Biyomimetik: Baykuşun Uçuşu ve Hızlı Trenin Gürültüsü

Japon mühendis ve bilim adamları "500 serisi" olarak adlandırılan hızlı trenleri tasarlarken önemli bir problemle karşılaşmışlardır: Gürültü. Çözümü kuşların mükemmel tasarımında arayan Japonlar, çok geçmeden aradıklarını bulmuş ve başarılı bir şekilde uygulamışlardır.

Japonların ürettiği hızlı trenlerde "güvenlik" en önemli konulardan biridir. İkinci konu ise, Japonya çevre standartlarına uyumdur. Japonya dünyadaki demiryolu işletmeleri içerisinde en katı "gürültü standartları"na sahiptir. Bugün mevcut teknolojileri kullanarak daha hızlı gitmek oldukça kolaydır. Ancak bununla beraber daha sessiz gitmek nisbeten zordur. Japon Çevre Bakanlığı'nın düzenlemelerine göre, yerleşim merkezlerinde bir demiryolunun 25 metre uzağında gürültü seviyesi 75 desibel veya daha az olmalıdır. Kırmızı ışıkta duran arabaların yeşil ışık yandığında aynı anda kalktıklarında oluşan gürültü 80 desibeli geçmektedir. Bu değerlerle yapılan kıyaslama "Shinkansen" olarak adlandırılan hızlı trenin ne kadar sessiz olması gerektiğini ortaya koymaktadır.

Trenin belli bir hıza ulaşana kadar çıkardığı sesin nedeni, tekerleklerin raylar üzerindeki hareketidir. Ancak hızı 200 km/s olduğunda sesin asıl kaynağı, trenin hava içindeki hareketiyle ortaya çıkan aerodinamik gürültüdür.

Aerodinamik gürültünün oluşmasındaki bir numaralı etken ise tepedeki tellerden elektrik almak için kullanılan pantograflar veya akım toplayıcılardır. Normalde kullanılan dikdörtgen şekilli pantograflarla gürültünün azalmayacağını fark eden mühendisler, araştırmalarını hızlı ama sessiz hareket eden canlılar üzerinde yoğunlaştırmışlardır.

Baykuş, tüm kuşlar içinde en sessiz uçuşu gerçekleştirir. Baykuşların düşük sesle uçmasının ardındaki sırlardan bir tanesi, kanatlarındaki kıvrımlardır. Baykuşların kanatlarında diğer kuşlarda bulunmayan pürüzlü tüyler vardır. Bunlar gözle bile görülebilirler. "Aerodinamik ses" hava akımında oluşan girdaplardan kaynaklanır. Girdaplar büyüdükçe ses de artar. Baykuşun kanadında pek çok pürüzlü çıkıntılar olduğundan, büyük girdaplar yerine küçük girdaplar oluşur ve baykuş son derece sessiz bir uçuş gerçekleştirir.

Japon mühendis ve tasarımcılar, doldurulmuş bir baykuşu rüzgar tünelinde teste tabi tuttuklarında, bu kuşun kanat yapısındaki mükemmelliği bir kez daha görmüşlerdir. Sonunda trenin üzerindeki gürültüyü, baykuşun sahip olduğu düzensiz tüy prensibine benzeyen kanat şeklinde pantograflar kullanarak etkin biçimde azaltmayı başarmışlardır. Bu sayede Japonların doğadan esinlenerek taklit ettikleri pantograf benzeri sistem, "işini en sessiz olarak yapan" ünvanını almaya hak kazanmıştır.