Устройство для пережатия крыльев птицы. Устройство крыла птицы


Некоторые особенности крыла. Птицы

Завоевавшие воздух

Некоторые особенности крыла

Некоторые особенности крыла были исследованы сравнительно недавно. Маховые перья птиц обладают приспособлениями для управления пограничным неподвижным слоем воздуха над крылом. Роль такого управления пограничным слоем воды была показана на дельфинах по типу дельфиньей кожи создана обшивка для подводных аппаратов, названная "Ламинфо". Торпеда, покрытая такой обшивкой, смогла развить скорость в полтора раза больше, чем обычная. Похожий механизм найден и у птиц. Поверхность маховых перьев птиц вовсе не идеально гладкая. Сверху на ней обнаружена едва заметная пушистость, создаваемая поверхностной структурой бородочек перьев. Такой микрорельеф обеспечивает очень тонкий пограничный неподвижный слой воздуха над поверхностью крыла. Он играет роль смазки, позволяющей потоку воздуха над крылом дополнительно увеличивать скорость. А если разница скорости воздуха над и под крылом увеличится, значит, увеличится и подъемная сила. Кроме того, поверхность крыла имеет четко выраженные бороздки, направленные по-разному на верхней поверхности крыла и на нижней. Поток воздуха автоматически приобретает неодинаковое направление над и под крылом. Это создает дополнительную разницу скоростей воздушного потока над и под крылом и увеличивает подъемную силу. При крутом взлете или приземлении на кистевых сгибах крыльев многих птиц выпячиваются небольшие компактные пучки перьев, по форме напоминающие крыло в миниатюре. Это так называемое крылышко. При больших углах атаки крылышко, как автоматический предкрылок самолета, пропускает часть воздуха через щель между собой и остальным крылом. Это не дает воздушному потоку срываться с крыла и образовывать вихри, тормозящие полет. Особенно часто пользуются крылышком птицы кустарников и зарослей, постоянно взлетающие и приземляющиеся. Само крылышко тоже создает подъемную силу-до 20 % от подъемной силы крыла.

Аэродинамические особенности полета птиц в большой степени зависят от формы крыла. Разнообразие форм крыльев в природе почти бесконечно велико, но можно выделить некоторые основные типы (табл. 1).

Форма крыла и аэродинамические особенности полета птиц. Таблица 1.
Форма крыла Характер полета Примеры
1. Острое длинное крыло при умеренно длинном предплечье Машущий полет, скольжение, реже парение Ласточки, стрижи, соколы, крачки, щурки, многие кулики
2. Широкое короткое крыло Трепещущий волнообразный полет, реже машущий Большинство воробьиных
3. Широкое длинное крыло с резко выступающими маховыми Парящий, реже машущий полет Крупные хищники, веслоногие, журавли, аисты, цапли, чайки
4. Широкое короткое крыло с круто согнутыми маховыми Быстрый хлопающий непродолжительный полет с частыми взмахами, затем короткое скольжение Куриные
5. Очень узкое длинное крыло с удлиненным предплечьем Скользящий и парящий полет Трубконосые

Между этими типами крыла существует огромное количество переходов, но чаще всего в природе встречаются два основных типа и их модификации: закругленное широкое крыло и заостренное длинное.

www.birdsbb.ru

Почему птицы летают и не падают?

Гравитация, или сила притяжения, действующая на все, что находится на нашей планете, конечно, распространяется и на птиц.Для того чтобы удерживаться в воздухе, пернатым необходимо как-то противодействовать силе тяжести. Для противодействия природа наделила птиц крыльями. Особое строение крыла помогает птицам взлетать, удерживаться в воздухе, медленно парить или преодолевать большие расстояния.

Как устроено крыло?

Крыло птицы имеет не плоскую, а выгнутую форму. В полете воздух проходит над и под крылом, и оба потока достигают оконечности крыла одновременно. Но по верхней, выпуклой стороне крыла огибающая его струя воздуха проходит более длинный путь, чем по нижней. Поэтому и движется эта струя воздуха над крылом быстрее, чем та, что под крылом. Скорость движения струи воздуха над крылом выше, а давление ниже, чем под крылом.

Именно эта разница в давлении и рождает подъемную силу, противодействующую силе тяжести. Мощность подъемной силы зависит от формы и размера крыла. Имеют значение также скорость встречного потока воздуха и угол, под которым этот поток достигает переднего края крыла.

Птица имеет возможность регулировать подъемную силу, изменяя угол наклона крыла. К примеру, чтобы приземлиться, птице нужно повернуть крыло как можно круче по отношению к встречному потоку воздуха.Огромное значение имеют для полета перья. Крыло птицы состоит из двух групп перьев: первостепенные, расположенные на тыльной стороне кисти, создают тягу во время полета. Эти перья крупные, в отличие второстепенных, прикрепленных к локтевой кости и составляющих несущую поверхность.

Второстепенные маховые перья расположены ближе к телу, и они лишь немного двигаются вверх и вниз. А длинные первостепенные перья своей формой напоминают пропеллер и двигаются с большой амплитудой.

Формы полета

Существуют разные формы полета, и самая распространенная из них – планирование и парение. Птица спускается с верхней точки (с крыши дома, вершины горы), и в движение ее приводит сила тяжести. Встречный воздушный поток создает подъемную силу, и птица по наклонной постепенно планирует вниз.

Если при этом на крылья действуют восходящие от земли потоки теплого воздуха, птица может не двигать крыльями и просто парить в небе. В таких потоках теплого воздуха подолгу могут парить степные орлы.

Интересно, что способность парить доступна только птицам, масса и размеры которых не меньше размеров вороны. У мелких птичек крылья небольшие. Их аэродинамические свойства не способны обеспечить парение, и таким птицам приходится энергично размахивать крыльями. Этот способ полета тоже имеет свое название – активный, или машущий.

Есть птицы, которые не могут летать. Например, в ходе эволюции крылья пингвинов трансформировались в ласты, которыми они помогают себе маневрировать в воде. Слишком тяжелы для полета страусы.Чтобы подняться в воздух, им понадобились бы огромные крылья, но, чтобы управлять этими крыльями, страусам необходима была бы еще более развитая мускулатура, которая еще увеличила бы вес птиц. Вообще летать могут птицы весом не выше двадцати килограммов. Крупным дрофам, чтобы взлететь, нужно хорошо разбежаться.

Летные качества птиц

Они определяются формой и размером крыльев. Птицы с острыми и узкими крыльями летают очень быстро, с округлыми и широкими – могут легко маневрировать в полете; такими крыльями природа одарила птиц, живущих в кустарниках и лесных чащах.

Большие и широкие, закругленные спереди крылья журавлей и аистов позволяют этим птицам долго парить в слабых восходящих воздушных потоках. Чайки же, летающие над морем, справляются с мощными потоками воздуха, поэтому и крылья у них удлиненные и заостренные.

Скорость, с которой могут летать птицы, поразительна: у воробья она составляет 40 километров в час, а у стрижа – 80. Сапсан в пикирующем полете может развивать скорость до 30 километров в час, а крохотная колибри способна ускориться до 150 километров. Высота полета зависит от погоды и географических условий.

Птицы отряда воробьиных могут лететь на высоте от полуметра над морем до семи километров в горной местности. При перелетах птицы поднимаются на высоту от одного до полутора километров над уровнем моря, но многие летают не выше 150 метров. Интересный факт: гуси, которые перелетают в Индию над Гималаями, покоряют высоту 8830 метров.

В целом, помимо формы и размеров крыльев, а также типа перьев, к полету приспособлена и форма тела, и особенности строения скелета птиц. На внешней поверхности грудины у птиц есть большой вырост – киль, к которому крепятся мощные грудные мышцы. Именно они управляют движениями крыльев.В позвоночнике птиц отдельные позвонки (поясничные, крестцовые, хвостовые) срастаются друг с другом для создания прочной опоры мышцам. Сам скелет птиц легкий, потому что часть их костей – полые. Вес мышц составляет до четверти всей массы тела птицы – это обеспечивает ей силу и выносливость, а также дает возможность запасти много кислорода.

Хорошее снабжение кислородом очень важно для полета, и природа мудро наделила птиц двойным дыханием: газообмен в их организме происходит при вдохе и при выдохе.

www.vseznaika.org

Способ и устройство для обработки крыла тушки птицы, прикрепленного к указанной тушке

Изобретения предназначены для использования в птицеперерабатывающей промышленности. Способ и устройство для обработки крыла тушки птицы, причем крыло прикреплено к указанной тушке птицы, которая подвешена за ноги. Крыло содержит верхнее крыло, среднее крыло и, возможно, конец крыла, причем в локтевом суставе, который соединяет верхнее крыло со средним крылом, обеспечены капсула и связки, и при этом обработка с помощью устройства приводит к отделению среднего крыла от верхнего крыла. Способ включает стадию разрезания крыла в верхнем крыле смежно локтевому суставу и стадию скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла для отделения костей указанного среднего крыла и указанного верхнего крыла, затем среднее крыло отрывается от верхнего крыла, при этом последнее остается прикрепленным к тушке птицы. Стадию разрезания крыла в верхнем крыле смежно локтевому суставу выполняют таким образом, чтобы прорезать связку, которая обеспечивает соединение между средним крылом и верхним крылом. Изобретения обеспечивают отделение среднего крыла от верхнего крыла, когда последнее остается прикрепленным к тушке, без повреждения костей и образования осколков костей. 2 н. и 2 з.п. ф-лы, 9 ил.

 

Изобретение относится к способу и устройству для обработки крыла тушки птицы, прикрепленного к указанной тушке.

Специалисту в данной области известно, что крыло птицы содержит верхнее крыло (также называемое плечевой частью крыла), среднее крыло и конец крыла, в котором в локтевом суставе, который соединяет верхнее крыло со средним крылом, обеспечены капсула и связки.

EP-B-1868443 раскрывает такой способ и устройство, в которых крыло по-прежнему прикреплено к тушке птицы, и причем обработка приводит к отделению среднего крыла от верхнего крыла. Известный способ включает стадию разрезания крыла в верхнем крыле смежно локтевому суставу, однако эта стадия только сводится к прорезанию кожи, которая была натянута, и ее выполняют для уменьшения этого натяжения, так что после нее верхнее крыло и среднее крыло могут легче раздвигаться. Затем используют режущие средства, которые прорезают капсулу смежно локтевому суставу, однако, без повреждения костей верхнего крыла и среднего крыла. Раздвигание верхнего крыла и среднего крыла выполняют на следующей стадии сгибания среднего крыла относительно верхнего крыла посредством его перемещения против направления поворота локтевого сустава для отделения костей указанного среднего крыла и указанного верхнего крыла. После завершения этой стадии отделения среднее крыло отрывается от верхнего крыла, при этом последнее остается прикрепленным к тушке птицы.

Хотя EP-B-1868443 заявляет, что скручивание среднего крыла относительно верхнего крыла, которое вызывает перелом локтевого сустава, приводит к тому, что капсула оторвется от (?) [плечевой] кости верхнего крыла и будет удерживаться вместе со средним крылом, является очевидным, что раскрытое разрезание в самой капсуле приводит к неполному или ненадежному удалению капсулы от верхнего крыла. Даже может происходить, что разрезание в капсуле приводит к непреднамеренному повреждению костей верхнего крыла и/или среднего крыла, что может вызвать становление осколков костей частью среднего крыла после отделения верхнего крыла.

Изобретение имеет целью обеспечить решение этих проблем, и с этой целью способ и устройство предложены в соответствии с любым из прилагаемых пунктов формулы изобретения.

В первом аспекте способ по изобретению включает стадию разрезания крыла в верхнем крыле смежно локтевому суставу, причем указанное разрезание выполняют таким образом, чтобы прорезать связку, которая обеспечивает соединение между средним крылом и верхним крылом. Это исключает соединение между средним крылом и верхним крылом и облегчает выполнение следующей стадии скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла. Это дополнительно исключает необходимость полного разрезания капсулы локтевого сустава уровня техники, что теперь может быть всегда исключено.

Предпочтительно, скручивание среднего крыла относительно верхнего крыла выполняют для того, чтобы вызвать смещение локтевого сустава.

Это оказалось выгодным для обеспечения высокой производительности для выполнения обработки, когда тушка птицы или тушки птицы транспортируются на конвейерной линии, в которой они подвешены за ноги.

Соответственно, изобретение также предлагает устройство для обработки крыла тушки птицы, прикрепленного к указанной тушке, содержащей подвесной конвейер для транспортировки тушки птицы, когда она подвешена за ноги, при этом устройство дополнительно содержит первые режущие средства, средства для разрезания крыла в верхнем крыле смежно локтевому суставу, и имеет средства для скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла для отделения костей указанного среднего крыла и указанного верхнего крыла и вторые режущие средства для полного отрезания среднего крыла от верхнего крыла, при этом последнее остается прикрепленным к тушке птицы, и в которой первые режущие средства расположены таким образом, чтобы прорезать связку, которая обеспечивает соединение между средним крылом и верхним крылом.

Предпочтительно, в соответствии с дополнительным аспектом изобретения, средства для скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла расположены таким образом, чтобы вызвать в итоге дислокацию локтевого сустава.

Является предпочтительным, что устройство имеет прижимные средства, расположенные таким образом, чтобы воздействовать на среднее крыло, когда вторые режущие средства воздействуют для полного отрезания среднего крыла от верхнего крыла, при этом последнее остается прикрепленным к тушке птицы. Это улучшает качество отрезания благодаря закреплению среднего крыла в его смещенном положении.

Устройство по изобретению соответственно содержит средства для скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла, которые содержат захватывающие средства для захвата среднего крыла, причем захватывающие средства расположены с возможностью поворота на раме для обеспечения того, чтобы пространственное положение среднего крыла по сравнению с верхним крылом менялось посредством полного или частичного поворота захватывающих средств.

В дальнейшем изобретение будет дополнительно объясняться со ссылкой на графическую часть иллюстративного варианта осуществления устройства в соответствии с изобретением, пригодного для осуществления способа по изобретению.

В графической части:

- на Фиг.1 показан перспективный вид устройства по изобретению;

- на Фиг.2А-2В показана работа первых режущих средств для разрезания связок в верхнем крыле смежно локтевому суставу крыла, прикрепленного к тушке птицы, подвешенной за ноги;

- на Фиг.3А-3D показана работа захватывающих средств, воздействующих на среднее крыло для дислокации локтевого сустава, который соединяет среднее крыло с верхним крылом; и

- на Фиг.4А-4В показана операция отрезания для полного отделения среднего крыла от верхнего крыла, при этом верхнее крыло по-прежнему прикреплено к тушке птицы.

Всякий раз, когда на Фиг. используются одинаковые ссылочные позиции, эти позиции относятся к одним и тем же частям.

Со ссылкой сначала на Фиг.1 показана тушка 1 птицы, когда она подвешена за ноги 2 на крюках 3 подвесного конвейера последовательно вдоль устройства 20 для предварительного разрезания, узла карусельного типа 30 для дислокации локтя и устройства 40 для отрезания среднего крыла. В таком подвесном конвейере, который является общеизвестным специалистам в данной области техники, крюки 3 соединены с каретками (не показаны), которые перемещаются вдоль пути конвейера. Посредством применения последовательности таких кареток, которые перемещаются вдоль бесконечного пути конвейера, большое количество тушек птицы может перемещаться вдоль обрабатывающих установок для получения обработки тушек с большой скоростью, например, 6000 тушек в час.

На Фиг.2А-2В дополнительно показано устройство 20 для предварительного разрезания. На Фиг.2А, но, в особенности, на Фиг.2В, ясно показано, что тушка 1 птицы имеет крылья 4, причем крылья содержат верхнее крыло 5 или плечевую часть крыла, которая ближе всего расположена к тушке 1, и среднее крыло 6, которое соединяется с верхним крылом 5 посредством локтевого сустава 7. На этих Фиг.2А/2В конец крыла опущен, но изобретение в равной степени могло бы также применяться, когда конец крыла по-прежнему был бы прикреплен к стороне среднего крыла 6, которая дальше всего расположена от тушки 1. Специалист в данной области техники дополнительно знает, что в локтевом суставе 7, который соединяет верхнее крыло 5 со средним крылом 6, имеются капсула и связки.

На Фиг.2В дополнительно показано, что устройство 20 для предварительного разрезания устройства по изобретению осуществлено с первыми режущими средствами 8 для разрезания крыла 4 в верхнем крыле 5 смежно локтевому суставу 7, причем это разрезание выполняют таким образом, чтобы прорезать связку, которая обеспечивает соединение между средним крылом 6 и верхним крылом 5. После этого могут выполняться следующие стадии, которые влекут за собой перемещение среднего крыла 6 относительно верхнего крыла 5 для отделения костей указанного среднего крыла 6 и указанного верхнего крыла 5 и полного отрезания среднего крыла 6 от верхнего крыла 5, при этом последнее остается прикрепленным к тушке 1 птицы. Это все показано на нижеследующих Фиг.3-4.

Фиг.3А обеспечивает подробный вид для узла 30 для дислокации локтя в устройстве по изобретению по Фиг.1. Этот узел для дислокации локтя в устройстве по изобретению снабжен средствами 9 перемещения среднего крыла 6 относительно верхнего крыла 5 для отделения костей указанного среднего крыла 6 и указанного верхнего крыла 5. Указанные средства 9 снабжены захватывающими средствами 11 для захвата среднего крыла 6, как показано на Фиг.3В, и эти захватывающие средства 11 расположены с возможностью поворота на раме 12 для обеспечения того, чтобы пространственное положение среднего крыла 6 по сравнению с верхним крылом 5 изменялось посредством полного или частичного поворота захватывающих средств 11. Этот (частичный) поворот закончен на Фиг.3С, приводя к дислокации локтевого сустава 7. Фиг.3D приравнивается к ситуации, показанной на Фиг.3С, однако, если смотреть с другой перспективы.

После дислокации локтевого сустава 7, показанной на Фиг.3С-3D, выполняют дополнительную операцию с помощью устройства 40 для отрезания среднего крыла (см. Фиг.1). Это устройство 40 для отрезания среднего крыла показано на Фиг.4А-4В, и на Фиг.4В показано, что оно осуществлено с режущими средствами 14, которые расположены для полного отделения среднего крыла 6 от верхнего крыла 5, посредством чего верхнее крыло 5 остается еще прикрепленным к тушке 1 птицы. В пределах объема изобретения также является возможным то, что затем верхнее крыло 5 отделяется от тушки 1 птицы. Это может быть выполнено посредством любых подходящих средств, которые являются известными специалисту в данной области техники, например, посредством устройства, раскрытой в US-A-5176564.

Фиг.4А-4В также обеспечивают вид на прижимные средства 15, которые расположены таким образом, чтобы воздействовать на среднее крыло 6, когда вторые режущие средства 14 воздействуют для полного отрезания среднего крыла 6 от верхнего крыла 5, при этом последнее остается прикрепленным к тушке 1 птицы. Это улучшает воспроизводимость отрезания крыла и качество этого отрезания.

1. Устройство для обработки крыла тушки птицы, прикрепленного к указанной тушке птицы, содержащее подвесной конвейер для транспортировки тушки птицы, подвешенной за ноги, причем крыло содержит верхнее крыло, среднее крыло и, возможно, конец крыла, а в локтевом суставе, соединяющем верхнее крыло со средним крылом, имеются капсула и связки, при этом устройство дополнительно содержит первые режущие средства для разрезания крыла в верхнем крыле смежно локтевому суставу, средства для скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла для отделения костей среднего крыла от костей верхнего крыла, и вторые режущие средства для полного отрезания среднего крыла от верхнего крыла, оставляя последнее прикрепленным к тушке птицы, причем первые режущие средства расположены с возможностью прорезания связки, обеспечивающей соединение между средним и верхним крыльями, а средства для скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла снабжены захватывающими средствами для захвата среднего крыла, расположенными с возможностью поворота на раме для обеспечения пространственного положения среднего крыла относительно верхнего крыла посредством полного или частичного поворота захватывающих средств; кроме того средства для скручивания среднего крыла относительно верхнего крыла расположены таким образом, чтобы вызвать дислокацию локтевого сустава.

2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что имеет прижимные средства, расположенные с возможностью воздействия на среднее крыло, когда вторые режущие средства осуществляют полное отрезание среднего крыла от верхнего крыла, оставляя последнее прикрепленным к тушке птицы.

3. Способ обработки крыла тушки птицы, прикрепленного к указанной тушке птицы, причем крыло содержит верхнее крыло, среднее крыло и, возможно, конец крыла, а в локтевом суставе, который соединяет верхнее крыло со средним крылом, имеются капсула и связки, характеризующийся тем, что в процессе обработки тушки птицы, подвешенной за ноги, осуществляют разрезание верхнего крыла смежно локтевому суставу путем прорезания связки, обеспечивающей соединение между средним крылом и верхним крылом, а затем осуществляют скручивание среднего крыла относительно верхнего крыла для дислокации локтевого сустава и отделения костей указанного среднего крыла от костей верхнего крыла, после чего производят полное отрезание среднего крыла от верхнего крыла, оставляя последнее прикрепленным к тушке птицы.

4. Способ по п.3, отличающийся тем, что полное разрезание капсулы локтевого сустава всегда исключается.

www.findpatent.ru

Строение крыла / Зоология для учителя

По внешнему виду крыло птицы мало похоже на обычную переднюю конечность четвероногих позвоночных; поэтому его следует рассмотреть на ощипанной птице, где его истинная природа не маскируется оперением. Тогда ясно выступят плечевой отдел, локтевой сгиб, предплечье и кисть (хотя и слабо развитая у птиц).

Растягивая ощипанное крыло, мы обнаруживаем, что в образовании летательной поверхности принимает участие и кожа (она и не позволяет нам выпрямить переднюю конечность птицы, подобно тому как выпрямляется наша вытянутая рука).

Особенно ясно структура крыла в единстве с его функцией выступает перед нами, если мы отрежем оперённое крыло п изготовим из него препарат, очистив крыло с внутренней стороны от кожи и мяса и таким образом обнажив его скелетную основу (в засушенном виде такие препараты следует использовать на школьных уроках в качестве раздаточного материала).

Если сравнить отпрепарированное таким образом птичье крыло с крылом насекомого (например, бабочки), то при всем различии в их строении, мы найдём у них и много общего. И там н здесь наиболее прочную основу мы обнаружим на переднем крае крыльев, которому при полете приходится встречать наиболее сильное сопротивление воздуха.

На отпрепарированном (а затем и на целом) крыле следует рассмотреть одну любопытную деталь — так называемое крылышко. Оно образовано несколькими (чаще четырьмя) очень мелкими маховыми пёрышками, сидящими на 1-м (большом) пальце, который (у живой птицы) способен приподниматься, отделяя крылышко от остальной поверхности крыла.

Значение крылышка до сравнительно недавнего времени было неясно. Советский орнитолог проф. Н. А. Гладков показал, что наибольшего развития крылышко достигает у тех птиц, которым приходится часто взлетать и часто садиться или делать при полете крутые повороты, — у птиц лесных и кустарниковых. Выяснилось, что для достижения большей подъёмной силы птицы должны ставить своё крыло под определённым, сравнительно небольшим углом к встречному потоку воздуха.

Когда при крутых подъёмах такой угол (угол атаки) увеличивается, под крылом образуются неблагоприятные для полёта завихрения воздуха, птица оттопыривает крылышко, пропуская через образующуюся щель поток воздуха; это позволяет ей увеличивать угол атаки крыла без уменьшения его подъёмной силы.

www.5zaklepok.ru

СЕКРЕТ МАШУЩЕГО ПОЛЁТА ПТИЦ

СЕКРЕТ МАШУЩЕГО ПОЛЁТА ПТИЦ

 

“Птичий полёт – это великий символ,

это символ творчества”.

Мудрецы древности.

 

 

Машущий полёт птиц поражает своей энергетической эффективностью. Белый сокол, при весе 1.6 кг, поднимает в воздух добычу весом 5 кг, т.е. более чем в три раза превышающую его собственный вес. Какому самолёту по силам такое? Бурокрылые ржанки, имеющие средний размах крыльев всего 34 см, при своих сезонных миграциях совершают беспосадочный перелёт, со скоростью около 90 км

/ч, от Алеутских до Гавайских островов – на 3300 км. Чтобы оценить это, следует сравнивать птиц не с реактивными самолётами, а с винтомоторными – которые, как и птицы, “отталкиваются от воздуха”. Винтомоторный самолёт тоже пролетает 3000 км на одной заправке, но размеры такого самолёта превышают размеры ржанки, как минимум, в 30 раз. Значит, у ржанки во столько же раз больше относительная дальность полёта “на одной заправке”!

При всей заманчивости технического применения принципов машущего полёта птиц, эти принципы до сих пор непонятны науке, по которой выходит, что птичий полёт – это какое-то недоразумение Природы. Безуспешно пытаясь не только проимитировать птичий полёт, но и понять, как он вообще возможен в согласии с догмами аэродинамики, наука строит свои прожорливые и привередливые самолёты, у которых крылья создают подъёмную силу, но не являются движителями. Между тем, машущие крылья птиц изящно совмещают обе эти функции

на основе инженерного решения, ошеломляющего своей простотой.

Прежде всего вспомним, что почти все летающие птицы – за исключением, пожалуй, самых маленьких – владеют техникой планирующего полёта. У некоторых из них эта техника, почти не требующая физических усилий, доведена до поразительного мастерства: морские птицы демонстрируют чудеса пилотажа, используя энергию ветра – в том числе, неподвижно зависают на встречном ветру. Бесспорный факт: распростёртые и зафиксированные птичьи крылья создают подъёмную силу при достаточной скорости обтекания. Заметим, что эта подъёмная сила мало зависит от того, зафиксированы ли распростёртые крылья в своём среднем положении, или в любом другом положении – в пределах полной амплитуды маха при оптимальном силовом режиме прямолинейного горизонтального полёта. Значит, машущие движения здесь требуются не для создания подъёмной силы, а исключительно для создания тяги. С этим выводом согласуется и такое наблюдение: для увеличения скорости горизонтального машущего полёта, птица увеличивает частоту машущих движений.

Как же можно “отталкиваться от воздуха” с помощью этих движений? Казалось бы, отброс воздуха назад при машущих движениях крыльев вверх-вниз легко достижим при соответствующих углах атаки. В самом деле, при махе вверх крыльями с положительным углом атаки, воздух бы отбрасывался назад, и возникала бы реактивная сила, которая толкала бы птицу вперёд. Но, при махе вниз теми же самыми крыльями, аналогичная реактивная сила толкала бы птицу уже не вперёд, а назад. Тут бы сделать отрицательный угол атаки – но тогда стала бы отрицательной подъёмная сила! Как можно видеть, при варьировании угла атаки машущих крыльев с целью создания тяги, практически невозможно добиться ровного и устойчивого горизонтального полёта. Сегодня, благодаря создателям телесериалов о живой природе, имеется возможность наблюдать подробности

машущих движений крыльев у разных птиц, совершающих прямолинейный горизонтальный полёт в оптимальном силовом режиме. Так вот, действительно: на протяжении машущего цикла никаких изменений угла атаки не просматривается. Кстати, биологи подтвердят, что у птиц попросту нет мышц, которые могли бы выворачивать крылья для изменения угла атаки: грудная мышца производит мах вниз, а подключичная плюс помогающая ей большая дельтовидная – мах вверх. Птица может активно выворачивать лишь оконечности крыльев – причём, в ограниченных пределах; и требуется это для руления (у самолётов аналогично работают элероны). А, чтобы изменить угол атаки, например, увеличить его для торможения в воздухе, птицам приходится изменять положение всего корпуса, “задирая нос”. Впрочем, имеет место и небольшое пассивное изменение эффективного угла атаки – благодаря гибкости маховых перьев. В этой-то гибкости маховых перьев и заключается, на наш взгляд, секрет создания тяги машущими движениями крыльев.

Вот этот секрет. Стержень махового пера утончается в направлении к кончику, и на кончике практически сходит на нет. Поэтому, чем ближе к кончику, тем больше гибкость махового пера. Это свойство приводит вот к чему: из-за сопротивления воздуха маховым движениям, кончики маховых перьев изгибаются в сторону, противоположную направлению маха. То есть, задние части крыльев, составленные из кончиков маховых перьев, работают как гибкие закрылки – которые, при махе крыльями вниз, пассивно отгибаются вверх, и наоборот. При этом, как можно видеть, именно гибкими закрылками машущие крылья “отмахивают” воздух назад. На наш взгляд, это и порождает реактивную силу, толкающую птицу вперёд. Каков курьёз: крылья птиц отмахивают воздух по хорошо известному принципу гибкого дамского веера, зачастую сделанного из… длинных птичьих перьев!

В пользу того, что птицы создают тягу, отмахивая воздух гибкими закрылками, можно привести ещё такие примеры. Зимородок, перед отвесным пикированием за рыбёшкой, имеет обыкновение неподвижно зависать в воздухе. В режиме этого зависания, корпус птички держится почти вертикально (хвостом вниз), и, соответственно, крылья совершают машущие движения не вверх-вниз, как при горизонтальном полёте, а вперёд-назад. При этом гибкие закрылки отмахивают воздух вниз, из-за чего и возникает реактивная сила, удерживающая птичку от падения. Такую технику неподвижного зависания “на вертикальной тяге” демонстрируют многие птицы, включая крупных морских, тоже добывающих рыбу с отвесного пикирования. А непревзойдёнными виртуозами “вертикальной тяги” являются, конечно, колибри, которые владеют искусством непринуждённого перемещения в воздухе в любом направлении, не разворачиваясь – что с успехом практикуется при поочерёдном облёте цветков, из которых эти птички, зависнув в воздухе, пьют нектар. Интересно, что маховые пёрышки колибри настолько гибкие, а машет крылышками она так часто, что, при замедленном просмотре, пассивные отгибания маховых пёрышек обычно принимаются за активные выворачивания крылышек!

Возвращаясь к обычному машущему полёту с горизонтальной тягой, добавим, что, как правило, дизайн птичьих крыльев и режим их работы настолько хорошо согласованы, что эффективно гасится вертикальная болтанка корпуса птицы, противофазная машущим движениям, и в результате птица летит “по струночке”. Одним из механизмов гашения вертикальной болтанки корпуса является, на наш взгляд, пассивное варьирование подъёмной силы крыльев благодаря всё тем же гибким закрылкам. Действительно, при махе крыльями вниз, когда гибкие закрылки загнуты вверх, подъёмная сила крыльев оказывается немного уменьшена, что и гасит “отдачу” корпуса вверх; при махе крыльями вверх всё происходит прямо противоположным образом. Следует признать, что речь идёт об изумительном инженерном решении: на основе гибкости маховых перьев решены сразу несколько технических задач!

Добавим, что в живой природе имеются и другие, весьма специфические применения принципа машущих крыльев с гибкими закрылками. Так, пингвины – это птицы, которые на этом принципе “летают под водой”. Не забудем и про летучих мышей, у которых крылья устроены иначе, чем у птиц, но принцип полёта – всё тот же.

А вот экспериментальные махолёты с жёсткими крыльями, на наш взгляд, не имитируют птичий полёт. Секрет машущего полёта птиц – в гибких закрылках. При полёте в оптимальном силовом режиме, машущие движения требуются лишь для создания тяги, возникающей при “отмахивании” воздуха назад гибкими закрылками. Что же касается подъёмной силы, то она обеспечивается не машущими движениями, а – как и при планирующем полёте – положительным эффективным углом атаки, благодаря которому, при достаточной скорости

обтекания, над крылом воздух разрежается, а под крылом он уплотняется, что и порождает перепад давлений. Причём, почти постоянный положительный угол атаки, при машущих движениях, в значительной степени обусловлен той особенностью сочленения птичьих крыльев с корпусом, из-за которой машущие движения выполняются не строго ортогонально линии полёта, а вниз-вперёд и вверх-назад. И вот ещё что важно. У птиц, приспособленных не к планирующему полёту, как альбатрос, а именно к полёту машущему, гибкие закрылки обычно прорежены. Для формирования такого “разрезного крыла”, оконечные участки опахал маховых перьев бывают даже специально заужены. Конечно, это делается неспроста. На тех скоростях обтекания, которые достижимы при машущем полёте, воздух ведёт себя как среда с малой вязкостью. И, если гибкие закрылки были бы сплошными, то они порождали бы сильные завихрения, что снижало бы энергетическую эффективность полёта. Разрезное же крыло, очевидно, снижает силу завихрений до приемлемого уровня.

В завершение добавим: если уж летают самолёты, то летательные аппараты, имитирующие полёт птиц, должны летать тем более. Даже в детских авиамодельных кружках можно собирать и совершенствовать модели птицелётов. Центровка птицелёта, по-видимому, должна быть примерно такой же, как и у планера – на первой трети крыла. Едва ли можно обойтись без хвостового оперения, стабилизирующего птицелёт по горизонтальному и вертикальному углам отклонений от прямолинейного полёта. Пассивная стабилизация по углу крена, по-видимому, достижима благодаря заниженному центру тяжести птицелёта в полётном положении – как у птиц. И ещё: для выхода птицелёта на рабочий режим требуется некоторая стартовая скорость обтекания крыльев. Птицы решают эту проблему старта по-разныму: одни отталкиваются с места, другие разбегаются, третьи бросаются вниз со скал, четвёртые используют встречный ветер…

Счастливого машущего полёта!

 

А.А.Гришаев, А.А.Гришаев (старший).

Источник:

http://newfiz.narod.ru

Поступило на сайт: 18 августа 2004.

 

newfiz.narod.ru

Устройство для пережатия крыльев птицы

 

Изобретение используется в птицеводстве и выполнено в виде губок, смонтированных на двух стойках, установленных на основании с возможностью изменения расстояния между стойками. На стойках закреплен рычаг привода верхних губок. Губки снабжены пружинами для возврата их в исходное положение и болтами для регулировки зазора между верхними и нижними губками. площадки верхних губок перемещаются параллельно нижним. Устройство улучшает качественное проведение ампутации. 2 ил.

Изобретение относится к сельскому хозяйству, в частности к птицеводству и может быть использовано в ветеринарии.

Известны щипцы Мочаловского с двумя площадками для пережатия крыла (см. журнал "Птицеводство", 1989, N 3, с. 26). Недостатком данных щипцов является низкая производительность, т.к. требуется сперва расправить одно крыло птицы и произвести его пережатие в установленном месте, а затем повторить эту операцию для другого крыла. Кроме того, щипцы не имеют возможности регулировки зазора между губками и оператор должен обладать хорошим навыком, чтобы осуществлять сжатие щипцов с определенным усилием, т.к. чрезмерное усилие может привести к кровотечению крыла, а при недостаточном усилии пережатое крыло может не отпасть. Технической задачей настоящего изобретения было создание устройства для пережатия крыльев птицы. Технический результат состоит в увеличении производительности и повышении качества проводимой операции. Поставленная задача достигается тем, что устройство содержит рычаг и губки с площадками для пережатия крыльев, которые смонтированы на двух стойках, установленных на основании с возможностью изменения расстояния между стойками, а на самих стойках крепится рычаг привода верхних губок, причем губки снабжены пружинами для возврата их в исходное положение и болтами для регулировки зазора между верхними и нижними губками, при этом площадки верхних губок перемещаются параллельно нижним. На фиг. 1 - вид спереди устройства; на фиг. 2 - вид сбоку. Устройство включает верхние губки 1, нижние губки 2, стойки 3, основание 4, винт 5 и пружину 6 для перемещения одной из стоек и изменения расстояния между ними, болтов 7 для возврата верхних губок в исходное положение, болтов 8 для регулировки зазора между верхними и нижними губками, необходимого для качественного проведения операции пережатия крыльев, рычаг 9 для передачи усилия на верхние губки. Устройство работает следующим образом. В зависимости от вида птицы и места ампутации крыльев с помощью винта 5 устанавливают необходимое расстояние между стойками устройства. Нажимают на рычаг 9 и с помощью щупа и болтов 8 регулируют зазор между губками, достаточный для пережатия крыльев и не приводящий к кровотечению (в пределах 0,05 - 0,06 мм). Затем берут птицу, расплавляют крылья и вводят их в щели между верхними и нижними губками и нажимают ногой на педаль (на фиг. не показана). В результате этого с помощью тяги 10 приводится в движение рычаг 9, который через болты 8 передают усилие на верхние губки 1 и таким образом происходит пережатие крыльев в установленных местах. При отпускании педали рычаг 9 и губки 1 возвращаются в исходное положение с помощью пружин 7. Устройство готово к проведению очередной операции.

Формула изобретения

Устройство для пережатия крыльев птицы, содержащее рычаг и губки с площадками, отличающееся тем, что губки смонтированы на двух стойках, установленных на основании с возможностью изменения расстояния между стойками, а на самих стойках закреплен рычаг привода верхних губок, причем губки снабжены пружинами для возврата их в исходное положение и болтами для регулировки зазора между верхними и нижними губками, при этом площадки верхних губок перемещаются параллельно нижним.

РИСУНКИ

Рисунок 1, Рисунок 2

www.findpatent.ru

Устройство для ампутации крыльев сельскохозяйственной птицы

Изобретение относится к птицеводству и может быть использовано на птицефабриках для ампутации крыльев одно-двухдневных цыплят, утят, индюшат и т.д.

Известно устройство для ампутации крыльев цыплят, содержащее в качестве средства для ампутации крыльев тонкую нихромовую пластину, разогреваемую электрическим током до высокой температуры (Г.А.Кодинец Ампутация части крыла у цыплят. Птицеводство, 1964, № 9).

К недостаткам известного устройства, препятствующим достижению требуемого технического результата, относятся низкая производительность устройства, недостаточная надежность и вредные условия труда. Эти недостатки связаны с тем, что в известном устройстве высокая температура разогрева пластины приводит к частым ее обрывам вследствие перегорания, мощность в точке резания ограничена температурой размягчения материала пластины, а образующиеся при этом пары металлов и окислов оказывают вредное влияние на здоровье оператора.

Известно устройство для наложения скобок на крылья птиц, содержащее нож для ампутации крыльев, а также щипцы для наложения скобок, препятствующих кровотечению (авторское свидетельство СССР № 874053, МПК А61D 1/04, 1981).

Недостатками известного устройства, препятствующими достижению требуемого технического результата, являются низкая производительность и большой падеж птиц вследствие того, что ампутация крыльев ножом требует приложения значительных физических усилий со стороны оператора, вызывающих его быстрое утомление и, следовательно, снижение его работоспособности, длительность самой операции, а также то, что наложение скобок не полностью устраняет кровотечение из ампутированного крыла, что и приводит к значительному увеличению падежа птицы.

Известно устройство для ампутации крыльев сельскохозяйственной птицы (авторское свидетельство СССР № 1287862, МПК А61В 17/36) включающее станину с расположенным на ней средством для фиксации и перемещения крыльев и приспособлением для отсекания крыльев, выполненным в виде лазерного световода. В момент отсекания ткани крылья сжаты обрезиненными роликами, а контроль работы устройства осуществляется посредством фотореле, контактная пластина которого расположена на уровне прохождения лазерного луча. При неполном отсечении крыльев срабатывает обратный ход и происходит повторение рабочего цикла

Использование лазерного излучения для ампутации крыльев обеспечивает заварку кровеносных сосудов, что практически исключает кровотечение у птицы.

К причинам, препятствующим достижению требуемого технического результата при использовании известного устройства, относятся следующие: лазерное излучение к зоне ампутации подается с помощью световода, а известные световоды эффективно передают излучение только в диапазоне длин волн 0,4-1,5 мкм. Для отсечения крыльев главным образом используются СО2-лазеры с длиной волны излучения 10,6 мкм, на которой потери мощности в световоде весьма велики. Практически световоды на данной длине волны не применяются из-за больших потерь мощности. Кроме того, на выходе из световода лазерный луч не сфокусирован и имеет достаточно большой диаметр и далее к зоне обработки идет расходящимся пучком, что также снижает плотность мощности в области ампутации крыльев. Образующийся дым и копоть при обрезке тканей птицы создают достаточно плотное облако, которое также уменьшает плотность излучения. Все это ведет к значительной потере мощности излучения в зоне обработки и, в свою очередь, к неполному рассечению тканей крыла птицы и повторному возврату рабочего цикла, что существенно сокращает скорость ампутации и эффективности работы устройства.

Кроме того, повышенный травматизм и пожароопасность при эксплуатации известного устройства связаны с тем, что зона лазерного луча не ограждена и оператор, обслуживающий устройство, или случайно проходящий работник могут легко попасть на траекторию лазерного луча, а это может привести к ожогам и травмам. Лазерный луч также может вызвать возгорание близлежащих неметаллических конструкций. Образующиеся в процессе работы дым и копоть также создают вредные условия труда для обслуживающего персонала.

Известное устройство имеет сложную кинематическую схему с большим количеством узлов и деталей. Частые поломки в таком устройстве весьма вероятны, что делает его ненадежным в работе. Как видно из работы известного устройства, усилие вращения на обжимные ролики передается через крылья птицы. Это может привести к разрыву тканей крыла, когда крыло уже надрезано, т.е. к травмированию птицы.

Наиболее близким устройством того же назначения к заявляемому объекту по совокупности существенных признаков является устройство для ампутации крыльев сельскохозяйственной птицы (патент РФ №2137439, А61D 1/00, А61D 1/04, А61В 17/36, 1999 г.), содержащее станину со средством для фиксации крыльев и источником лазерного излучения для ампутации, при этом средство для фиксации крыльев выполнено в виде полого металлического тела с прорезью для фиксации и перемещения крыльев, сообщающейся через полость тела с системой прокачки воздуха, на выходе источника лазерного изучения установлена фокусирующая оптика, а в стенке тела выполнено отверстие для ввода лазерного луча, сфокусированного в область прорези, при этом ширина прорези больше толщины крыла птицы и меньше толщины пальца оператора.

Недостатками известного устройства является следующее.

В полости средства фиксации крыла, выполненного в виде полого металлического тела, между прорезью и отверстием для ввода лазерного луча при прокачке воздуха образуется застойная зона, и подводимая к прорези мощность излучения значительно снижается из-за поглощения лазерного излучения облаком дыма, накопившегося в застойной зоне, в результате производительность устройства резко падает.

Другим существенным недостатком известного устройства является то, что оператор не видит процесс ампутации, так как он закрыт оболочкой средства фиксации крыла, что приводит к неполной ампутации крыльев птицы и, как следствие повышенному травматизму, кровотечению и падежу птицы.

Технический результат предлагаемого изобретения направлен на повышение производительности процесса, надежности, уменьшение травматизма, качества процесса ампутации крыльев сельскохозяйственной птицы за счет форсированного удаления дыма с траектории лазерного луча, а также визуального контроля за процессом ампутации.

Указанный технический результат при осуществлении изобретения достигается тем, что известное устройство для ампутации крыльев сельскохозяйственной птицы содержит источник лазерного излучения для ампутации и фокусирующую линзу, станину со средством для фиксации с прорезью, причем ширина прорези больше толщины крыла птицы и меньше толщины пальца оператора, средство для фиксации крыльев образовано металлическим телом с прорезью для фиксации и перемещения крыльев, и первой и второй пластинами, размещенными по боковым поверхностям металлического тела и жестко соединенными болтом, выполненным с утолщением, в металлическом теле перпендикулярно прорези выполнены прямоугольный щелевой канал с соплом на конце, выходящим на поверхность металлического тела в месте расположения прорези, и цилиндрический канал с патрубком, размещенный под прорезью и перпендикулярно к ней с возможностью присоединения к системе прокачки воздуха, болт с утолщением расположен в цилиндрическом канале с возможностью закрытия отрезков щелевого и цилиндрического каналов утолщенной частью, во второй пластине выполнено отверстие для ввода лазерного излучения через щелевой прямоугольный канал к прорези, фокусирующая линза установлена в этом отверстии таким образом, что расстояние от центра фокусирующей линзы до прорези равно фокусному расстоянию фокусирующей линзы, а источник лазерного излучения установлен перед второй пластиной.

Предлагаемое изобретение поясняется чертежами, где на фиг.1 изображен общий вид устройства, на фиг.2 и 3 - средство для фиксации крыльев в разрезе.

Устройство для ампутации крыльев сельскохозяйственной птицы содержит источник лазерного излучения 11 для ампутации и фокусирующую линзу 10, станину 1 со средством для фиксации 2 с прорезью 5, причем ширина прорези больше толщины крыла птицы и меньше толщины пальца оператора,

Средство для фиксации крыльев 2 образовано металлическим телом с прорезью 5 для фиксации и перемещения крыльев. Первая 7 и вторая 8 пластины размещены по боковым поверхностям металлического тела и жестко соединены болтом 6, выполненным с утолщением. В металлическом теле перпендикулярно прорези 5 выполнены прямоугольный щелевой канал 4 (фиг.3) с соплом 3 на конце, выходящем на поверхность металлического тела в месте размещения прорези 5, и цилиндрический канал 12 с патрубком, размещенный под прорезью и перпендикулярно к ней с возможностью подсоединения к системе прокачки воздуха. Болт 6 с утолщением расположен в цилиндрическом канале 12 с возможностью закрытия отрезков щелевого 4 и цилиндрического 12 каналов утолщенной частью. Во второй 8 пластине выполнено отверстие 9 для ввода лазерного излучения через щелевой канал 4 к прорези 5. Фокусирующая линза 10 установлена в отверстии 9 таким образом, что расстояние от центра фокусирующей линзы 10 до прорези 5 равно фокусному расстоянию фокусирующей линзы 10. Источник лазерного излучения 11 установлен перед второй пластиной.

Устройство работает следующим образом.

Включают систему прокачки воздуха 14, а затем источник лазерного излучения 11. Лазерный луч, генерируемый источником лазерного излучения 11, проходит через фокусирующую линзу 10, отверстие 9 и через щелевой 4 канал к прорези 5. Лазерный луч фокусируется линзой 10 на прорезь 5.

Крылья цыпленка по одному или сразу оба вводят в прорезь 5 и перемещают их по ней, пересекая лазерный луч. В этот момент происходит ампутация крыльев, которую контролирует оператор визуально через сопло 3. В промежутках времени между ампутациями крыльев лазерный луч проходит через прорезь 5 и улавливается первой пластиной 7, которая отводит выделяемую лазерным лучом тепловую энергию к телу средства фиксации крыла 2, охлаждаемому потоком воздуха в процессе прокачки.

Первая 7 и вторая 8 пластины является также направляющими для рук оператора при их движении вдоль прорези 5, не позволяя им смещаться в сторону от прорези 5, что снижает вероятность обрыва тканей крыла, повышая качество ампутации.

Болт 6, кроме закрепления первой 7 и второй 8 пластин, играет роль распределителя потока воздуха, перекрывая своей утолщенной частью отрезки щелевого 4 и цилиндрического 12 каналов. В результате большая часть потока воздуха проходит между прорезью 5 и отверстием 9, так как присутствие дыма в этой части щелевого канала 4 влияет на скорость ампутации.

Устройство для ампутации крыльев сельскохозяйственной птицы, содержащее источник лазерного излучения для ампутации и фокусирующую линзу, станину со средством для фиксации с прорезью, причем ширина прорези больше толщины крыла птицы и меньше толщины пальца оператора, отличающееся тем, что средство для фиксации крыльев образовано металлическим телом с прорезью для фиксации и перемещения крыльев и первой и второй пластинами, размещенными по боковым поверхностям металлического тела и жестко соединенными болтом, выполненным с утолщением, в металлическом теле перпендикулярно прорези выполнены прямоугольный щелевой канал с соплом на конце, выходящем на поверхность металлического тела в месте размещения прорези, и цилиндрический канал с патрубком, размещенный под прорезью и перпендикулярно к ней с возможностью подсоединения к системе прокачки воздуха, болт с утолщением расположен в цилиндрическом канале с возможностью закрытия отрезков щелевого и цилиндрического каналов утолщенной частью, во второй пластине выполнено отверстие для ввода лазерного излучения через щелевой прямоугольный канал к прорези, фокусирующая линза установлена в этом отверстии таким образом, что расстояние от центра фокусирующей линзы до прорези равно фокусному расстоянию фокусирующей линзы, а источник лазерного излучения установлен перед второй пластиной.

edrid.ru