Ученые измерили, какую нагрузку несет череп дятла в то время, пока птица долбит ствол дерева. Если взять за среднее количество ударов 20 раз в секунду, то перегрузки могут достигать 1200g.
Мозг дятла защищен слоем жидкости, которая находится внутри черепа птицы и не позволяет вибрирующим волнам повредить мозговое вещество
Что же помогает птицам не испытывать дискомфорта? Эта информация может существенно повлиять на развитие транспорта и техники в целом.
Ученый, открывший существование в черепе птицы особенного демпферного механизма, который предохраняет головы птиц от сотрясения при ударах, в 2006 году получил так называемую Шнобелевскую премию (эта премия является аналогом Нобелевской и назначается за открытия, которые сначала вызывают смех, а потом заставляют задуматься). Однако исследования черепа дятла на этом не закончились. Ученые из Университета Беркли, занимающиеся изучением биоинжинерии, заинтересовались поразительными способностями одного из разновидностей дятлов – золотолобых. Специалисты при помощи аппаратуры для замедленной съемки и томографа выяснили: поглощать ударную энергию птицам помогают четыре особенности. Эти механизмы заинтересовали биоинженеров, ведь сфера возможного их применения очень широка.
Первой отличительной чертой дятла является его острый и очень прочный клюв, благодаря чему он не деформируется от удара и не начинает вибрировать. Кроме того, нанося удар по стволу, дятел держит клюв отвесно. Таким образом, искусственный демпфер нуждается в цельной, прочной внешней оболочке.
Мозг дятла защищен слоем жидкости, которая находится внутри черепа птицы и не позволяет вибрирующим волнам повредить мозговое вещество. Эту функцию при создании демпферного аппарата может выполнить эластичная прослойка между слоями металла. Этот слой может быть выполнен, например, из резины.
Следующая особенность, помогающая дятлу справиться с нагрузками на череп – особая костная структура, упругая и очень прочная, обхватывающая голову птицы. Благодаря своей эластичной природе, она позволяет равномерно распределить энергию от вибрации.
Аналогом пористых губчатых пространств в костях головы дятла может быть тщательное плотное заполнение пустот механизма маленькими шариками из стекла. Эта технология позволяет рассредоточить энергию от ударов и гасить вибрацию, не позволяя ей разрушительно повлиять на мозг. Таким образом, например, возможно осуществить защиту электронного содержимого «черного ящика» самолета.
Сконструированный учеными маленький образец демпфера сумел уберечь электронную начинку, хотя нагрузка при экспериментальном ударе составила порядка 60000g.