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Leise Technik nach dem Patent der Eulenflügel

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Eine Schleiereule iim Flug. Credit: Thinkstock
Der Tod kommt auf lautlosen Schwingen: Um Beutetiere nicht aufzuschrecken, haben Eulen raffinierte Federstrukturen entwickelt, die einen nahezu geräuschlosen Flug ermöglichen. Mit diesem Biopatent zum Vorbild haben Forscher nun eine Beschichtung entwickelt, welche die Schallentwicklung von Turbinen und Flugzeugflügeln deutlich reduzieren könnte.

Um dem System des leisen Eulenflugs auf die Spur zu kommen, untersuchten die Forscher um Nigel Peake von der University of Cambridge detailliert die Federstrukturen der geheimnisvollen Raubvögel. Die mikroskopischen Aufnahmen zeigten, dass mehrere Komponenten durch Luftverwirbelung der Schallentwicklung entgegenwirken. Die Schwungfedern besitzen dazu eine flaumige Abdeckung, die von oben betrachtet der Struktur von Baumkronen ähnelt. Darüber hinaus besitzen die Flügel an der Vorderkante einen flexiblen Kamm aus borstenartigen Strukturen und an der Hinterkante elastische Fransen.

Raffinierte Federstrukturen

„Keine anderen Vogel besitzen diese Art von komplizierter Flügelstruktur“, sagt Peake. „Ob es sich nun um einen Vogel, Flugzeug oder Ventilator handelt – die meisten Geräusche entstehen durch die Turbulenzen an der Hinterkante des Flügels. Das System der Eule glättet den Luftfluss und die Geräusche werden gestreut – so können die Beutetiere das Herannahen der Eule nicht hören“, erklärt der Forscher.

Um das Konzept künstlich nachzubilden, nutzten die Forscher zunächst ein Material, das die Struktur eines Hochzeitsschleiers besaß. Die porösen Eigenschaften konnten die Geräuschentwicklung der Oberfläche im Luftstrom tatsächlich um 30 Dezibel verringern. Doch dies ging mit einem ungünstigen Effekt auf die aerodynamischen Eigenschaften einher, berichten die Forscher. Doch durch Weiterentwicklungen dieses Konzepts konnten sie schließlich eine Beschichtung mittels 3D-Druckern herstellen, die dem Ziel nahekam. Sie testeten es an dem Rotorblatt einer Windturbine im Windkanal. Ergebnis: Das System reduzierte den Lärm um zehn Dezibel, ohne nennenswerte Auswirkungen auf die Aerodynamik zu verursachen. Den Prototypen dieser Entwicklung präsentierten Peake und seine Kollegen nun auf der Aeroacoustics Conference in Dallas.

Leise zu mehr Stromausbeute

Die Beschichtung muss nun noch weiter optimiert werden, sagen die Forscher. Aber das Konzept könnte eines Tages viele Arten von Flügeln und Rotoren leiser machen – beispielsweise die von Windkraftwerken, Flugzeugen oder Computer-Ventilatoren. Vor allem im Fall der Windkraft könnte dies auch die Leistung erhöhen, betonen die Forscher. Denn die Turbinen müssen gelegentlich wegen hoher Geräuschentwicklung abgebremst werden. Den Forschern zufolge könnte man die Windkraftanlagen durch die Unterdrückung der Schallentwicklung deutlich schneller laufen lassen und somit die Stromausbeute steigern.

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Quelle:

© wissenschaft.de – Martin Vieweg
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