هل صمم دافنشي مسيرة شبحية في القرن الـ15؟

آلة دوارة تحلق بمروحة وحيدة ولا يصدر منها إلا صوت خافت

اندبندنت عربية / فيشوام سانكاران

أظهرت دراسة جديدة وجود تصميم هندسي لمروحية ما تخيلها في عصر النهضة الفنان الإيطالي المتعدد المواهب ليوناردو دافنشي؛ ربما تساعد في تطوير مسيرات حديثة أقل ضجيجاً وقدرة على الرصد.

وتُصدر المسيرات ضوضاء تتميز بأزيزها المرتفع، فيما تشق مراوحها الهواء وتحملها إلى الأعالي. ومع تزايد استعمال تلك المركبات التي تُدار من بُعد؛ في توصيل الطرود، والتصوير والاستجابة الطارئة والأعمال الحربية، لم يعد من المستطاع تفادي التلوث بالضوضاء الذي يصدر منها.

وتقترح دراسة أجرتها “جامعة جونز هوبكنز” أن أداة ابتكرها ليوناردو دافنشي قبل ما يربو على 500 عام، قد تحمل مفتاح الحل في التوصل إلى تكنولوجيا لصنع مسيرات أقل ضوضاء.

وربما ترجع معظم شهرة ليوناردو إلى لوحاته التي تشمل “موناليزا” و”العشاء الأخير”، لكنه كان مهندساً وخبيراً في العمارة، إضافة إلى اشتغاله على وضع تصاميم عن مفاهيم لأشياء يرجح امتلاكها القدرة على التحليق جواً. وقد أنجز ذلك قبل قرون من بداية عصر الطيران. وشملت رسوماته تصميماً أولياً لطائرة مروحية.

وفي القرن الـ15، وضع ليوناردو تصميم عن برغي جوي، يعد أحد التصاميم المبكرة عن مروحية تدور وترفع آلة في الجو.

وعلى رغم ذلك، لم يلقَ الأداء الصوتي والميكانيكي لتلك الأداة الجوية، إلا القليل من الاهتمام العلمي، وفق راجات ميتال، البروفيسور في الهندسة الميكانيكية ومؤلف الدراسة الجديدة.

ونفذ دكتور ميتال وفريقه البحثي محاكاة افتراضية رقمية عن المكانيكيات الهوائية والصوتية لنوع مُحدَّثٍ من التصميم الذي وضعه ليوناردو عن البرغي الجوي. وحتى الآن، لم تخضع تلك الورقة إلى مراجعة من خبراء في الحقل العلمي نفسه.

وبحسب ميتال، “لقد استلهم عملنا التصميم الرؤيوي الذي وضعه دافنشي عن البرغي الجوي الذي يمكن اعتباره نوعاً من المصدر الأولي للهيلوكوبتر الحديثة. وتمثلت فكرة عملنا في الجمع بين الاستلهام التاريخي والحوسبة المعاصرة بغية إعادة تخيل مسيرة حديثة تصدر ضوضاء أقل”.

ويرجع السبب في الضوضاء التي تصدرها المسيرات الحديثة إلى الدوامات الهوائية التي تتكون حول أطراف المرواح، ومن ثم، فإنها تئز وتتقاطع مع بعضها البعض في الشيفرات المسطحة المثبتة بزوايا معينة على المسيرة.

وفي ذلك البحث، نظَّرَ ميتال وفريقه لفكرة أن صنع مراوح تتفق مع التصميم الذي وضعه ليوناردو، بمعنى أن تتخذ شكل برغي له شيفرة دوارة مفردة؛ قد تسهم في تشتيت تلك الدوامات حول المسيرة [بدل تمركزها عند أطراف الشيفرات الدوارة]، ومن ثم، فستصمت تلك الضوضاء.

تصميم عن “البرغي اللولبي الجوي” في دفتر ملاحظات الرسام الإيطالي المتعدد المواهب ليونارد دافنشي (غيتي)

وفي خطوة تالية، طُبقت تلك الفكرة على محاكاة افتراضية رقمية استندت إلى ذلك التصميم بهدف احتساب قوة الدفع إلى الأعلى، والعزم الميكانيكي وانبعاث الأصوات منه تحت ظروف هوائية مختلفة.

وكذلك قارن الفريق البحث نتائجه مع نظيراتها في المراوح التقليدية التي يملك كل منها شيفرتين، وتولد قوة مماثلة في الدفع إلى الأعلى.

وبالنتيجة، توصل الخبراء إلى أن النموذج المُحدث عن تصميم ليوناردو، ينتج أصواتاً أقل شدة، مع قوة مماثلة في التحليق.

وفي دراستهم نفسها، كتب أولئك البحاثة أن “البرغي الجوي أظهر أنه يستهلك مقدراً أقل من القوة الميكانيكية [كي يرفع نفسه إلى الهواء ويحلق فيه]، مع انخفاض في شدة الضوضاء الصوتي”.

وكذلك وجد البحاثة أن الهندسة اللولبية التي وضعها ليوناردو للبرغي الجوي، تخفض التفاعل بين شيفرات المروحة والدوامات الهوائية؛ ومن ثم، فإنها تخفض الصوت الصادر منها.

وكتب أولئك العلماء أن “التصميم الأحادي الشيفرة المتواصل للمروحة الهوائية يخفف الصوت الصادر من تفاعل الشيفرة مع الدوامة الهوائية، الذي يعد مساهماً أساسياً في الصوتيات الهوائية المتعلقة بالمروحة الدوارة”.

وبحسب البحاثة، تلقي تلك المعطيات الضوء على إمكانيات كامنة للاستفادة من التصاميم غير التقليدية عن المروحيات؛ لمصلحة تطبيقات يؤدي فيها الصوت دوراً حساساً.

ووفق رأيهم، “قد يُعمل مستقبلاً على دراسة المتغيرات الهندسية في هذا التصميم، على غرار زيادة عدد دورات المروحة [لكل وحدة زمنية]”.

وكذلك يأمل العلماء في التوسع بالدراسات المتصلة بالتكامل البنيوي وقدارر الثبات في التصميم الذي وضعه ليوناردو، قبل العمل على تطويره إلى مفاهيم قابلة للتطبيق في صناعة المروحيات.

© The Independent

المزيد عن: ليوناردو دافنشيالمسيراتالابتكارات العلميةأبحاث علمية