توربین بادی

توربین‌های بادی ابزارهایی هستند که انرژی باد را به برق تبدیل می‌کنند و می‌توانند یک منبع تجدید پذیر انرژی باشند. توربین‌های بادی در مناطق بادخیز که سرعت باد در آنجا بالاست نصب می‌شوند و شاید شما نیز تا به حال این تیغه‌های گردان را که بر روی یک میله بلند نصب شده‌اند را دیده باشید.
برخورد با پرنده‌ها می‌تواند باعث آسیب دیدن تیغه‌های یک توربین شود. در حال حاضر چگونگی جستجو و یافتن چنین آسیب‌هایی با استفاده از هلی کوپتر محدود و مشکل است.

هر ساله بیش از 100،000 پرنده در اثر پرواز از داخل توربین‌های بادی می‌میرند. اما در اثر این برخورد، تیغه‌های توربین نیز می‌توانند آسیب ببینند. در حال حاضر، یک نوجوان راهی را برای آسان کردن جستجوی نقاط آسیب دیده بر روی این تیغه‌های گردان- حتی زمانی که هیچ کس متوجه تاثیر آن نشده باشد، پیدا کرده است.
و البته توربین‌های بادی تنها تیغه‌های چرخشی نیستند که از آسیب‌های ناشی از ضربه رنج می‌برند. پرندگان و خفاش‌ها با پروانه بسیاری از هواپیماها نیز برخورد می‌کنند و می‌توانند حتی پروانه هواپیما را از کار انداخته و باعث سقوط آن بشوند. جاناتان یو یک نوجوان 17 ساله است که در دبیرستان بزرگ میلز در مریلند درس می‌خواند.
 

تعیین محل آسیب توربین

ابداع یک روش جدید توسط جاناتان یو، 17، می‌تواند تعیین کند که در کجای یک هلی کوپتر یا هواپیما یا تیغه توربین بادی ضربه‌ای رخ داده است.
جاناتان می‌گوید بسیاری از تیغه‌های چرخشی از موادی ساخته شده‌اند که به راحتی آسیب نمی‌بینند. بنابراین، برای حفظ امنیت، بازرسان باید به دنبال تیغه‌های سالم باشند تا بتوانند نشانه‌هایی از آسیب را که ممکن است نیاز به تعمیر داشته باشد را پیدا کنند. او یادآوری می‌کند که صرف این زمان نه تنها وقت گیر است، بلکه هزینه بر هم هست.
بنابراین این نوجوان تحقیق کرد که چگونه هر گونه جستجوی آسیب دیدیگی و ضربه را محدود کند. وی این روش را هفته گذشته در نمایشگاه بین المللی علوم و مهندسی اینتل توضیح داد. این رقابت در سال جاری توسط جامعه علمی و عمومی برگزار شد و بیش از 1750 دانش آموز از 75 کشور جهان در آن شرکت داشتند. (SSP همچنین اخبار علمی را برای دانشجویان منتشر می‌کند.)

اولین ایده جاناتان این بود که دو سنسور را روی هر تیغه چرخان قرار دهیم. یکی ممکن است در نزدیکی پایه و دیگری نزدیک قله آن باشد. این سنسورها ارتعاشاتی را ایجاد می‌کنند که در اثر برخورد اشیا به تیغه‌ها و ایجاد آسیب، اتفاق می‌افتند. با اندازه گیری زمانی که ارتعاشات اولیه به هر سنسور رسیده بود، او قادر خواهد بود جایی که تأثیر آن اتفاق افتاده است را برآورد کند. اگر سنسور در نزدیکی نوک توربین باشد ابتدا باید ارتعاش را احساس کند، به عنوان مثال، تاثیر آن بر نیمه بیرونی تیغه اتفاق می‌افتد. (زمین شناسان از روشی مشابه برای سنجش زمین لرزه استفاده می‌کنند تا دقیقا مشخص کنند که زمین لرزه در کجا رخ داده است.)

اما زمانی که جاناتان در آزمایش خود مدل‌هایی از تیغه‌های هلی کوپتر را آزمایش کرد، او چیز جالبی را متوجه شد. او می‌تواند به سادگی با تجزیه و تحلیل شکل‌ها و اندازه‌های ارتعاش ایجاد شده که توسط ضربه رخ داده است، کشف کند که در کجا ضربه رخ داده است. این بدان معنا بود که او دیگر دو سنسور نیاز نداشت. بلکه یک سنسور هم می‌تواند این کار را انجام دهد. در صورت تصادف، چنین داده‌هایی می‌تواند به تشخیص اینکه آیا تیغه‌ای قبل از تصادف آسیب دیده بوده یا اینکه در طی تصادف آسیب دیده است، کمک کند.
جاناتان می‌گوید بهترین نقطه برای قرار دادن چنین سنسوری ممکن است در نزدیکی پایه یک تیغه قرار داشته باشد، جایی که به مرکز آن به روتور متصل می‌شود. در پروانه یک هواپیما، سیگنال‌های سنسور می‌توانند به یک ضبط کننده اطلاعات در هواپیما فرستاده شوند. یا این سیگنال‌ها را می‌توان به دستگاه‌هایی بر روی زمین ارسال کرد. در صورتی که یک تیغه آسیب دیده باشد در هر صورت، داده‌ها می‌توانند حفظ و تحلیل شوند. همچنین، در صورت تصادف، چنین داده‌هایی می‌تواند به تشخیص اینکه آیا تیغه‌ای قبل از تصادف آسیب دیده بوده یا اینکه در طی تصادف آسیب دیده است، کمک کند.
این اطلاعات همچنین می‌تواند برای تشخیص آسیب بر روی تیغه حتی قبل از بازرسی، مورد استفاده قرار گیرد. جاناتان می‌گوید، اگر ارتعاش تیغه در شروع آزمایش متفاوت از زمانی باشد که سابقا بود، این ممکن است نشانه نوعی از آسیب باشد که در اثر ضربه رخ داده است.
 
کلمات پرکاربرد در متن
باقیمانده و بازیافتی: قطعات پراکنده که معمولا از سطل زباله یا چیزی که نابود شده است حاصل می‌شود. به عنوان مثال، بقایای فضایی شامل قطعات حاصل از خرابی ماهواره‌ها و فضاپیماها می‌شود.
ضبط اطلاعات پرواز: دستگاه الکترونیکی که در هواپیما استفاده می‌شود و برای ضبط سیگنال‌های ارسال شده یا دریافت شده توسط هر یک از سیستم‌های الکترونیکی در یک هواپیما کاربرد دارد. FDR های مجتمع، که سیگنال‌های بیشتری نسبت به موارد ساده دارند، اغلب صداهای خلبانان و دیگر افراد در یک کابین خلبانی را ذخیره می‌کنند. محققان ممکن است از چنین داده‌هایی استفاده کنند تا به عنوان مثال، مواردی را که منجر به حادثه شده‌اند را شناسایی کنند.
لرزه نگار: ابزاری است که لرزش‌ها را شناسایی و اندازه گیری می‌کند (به عنوان مثال امواج لرزه‌ای) که از طریق زمین عبور می‌کنند.
سنسور: دستگاهی است که اطلاعات را در مورد شرایط فیزیکی و شیمیایی مانند دما، فشار سنج، شوری، رطوبت، pH، شدت نور یا تابش و ... را ذخیره یا آن اطلاعات را پخش می‌کند. دانشمندان و مهندسان اغلب به سنسورها اعتماد دارند تا آنها را از شرایطی که ممکن است در طول زمان تغییر کنند با خبر کنند یا به دور از جایی که محقق بتواند به طور مستقیم آنها را اندازه گیری کند، ارسال کند.
انجمن علمی و عمومی یا SSP: یک سازمان غیر انتفاعی که در سال 1921 در واشنگتن دی سی تاسیس شده است، از زمان تأسیس آن، SSP نه تنها به گسترش مشارکت عمومی در تحقیقات علمی بلکه به درک عمومی علم کمک کرده است. این کار باعث ایجاد رقابت‌های علمی بسیاری شده و همچنان ادامه دارد.
ارتعاش: به تکان دادن ریتمیک گقته می‌شود و یا حرکت مداوم که به سرعت به جلو و عقب حرکت می‌کند.
 

برگرفته از سایت ساینس نیوز فور استیودنتس