumuz yere taşıyoruz; keşfediyoruz. O orada duruyordu. Onu sen yaratmadın. Onu sen keşfettin."

"Şimdi rüzgarın ağacın dallarına değdiğinde yaprakların çıkardığı ses, kuşun öterken çıkardığı ses veya bir çocuğun ağlarken, gülerken çıkardığı sesler, bunlar. Bunun gibi şeyler. Yani neredeyse müzik olarak elimizde kalan bunlar var."

Röportaj: Eren Safi, Kılavuz, Sayı: 39, Haziran 2006, ss. 40-45.

İnsan değil ağaç olsam
Dallarımın arasından rüzgârlar esse,
Yapraklarım, çiçeklerim, meyvelerim olsa,
mevsimleri yaşasam.
Köklerimle toğrağın derinliklerine sarılsam,
kuşlar konsa dallarıma, yuva bile yapsalar.
Böcekler, karıncalar yollansa içime,
çürütseler oralarımı.
Ballarım, sakızlarım olsa,
gövdeme bir insan yaslanıp uyusa...
Ben bunları hiç bilmesem, sadece ağaç olsam.

Erkan Oğur