Tomo Stantono, britų inžinieriaus ir „YouTube“ kūrėjo, projektas primena viduramžių apgulties laikus, tačiau rezultatas – visiškai šiuolaikinis. Jis suprojektavo ir pastatė mechaninį trebušetą, kurio paleistas sviedinys pirmą kartą jo bandymuose pasiekė viršgarsinį greitį.
Trebušetas – tai kontrsvorio valdoma metamoji mašina, veikusi svirties principu: krentanti masė perduoda energiją ilgam svirčiai, o ši staigiai išmeta sviedinį. Istoriškai tai buvo vienos galingiausių apgulties mašinų, galėjusios svaidyti labai sunkius akmenis ir pasiekti kelis šimtus metrų.
Tačiau klasikinė konstrukcija, nors ir efektyvi, paprastai yra per lėta, kad vien mechanika įveiktų garso barjerą. Todėl Stanton teko iš esmės pergalvoti, kaip sukauptą energiją paversti didesniu svirties galo greičiu per labai trumpą laiką.
Kas leido pasiekti viršgarsį?
Autorius modifikavo tradicinį sprendimą, pritaikydamas skriemulių ir lyno sistemą, taip pat 3D spausdintą ritę. Toks derinys veikė panašiai kaip perdavimo mechanizmas ir leido padidinti svirties kampinį greitį.
Dar vienas kritinis pakeitimas – lengvesnė ir aerodinamiškesnė, trumpesnė nei įprasta svirtis, kuri sumažino energijos nuostolius. Sviedinys buvo itin mažos masės: pradžioje apie 6 gramus, vėliau sumažintas iki maždaug 4 gramų, kad pasipriešinimas orui kuo mažiau stabdytų greitėjimą.
Kokie rezultatai užfiksuoti bandymuose?
Stantono pateiktais duomenimis, galutinėje versijoje jis naudojo apie 40 kilogramų kontrsvorį. Vien krentančios masės varoma sistema pasiekė 2 342 apsisukimus per minutę, o sviedinio greitis – 346,6 metro per sekundę.
Toks greitis viršija garso greitį ore įprastomis sąlygomis: apie 340 metrų per sekundę esant 15 laipsnių Celsijaus temperatūrai. Pats kūrėjas teigė išgirdęs būdingą viršgarsinį trenksmą, susidarantį objektui judant viršgarsiniu greičiu.
Kodėl šis eksperimentas svarbus?
Projektas parodo, kaip senos technologijos ribas galima reikšmingai praplėsti pasitelkiant šiuolaikinį projektavimą, prototipavimą ir 3D spausdinimą. Nors tai nėra praktinis ginklas, inžinerine prasme tai – aiški demonstracija, kaip optimizuojamas energijos kaupimas, perdavimas ir aerodinamika.
Stanton pasakojo, kad trebušetais domisi nuo vaikystės, o viršgarsinio varianto idėją brandino ir įgyvendino ilgą laiką. Pasak jo, visas kelias iki galutinio rezultato užtruko apie šešerius metus, o bandymų metu buvo nuolat koreguojami mechaniniai mazgai ir masių santykiai.
Eksperimentas tapo dar vienu pavyzdžiu, kaip internete populiarėjantis „pasidaryk pats“ inžinerijos turinys skatina domėtis fizika ir mechanika praktiškai. Tokie projektai dažnai remiasi tiksliais matavimais, iteracijomis ir saugumo sprendimais, be kurių aukštų energijų bandymai būtų per rizikingi.