Полет птиц и насекомых без формул. Часть I. Описание

Полет птиц и насекомых без формул. Часть I. Описание
И. Ю. Степанов

Книга «Полет птиц и насекомых без формул» – это единственная книга, посвященная теме полета птиц и насекомых, в которой вы не найдете ни одной формулы, ни одного математического уравнения. Книга предназначена для широкого круга читателей и будет полезна также программистам, пишущим компьютерные программы полета птиц и насекомых. I часть – описание, II часть – наглядное приложение.

Полет птиц и насекомых без формул

Часть I. Описание

И. Ю. Степанов

Художественное оформление И. Ю. Степанов

© И. Ю. Степанов, 2021

ISBN 978-5-0053-6651-1 (т. 1)

ISBN 978-5-0053-6652-8

Создано в интеллектуальной издательской системе Ridero

ОТ АВТОРА

Книга «Полет птиц и насекомых без формул», является результатом моих исследований по теме природных движителей, дающих возможность различным семенам растений пассивно перемещаться в воздухе, а птицам и насекомым активно летать.

Представленные размышления легли в основу моего понимания сути перемещения живых организмов в воздухе, и дали мне возможность создать простой, эффективный движитель, с помощью которого человек может отталкиваться от воздуха, как это делают насекомые и птицы.

Сразу возникает вопрос. Действительно ли, может человек, находящийся в лодке или на плоту, взяв в руки движитель, подобный крылу птиц или насекомых, двигать лодку или плот, отталкиваясь движителем от воздуха?

Если сможет, то какого размера и формы должен быть движитель? Как его держать, и каким образом «махать»?

Если не сможет, то по какой причине?

Для того, чтобы ответить на эти вопросы, в 2011 году мной был создан первый опытный образец движителя, с помощью которого я привел в движение плавательное средство, отталкиваясь движителем от воздуха (вместо гребных весел).

Вес одного движителя – 1.5 кг, общий вес плавательного средства с человеком и двумя движителями – 116 кг. Привод ручной. Частота махов – 0,9 – 1,2 Гц, скорость перемещения примерно 1м/с, максимальная мощность – 25 Вт.

Много это или мало? Для человека, это легкая усталость, а для шуруповерта, например, у которого мощность 300 Вт, это всего лишь десятая часть.

В 2019 году усовершенствованные движители я установил на SUP-доску и испытал их на озере. Испытание было снято на видео.

Для тех, кто стоял на SUP-досках и одним веслом отталкивался от воды, могу сказать следующее. Приводить в движение «Машущие движители», а по-простому, «махать» ими, не представляет особого труда, но при этом, стоишь на доске более уверенно.

Всё, что здесь написано, кому-то может показаться спорным, кому-то примитивным, а кому-то и вовсе недостойным внимания.

Несмотря на разное отношение к прочитанному, нужно помнить, что именно этот подход помог мне создать не игрушечную модель с машущими крыльями, а полноразмерный движитель, работающий от силы мышц человека, и способный приводить в движение плавательное средство с человеком на борту.

Книга состоит из двух частей.

В первой части, которую я назвал «Описание», описаны некоторые свойства семян растений, летающих насекомых (жуки, бабочки, стрекозы), рыб и рукокрылых. Первая часть книги без иллюстраций.

Вторая часть, названная «Наглядное приложение к первой части», имеет мало текста, так как в ней собраны рисунки, схемы, фотографии, дополняющие сухой текст первой части.

У Вас в руках первая часть первой книги, посвященной полету птиц и насекомых.

Первая часть книги «Полет птиц и насекомых без формул» выставляется в интернет магазинах бесплатно.

Желающим приобрести бумажную версию, надо будет оплатить тираж и почтовые расходы.

Вторая часть книги, платная.

Следующая книга будет называется «Движительный элемент птичье перо», выпуск которой запланирован на конец лета 2021 г. Четыре главы в ней посвящены описанию птиц (перья, скелет, мускулатура, и др.). В остальных главах будет дано подробное описание различных конструкций движителя, на который будет подана заявка на изобретение.

ПРЕДИСЛОВИЕ

Крыло птицы имеет очень интересную и я бы сказал, оригинальную конструкцию. Интересную, потому что в птичьем крыле, как и у человека, есть плечо, локоть, кисть и даже пальцы. Плечо имеет одну кость, локоть состоит из двух костей, локтевой и лучевой, в кисти находится еще больше косточек. На этих костях крепятся мышцы и кожа. В коже кисти и локтя (мышцы там, практически, незначительные) находятся маховые перья, которые своим очином упираются в локтевую кость.

Оригинальность конструкции птичьего крыла, во-первых, в том, что маховые перья упираются в локтевую кость!

Во-вторых, в том, что в локте нет мышц, которые могли бы удерживать перья вместе с телом крыла в горизонтальном положении.

Если бы кость опиралась на маховые перья птицы или имелись крепкие мышцы, удерживающие перья в любом положении, то тогда смело можно говорить о том, что птица в полете опирается на перья. Но в реальности опереться птица может только на незначительную часть очина пера, да и то эта опора весьма условна, так как при движении крыла вниз площадь опахала пера будет выворачивать кожу локтя, причиняя птице боль.

Внятного объяснения возможности полета «устройства» под названием птица, я до сих пор нигде не нашел. Да, и невнятного объяснения тоже нет, так как авторы, берущиеся объяснять полет птиц, данного вопроса вообще не касаются.

Они быстренько переходят к проекционной площади всего крыла, углам атаки, подъемной силе, силе тяги крыла, траектории движения крыла, и т.д., т.е. переходят к близким и понятным им математическим терминам, оперируя при этом множеством формул. Но формулы не объясняют самого главного вопроса, из-за непонимания которого даже погибали люди. Каким образом маховые перья, которые, в общем- то, находятся за телом птичьего крыла, создают опору птице во время полета?

…И птицы, и насекомые, вполне успешно летают в замкнутых пространствах, где всякое движение воздуха, практически, отсутствует. В этом случае не происходит обтекание или перетекание крыла «движущимся» воздухом, так как крыло птицы или насекомого само врезается в слой стоячего воздуха, разрывая и раздвигая его.

Разряжение (т.е. пониженное давление по существующей теории создания подъемной силы крыла) в этом случае будет с той стороны крыла, на которой будет больше шероховатостей и разных неровностей, уносящих с собой частицы воздуха, и препятствующие плавному и быстрому перемещению крыла в стоячем воздухе. При этом гладкая и скользкая поверхность крыла никак не изменит слой воздуха (не сожмет его и не растянет), поэтому давление воздуха на ней, то есть на гладкой стороне, не изменится.

Но, как мы знаем, наиболее гладкой и скользкой поверхностью является верхняя поверхность птичьего крыла, ибо нижняя часть опахала пера, а, значит, и нижняя часть всего крыла, более «шершавая». Таким образом, некоторое разряжение воздуха возможно лишь под крылом, и во время птичьего полета видно, что концы второстепенных маховых перьев загибаются вниз даже при снижении птицы…

Все известные объяснения машущего полета напрямую связаны, так сказать, с «уникальными» мышцами насекомых и птиц (дескать, они сильнее, чем у человека). Но «Общая зоология» говорит о том, что мышцы у всех организмов, по сути, почти одинаковые, только имеют различный частотный предел сокращения, после которого наступает усталость мышц. При продолжительной работе, мышечные волокна становятся невосприимчивыми к раздражителю, и после нескольких секунд работы, как бы замирают в сжатом состоянии. Однако, частота биения крыльев многих насекомых находится значительно выше этого предела.

Так, при традиционном объяснении длительных перелетов насекомых и птиц происходит некоторый конфуз. С одной стороны мышцы насекомого не должны сокращаться с такой высокой частотой, а с другой стороны крылья все-таки машут. В дополнение к этому, логика подсказывает, что перелеты птиц и насекомых на большие расстояния не могут происходить без автоматического махания крыльями, при котором происходит лишь пассивное движение мышц…

На все предметы, находящиеся в воздухе или в воде, постоянно действует сила земного тяготения. Для того, чтобы тело могло удерживаться в воздухе или в воде необходимо, чтобы на это тело действовала другая сила, как минимум, постоянно уравновешивающая силу земного тяготения. Но в различных источниках приходится читать, что в некоторых положениях птичьего крыла возможна даже «отрицательная» подъемная сила.

Движение и плотность среды помогают животным вполне успешно перемещаться в воздухе или в воде, но неправильное указание площади опоры, на которую опираются во время полета насекомые и птицы, и непонимание работы их движителей, создающих тягу постоянно и бесперебойно, делают пока невозможным создание искусственного машущего полета…

В описании полета семян растений, насекомых, рукокрылых и птиц, я старался придерживаться того, чего нет в других источниках, или, на мой взгляд, недостаточно освещено.

Например, движение рыб с помощью хвоста и изгибов тела происходит во время их движения. Но начальный, резкий рывок, дающий возможность максимально использовать хвостовой плавник, рыба (кроме акул) осуществляет несколько, по-другому…

Во многих источниках достаточно полно описаны силы, действующие на проекционную площадь крыла, поэтому я не стал повторяться, а больше внимания уделил тому, о чем в них не говорят.

Во-первых, конечно, это перья птиц, без которых летающая птица вообще не летает. По моему мнению, совершенно недостаточно уделено внимания перьям птиц, хотя и приводятся их довольно-таки подробные описания.

Во-вторых, опахала маховых и кроющих перьев во время полета расширены и расположены у птиц слоями и рядами внахлест. Каждый ряд перьев непосредственно участвует в создании сил, движущих птицу, поэтому реальная суммарная площадь крыла значительно больше её проекционной величины.