Als je iemand vraagt naar Leonardo da Vinci, zal diegene je waarschijnlijk vertellen dat hij de maker is van de Mona Lisa (of La Gioconda), een van de beroemdste kunstwerken uit de geschiedenis. Andere grote werken van hem zijn Het laatste avondmaal, De dame met de ermel en De Maagd van de rotsen. Da Vinci was echter niet alleen een wonderbaarlijk schilder, maar ook wetenschapper, architect, ingenieur en uitvinder.
Het was juist dit laatste aspect van de Italiaanse kunstenaar dat hij gedurende zijn leven het meest ontwikkelde, en het bewijs daarvan is te vinden in de schetsen van talrijke artefacten, waarvan vele in de Renaissance onhaalbaar waren. Tegenwoordig zijn zijn ideeën echter wel bruikbaar in de moderne tijd. Een voorbeeld hiervan is een recent onderzoek van de John Hopkins University in de Verenigde Staten, dat suggereert dat het ontwerp van een van zijn vliegmachines de oplossing zou kunnen zijn om drones stiller te maken.
Het probleem van drones
Drones zijn onmisbaar voor reddingsoperaties, milieuonderzoek, audiovisuele producties, militaire missies en zelfs recreatieve activiteiten. Maar hun opmars heeft een steeds duidelijker wordend neveneffect met zich meegebracht: geluidsoverlast. Volgens een rapport uit 2021 kan het geluid van deze apparaten hinderlijker zijn dan dat van het verkeer of de traditionele luchtvaart.
Maar dit is niet alleen een kwestie van volume, het heeft ook te maken met het soort geluid: hoge, aanhoudende tonen die weerkaatsen op de grond en op irritante wijze worden versterkt. Hoewel er metamorfe materialen zijn getest die tot 94% van het geluid kunnen absorberen, is de grootste uitdaging het opnieuw uitvinden van de propeller.
Renaissance-inspiratie
Volgens de studie, beschikbaar op Arxiv, “luchtschroef” ontworpen door Da Vinci in 1485 “vertegenwoordigt een van de eerste conceptualisaties van roterende vlucht die lift genereert”. Volgens Suryansh Prakhar, hoofdauteur van de studie, is het mogelijk dat dit artefact is geïnspireerd op het principe van de schroef van Archimedes. Er was echter een probleem: het oorspronkelijke ontwerp vereiste dat mensen renden om de basis handmatig te laten draaien, iets wat in de praktijk niet zou hebben gewerkt.
De onderzoekers hebben het apparaat in 3D gereconstrueerd met behulp van CAD (computer-aided design). Het ontwerp was gebaseerd op Elico, een aantal schroefpropellers die in 2020 door studenten van de Universiteit van Maryland zijn ontworpen. Zoals Popular Mechanics opmerkt, Elico “verbetert het ontwerp [van Leonardo da Vinci] door gebruik te maken van een conische luchtschroefrotor om alle lift, stuwkracht en controle van het voertuig te leveren”.
De resultaten
Het team voerde directe numerieke simulaties uit om de aerodynamische krachten en geluidsemissies van een gemoderniseerd ontwerp te analyseren. Vervolgens vergeleken ze de resultaten met die van de traditionele rotor met twee bladen die vaak wordt gebruikt in moderne drones. De resultaten toonden aan dat de luchtschroef minder vermogen nodig heeft om dezelfde last op te tillen als een conventionele propeller en minder geluid produceert.
Volgens de onderzoekers zouden “het grote natte oppervlak van de schroef en de lagere rotatiesnelheid” de belangrijkste redenen voor deze voordelen zijn. Ze erkennen echter dat “het ontwerp niet geoptimaliseerd is voor prestaties”. De schroef van Da Vinci zou dus kunnen dienen als een haalbaar alternatief in dichtbevolkte stedelijke omgevingen, waar geluid het belangrijkste obstakel is voor de maatschappelijke acceptatie van drones.
