Die ”Transactions in Bionic Patents” bilden eine Sammlung von Schriften zu Patent- und Gebrauchsmusteranmeldungen im Themenfeld Biologie & Technik, die in loser Reihenfolge und Terminus erscheint.
Inhaltsverzeichnis
Technische Beschreibung
Fluiddynamisch wirksames, zentralsymmetrisches Strömungsprofil aus geometrischen Grundfiguren
Stand der Technik und der Wissenschaft
Stand der Wissenschaft. Biologie
Problembeschreibung
Problemlösung
Erzielbare Vorteile
Konturlinien, Achsen, Punkte und abgeleitete Größen
Aufbau des Profils
Wirkungsweise
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Ziel dieser Arbeit ist die Vorstellung eines neuartigen, fluidmechanisch wirksamen und zentralsymmetrischen Strömungsprofils, das durch eine mathematisch einfache, auf geometrischen Grundfiguren basierende Konstruktion für den Einsatz in Kraft- und Arbeitstragflächen optimiert wurde. Die Arbeit zielt darauf ab, die Lücke zwischen hochkomplexen Datenbankmodellen und der praktischen Notwendigkeit für einfache, präzise und parametrisierbare Profilkonturen in der Fertigung und Konstruktion zu schließen.
- Entwicklung eines zentralsymmetrischen Strömungsprofils auf Basis von Ellipsen.
- Methodik zur eindeutigen Definition der Profilkontur durch lediglich zwei Parameter.
- Analyse der fluidmechanischen Wirksamkeit im Vergleich zum Stand der Technik.
- Praktische Anwendbarkeit bei der Herstellung von Profillehren und Bauteilformen.
- Übertragbarkeit bionischer Prinzipien auf technische Konstruktionen.
Auszug aus dem Buch
Technische Beschreibung
Die Erfindung betrifft ein fluidmechanisch wirksames, zentralsymmetrisches Strömungsprofil, dessen Kontur mit geringen deklaratorischen Mitteln beschreiben werden kann. Der Erfindung liegt die Idee eines Strömungsprofils zu Grunde, das durch das geometrische Element Ellipse beschrieben und durch lediglich zwei Parameter eindeutig definiert ist. Das Strömungsprofil ist für Kraft- und Arbeitstragflächen geeignet. Ausprägungen und Varianten des fluidmechanisch wirksamen Strömungsprofils können in Serien systematisiert und geordnet werden.
Das Strömungsprofil kann skaliert und parametrisiert werden derart, dass es für Strömungsbedingungen fluidmechanisch wirksam und geeignet ist, die durch kleine Anströmgeschwindigkeiten und kleine geometrische Bauteilabmessungen gekennzeichnet sind.
Zusammenfassung der Kapitel
Technische Beschreibung: Einführung in das neuartige, zentralsymmetrische Strömungsprofil, das durch einfache Ellipsen-Parameter definiert wird.
Stand der Technik und der Wissenschaft: Analyse bestehender Tragflächenprofile und deren Anforderungen an die mathematische Beschreibung.
Stand der Wissenschaft. Biologie: Betrachtung natürlicher, strömungsadaptiver Strukturen, insbesondere der Pectoralflossen bei Walen.
Problembeschreibung: Erläuterung der Schwierigkeiten bei der Beschaffung und Anwendung von Geometriedaten in der praktischen Konstruktion und Fertigung.
Problemlösung: Detaillierte Darstellung der Erfindung und der mathematischen Definition der Kontur mittels zweier Parameter.
Erzielbare Vorteile: Aufzählung der konstruktiven Vereinfachungen und wirtschaftlichen Potenziale des neuen Profils.
Konturlinien, Achsen, Punkte und abgeleitete Größen: Definition der geometrischen Parameter und Bezeichnungen zur Profilkonstruktion.
Aufbau des Profils: Beschreibung der geometrischen Konstruktion basierend auf der Ellipsengleichung.
Wirkungsweise: Validierung der physikalischen Effektivität und der Auftriebswerte des Profils anhand von Berechnungen.
Schlüsselwörter
Strömungsprofil, Bionik, zentralsymmetrisch, Ellipse, Tragfläche, Krafttragfläche, Arbeitstragfläche, fluidmechanisch, Geometrie, Konstruktion, Parametrisierung, Strömungslehre, Paddeldesign, Profilkontur, Fertigungstechnik.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser Arbeit grundsätzlich?
Es geht um ein neues, zentralsymmetrisches Strömungsprofil für Tragflächen, das durch einfache geometrische Ellipsenelemente definiert ist und besonders für die praktische Anwendung in der Fertigung optimiert wurde.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Die Themenfelder umfassen angewandte Bionik, Strömungsmechanik, geometrische Profilkonstruktion und die Überführung wissenschaftlicher Modelle in die praktische Bauteilfertigung.
Was ist das primäre Ziel der Entwicklung?
Das Ziel ist die Bereitstellung eines präzisen, aber mathematisch leicht zu handhabenden Profils, das auch bei kleinen Abmessungen und individuellen Fertigungen eine hohe Strömungseffizienz garantiert.
Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?
Die Methodik stützt sich auf die potentialtheoretische Analyse und die mathematische Beschreibung mittels Ellipsengleichungen, um eine eindeutige Parametrisierung zu ermöglichen.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil befasst sich mit dem Vergleich zum Stand der Technik, der Ableitung aus biologischen Vorbildern sowie der detaillierten geometrischen Definition und Wirkungsanalyse des Profils.
Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?
Kernbegriffe sind zentralsymmetrisches Strömungsprofil, Bionik, Ellipsengeometrie, Kraft- und Arbeitstragflächen sowie Parametrisierung.
Wie definiert sich die Profilkontur konkret?
Die Kontur wird durch zwei zentralsymmetrische Halbellipsen gebildet, die durch zwei spezifische Parameter (p1 und p2) in Bezug auf die Profiltiefe eindeutig festgelegt sind.
Warum ist das vorgestellte Profil für den Bootsbau von Vorteil?
Da das Profil auf einfachen mathematischen Beziehungen basiert, können Konstrukteure in kleinen Bootsbaubetrieben Formen und Profillehren wesentlich einfacher und robuster fertigen als bei komplexen, datenbankgestützten Profilen.
Welche Rolle spielt die Natur bei dieser Konstruktion?
Die Natur dient als Vorbild für strömungsadaptive Systeme, wobei die beidseitig beaufschlagbaren Pectoralflossen von Walen als Inspirationsquelle für das zentralsymmetrische Design dienten.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor:in), 2015, Transactions in Bionic Patents, Vol. 9: Fluiddynamisch wirksames, zentralsymmetrisches Strömungsprofil aus geometrischen Grundfiguren, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/303066
