Компания Ziehl-Abegg разработала много интересных решений, которые они называют бионическим профилированием, — например, радиальные вентиляторы последнего поколения от компании humpback whale, позволяющие экономить энергию до 10%. Компания утверждает, что это позволяет достичь максимальной эффективности радиальных вентиляторов, превышающей 70%.

Я беседовал с Rainer Grill на стенде компании на недавней пресс-конференции в Ганновере, и он сказал мне, что этот тип биомикрии очень полезен для создания более эффективных продуктов.

“При использовании электродвигателей одной из проблем является шум и эффективность”, — сказал он. “Несколько лет назад мы попытались понять, как можно снизить уровень шума, и оказалось, что мы можем снизить его на 50%. Эти закругленные края являются ключевыми. Если у вас есть одна большая зона турбулентности, она шумная и отнимает много энергии. Если у вас есть небольшие зоны турбулентности, вы уменьшаете шум на 50%. Это связано с совой, которая известна своей бесшумностью по ночам.Точно так же и у совы много перьев, много маленьких перышек.”

Грилл также сообщил, что компания использовала все — от деревьев до папоротников и даже горбатых китов, — чтобы революционизировать свой дизайн.

Когда киты плавают, движение их плавников приводит к постоянному изменению угла наклона. Если бы грудные плавники были расположены под слишком большим углом к противотоку, это создало бы сильную турбулентность, когда вода проходит над ними. “Характерными признаками чрезмерной турбулентности являются высокие потери потока и шум”, — говорит доктор Вальтер Анжелис, технический директор по вентиляционным системам Ziehl-Abegg. На протяжении тысячелетий горбатый кит оптимизировал конструкцию своих плавников. Например, на передней кромке плавников кита имеются выпуклости размером с мяч для гольфа (технический термин — бугорки). Благодаря длинным грудным плавникам кит весом от 25 до 30 тонн может плавать очень быстро и с большой ловкостью. “Мы воссоздали это на передней кромке лопасти вентилятора и придали ей волнообразный профиль”, — сказал Ангелис.

Инженеры-технологи также внимательно изучили задний плавник кита, “двуустку”. V-образный контур задней части крыла предотвращает возможные разрывы потока, что позволяет использовать вентилятор в самых разных диапазонах давления. В целом, эволюция оптимизировала плавучесть горбатого кита таким образом, что он стал очень хорошим и ловким пловцом, несмотря на размеры своего тела. Без этой эволюции его длительные путешествия по мировым океанам без приема пищи были бы невозможны. Новейшее поколение радиальных вентиляторов Ziehl-Abegg диаметром от 710 мм теперь использует знания, полученные в области бионики. Название продукта ZAbluefin заимствовано из английского языка.

“Мы также установили торсион на лопасти вентилятора”, — сказал Ангелис. Это создает оптимальный угол наклона потока по всему пролету. Не только зазубренные задние кромки делают работу крыльчатки тише. Волнообразный дизайн поверхностей лопастей снижает уровень шума.

Специалисты Ziehl-Abegg потратили около двух лет на разработку нового центробежного рабочего колеса для приточно-вытяжных установок и промышленной вентиляции. Бионический профиль оказался очень эффективным с точки зрения производительности и низкого уровня шума. В лопастях с бионическим профилем, в отличие от имеющихся в настоящее время в продаже полых профилированных лопастей, отсутствуют зазоры, в которые могут проникать грязь или конденсат, что приводит не только к коррозии, но и создает дисбаланс. Таким образом, сталь прессуется в гофрированную форму на 600-тонном прессе, создавая бионический профиль. “Это придает нам дополнительную прочность и позволяет оптимизировать вес”, — подчеркнул Анжелис. Меньший вес защищает подшипники двигателя.

Таким образом, новое радиальное рабочее колесо обладает характеристиками двух совершенно разных подходов к бионике: как с точки зрения аэродинамики (орнитология), так и с точки зрения гидродинамики (морская биология). Например, задние кромки лопастей вентилятора воссоздают полет совы. “Как самая тихая хищная птица, сова уже использовалась нами в качестве модели для ряда проектов”, — сказал Фенкл.