Подшипники скольжения и (внезапно!) качения можно встретить и в мире флоры и фауны. Конечно, не факт, что человек вдохновлялся этими примерами при создании подшипников. Расскажем о конкретных случаях, — не слишком известных, но очень впечатляющих.
1. Бактерии и их жгутики
Жгутик бактерии (например, кишечной палочки) приводится во вращательное движение своего рода молекулярным мотором. Этот мотор встроен в оболочку бактерии и состоит из статора и ротора. Место, где вращающийся элемент (стержень жгутика) проходит через мембрану и клеточную стенку, представляет собой одновременно уплотнение и подшипник, состоящий из белковых колец. Подшипник обеспечивает вращение с частотой до 1000 оборотов в секунду (прописью: тысяча в секунду) и герметичность клетки.
С помощью подшипника кишечная палочка попадет из уличной шаурмы к вам в организм!
2. Основание перьев у птиц
Перья сидят в коже в специальных мышечно-фолликулярных комплексах. Эти фолликулы действуют как подшипники скольжения, позволяя перу поворачиваться почти на 360 градусов. Птица может управлять каждым пером индивидуально с помощью крошечных мышц, чтобы поправить оперение, распушить его для сохранения тепла или прижать к телу для улучшения аэродинамики.
Птице дронт подшипники не помогли, ее полностью истребили
3. Сустав саранчи или кузнечика
Стрекочущая козявка взяла от эволюции очень сладкий приз! О результатах исследования саранчи Locusta migratoria докладывал журнал Science.
Сустав саранчи позволяет совершать мощнейшие головокружительные прыжки при взлете, — при этом сам обладатель коленей весьма крупный, и по меркам насекомых, тяжеловесный парень. В суставе есть слой из микроскопических жировых шариков-пылинок, так что твердые поверхности кутикулы при движении перекатываются по этим гранулам, а не скользят друг по другу. Эта нанотехнология значительно снижает трение и устраняет заедания.
Не путать с кузнечиком, это Саранча перелетная
4. Шея совы
Сова так потешно крутит головой не потому что хочет казаться страшнее. Просто совы не могут поворачивать свои огромные глаза, и чтобы рассматривать обстановку, решили эволюционировать по-инженерному. У совы 14 шейных позвонков (у человека и жирафа 7), и они обеспечивают поворот головы вокруг вертикальной оси от края до края на 270 градусов. А еще сова может смотреть в потолок себе за спину! При этом сосуды и нервные жгуты в позвонках остаются невредимыми. Человеку есть чему поучиться: для наших роботов нужны очень подвижные шарниры, в которых много электропроводки или оптических волокон.
Ты подшипник видишь? А он есть!
5. Бонус: гемосовместимый подшипник, созданный человеком, в живом организме
В качестве бонуса немного сменим концепцию: речь сейчас о подшипнике, который, являясь частью живого организма, не создан самой природой. Искусственное сердце — сложнейший медицинский насос, бесперебойно работающий пять и более лет — не может обойтись без подшипников. Требования к этим деталям высочайшие, в частности, полная химическая нейтральность. В случае, когда подшипник работает в крови, его называют гемосовместимым.
От чисто механических узлов медицина давно отказалась, так как они были склонны к «засорению», то есть становились причиной тромбов. Современные сердца работают с подшипниками гидродинамическими (вращение ротора и поддержание зазора за счет потоков жидкости под давлением) и на принципе магнитной левитации (ротор удерживается и вращается в поле, создаваемом электромагнитами).
Заключение
Матушка-природа постоянно вдохновляла людей на изобретения, она научила нас порхать, как птицы, или погружаться на дно, подобно дельфинам. Есть даже термин для ноу-хау, позаимствованных из живой природы — бионика или биоинспирация. А созданием отдельных устройств, повторяющих действие природных структур (рук, щупалец, крыльев или даже языков) занимается мехатроника. Учиться надо у лучших! Если уж улитки и ленивцы протянули миллионы лет на нашей планете, то и мы сможем, главное, — не останавливаться.
