DINOWEB - палеозойские и мезозойские тетраподы

[ Личные сообщения() · Новые сообщения · Участники · Правила форума · Поиск · RSS · Подписки ]
Страница 1 из 11
Forum Dinoweb » Другие доисторические рептилии » Птерозавры » Птерозавры. Механизм двигательного аппарата. (Механизм двигательного аппарата самых крупных летающих)
Птерозавры. Механизм двигательного аппарата.
ЯзонДата: Четверг, 2009-03-19, 2:08 PM | Сообщение # 1
Лейтенант
Группа: Пользователи
Сообщений: 47
Репутация: 1
Статус: Offline
[/b]Механизм двигательного аппарата самых крупных летающих животных в истории Земли

[b]

***
Предупреждение. В человеческом языке часто встречаются двусмысленные понятия, которые без специального уточнения могут внести путаницу с далеко идущими последствиями. Чтобы избежать этого, давайте сразу договоримся - под термином "птерозавры" я буду иметь в виду ящеров группы "птеродактилей", исключая "рамфоринхов", которые в официальной науке так же относятся к птерозаврам. Рамфоринхи принадлежат к другой ветви летающих рептилий, использовали для полета иной принцип и здесь не рассматриваются вообще.

***
Теоретическое исследование и физическое обоснование способа полета одних из первых крупных летающих существ в истории Земли - птеродактилей.

***
Парадокс эволюции - птерозавры использовали силу земного притяжения, чтобы летать!

Некоторое время назад некто Blade на сайте http://pla.by.ru писал:

"...наиболее простым и экономичным вариантом для махолета на данный момент представляется гибкое крыло, приводимое в движение с помощью резонанса, и изменяющего крутку (угол наклона) за счет своей конструкции и гибкости.

...В существующих конструкциях главным препятствием к осуществлению в нормальном масштабе является "момент инерции". Возьмите листок бумаги, им махать легко и можно достичь огромной частоты взмахов. Листом фанеры махать значительно тяжелей, а о том чтобы делать это быстро, уже и речи не идет. Ну а каково махать крылом с площадью 12..16 кв.м. можете представить сами, пусть даже с частотой 1 взмах в секунду (1 Гц). Дело в том, что с ростом линейного размера (например, длины), площадь растет в квадрате, объем (масса) в кубе, а момент инерции в пятой степени.

Но не стоит отчаиваться, вспомним о том, что самолет братьев Райт тоже появился на свет вопреки догматам существовавшей в те времена науки. Известны и другие "казусы" природы, например, согласно взглядам современной науки обычная утка для возможности полета должна разгоняться до 200 км/час, а гусь весом в 4 кг должен обладать мощностью в 1 л.с. (736 Вт). Хотя на самом деле среднестатистический гусь может развить мощность не более 17 Вт, что совершенно не мешает ему летать со средней скоростью 70..80 км/час. Майский жук, согласно расчетам той же науки, покорившей высоты в 30 км и сверхзвуковую скорость, не может летать в принципе. Но ведь летает! Кроме того, наблюдения за птицами показывают, что их затраты на полет (если перевести в наши пропорции), окажутся примерно 1 литр топлива на 100 км полета для аппарата весом 300 кг. Согласитесь, есть к чему стремиться...

В основном, оптимизм приверженцев машущего полета объясняется идеей, что само по себе совмещение функций создания подъемной силы и тяги в одном устройстве - крыле, это есть хорошо. В наличии также экспериментальные данные о том, что с увеличением массы модели с машущим крылом необходимая мощность для махания изменяется непропорционально изменению размеров, а немного "отстает". Т.е. тяжелая модель (3..5 кг) с машущими крыльями намного экономичней маленькой (300..500 г). Далее идут перекрестные ссылки на "принцип Жуковского" - отбрасывать большие массы воздуха с малой скоростью, "хитрый" механизм управления крыльями, чтобы в каждый момент оно находилось в наиболее выгодной позиции и под наивыгоднейшим углом атаки и т.д. Все это позволяет надеяться, что когда (и если) будет создан настоящий летающий махолет, он окажется самым экономичным летательным аппаратом из всех созданных человеком до сих пор.

Грубо говоря, сейчас считается, что для создания махолета надо махать крылом площадью 12..16 кв.м с частотой 1 Гц, т.е. не реже одного взмаха в секунду. По некоторым расчетам, для этого необходима мощность 3..5 кВт, а человек, к сожалению, не способен выдать более 1.5 кВт, поэтому так распространены проекты моторных махолетов..." \ Blade \ http://pla.by.ru

*** Г.К.В.
Таким образом, идеальная гипотетическая модель махолета по своим внешним параметрам, скорее всего, напоминает строение тела вымершего успешного летуна - птеродактиля. Возможно, повторив это изобретение природы, нам удастся, наконец, освоить свободный машущий полет? Повторить внешние параметры конструкции - вполне доступно, материалы для этого есть, есть даже наиболее близкий летающий аналог - дельтаплан, хотя он воспроизводит только
неактивную фазу полета птеродактиля - парение. Остается только воспроизвести механику движения летной плоскости относительно полезной нагрузки с учетом специфики применения человеком.

Однако, прежде чем строить действующую модель птерозавра, нужно разобраться, как же они летали? Явно, не как птицы, хотя их везде изображают очень похоже. Думаю, что это в корне неправильно. Как максимум, они так же могли парить (планировать). Но это очевидно и не представляет проблемы.

А вот активный полет они осуществляли совсем не так. Это отличие диктуется, во-первых, свойствами материала, из которого состоит несущая плоскость. У птиц она "прозрачна" в одном направлении - при холостом ходе (поднятии крыла) перья раздвигаются и свободно пропускают воздух. Имитировать такой способ достаточно сложно в изготовлении и малорентабельно из-за большого сопротивления, возникающего в результате капиллярного эффекта и турбулентности. А вот крыло птерозавра представляло собой плотную мембрану, натянутую на легкий каркас, что чрезвычайно заманчиво для повторения в технике из-за простоты изготовления и дешевизны конструкции.

Но как именно птерозавры пользовались своими крыльями, никто пока достоверно объяснить не может. Варианты "выписывания восьмерок" и других сложных фигур не выдерживают ни критики, ни испытаний.

***
Однако я попытаюсь сейчас разобраться, как же это могло происходить на самом деле...

Что бросается в глаза в первую очередь при виде скелета птеродактиля? Громадная голова с толстой шеей на тщедушном теле. Как утверждается в канонических источниках, она была "очень легкой". Это основано на данных фоссилий. Вполне допустимо. Но фактически легкой была только костная часть, каркас - и это правильно. Зачем делать каркас сооружения тяжелым, когда его можно сделать легким при той же прочности? Однако голова в целом не была
пустотелой, а заполнена мускулатурой, другими мягкими тканями и жидкостями. Например, чтобы привести в действие такие длинные челюсти, нужна была весьма мощная, а значит, и массивная, мускулатура.

Какой смысл делать голову таких пропорций, если ее ничем не заполнять? (Или заполнять воздухом). Не проще ли сделать ее не такой крупной, например, маленькой, как у птиц - и явно легче, и аэродинамическое сопротивление меньше.

Если она не была пустой, следовательно, она имела плотность, близкую к средней плотности всего тела. И это было для чего-то нужно.

Схема устройства тела птерозавра порождает еще одну проблему. Какой бы "легкой" голова не была, при существующей на рисунках компоновке она перевесит и птерозавр кувырнется вперед. Однако почему-то природа сделала ее именно такой - крупной и вероятно, массивной. И это было целесообразно.

А крылья? Огромные крылья и маленький хвостик. С точки зрения механики - явно несбалансированная конструкция. Кроме того, чтобы махать такими крыльями по птичьему способу - нужна развитая грудная мускулатура, крепящаяся к крупному килю-грудине. Но в том-то и дело, что соответствующая мускулатура птиц гораздо массивнее, мощнее при меньшей площади крыльев! Также, существующие реконструкции достоверно показывают, что эта часть тела птерозавра была относительно меньше, чем аналогичная у птиц, косвенно свидетельствуя против "птичьего способа полета" в пользу другого, альтернативного.

Из этого напрашивается вывод, что для полета птерозавры использовали совсем другой способ привода.

Некоторые скептики, основываясь на данных, полученных с использованием птиц, высказывают сомнения, что крупные птерозавры вообще умели летать. Однако неоспорим тот факт, что птеродактили были достаточно хорошими летунами. За это говорит хотя бы только то, что они в свое время вытеснили более ранних птерозавров - рамфоринхов, пользовавшихся другой методикой полета, которая оказалась хуже. Птеродактилоиды же существовали и развивались до тех пор, пока им на смену не пришли еще лучшие летуны - птицы. А развивались они весьма интенсивно, о чем свидетельствует их большое видовое разнообразие.

--------цитата из \ Blade \ http://pla.by.ru

Среди насекомых существуют такие, которые крыльями машут на порядок чаще, чем их нервные клетки чисто физически могут послать электрический сигнал на мышцы (время прохождения сигнала между нейронами у живых организмов, включая человека, примерно 150..200 мс). Объясняется это эффектом резонанса - жесткая спинка некоторых жуков выполняет роль резонатора - если эти надкрылья убрать, он не сможет взлететь. Это к вопросу об инерции крыльев - если в вакууме крылышки соединить через пружинку, они будут махать вечно (если не считать потерь на трение, нагрев и т.д.). Энергия движения крыльев переходит в энергию сжатия пружинки, потом пружинка разжимается и толкает крылья, потом энергия движения крыльев опять переходит в энергию сжатия/растяжения пружинки и все заново.

Поэтому достаточно жесткая система соединения крыльев полностью решит проблему инерции (инерция выражается в том, что большое крыло "тяжело" разогнать, а потом еще тяжелей затормозить, чтобы двигать в обратную сторону). Да, ими нельзя с места махнуть на всю амплитуду, но постепенно разгоняя вверх-вниз, взмахи даже очень большими крылья с большой массой (и следовательно инерцией) можно довести до очень большой частоты и амплитуды! Фактически, останется внести довольно слабый сигнал управления, слегка "тормозящий" или "разгоняющий" крылья в их резонансе с жестким упругим элементом.

---- Этим элементом могли быть грудные и спинные мускулы птерозавров. \ Г.К.В. \ ----

Попробуйте взять длинную рейку 4..6 метров посередине и "помахать" ею. Легко заметить, что если опускать и поднимать руку "в такт", то с очень небольшими затратами энергии можно добиться амплитуды взмахов до 1.5 метров при частоте несколько герц (приблизительно, в средней части движения рейка становится "полупрозрачной"). Если же сбиться с "ритма", то сразу же ощутимо возрастает "сопротивление" планки движению руки. Это действуют силы инерции, которые чем массивней планка, тем больше.

Остается только ... в крыле переднюю кромку крыла сделать более жесткой ... чтобы во время взмаха крыло делало "загребающие" движения, и начнет создаваться подъемная сила и тяга!

---------Что мы и видим в случае крыла птеродактиля! Передний край образован костями конечности, а плоскость - прочной эластичной мембраной. \ Г.К.В. \ -------

Короче, можно прикладывать усилие (рывок) с ходом несколько сантиметров один раз в несколько секунд, а крылья будут махать с частотой несколько герц и амплитудой в два метра. Весь фокус в жестком резонаторе, соединяющем крылья. Странно, что при довольно большом кол-ве статей о мускулолетах даже в российском интернете, хоть об аккумуляторах энергии и упоминается, но не говорится о них как о НЕОБХОДИМОМ элементе для машущего полета. Ведь даже у птиц сухожилия и упругость костей играют роль упругого элемента. По аналогии
с разминкой рук в физкультуре - при широком взмахе до упора, когда рука сама "отскакивает" от предельного положения, можно добиться большой скорости движения и малых затрат энергии на упражнение. Параллельно через эффект резонанса решается вопрос КПД редуктора.

Может возникнуть законный вопрос - а что если взять две планки наискосок (буквой "Х") и обмотать тканью, то частота взмахов должна резко упасть из-за сопротивления воздуха. Верно, в этом случае необходимо просто использовать более жесткие (менее упругие) рейки и тогда частота взмахов останется прежней, достаточной для полета (например, 3 Гц). Эксперименты показывают, что это действительно так. \ Blade \ http://pla.by.ru ----

*** Г.К.В.
Однако, мои эксперименты показывают, что это не так. В качестве накопителей я использовал резиновые жгуты. Чем туже жгут, тем больше энергии он запасает. Но, одновременно, бОльшая сила требуется для его работы. Но не это главное. Сопротивление воздуха оказывает очень большое влияние на работу системы. Поэтому в качестве компенсатора я ввел маховик-маятник.

Как именно? Так, как это делали птеродактили!

Для начала проведем мысленный эксперимент, как предлагал незабвенный А. Эйнштейн.

Давайте представим, что птица начнет действовать так, как действовал птерозавр (как именно он действовал, будет видно в процессе корректировки движений птицы под действия птерозавра).

Для наглядности возьмем самую близкую по телосложению птицу, допустим, аиста или пеликана. Вот она выпрямилась на ногах, раскинула крылья в стороны, вытянула шею вертикально вверх. Первый взмах крыльев приведет к тому, что тело птицы будет сместиться в противоположную сторону. Если мах будет не слишком сильный, тело останется почти на месте, незначительно отклонившись по горизонтали. Обратный мах приведет к смещению в противоположную сторону. Тело будет колебаться относительно вертикальной оси взад-вперед соответственно взмахам крыльев. При этом очевидно, что силы взмахов не хватит для создания подъемной силы.

При увеличении же силы взмахов тело будет отклоняться слишком значительно от своего первоначального положения, настолько, что потеряет устойчивость и будет просто отброшено в сторону. При этом условия для обратного взмаха будут нарушены и его произвести просто не удастся. Чтобы компенсировать это нежелательное явление, можно увеличить массу тела птицы, тогда его момент инерции будет противодействовать смещающей силе крыльев. Но при этом окажется, что подъемной силы, создаваемой крыльями, не хватит для отрыва от земли такого тяжелого тела. Придется увеличивать площадь и силу крыльев, что опять приведет к разбалансировке системы. Получается замкнутый круг, говорящий о том, что существующая птица не может использовать способ взлета птерозавра из-за особенностей своей конструкции.

Продолжим эксперимент и изменим параметры тела птицы.

Если достаточно сильно утяжелить ее голову, при определенной длине рычага (шеи) может быть достигнуто такое равновесие, что центр тяжести между массой головы и отбрасываемых масс воздуха будет находиться примерно посередине между головой и осью крыльев.

При этом во время взмаха крыльев голова будет отклоняться в противоположную сторону, компенсируя общее горизонтальное смещение. Это, естественно, будет происходить с активным участием мышц шеи, что позволит более равномерно распределить мышечную массу, и, вероятно, снизить суммарную требуемую мощность всего мышечного аппарата.

***
Но как же конкретно осуществить это для реального птерозавра?

При первом же взгляде на скелет птеродактиля заметно, что габариты туловища, головы и шеи
примерно соответствуют. И это не случайно. При такой компоновке сразу видно, что центр тяжести находится где-то в области шеи.

Получается сбалансированная система, находящаяся в шатком равновесии. Она приводилась в движение (качание) путем изгибания шеи в вертикальной плоскости - энергичными махами головой вверх-вниз (или, в случае вертикального расположения тела - вперед-назад). При этом голова играла роль противовеса, маятника, запасающего энергию, а на другом конце "качелей" находились крылья вместе с прилегающим объемом воздуха.

В этом случае масса головы имела очень большое значение - она уравновешивала массу воздуха, отбрасываемого крыльями, и чем она была бы больше, тем большее количество воздуха можно было бы отбросить за один цикл качания. И я предполагаю, что она поддавалась регулировке.

Регулировка момента инерции головы (если проще - ее масса) могла производиться двумя
способами, или, что более вероятно, их комбинацией. Во-первых, путем перекачки в голову крови из туловища - при этом решается загадка наличия гребня - на нем крепились кавернальные образования для кровяного балласта. Это подтверждается тем фактом, что на отпечатках гребней сохранились многочисленные следы кровеносных сосудов.

Второй способ - путем наклона головы относительно шеи в районе атланта - изменением длины плеча рычага. Это объясняет длинную, вытянутую форму головы и наличие того же гребня. Если бы этот принцип не использовался, можно было бы покрыть круглую голову чем-то вроде надувающегося шлема. Кстати, были птерозавры типа "анурогнатусов", не имевшие ни длинного клюва, ни гребня, а голова у них была короткая и широкая. Может быть, у них-то и была такая система?

В результате оперативного регулирования соотношения масс различных частей тела (системы) путем перекачки кровяного балласта, общая масса объекта, а именно птерозавра, может оставаться в границах, приемлемых для создания достаточной подъемной силы.

Получается, что птеродактиль использовал свою голову в качестве маятника-противовеса для приведения в движение своих громадных крыльев. Объективно в пользу такой теории говорит тот факт, что мозг птеродактиля был подвешен в воздушном мешке, амортизирующем тряску. И действительно, какая еще сила могла сотрясать мозг птерозавра в полете? Что-то не наблюдается такого устройства мозга у птиц - да это им и ни к чему. А у птерозавров при таком использовании головы мозг должен был подвергаться значительным перегрузкам, что и нашло отражение в строении его подвески.

В результате оперативного регулирования соотношения масс различных частей тела (системы) путем перекачки кровяного балласта, общая масса объекта, а именно птерозавра, может оставаться в границах, приемлемых для создания достаточной подъемной силы.

***
Теперь рассмотрим процесс полета в действии.

Чтобы взлететь, птерозавр садился на "пятую точку опоры" - свой хвост, который в этом случае, с одной стороны, мог представлять собой плотную жировую подушку типа овечьего курдюка или верблюжьего горба. Другой вариант, более вероятный - в хвосте так же находились кавернальные образования для кровяного балласта, и он отдаленно напоминал седалище некоторых обезьян. При этом фиксация этого факта на окаменелых отпечатках скелетов весьма маловероятна. Впрочем, следы такого действия можно было бы обнаружить среди следов лап на окаменелой грязи, если целенаправленно поискать.

При этом он расставлял ноги, чтобы образовался устойчивый треножник, и поднимал переднюю часть тела. Приблизительно таким же способом он мог действовать и без участия гипотетической третьей опоры, т.е. просто вставать «на задние лапы» – ноги.

Как известно по отпечаткам следов птерозавров, их ноги оканчивались небольшими ступнями, похожими на человеческие. А все стопоходящие животные (например, медведи, обезьяны) могут довольно легко подниматься на задние лапы и сохранять равновесие. Так что и птерозавры могли иметь ступни именно с этой целью.

Затем он расправлял крылья (вероятнее всего - в прямую линию, лишь слегка изогнутую из-за провисания концов под действием силы тяжести), параллельно с этими манипуляциями накачивая кровь в головные резервуары, чтобы увеличить ее массу, и принимался раскачивать свою длинную шею взад-вперед. При этом крылья начинали махать в горизонтальной плоскости с увеличивающейся амплитудой и частотой. Кроме мышц шеи, в этом процессе активно участвовали и мышцы-аддукторы крыльев, но несколько иначе, чем аналогичные мышцы птиц.

У птиц привод осуществляется главным образом прямой передачей усилия на костный каркас крыла, и лишь незначительно в этом участвуют силы упругости. У птерозавров имелся аккумулятор механической энергии - маятник-голова, благодаря которому мышцы крыльев могли использоваться с гораздо меньшей нагрузкой - лишь для поддержания колебаний. Иными словами, они сокращались только в конце хода, моментальным напряжением, что можно уподобить работе резинового компенсатора, с той разницей, что вместо накопления энергии при нерабочем ходе мышцы растягивались совершенно свободно, без сопротивления, а после достижения мертвой точки резко и мощно сокращались, посылая рычаг крыла в обратную сторону. В этом заключается преимущество живой материи перед мертвой, какой является резина.

Таким образом, главная работа мышц крыльев заключалась в том, чтобы создавать силы, аналогичные силам упругости. Благодаря этому они имели гораздо меньшую массу по сравнению с аналогичными мышцами птиц, хотя общая масса летного привода (включая голову, заполненную балластом), была даже относительно большей - практически все тело птерозавра участвовало в создании подъемной силы! При этом привод имел более пассивный характер работы (за счет использования сил инерции), что означает большую его экономичность и эффективность. Соответственно, благодаря такому устройству и принципу действия, птеродактилоидам удалось достичь более крупных размеров, чем современным птицам.

Расчеты и исследования в этой области показывают, что птицы достигли верхней планки своего развития в отношении размера, и дальнейшее увеличение ограничивается объективными законами механики - соотношением линейных размеров и частоты взмахов. В противоположность им, развитие птерозавров было ограничено другими факторами - а именно, соотношением мощности на единицу массы и прочностными характеристиками материала. Благодаря этому им удалось достичь таких впечатляющих размеров, и, возможно, они исчезли, еще не достигнув потолка своего развития...

И так, голова раскачивалась, как перевернутый маятник, крылья двигались взад-вперед все сильнее и сильнее. От этого создавался воздушный поток (две пары потоков), направленный вперед-вниз и назад-вниз, по биссектрисе (?) треугольника крыла. Этим объясняется длинная вытянутая форма крыла - чем больше соотношение сторон, тем ближе к вертикали направление потока. Результирующий вектор силы при этом был направлен вверх. При достижении достаточных параметров потока, вес птеродактиля компенсировался подъемной силой, он привставал на вытянутых ногах и отрывался от земли. Для этого ему даже не нужно было отталкиваться.

Таким образом, получались вертикальные двухсоставные качели, две точки которых находились в относительной неподвижности. А именно - точка касания ногами земли и точка, лежащая между головой и крыльями. При этом точка подвижного сочленения двух частей качелей будет находиться в месте крепления шеи к туловищу, недалеко от места крепления крыльев, и иметь большой ход (амплитуду). Плоскость крыльев будет пассивно отгибаться в сторону, противоположную движению, на определенный угол, оптимальный для создания пары воздушных потоков, направленных вниз и в стороны.

Это создаст подъемную силу, которая позволит птерозавру вертикально взлететь и продолжить полет. После отрыва от земли характер качания системы должен несколько измениться, т.е. нижний отрезок будет качаться вокруг своей верхней точки, или, что то же самое, вокруг сочленения шеи с туловищем. При этом голова с шеей также будет качаться вокруг той же точки. В этом случае получится схема типа "складной метр" (из двух частей). Амплитуда движения головы в этом случае увеличится, а амплитуда переднего крыльев несколько уменьшится, но зато теперь нижний (задний) их край будет проходить большее расстояние, чем верхний. Поэтому эффективность взмахов останется на том же уровне.

Таким образом, в двух словах этот принцип можно выразить так: «Возбуждение
колебаний болтанкой прикреплённого конца». (Гришаев А.А.)

Предположительно, для создания подъемной силы, достаточной для отрыва от земли, птерозавру требовалось совершить несколько взмахов, как минимум 1,5 цикла, а скорее всего и больше, возможно 3-4 цикла. Вместе с подготовкой к взлету (принятие стартовой позы) это могло занять от 3 до 5-7 секунд, в зависимости от размеров. Это делает старт птерозавра по сравнению с птичьим гораздо менее резким, приемистым, что в условиях борьбы за существование значительно снижало их конкурентоспособность. В купе с другими недостатками птерозаврового способа полета, он оказался худшим вариантом относительно птичьего, что сыграло немалую роль в исчезновении птерозавров. Явным преимуществом этого способа была только его большая экономичность за счет лучшего летного качества в режиме планирования. Так же положительным моментом можно считать то, что такой способ приложения сил и специфичность конструкции не ограничивали ее по габаритам и позволяли достигнуть любых размеров, что можно использовать в современной технике.

Таким образом, взлет птеродактиля был практически вертикальным, без необходимости разгона - как путем разбега, так и прыжка с высоты (разгонялись только крылья, в то время как птерозавр оставался на месте).

Набрав высоту, он ложился на крыло - переходил в горизонтальное положение и продолжал полет в режиме планирования. При этом он мог, в случае необходимости, добавить скорости/подъемной силы путем резких рывков головой назад (вверх) с одновременными резкими взмахами крыльев вниз и медленным их подъемом.

==о
==О--- ---{=-

3. Летящий птеродактиль, вид сбоку. Пробел на шее - центр качания. Голова ходит вверх-вниз.

Однако, очевидно, что при горизонтальном полете тяжелая голова уже была не нужна, а наоборот, представляла помеху. Эта проблема могла быть решена, опять таки, двояко.

Во-первых, кровь из головы откачивалась в туловище (хвост, полости костей, или т.н. "воздушные мешки", которые на самом деле являлись "кровяными мешками"), чем смещался центр тяжести и достигался нужный баланс. Во-вторых, голова могла принимать положение внизу под туловищем, аналогичное месту пилота классического дельтаплана. Этим легко достигалась оптимальная устойчивость полета и оперативность управления - всего лишь небольшим изменением положения головы изменялся поперечный наклон летной плоскости относительно горизонта, и, соответственно, осуществлялось руление. Однако в этом случае картина окружающего мира, вероятно, оказывалась перевернутой, и глаза нужно было бы
направлять назад и вверх (т.е. вперед и вниз по ходу движения) относительно нормального положения головы. Этот вариант объективно можно проверить с помощью фоссилий, определив, насколько реально такое положение глаз. Насколько я вижу на доступных мне изображениях, это не отвергается категорически. В этом случае, наверно, глаза птерозавров были аналогичны глазам хамелеонов, которые могут обозревать практически всю сферу, не поворачивая головы.

Кроме того, такое положение головы решает проблему транспортировки птеродактилем в клюве различных посторонних предметов - добычи или стройматериалов. Ведь, в отличие от птиц, он, в силу конструкции, не мог переносить предметов ногами, не нарушая летных характеристик.

При нынепринятой трактовке реконструкции, вряд ли он мог бы переносить их и в клюве, опять таки из-за нарушения балансировки и потери летных качеств. В этом случае единственным способом транспортировки оставался бы способ переноски внутри тела - в желудке или в зобу, что мы и видим у некоторых современных птиц. Но они переносят таким способом только продукты питания, а гнезд из веток не строят.

Посадка птерозавров, вероятно, происходила по аналогичному алгоритму, только в обратном порядке. Кроме того, для усиления торможения при посадке мог использоваться "птероид" - маленькая кость, отклоняющаяся вперед и натягивающая переднюю часть летательной мембраны.

***
На данный момент имеется один вид птерозавров, на первый взгляд не вписывающийся в эту схему - "никтозавр". Он имеет на голове огромную мачту, по размерам почти соответствующую размерам крыла.

При этом он - единственный птерозавр, потерявший пальцы верхней конечности, за исключением летательного пальца крыла, вследствие чего его перемещение по земле было затруднено. В связи с этим ведущие ученые предполагают, что он почти все время находился в полете и редко приземлялся.

Гораздо вероятнее, что он вел не столько воздушный, сколько водный образ жизни (в пользу этого говорит, в том числе, более длинная нижняя челюсть - при питании с твердой поверхности длина челюстей должна быть одинаковой). В таком случае он не приземлялся, а приводнялся. И настолько специализировался к водному образу жизни, что отказался от крыловых пальцев, не нужных в водной среде. Зато отрастил мачту на затылке, что в таких условиях было совсем не лишним. Если он плавал по воде, то действительно использовал это украшение как парус, и не только пассивно, как традиционные человеческие суда, а также и активно, как виндсерфинг - находясь на воде, он крутил-размахивал головой из-стороны-в-сторону, в результате чего его опахало (мембрана, натянутая между отростками рога) создавало достаточно
сильный воздушный поток, чтобы плыть в нужном направлении, даже против ветра. В случае попутного ветра он мог использовать его и классическим способом.

Возможно, он даже мог "брать рифы" - уменьшать площадь паруса. Управление таким парусом тоже могло решаться гидравлическим способом - путем накачки крови в определенные структуры на мембране. Но если даже этого и не было, в случае сильного неблагоприятного ветра (например, во время шторма) он мог просто класть голову боком на воду, резко уменьшая парусность.

За столь долгий срок существования птерозавры, тем более рыбоядные, часто приводнялись. При этом им нужен был какой-то способ передвижения по воде. Грести лапами для них было затруднительно, поскольку мешала летательная мембрана. А голова была свободна, и они нашли способ ее использовать. И не только никтозавры - представители таких семейств, как Tapejaridae, Pteranodontidae - талассодромеус, тапеджара, тупуксара и всем известный птеранодон - вероятно, тоже использовали свои гребни для аналогичной цели. Только они не так сильно специализировались, возможно, они вели более разнообразный образ жизни вблизи берегов, а никтозавр предпочитал все свое время проводить в море. Поэтому они сохранили пальцы на крыльях, и гребни у них были не столь впечатляющими.

***
Попытаемся найти объяснение другого варианта расположения гребней у птерозавров - на клюве. Он представлял собой вертикальное округлое возвышение на концах челюстей, напоминающее весло (у таких видов, как тропеогнатус, анангуэра, орнитохейрус), или прямое ребро, отходящее от лба у таких, как ктенохазма, дзунгариптерус.

Взлет с поверхности воды для птеродактилоидов был более проблематичен, чем для птиц. Поэтому перечисленные виды (гребцы) держались в основном вблизи берегов, используя для взлета более длинную" схему с выходом на сушу.

Осуществлялась она так: приводнившись, тропеогнатус (или др.) гребет клювом (по технике одного весла - гребок вправо, гребок влево...), плывет к берегу, выбирается на сушу. Тропеогнатус встает на задние лапы, расправляет крылья. С них стекает вода. Он потихоньку помахивает ими, затем начинает махать во всю мощь. Взлетает по общепринятой схеме.

Никтозавр же хорошо освоил взлет с поверхности воды. Для этого использовался следующий прием: резко взмахнув головой назад, он становился в воде "на попа" (чему весьма способствовала длина мачты, а также вероятная возможность использования кровяного балласта на ее конце), раскрывал крылья и дальше действовал по общей схеме. В пользу этой версии свидетельствует факт повышенной жесткости крыловых костей, ведь крылья подвергались большей нагрузке в момент старта из-за сопротивления воды, в которую были частично погружены. Возможно, другие водоплавающие виды птерозавров тоже могли в некоторых случаях применять этот прием – по крайней мере те, которые имели большой гребень на затылке, но он давался им гораздо труднее, с большей затратой сил.

Как же разнообразна природа в своих проявлениях! "Изобретя" птерозавров, она продолжала развивать направление использования головы в качестве локомоторного органа. В данном случае мы видим, что голова опять используется как водный движитель. Почти так же, как и в случае с никтозавром. Только никтозавр "греб" в воздухе, а тропеогнатус - в воде. А характер движений почти одинаковый. При этом используются самые мощные мускулы - шейные.

При этом тапеджара император, навиганс попадают в разряд парусников, а тапеджара велхофера - гребцов. Странно? Но, может и наоборот - одно подтверждает другое? Например, так – если это действительно родственные виды, их развитие на некоем этапе разделилось и пошло двумя параллельными путями – парусным и гребным (?) Кстати, имеется и еще один промежуточный вид – талассодромеус, у которого высокий гребень тянется от кончика клюва далеко назад. Может быть, это был универсальный инструмент, позволявший использовать оба способа (!?)

***
Здесь уместно затронуть вопрос об увеличении габаритов птерозавров. Пожалуй, именно борьба с хищниками, а не внутривидовая конкуренция, способствовала укрупнению размеров птерозавров. При том способе полета, который использовали птерозавры, у них просто не было другого выбора. То обстоятельство, что относительные энергетические затраты для крупных животных меньше, тоже могло способствовать их укрупнению. С ростом линейных размеров увеличивалась производительность "механизма", в результате чего птеродактили стали пленниками "гонки вооружений", вернее, гонки размеров.

Полет птерозавров отличался от полета птиц аналогично тому, как отличается полет самолетов от полета вертолетов. Способ полета птерозавров, по сравнению со способом полета птиц, представляется менее универсальным, гибким в применении, а так же имеет меньшую маневренность в воздухе. Но главное преимущество птиц - в том, что их свободные ноги действуют независимо от крыльев, и они могут использовать их более оперативно при перемещении по земле и для ускорения старта с твердой поверхности. В силу того, что ноги птерозавров не были приспособлены для хождения без участия крыльев, и для мощного прыжка вверх тоже не подходили, они использовали более затянутый старт, который мог оказаться фатальным при внезапном нападении хищников.

При этом, очевидно, параметры каждого взмаха (амплитуда, ускорение, перегиб крыла - "крутка") управлялись животным - это вывод напрашивается из исследования строения их мозга. Отдел мозга птерозавра, контролирующий движения, в несколько раз больше относительно птичьего. Это говорит о том, что при более простой механике, полет птерозавра требовал более сложной системы управления.

Однако, способ полета птерозавров имеет все же и преимущества перед птичьим - в том, что он является более экономичным, менее затратным на единицу массы. Главное же его преимущество - в том, что такой способ не имеет ограничения габаритов по характеристике частоты взмахов (моменту инерции), о чем свидетельствует то, что птеродактилоидам удалось достичь столь крупных размеров. Ограничения накладывают лишь доступная мощность на единицу массы и прочность материалов. Для человечества, например, это не является проблемой - уже давно разработаны мощнейшие двигатели и сверхпрочные материалы, которые далеко опережают возможности, достигнутые птеродактилоидами. Кто знает, не оборвись внезапно их развитие, может быть, птерозавры достигли бы еще более крупных размеров?

Добавлено (2009-03-18, 9:15 Pm)
---------------------------------------------
*** Вывод.

В целом, с точки зрения применимости в технике, способ полета птерозавров имеет явные преимущества перед птичьим - в том, что он является более экономичным, эргономичным и рентабельным. Главное же его преимущество - в том, что такой способ не имеет ограничения габаритов по характеристике частоты взмахов (моменту инерции), о чем свидетельствует то, что птерозаврам удалось достичь столь крупных размеров. Ограничения накладывают лишь доступная мощность на единицу массы и прочность материалов. В настоящее время для человечества это не является проблемой - уже давно разработаны мощнейшие двигатели и сверхпрочные материалы, которые далеко опережают возможности, достигнутые птеродактилями. Это позволяет применить их способ полета в технике для создания летательных аппаратов нового типа.

Используя теоретические выкладки, приведенные в данной работе, можно создать новый вид транспортного средства - махолет, действующий по способу полета древних летунов - п

Прикрепления: 3787689.jpg(34Kb)


Сообщение отредактировал Язон - Среда, 2009-03-18, 9:14 PM
 
АндрейДата: Понедельник, 2009-03-23, 8:36 AM | Сообщение # 2
Генералиссимус
Группа: Модераторы
Сообщений: 4455
Репутация: 79
Статус: Offline
К сожалению, совсем нет времени, чтобы подробно ознакомиться.

DINOART
 
ЯзонДата: Понедельник, 2009-03-23, 7:30 PM | Сообщение # 3
Лейтенант
Группа: Пользователи
Сообщений: 47
Репутация: 1
Статус: Offline
*** Вывод.

В целом, с точки зрения применимости в технике, способ полета птерозавров имеет явные преимущества перед птичьим - в том, что он является более экономичным, эргономичным и рентабельным. Главное же его преимущество - в том, что такой способ не имеет ограничения габаритов по характеристике частоты взмахов (моменту инерции), о чем свидетельствует то, что птерозаврам удалось достичь столь крупных размеров. Ограничения накладывают лишь доступная мощность на единицу массы и прочность материалов. В настоящее время для человечества это не является проблемой - уже давно разработаны мощнейшие двигатели и сверхпрочные материалы, которые далеко опережают возможности, достигнутые птеродактилями. Это позволяет применить их способ полета в технике для создания летательных аппаратов нового типа.

Используя теоретические выкладки, приведенные в данной работе, можно создать новый вид транспортного средства - махолет, действующий по способу полета древних летунов - птеродактилей. Скорее всего, он не станет серьезным конкурентом "большой авиации", но вполне может вписаться в ряд спортивно-прогулочных снарядов типа дельтаплана, параплана, планера, воздушного шара, а при оснащении мотором - и стать экзотическим личным транспортным средством.

Конечно, моя теория нуждается в проверке. Для этого, как минимум, нужен непосредственный доступ к фактическим материалам и возможность проводить натурные эксперименты с действующими моделями. Если кто-то заинтересуется и решит организовать практическое освоение этого открытия, я с удовольствием принял бы участие. На данный момент мной построено несколько действующих (нелетающих) моделей, иллюстрирующих основной принцип - маятниковый разгон крыльев, и они подтверждают его правильность.
---
Язон.
P.S. Имеется сценарий научно-популярного фильма, наглядно иллюстрирующий представленную информацию. Продается в комплекте с правом на экранизацию.
(С) 2009 г.

 
YazonДата: Четверг, 2011-01-06, 11:54 PM | Сообщение # 4
Рядовой
Группа: Пользователи
Сообщений: 8
Репутация: 0
Статус: Offline
...пересекавшиеся во времени птерозавры и ранние птицы населяли, в массе своей, различные среды обитания и очень мало конкурировали друг с другом.
Птерозавры преобладали над птицами в прибрежных районах, в то время как птицы господствовали в глубине континента. Хотя и те, и другие, в принципе, встречались в каждом из этих мест.
Александр Келлнер (Alexander Kellner, Universidade Federal do Rio de Janeiro).

ПОЧЕМУ появились птицы? Свято место пусто не бывает. Значит, была свободная ниша. Т.е. птерозавры изначально вовсе не занимали "все ниши, ныне занятые птицами". Птицы использовали другой механизм полёта, и это дало им такую возможность. В дальнейшем, заполнив свободные ниши и усовершенствовавшись, они начали экспансию в другие, занятые птерозаврами. И вытеснили их оттуда, поскольку были лучше приспоблены. Об этом говорит то, что к концу мела существовали только крупные птерозавры. Куда же делись мелкие? Добровольно оставили свои ниши и стали крупными? Нонсенс. Вероятно, их победили птицы.

Птицы не смогли стать такими же крупными, как птерозавры, в силу объективных причин - своей конструкции, принципа полёта. И поэтому не смогли их вытеснить (уничтожить). А П. пришлось стать крупными из-за давления птиц.

Кстати, в фильме "Гиганты Патагонии" 2010г. есть фрагмент, показывающий взлёт Кецалькоатля. Он довольно близок к мой гипотезе о способе взлёта П. Не хватает только маховых движений головой вперёд-назад и ноги согнуты.

И ещё - Кец. в данном случае гораздо проще мог бы взлететь, спрыгнув со скалы. Таким способом он мог пользоваться наравне с "моим". И ещё. Полёт Кец., показанный в этом фильме, не выглядит естественно - это полёт самолёта на реактивной тяге, даже редкие взмахи крыльев не выручают картину. Птицы машут крыльями так, что при ходе крыла вверх воздух свободно проходит между перьями, а при ходе вниз - перья смыкаются и образуют сплошную поверхность, которая отталкивается от воздуха.


Пишу сценарии - например тут - х/ф, п/м, фантастика - "Поймать дракона" http://www.proza.ru/2010/08/02/420
 
SaurusДата: Пятница, 2011-01-07, 3:42 AM | Сообщение # 5
Генералиссимус
Группа: Проверенные
Сообщений: 1611
Репутация: 54
Статус: Offline
Quote (Yazon)
Т.е. птерозавры изначально вовсе не занимали "все ниши, ныне занятые птицами".
Птицы на заре своей истории могли занимать не те ниши, что занимают ныне. А при достаточных пищевых ресурсах могли занимать почти такую же нишу, как и птерозавры.


Истина существует, и она познаваема!

Сообщение отредактировал Saurus - Пятница, 2011-01-07, 3:52 AM
 
YazonДата: Пятница, 2011-01-07, 9:48 AM | Сообщение # 6
Рядовой
Группа: Пользователи
Сообщений: 8
Репутация: 0
Статус: Offline
Привет, Saurus!

Quote (Saurus)
при достаточных пищевых ресурсах могли занимать почти такую же нишу, как и птерозавры.

Я так думаю, как бы ни были достаточны пищевые ресурсы, они (или те, или другие) заполнили бы их полностью, и возникла бы конкуренция, которая привела бы к тому, что кто-то сошёл со сцены. Если не в масштабах планеты, то в отдельно взятой местности уж точно.


Пишу сценарии - например тут - х/ф, п/м, фантастика - "Поймать дракона" http://www.proza.ru/2010/08/02/420
 
SaurusДата: Суббота, 2011-01-08, 9:24 AM | Сообщение # 7
Генералиссимус
Группа: Проверенные
Сообщений: 1611
Репутация: 54
Статус: Offline
Quote (Yazon)
Я так думаю, как бы ни были достаточны пищевые ресурсы, они (или те, или другие) заполнили бы их полностью, и возникла бы конкуренция, которая привела бы к тому, что кто-то сошёл со сцены.
Да, это так. Возможно, что в случае птиц и птерозавров так оно и было. Птицы "шли" за птерозаврами в заполнении экологических ниш и, похоже, всякий раз вытесняли ящеров оттуда. Правда, к крупным формам, способным на охоту вдали от берега, в мезозое птицы так и не успели прийти. Вероятно, крупные птерозавры вымерли не от конкуренции с птицами, а от чего-то другого.


Истина существует, и она познаваема!
 
YazonДата: Вторник, 2011-02-22, 4:08 PM | Сообщение # 8
Рядовой
Группа: Пользователи
Сообщений: 8
Репутация: 0
Статус: Offline
Quote (Saurus)
Вероятно, крупные птерозавры вымерли не от конкуренции с птицами, а от чего-то другого.

Именно, именно :-)
ИМХО, они вымерли вместе с динозаврами от падения астероида.

ПС. Кто-нибудь знает - есть здесь такая услуга, как уведомление о новых ответах в теме? А то приходится проверять вручную, что неудобно!
Если нет - нельзя ли создать?


Пишу сценарии - например тут - х/ф, п/м, фантастика - "Поймать дракона" http://www.proza.ru/2010/08/02/420
 
SaurusДата: Вторник, 2011-02-22, 4:30 PM | Сообщение # 9
Генералиссимус
Группа: Проверенные
Сообщений: 1611
Репутация: 54
Статус: Offline
Quote (Yazon)
ИМХО, они вымерли вместе с динозаврами от падения астероида.
Вот в этом я очень сильно сомневаюсь. Почему птицы тогда не вымерли?

Quote (Yazon)
Кто-нибудь знает - есть здесь такая услуга, как уведомление о новых ответах в теме?
Есть, но у меня она почему-то частично работает.


Истина существует, и она познаваема!
 
АндрейДата: Вторник, 2011-02-22, 6:17 PM | Сообщение # 10
Генералиссимус
Группа: Модераторы
Сообщений: 4455
Репутация: 79
Статус: Offline
Quote (Yazon)
ПС. Кто-нибудь знает - есть здесь такая услуга, как уведомление о новых ответах в теме? А то приходится проверять вручную, что неудобно! Если нет - нельзя ли создать?

А это не работает?

Прикрепления: 9000261.jpg(189Kb)


DINOART
 
Forum Dinoweb » Другие доисторические рептилии » Птерозавры » Птерозавры. Механизм двигательного аппарата. (Механизм двигательного аппарата самых крупных летающих)
Страница 1 из 11
Поиск: