The typical for surfboards and differently designed fins at the tail stabilize the board in drive and enable steering movements in the shaft. Finns are as guidance and control wing for lateral plane of surfboards and fluidic properties and the specific selection by the surfer that are critical to performance, maneuverability and style of surfing. Profile flexible, deflectable or hingedly executed designs for surfboard fins are not prior art. The specific requirements in driving and maneuvering, make flexible guidance and control systems wings desirable with non-symmetrical airfoils. The artificial fin system CARPO is inspired by the fluid-structure interaction of elastic-moving dolphin hand. The "hands" of vertebrates form of kinematic structures that occupy adaptively and autonomously an advantageous shape under mechanical stress. This passive exercise Deformation interaction of the metacarpal (lat.: metacarpal) requires no cognitive effort of the essence. We call stress Adaptive Designs "intelligent mechanics, i-mech". The metacarpals system of dolphins is a spatially effective linkage, lead in the flow forces on a load-adaptive change in shape of the structure. The sensible semantics of functional elements makes the ordering and the kinematic principle of Biosystems visible.
Inhaltsverzeichnis
The artificial fin system CARPO
Hands
Whales
Evolution of fins
From water to shore.
Offshore back into the water
Zielsetzung und thematische Schwerpunkte
Die Arbeit untersucht die bionische Übertragung biologischer Bewegungsprinzipien von Wirbeltieren auf technische Systeme, insbesondere bei der Entwicklung von load-adaptiven Surfboard-Finnen. Ziel ist es, durch das Verständnis der morphologischen und kinematischen Anpassungen in der Natur neue Ansätze für "intelligente Mechanik" in der Konstruktion zu liefern.
- Analyse der kinematischen Strukturen von Wirbeltier-Extremitäten.
- Untersuchung der Fluid-Struktur-Interaktion bei Fischflossen.
- Evolutionäre Betrachtung der Fortbewegung von landlebenden zu aquatischen Wirbeltieren.
- Entwicklung von adaptiven Designprinzipien für technische Strömungsleitflächen.
Auszug aus dem Buch
The artificial fin system CARPO
Surfing (hawaiian: he'e nalu, engl. surfing) exerted on coastal waves and is in a sliding motion on the water surface. The typical for surfboards and differently designed fins at the tail stabilize the board in drive and enable steering movements in the shaft. Finns are as guidance and control wing for lateral plane of surfboards and fluidic properties and the specific selection by the surfer that are critical to performance, maneuverability and style of surfing. Profile flexible, deflectable or hingedly executed designs for surfboard fins are not prior art. The specific requirements in driving and maneuvering, make flexible guidance and control systems wings desirable with non-symmetrical airfoils. The artificial fin system CARPO is inspired by the fluid-structure interaction of elastic-moving dolphin hand. The "hands" of vertebrates form of kinematic structures that occupy adaptively and autonomously an advantageous shape under mechanical stress. This passive exercise Deformation interaction of the metacarpal (lat.: metacarpal) requires no cognitive effort of the essence. We call stress Adaptive Designs "intelligent mechanics, i-mech". The metacarpals system of dolphins is a spatially effective linkage, lead in the flow forces on a load-adaptive change in shape of the structure. The sensible semantics of functional elements makes the ordering and the kinematic principle of Biosystems visible. CARPO FIN is a first fundamental transfer of biological shaping principle "carpus" in a flow-adaptive, artificial surfboard fin.
Zusammenfassung der Kapitel
The artificial fin system CARPO: Einführung in das Konzept der bionischen Finnenentwicklung basierend auf dem CARPO-System, das natürliche Bewegungsabläufe auf technische Surfboard-Finnen überträgt.
Hands: Detaillierte Untersuchung des Metacarpalsystems bei Wirbeltieren als Modell für intelligente Mechanik und adaptive Strukturen.
Whales: Analyse der evolutionären Entwicklung von aquatischen Wirbeltieren und deren morphologische Anpassung an den Lebensraum Wasser.
Evolution of fins: Wissenschaftliche Betrachtung der phylogenetischen Entwicklung von Flossen sowie deren struktureller und mechanischer Aufbau.
From water to shore: Beschreibung der evolutionären Übergänge vom Wasser an Land und die damit verbundenen Veränderungen der Extremitätenstruktur bei Tetrapoden.
Offshore back into the water: Untersuchung des sekundären Rückkehrprozesses von Landsäugern in den aquatischen Lebensraum und die resultierenden Rückanpassungen der Skelettstrukturen.
Schlüsselwörter
Bionik, Intelligente Mechanik, CARPO, Wirbeltiere, Hydrodynamik, Surfboard-Finnen, Adaptive Strukturen, Evolution, Flossenmechanik, Fluid-Struktur-Interaktion, Metacarpal, Biomechanik, Lastanpassung.
Häufig gestellte Fragen
Worum geht es in dieser wissenschaftlichen Arbeit grundsätzlich?
Die Arbeit befasst sich mit der bionischen Optimierung von Surfboard-Finnen durch die Übertragung biologischer Konstruktionsprinzipien aus der Wirbeltiermorphologie in die technische Konstruktion.
Was sind die zentralen Themenfelder der Publikation?
Die zentralen Felder sind die Biomechanik, die evolutionäre Morphologie von Wirbeltieren, Strömungslehre (Hydrodynamik) und die Entwicklung adaptiver technischer Bauteile.
Was ist das primäre Ziel der Untersuchung?
Das Hauptziel ist es, ein "load-adaptives" Finnsystem zu entwickeln, das sich durch passive Verformung unter mechanischer Belastung optimal an Strömungsverhältnisse anpasst, inspiriert durch das Metacarpalsystem von Delfinen.
Welche wissenschaftliche Methode kommt zum Einsatz?
Es wird eine Kombination aus phylogenetischer Analyse, morphologischer Untersuchung biologischer Vorbilder und der Übertragung dieser Daten in konstruktive Designprinzipien (i-mech) verwendet.
Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?
Der Hauptteil analysiert den Aufbau von Flossen und Extremitäten, die physikalischen Interaktionen zwischen Struktur und Fluid sowie die evolutionären Hintergründe dieser Anpassungsleistungen.
Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?
Die Arbeit wird maßgeblich durch Begriffe wie Bionik, intelligente Mechanik, Fluid-Struktur-Interaktion und adaptive Designprinzipien geprägt.
Warum wird speziell das Delfin-Handmodell für die Forschung herangezogen?
Das Delfin-Metacarpalsystem dient als perfektes Vorbild, da es eine räumlich effektive Kopplung bietet, die ohne kognitive Steuerung autonom auf mechanischen Stress reagiert und somit das ideale Modell für passive adaptive Strukturen darstellt.
Wie unterscheidet sich die "nicht-orthodoxe" Verformung von herkömmlichen technischen Ansätzen?
Im Gegensatz zu konventionellen Komponenten, die bei Belastung starr bleiben oder einfach ausweichen, nutzen nicht-orthodoxe Strukturen die Deformation gezielt zur Strömungskontrolle, um beispielsweise den Auftrieb zu erhöhen oder Strömungsabrisse zu verzögern.
- Arbeit zitieren
- Dipl.-Ing. Michael Dienst (Autor:in), 2016, The Origin Of Biological Complex Gear, München, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/337029
