Forskare vid University of Warwick har inspirerats av den unika rörelsen av darrande aspblad, att utforma en mekanism för skörd av energi som kan driva vädersensorer i fientliga miljöer och kan till och med vara en reserv energiförsörjning som kan spara och förlänga framtiden för Mars-rovers.

University of Warwick tredje års ingenjörsutbildade har de senaste åren fått som uppgift att undersöka pusslet om varför Aspen lämnar skakningar i närvaro av en minsta bris. University of Warwick Engineering forskare Sam Tucker Harvey, Dr Igor A. Khovanov, och Dr Petr Denissenko inspirerades att titta närmare på den uppgift de årligen ställde för sina elever och att ta fenomenet ett steg längre.

De bestämde sig för att undersöka om de bakomliggande mekanismerna som ger den låga vindhastigheten i Aspen lämnar effektivt och effektivt kan generera elektrisk kraft, helt enkelt genom att utnyttja den vindgenererade mekaniska rörelsen hos en enhet som modellerats på bladet. De har idag 18 mars 2019 publicerat svaret på den frågan som en uppsats med titeln "En galopperande energiskördare med flödesanordning" i Tillämpad fysikbokstäver och svaret är ett rungande ja.

University of Warwick Ph.D. ingenjörsforskare Sam Tucker Harvey, huvudförfattaren på tidningen, sa:

"Det mest tilltalande med denna mekanism är att den ger ett mekaniskt sätt att generera kraft utan att använda lager, som kan sluta fungera i miljöer med extrem kyla, värme, damm eller sand. Även om mängden potentiell effekt som kan genereras är liten, det skulle vara mer än tillräckligt för att driva autonoma elektriska enheter, som i trådlösa sensornätverk. Dessa nätverk kan användas för applikationer som att tillhandahålla automatiserad väderavkänning i avlägsna och extrema miljöer. "

Dr Petr Denissenko noterade vidare att en framtida applikation kan vara som reservströmförsörjning för framtida Mars -landare och rovers.

"Mars Rover Opportunitys prestanda överskred långt designarnas vildaste drömmar, men till och med dess hårt arbetande solpaneler övervägs förmodligen av en dammstorm i planetarisk skala. Om vi ​​kunde utrusta framtida rovers med en mekanisk reservuppsamlare baserad på denna teknik , det kan främja livet för nästa generation av Mars -rovers och landare. "

Nyckeln till Aspen lämnar den låga vinden men stora amplituden koggar är inte bara bladets form utan viktigare avser stamens effektivt platta form.

University of Warwick forskare använde matematisk modellering för att komma fram till en mekanisk motsvarighet till bladet. De använde sedan en vindhastighet med låg hastighet för att testa en enhet med en fribärande balk som Aspenbladets platta stjälk, och en krökt bladspets med ett cirkulärt bågtvärsnitt som fungerar som huvudbladet.

Bladet orienterades sedan vinkelrätt mot flödesriktningen, vilket gör att skördaren kan producera självhållande svängningar vid okarakteristiskt låga vindhastigheter som aspbladet. Testerna visade att luftflödet fastnar på bladets baksida när bladets hastighet blir tillräckligt hög, följaktligen fungerar mer på samma sätt som en aerofoil snarare än de bluffkroppar som typiskt har studerats i samband med skörd av vindenergi.

I naturen, benens benägenhet att skaka förstärks också av den tunna stamens tendens att vrida sig i vinden i två olika riktningar. Dock, forskarna som modellerade och testade fann att de inte behövde replikera den komplicerade komplexiteten hos ytterligare en grad av rörelse i sin mekaniska modell. Det var bara att replikera de grundläggande egenskaperna hos den platta stammen som en fribärare och böjd bladspets med ett cirkelbågstvärsnitt som fungerar som huvudbladet var tillräckligt för att skapa tillräcklig mekanisk rörelse för att skörda kraft.

Forskarna kommer därefter att undersöka vilka mekaniska rörelsebaserade kraftgenererande tekniker som bäst skulle kunna utnyttja denna enhet och hur de kan bäst användas i arrays.