Naučnici kažu da su razvili strukturu koja može da apsorbuje i smanji vibracije inženjerskih i mehaničkih uređaja efikasnije od konvencionalnih sistema koji su do sada korišćeni da obuzdaju drhtanje mašina i uređaja u različitim industrijama.
Ovo otkriće, objavljeno u časopisu Naučni izveštaji, povezano je sa jedinstveno dizajniranom strukturom koja kombinuje dve vrste materijala, kaže profesor građevinarstva i inženjerstva životne sredine na Univerzitetu u Šardži, Musa Leblouba, koji je koautor.
„Struktura koju smo dizajnirali je jedinstvena jer kombinuje dve vrste materijala: onaj koji se lako savija (negativna krutost) i onaj koji se opire savijanju (pozitivna krutost)“, rekao je prof. Leblouba. „Kada ovi materijali rade zajedno, oni stvaraju posebno ponašanje u kojem struktura može da izdrži teška opterećenja, a da pritom ostane gotovo nepod uticaja malih vibracija.“
Studija je zajednički napor koji okuplja naučnike sa Tehničkog koledža Univerziteta u Šardži, indijskog Nacionalnog instituta za tehnologiju i Univerziteta Kralj Fahd u Saudijskoj Arabiji.
Naučnici pišu: „Iz analitičkih, numeričkih i eksperimentalnih studija pokazalo se da predloženi model ne samo da predstavlja karakteristike KZS, već takođe pruža efikasne performanse izolacije vibracija, posebno unutar niskofrekventnih opsega.
„Ovo pokazuje sposobnost metastrukture da ublaži vibracijske uticaje kroz inovativni dizajn i strateško korišćenje materijala, čime se uspostavlja njena potencijalna primenljivost u praktičnim inženjerskim rešenjima gde je izolacija vibracija kritična.
Nova „metastruktura“ pokazuje svojstva kvazi-nulte krutosti (KZS). Zasnovan je na mehanizmu visoke statičke i niske dinamičke krutosti. Sastoji se od paralelno raspoređenih ćelija od četiri jedinice, od kojih svaka uključuje nagnute grede i polukružne lukove.
Kvazi-nulta krutost ili KZS je stanje u kojem struktura pokazuje izuzetno nisku otpornost na kretanje unutar određenog opsega, omogućavajući joj da efikasno izoluje vibracije dok i dalje podržava opterećenje. Ova jedinstvena karakteristika je ključna za sposobnost „metastrukture“ da održi stabilnost u osetljivim okruženjima.
Profesor Leblouba je rekao da studija ima za cilj da stvori „rešenje koje nije samo teoretski ispravno već i praktično za primene u stvarnom svetu u industrijama koje zahtevaju preciznu kontrolu nad vibracijama.
„U našem istraživanju razvili smo i potvrdili novu vrstu strukture koja pomaže u kontroli vibracija, koje su neželjeni pokreti koji mogu uticati na performanse mašina i uređaja.“
Glavni autor studije, dr Srajan Dalela, naučnik projekta na Odeljenju za mašinstvo, Nacionalni institut za tehnologiju Rourkela u Indiji, rekao je da se inovacija ističe po svojoj sposobnosti da potisne vibracije svih vrsta mašina u različitim industrijama.
„Sposobnost ove strukture da održi stabilnost uz smanjenje vibracija otvara nove mogućnosti za zaštitu osetljive opreme u različitim industrijama“, rekla je dr Dalela.
„Naše istraživanje uvodi novu granicu u kontroli vibracija, nudeći praktično rešenje za problem koji je izazivao inženjere decenijama.
Naučnici su potvrdili efikasnost svoje novorazvijene „metastrukture“ kroz više analiza i eksperimenata, dodao je prof. Leblouba.
„Testirali smo ovu strukturu putem kompjuterskih simulacija i eksperimenata u stvarnom životu, a naši rezultati su potvrdili da može efikasno da smanji vibracije, posebno na niskim frekvencijama gde se tradicionalne metode bore.
„To znači da bi se naša struktura mogla koristiti u različitim oblastima, kao što su vazduhoplovstvo, medicinsko snimanje i precizni instrumenti, kako bi zaštitili osetljivu opremu od vibracija i poboljšali njihove performanse.
Inženjeri i mehaničari su dugo težili da pronađu rešenje da spreče vibriranje mašina i uređaja tokom rada. Vibracije mašine su im oduvek predstavljale značajan izazov.
Naučnici opisuju svoj pronalazak kao laganu strukturu koja „može da izoluje vibracije za različite frekventne opsege, počevši od nižeg frekventnog opsega do viših [opsega]“, dajući mu širok spektar primena u različitim industrijama.
U svom radu ističu industrijske sfere u kojima njihova nova struktura „pomaže u apsorbovanju i raspršivanju vibracija“ različitih mašina i uređaja.
Oni tvrde da njihova kompaktna i lagana struktura nudi uzbudljive mogućnosti potencijalnih primena. Njihova studija ističe da njihov pronalazak ima sposobnost „ublažavanja vibracija od dosezanja teleskopa i pozicioniranja teleskopskih nosača“ kada se primenjuje u optičkim sistemima.
Što se tiče medicinskih uređaja za snimanje, oni pišu da njihova nova struktura „može da obezbedi stabilno okruženje za MRI mašine za proizvodnju visokokvalitetnih slika, a u mikroskopima visoke preciznosti kako bi se obezbedilo stabilno snimanje“.
Struktura, prema studiji, takođe ima praktične implikacije za sisteme za proizvodnju poluprovodnika jer može „izolovati osetljivu opremu i održati neophodnu stabilnost“.
U sferi preciznih instrumenata i laboratorija, autori pokazuju da njihova struktura ima kapacitet da „održi stabilnost potrebnu za tačne rezultate“.
Autori takođe navode industrijske mašine kao korisnu oblast u kojoj je kontrola vibracija važna za „stabilno okruženje i tačnost“.
„Ova inovacija može poboljšati performanse i životni vek preciznih instrumenata, medicinskih uređaja, vazduhoplovne opreme i još mnogo toga, čineći ove tehnologije pouzdanijim i efikasnijim“, rekao je prof. Leblouba, dodajući da se dizajn „može prilagoditi u zavisnosti od opterećenja koje mu je potrebno za podršku, što ga čini raznovrsnim za različite aplikacije.“
Upitan o važnosti pronalaska, prof. Leblouba je rekao: „Uticaj našeg projekta je značajan, jer nudi novo rešenje za dugogodišnji problem u mnogim industrijama… Ova inovacija može poboljšati performanse i životni vek preciznih instrumenata, medicinskih uređaja , vazduhoplovnu opremu i još mnogo toga, čineći ove tehnologije pouzdanijim i efikasnijim.“
Profesor Leblouba je rekao da se ovaj pronalazak ističe kao prvi te vrste koji dobro funkcioniše u situacijama kada su druge strukture otkazale, posebno u niskofrekventnim vibracijama.
„Dizajn konstrukcije se može prilagoditi u zavisnosti od opterećenja koje treba da podrži, što ga čini raznovrsnim za različite primene. Naši eksperimenti su pokazali da ova struktura može da održi svoje sposobnosti kontrole vibracija čak i kada je podvrgnuta različitim uslovima.“
Naučnici zauzimaju stav čekanja i vide kako bi otkrili kako će industrija reagovati na njihov pronalazak. Ali oni su optimistični i nadaju se da će njihovi nalazi na kraju napraviti razliku.
Vanredni profesor Abul Kalam sa Naučnog koledža Univerziteta King Khalid u Saudijskoj Arabiji rekao je: „Uzbuđeni smo što vidimo kako se naši nalazi mogu primeniti u okruženju u stvarnom svetu, gde su preciznost i pouzdanost najvažniji.“
