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Analyse des lautlosen Fluges der Schleiereule

Facharbeit (Schule) 2003 18 Seiten

Biologie - Zoologie

Leseprobe

Inhaltsverzeichnis

Deckblatt

1 Einleitung – Das Phänomen

2 Steckbrief

3 Die Notwendigkeit des lautlosen Fliegens

4 Die Voraussetzungen und Ursachen des geräuschlosen Fliegens
4.1 Das Gewicht und die Flächenbelastung
4.2 Die Eigenschaften des Gefieders
4.3 Die äußere Handschwinge
4.4 Die Pennicula (Federfahnen)
4.5 Zusammenfassung Funktionsprinzip

5 Der Ausblick – Ist die Umsetzung auf moderne Flugtechnologie möglich?
5.1 Starrflügelprinzip
5.2 Drehflügelprinzip (Helikopter)
5.3 Smartfish – Projekt

Bilder- und Quellenverzeichnis

Erklärung

Anhang

1 Einleitung – Das Phänomen

Jederman sind sie ein Begriff: Eulen – die lautlosen Jäger der Nacht. Bereits in Kinderbüchern werden sie uns Menschen als friedlebende, faszinierende Nacht-vögel vorgestellt. Aber nicht nur durch die ihnen nachgesagten Fähigkeiten, wie beispielsweise Mittler zwischen Himmel und Erde zu sein[1], sondern auch schon allein durch ihr majestätisches Flug- und Erscheinungsbild machen sie seit je her einen großen Eindruck auf uns Menschen. Einzigartig in der Vogelwelt, gleiten sie ohne jedes Geräusch auf ihren Beutezügen durch die Nacht, nur ein schneller Schatten oder ein Ruf der Eulen verraten ihre Anwesenheit - keine Fluggeräusche dringen an unser Ohr. Gut, der Mensch hört nicht so gut wie andere Lebewesen, würden jetzt viele Leute dieser Tatsache entgegensetzen. Das ist zwar richtig, jedoch auch Beutetiere der Eulen, wie zum Beispiel Mäuse (s. u.), nehmen keinerlei Fluggeräusche wahr. Diese haben bekanntlich ein hochempfindliches Gehör, sie können weitaus leisere Geräusche wahrnehmen als der Mensch. Und doch bemerkt die Maus ihren Feind erst, wenn er sie schon fest mit seinen Krallen gepackt hat.

Lautloses Fliegen – ein Phänomen, das in der Natur einzigartig ist. Der Mensch hatte von Beginn an den Traum, fliegen zu können. Mit vielen halsbrecherischen Experimenten, technischen Tricks, und langwierigen Forschungsarbeiten hat er sich diesen Traum erfüllt, trotzdem hat er es noch nicht geschafft dies lautlos zu tun. Eine der leisesten seiner fliegenden Errungenschaften ist das Segelflugzeug, jedoch ist die Lautstärke seiner Geräuschkulisse (Rauschen) während des Fluges auch bei modernen Exemplaren ungefähr mit Zimmerlautstärke vergleichbar. Ganz zu schweigen von Hubschraubern: Würde man von der Gesamtlautstärke die der Turbinen abziehen, so würde er nur geringfügig leiser werden. Doch ist das Grundkonzept des Vogelflügelaufbaus und seiner Funktionsweise auf alle Fluggeräte (mit Ausnahme der Raketentechnik) - egal ob wie hier mit Starrflügel- oder Drehflügelprinzip - übertragen worden! Wie schafft es also die Eule lautlos zu fliegen, was sind die Ursachen für diese Erscheinung? Wie funktioniert sie genau und ist es möglich, dieses Konzept auf irgendeine Weise auf die moderne Flugtechnologie zu übertragen?

Diese Fragen sollen in dieser Facharbeit behandelt und dem Leser anhand der Schleiereule beantwortet werden; einer Eulenart, an der die markanten Eigen-schaften, die das lautlose Fliegen ermöglichen, sehr gut erkannt werden können um so die Grundzüge des lautlosen Fluges besser aufzeigen zu können. Doch dem vorangestellt sei erst ein kurzer Überblick über diese Eulenart und die Notwendigkeit des lautlosen Fliegens.

2 Steckbrief

Baumerkmale[2]:

Länge = 34 cm

Gewicht = 300 - 350 g

feines grau und rostgelb geflammtes Gefieder

herzförmiger Gesichtsschleier

Ruf: Vor allem bei der Balz rufen die Schleiereulen mit einem durchdringenden „chrrüh“.

Lebensraum: Waldarme Siedlungsgebiete, Ruinen, Kirchtürme, Parkanlagen. Die Schleiereule benötigt offenes Gelände und meidet ausgedehnte Waldungen. Sie ist sehr kälteempfindlich. Da sie keine größeren Mengen Speicherfett an-setzen kann, sterben in langanhaltenden Wintern mit geschlossener Schneedecke viele Schleiereulen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Fortpflanzung: Die Fortpflanzungszeit beginnt etwa im März. Schleiereulen leben meist in Dauerehe. Die Brutplätze sind häufig düstere Winkel und Nischen in Gebäuden oder Ruinen, auch in Dachböden. Daneben brütet sie in Fels- und Baumhöhlen. Sie baut kein Nest, sondern legt die reinweißen Eier im Abstand von 2 Tagen direkt auf den Boden des Brutplatzes. Ein Gelege besitzt normaler-weise 4 – 7 Eier, in nahrungsreichen Jahren kann die Schleiereule bis zu 18 Eier legen. Das Männchen brütet nicht, versorgt jedoch das Weibchen während der Brutzeit mit Nahrung. Nach 30 Tagen schlüpfen die Jungen. Sie besitzen ein weißes Daunenkleid. Das Zwischenkleid ist weißlich-grau, auf der Bauchseite gelblich-weiß. Im Alter von etwa 60 Tagen können sie fliegen.

Beutefang: Die Schleiereule jagt nachts vom Ansitz aus oder in einem lautlosen Suchflug mit niedrigen Gleitstrecken. Die Beute ortet sie mit dem Gehör, bei etwas Licht auch mit den Augen. Sie jagt Kleinsäuger bis zu einer Größe von Ratten, Frösche, größere Insekten, kleine Vögel und Fledermäuse.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

3 Die Notwendigkeit des lautlosen Fliegens

Natürlich hat die Schleiereule diese Fähigkeit nicht umsonst von Mutter Natur mit auf den Weg bekommen. Sie ist eine Anpassung an ihre Jagdgewohnheit, die je-doch durch diese Fähigkeit perfektioniert wurde. Als nächtlichste aller Eulen[3] verläßt sich sich bei ihren „Pirschflügen“[4] hauptsächlich auf ihr überaus empfind-liches Gehör, zu dessen Leistung übrigens der Gesichtsschleier der Eule einen nicht unwesentlichen Teil beiträgt. „Die Ohren stellen [also] den Leitsinn bei der Jagd dar.“[5] Besonders bei Experimenten in absoluter Dunkelheit ist die Wichtigkeit und die Leistungsfähigkeit des Gehörs eindrucksvoll bewiesen worden: In einen völlig abgedunkelten Raum setzte man zuerst eine Maus, dann eine Schleiereule. Über eine Infrarotkamera war deutlich zu sehen, mit welch unglaublicher Präzision sie ihre Beute ortete, anflog und erlegte (Siehe Abbildung 3[6] ). Um, wie hier gezeigt, die maximale Leistung des Gehörs voll ausnutzen zu können, ist ein möglichst leiser Flug absolute Vorraussetzung. Einerseits würde sich die Eule sonst durch ihre eigenen Fluggeräusche selbst behindern, da sie diese wesentlich lauter wahrnehmen würde als beispielsweise das Piepen einer Maus in 50m Entfernung, und andererseits würden dann die Beutetiere auch auf ihren Feind durch die Fluggeräusche aufmerksam gemacht werden. An und für sich wäre dieses Manko für die Schleiereule kein Problem, wenn sie ein Jäger wäre, der auch durch seine Geschwindigkeit (vgl Sichjäger wie Sperlingskauz) zum Jagderfolg kommen kann und damit den Nachteil des geräuschvollen Fluges kompensieren würde. Doch genau das ist sie nicht: Die Beschaffenheit ihres Gefieders und letztlich ihres ganzen Körperbaus bringen (relativ zu anderen Greifvögeln gleicher Größe, etc.) Langsamflugeigenschaften mit sich, es ist für Schnellflug nicht geeignet (siehe 4.2). Im Folgenden soll dies unter anderem genauer aufgezeigt werden.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 3: Aufnahme mit „Infrarot-Stroboskop bei fünf Blitzen pro Sekunde“

Die Fähigkeit des lautlosen Fliegens ist also zu folgenden Zwecken notwendig:

- Das Gehör für die Jagd und Orientierung optimal nutzen zu können
- Beutetiere nicht durch Fluggeräusche vorzuwarnen und somit den Jagderfolg zu sichern

4 Die Voraussetzungen und Ursachen des geräuschlosen Fliegens

4.1 Das Gewicht und die Flächenbelastung

Das Gewicht der Eule und die daraus resultierende Flächenbelastung (Verhältnis zwischen Gewicht und Flügelfläche) sind Grundvoraussetzung für den lautlosen Flug und vor allem für die nötige Wendigkeit während des Fliegens. Würde die Eule schwerer sein, müßte sie entweder schneller fliegen als normal um ihr größeres Gewicht (Kraft nach unten) durch mehr Auftrieb am Flügel (Kraft nach oben) in der Luft halten zu können und damit, wenn auch leise, Fluggeräusche verursachen (siehe ), oder eine größere Flügelfläche aufweisen, um bei gleicher Geschwindigkeit mehr Auftrieb zu erzeugen[7]. Obwohl Eulen allgemein etwas „füllig“ aussehen, weil ein Großteil des Körpervolumes aus Federn besteht (man denke nur an den Gesichtsschleier), „sind sie [doch] rechte Federgewichte“[8]. Dies kommt aufgrund der extrem leichten Bauweise der Knochen und Federn zustande; eine „luftgefüllte Sandwich-Konstruktion mit Verstrebungen in den Knochenwänden“[9] macht dies möglich. Deshalb sind Eulen leichter als andere „normale“ Vögel und „fliegen (...) nicht nur leiser, sie können auch auf engstem Raum geschickt und behende manövrieren“[10]. An einem Spielzeugkreisel oder einem vergleichbaren Apparatur können wir diese Erscheinung leicht nachvollziehen: Setzt man den Kreisel in Bewegung, so braucht man nur wenig Kraft dazu. Beschwert man ihn jedoch durch Auffüllen mit einer Masse (z.B. Bleikügelchen oder Sand), so spürt man einen deutlich größeren Widerstand als zuvor, wenn man den Kreisel jetzt in Bewegung setzen möchte. Wir brauchen also mehr Kraft um ihn zu drehen. Dies kommt nicht etwa durch Reibung, sondern durch das nun größere Drehmoment zustande, das unserer Kraftanstrengung entgegen wirkt. Demzufolge kann bei gleichbleibender Kraftanstrengung der leichte Kreisel schneller in Bewegung, also in eine Zustandsänderung, gebracht werden als der schwere. Infolgedessen kann unsere Schleiereule mit leichtem Körperbau besser manövrieren, also eine Zustandsänderung durchführen, als mit einem schweren. Im Zusammenhang mit den äußerlichen Eigenschaften des Gefieders sind deshalb niedriges Gewicht und niedrige Flächenbelastung für das geräuschlose Fliegen unbedingt erforderlich. Denn diese machen „einen mühelosen Auftrieb ohne geräuschvolles Flügelschlagen möglich.“[11]

4.2 Die Eigenschaften des Gefieders

Wie bereits erwähnt, ist das Flügelgefieder (siehe Abbildung 6) der Schleiereule nicht für schnellen Flug geeignet. Doch warum? Anders als bei „normalen“ Vögeln, scheint die Oberfläche der Hand- und Armschwingen nicht hart und glatt, sondern fühlt sich sehr weich und pelzartig an, als wäre sie „...mit allerfeinstem Flaum überzogen...“[12] (siehe Abbildung 5). Diese Eigenschaft garantiert einen stabileren Langsamflug, eine Minimierung von Fluggeräuschen und bessere Gleiteigenschaften als bei anderen Vögeln. Im Versuch sind die Unterschiede dieser Bauweisen und deren Vorzüge gut zu erkennen und zu belegen, am deutlichsten an Freiflugmodellen aus dem Flugmodellbau wie in Abbildung 4 zu sehen: Bei einfachen Rippenmodellen wie diesen gibt es unter anderem folgende Bespannungsmaterialien: Eine dünne Plastikfolie, die auf den Flügel geklebt und durch Hitze gestrafft wird und Papier, das aufgeklebt und mit Spannlack gestrafft wird. Gewichtsmäßg besteht zwischen beiden kein Unterschied, jedoch in der Beschaffenheit der Oberfläche: Im Gegensatz zur glatten Folienbespannung hat die Papierbespannung eine Struktur, ähnlich der Oberfläche einer Schwungfeder unserer Schleiereule. Baut man zwei gleiche Modelle auf, bespannt jedoch jeweils eines mit Papier und eines mit Folie, so werden bei gleichen Flugeinstellungen und gleichem Gewicht doch sehr unterschiedliche Flugeigenschaften deutlich: Das Folienmodell fliegt nach dem Start schneller liegt unruhiger in der Luft, und bleibt bei gleicher Ausgangshöhe nicht so lang am Himmel wie das papierbespannte Modell. Dieses bewegt sich langsamer durch die Lüfte und gleitet sichtlich länger als das erste Modell. Lautstärkeunterschiede werden erst deutlich, wenn man die Modelle mit etwas Blei auftrimmt. Beide Modelle fliegen nun schneller und erzeugen hörbar ein Fluggeräusch, jedoch das Folienmodell wird lauter als das Papiermodell. Somit sind die Vorteile einer strukturierten Oberfläche erwiesen. Sie trägt also auch einen Teil zum lautlosen Flug bei. Doch eine Ungereimtheit ist in diesem Punkt noch vorhanden, die noch angesprochen werden soll: In Abbildung 7 ist zu erkennen, dass die Oberseite der Schwungfeder (hier ist die äußerste Handschwungfeder abgebildet, s. u.) die besagte pelzartige Struktur aufweist, die Unterseite dagegen nicht. Anscheinend entstehen also die geräuschproduzerienden Luftwirbel beim Flug nur an der Oberseite des Flügels, die durch diese Struktur kompensiert werden, an der Unterseite jedoch nicht, wo dann auch keine geräuschunter-drückende Vorrichtung vorhanden sein muß. Näheres konnte ich nicht herausfinden. Auf Abbildung 7 ist nicht nur dieser Unterschied zu erkennen, sondern auch ein weiterer: An der Vorderseite befindet sich ein kammähnliches Gebilde. Was hat es damit auf sich?

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 5

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 6

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 4

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 7: Links die Unterseite, rechts die Oberseite

4.3 Die äußere Handschwinge

Nach Meinung vieler Forscher, besonders Bioniker, stellt die äußerste Handschwinge die Hauptursache für den lautlosen Flug der Schleierule dar. Sie hat, wie schon erwähnt, eine kammähnliche Struktur an ihrer Außenseite ( siehe Abbildung 7 und 8). Als „Fransenkamm“[13], „Zähnelung“[14] oder „Sägekanten“[15] bezeichnet, steht sie senkrecht zur Flugrichtung und befindet sich nur an der äußersten Handschwinge und nicht, wie man erwarten würde, über die ganze Flügelnase hinweg. Nach Vera Dietrich[16] hat dies folgenden Grund: Sie „ist an den anderen Federn [und offensichtlich dann auch ab der Handschwingenwurzel bis zum Übergang Flügel/Körper] überflüssig, da die Luft beim Fliegen hauptsächlich auf die erste Handschwinge auftrifft.“[17] Darüber hinaus hat sie die Wirkungsweise dieser Zähnelung in einem Schülerexperiment anschaulich dargestellt:

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 8

„Der Versuch besteht aus zwei Pergamentpapieren, wovon eines eine glatte Kante (A) und eines eine Kante mit Einschnitten (B) besitzt (vgl. (...) [Abbildung 9]). Die gelben Kreuze markieren die Punkte an denen mit Daumen und Zeigefinger das Papier festgehalten werden muss. Das Papier wird dicht vor den Mund gehalten und in Pfeilrichtung kräftig dagegen geblasen. Bei Pergamentpapier A entsteht dabei ein lautes, quietschendes Geräusch, da hier die Luft auf eine harte Kante trifft und stark verwirbelt wird. Bei Pergamentpapier B kann die Luft durch die Einschnitte streichen, ohne ein lautes Geräusch entstehen zu lassen. Das Modell kann auf die Federn übertragen werden.“[18]

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 9

Die anströmende Luft wird also in kleine Einzelteile zerlegt. Karin Meyer[19] schildert den Hintergrund für die Notwendigkeit dieser Struktur so: „Die über den Vogelflügel streichende Luft erzeugt dort, wo der Luftstrom abreißt eine kompakte Turbulenz - diese Luftverwirbelung ist als Geräusch wahrnehmbar und zwar in direkter Abhängigkeit vom Volumen der verwirbelten Luft. Wenn dieser Luftstrom jedoch in Einzelsegmente zerteilt wird, entstehen nur Mikroturbulenzen, die in der Summe bedeutend leiser sind, als die kompakte Turbulenz am Strömungsabbruch als Ganzes.“[20] Die Teilung der Luft ist also Vorraussetzung, damit die Oberfläche der Federn (siehe 4.2, Seite 6) die nun entstandenen kleinen Mikroturbulenzen lautlos ausmerzen können. Warum dies lautlos zustande kommt ist noch nicht bekannt. Theoretisch würde dies also ohne die Aufteilung der Strömung nicht funktionieren. Dazu gibt es ein weiteres Indiz: „Stärker sichtorientierte Jäger, wie zum Beispiel der Sperlingskauz, weisen diese Anpassung [die Zähnelung] in geringerem Maße auf“[21]. Eben da sie sichtorientiert sind, müssen sie nicht auf einen geräuschlosen Flug zurückgreifen (siehe Seite 5) –ein nicht uninteressanter Fakt, der diese These unterstützt. Doch nicht nur die Zähnelung trägt zum geräuschlosen Fliegen bei.

4.4 Die Pennicula (Federfahnen)

Auch die Federfahnen tragen sehr wahrscheinlich einen großen Teil dazu bei, denn am Eulenflügel fällt außerdem auf, dass die Federfahnen nicht wie bei anderen Vögeln mit Haken und Bogen verbunden (siehe Abbildung 10: 40fache Vergrößerung einer Gänsefeder), sondern frei beweglich sind. An den Federspitzen wirken sie sogar wie ausgefranst (siehe Abbildung 12). Bei genauerer Betrachtung lassen sich daraus folgende Zwecke erkennen. Es gilt hier, ein aus der manntragenden Fliegerei bekanntes Problem auszumerzen: Das Druckgefälle zwischen Ober- und Unterseite des Flügels, hier unter dem Gesichtspunkt der Lautstärke betrachtet. Bei Tragflügeln endlicher Spannweite erzwingt das Druckgefälle zwischen Unter- und Oberseite eine Strömung zu den Flügelenden hin, da dort der Druckunterschied Null sein muß (s.u.). Dabei nimmt der Auftrieb und damit die Zirkulation des „tragenden" Wirbels (der Strömung) von der Tragflügelmitte zu den Enden hin stetig auf Null ab. Am Flügelende entsteht dabei dauernd eine Zirkulation, die in Form freier Wirbel (Randwirbel) abschwimmt. Diese sog. Wirbelschleppen sind außergewöhnlich laut, man denke hierbei nur an das hörbare „Schlagen“ der Rotorblätter eines Hubschraubers (siehe 5.1, Seite 12). Dieser natürliche Druckausgleich kann natürlich nicht vermieden werden, aber es gilt, ihn lautlos zu machen. Mit der Beschaffenheit der Federfahnen ist dies möglich geworden: Dazu muß man wissen, dass der Autrieb am Flügel mehr durch den Unterdruck an der Flügeloberseite zustandekommet als durch den Überdruck an der Unterseite. Auch wenn die Federfahnen (Lat. Pennicula) nicht verhakt sind, sind sie trotzdem so fest und gleichzeitig elastisch genug, um eine deckende, tragende Fläche zu bilden und gleichzeitig Luft aus dem Überdruckbereich auf der Unterseite nach oben durchzulassen. Je weiter man am Flügel nach außen wandert, umso größer ist das Druckgefälle und umso größer tritt hier die Druckausgleichsfunktion zutage. Am Randbogen (die Spitze des Flügels) ist das Druckgefälle am stärksten. Bei Flugzeugenfächen (und natürlich auch bei Rotorblättern jeder Art) strömt die Luft deswegen unkontrolliert um den Randbogen herum und erzeugt darum Wirbel und Geräusche. Diese kommt daher zustande, dass eine Flugzeugtragfäche eine massive Konstruktion darstellt. Unsere Eule umgeht dieses Problem, wie schon gesagt, durch die Elastiziät der Federäste und der Tatsache dass sie nicht verhakt sind (siehe Abbildung 11). So können sich die Federfahnen den Wirbelströmungen angleichen, und das geräuschvolle Zusammenprallen einzelner Wirbel verhindern. Mit diesem Trick werden die Geräusche jedoch nicht nur am Randbogen des Flügels kompensiert, sondern auch an der Endkante, wo durch das Zusammenfließen der unterschiedlichen Strömungen von Flügelober- und unterseite auf ähnliche weise Geräusche produziert werden. Somit werden praktisch zwei Fliegen mit einer Klappe geschlagen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 10: 40fache Vergrößerung einer Gänsefeder

4.5 Zusammenfassung Funktionsprinzip

Nun können wir also erklären, wie es unserer Schleiereule gelingt, lautlos zu fliegen: Die anströmende Luft wird durch den Fransenkamm lautlos geteilt, um die entstehenden Wirbel bei der Aufteilung der Luft auf Ober- und Unterseite des Flügels zu verkleinern. Die verbleibenden Wirbel werden von der weichen pelzähnlichen Struktur des Gefieders verschluckt, so dass eine saubere Strömung am Flügel anliegen kann. Die Problemzonen Randbogen und Endkante als Wirbel- und damit Geräuschquellen werden durch Elastizität und Beschaffenheit der Federäste (siehe dazu noch Abbildung 13) ausgeschaltet. Die strömungsgünstige Form des Körpers, der natürlich auch dieses weiche Gefieder hat, ist dazu natürlich auch erforderlich. Hierbei muß erwähnt werden, dass die Eigenschaft „stromlinienförmig“ nicht ausreicht um einen lautlosen Flug zu gewährleisten! Die ist zwar Vorraussetzung, aber wie wir bereits festgestellt haben, geht es nicht ohne die entsprechende Oberfläche! Sonst wäre es ein Leichtes, ein Segelflugzeug noch um einen gewissen Grad leiser zu machen.

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 12

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 13

5 Der Ausblick – Ist die Umsetzung auf moderne Flugtechnologie möglich?

Da wir nun das Funktionsprinzip kennen, sollte es theoretisch eigentlich nicht schwer sein die gesetzten Grenzen der momentan möglichen Lärmreduzierung zu überschreiten. Aber um dies umzusetzen müssen wir alle unsere Flugkonzepte erst überarbeiten, teilweise komplett neu konstruieren und erst andere Probleme beseitigen, die der Umsetzung noch entgegenstehen. Ein kleiner Ausblick...:

5.1 Starrflügelprinzip

Der Grundgedanke wäre hier, die Oberfläche von Tragflügeln mit einer weichen Oberfläche zu bestücken. Theoretisch kein Problem, jedoch müßte sich der Flügel den jeweiligen Strömungen anpassen können, um Turbulenzen wieder auszugleichen – sprich er müßte elastischer sein. Jedoch ist dies zum Beispiel bei so großdimensionierten Großraumfluzeugen und bei Geschwindigkeiten von teilweise mehr als 800 km/h schwer umzusetzen, schon allein durch die Tatsache dass wir erkannt haben, dass diese Oberfläche nur für Langsamflug ausgelegt ist. Die Lösung müßte also sein: Geschwindigkeit halten und Lautstärkeminderung (und damit verbundene Wirbel). Nebenbei bemerkt wäre dies auch der Kraftstoffeinsparung dienlich, da Wirbel Reibung erzeugen, und somit eine bremsende Kraft ausüben. Theoretische Ansätze zur Reibungsminderung gibt es allerdings bereits, an denen Bioniker bereits heute arbeiten: Sie versuchen die Funktion der Haifischhaut nachzuahmen, um so Reibungsvorteile zu erzielen. Ein erster Schritt in Richtung des großen Zieles lautlos Fliegen.

5.2 Drehflügelprinzip (Helikopter)

Das gleiche gilt natürlich auch für die Helikoptertechnologie. Doch wollen hier noch viel größere Probleme gelöst werden als bereits geschildert: Denn hier spielt die Funktion des Randbogens eines Rotorblattes eine sehr große Rolle: Der Randbogen ist am schnellsten, da er bei einer Umdrehung den längsten Weg zurücklegt und gleichzeitig am weitesten von der angreifenden Steuerkraft des Blattes, der Taumelscheibe, entfernt ist. Zwei tiefgreifende Hindernisse tun sich hier also auf: Einerseits gilt es, das Rotorblatt so verdrehsteif zu machen, damit der Randbogen aufgrund der unterschiedlichen Luftdichten im Raum nicht mehr hörbar schlagen kann, andererseits muß es auch wieder wie bei unserem Eulenflügel elastisch genug sein, um kleine Wirbel in der Strömung, hier besonders an der Endkante um am Randbogen auszugleichen und die Strömungsanteile leise wieder zusammenführen zu können. Das stellt beim Randbogen natürlich zusätzlich zum bekannten Druckgefälle ein doppeltes Problem dar. Hier gilt es also noch mehr Probleme zu lösen.

5.3 Smartfish – Projekt

Doch der Mensch steht nicht nur vor Problemen,[22] er hat bereits Lösungen gefunden um weiterzukommen und rückt seinen Zielen immer näher. Das beste Beispiel hierfür ist das Smartfish-Projekt, einer Studie, die so einfach wie genial ist und, wie sollte es anders sein, von Mutter Natur vorgemacht wurde. Es ist seit längerer Zeit bekannt, dass Thunfische sich mit großer Effizienz durch ihr Element bewegen können. Die Bionik hat dieses Konzept auf einen Prototyp eines völlig neuartigen aerodynamischen Konzepts umgesetzt, genannt „Smartfish“. Dieses basiert auf der Kombination zweier Entwicklungen aus älteren Studien, nämlich „Flying Wings“ und „Lifting Bodies“. Der Vorteil an dieser Konstruktion ist, dass man keine weit herausragende Konstruktionsteilewie Tragflächen hat; sie ist sehr kopmakt (siehe Fotos und Abbildung 14). Mit der Silhouette eines fliegenden Fisches werden somit Konstruktionsänderungen erleichtert, da hier nicht nur ein Teil für eine Funktion bestimmt ist, sondern alle Teile übernehmen alle Funktionen gleichzeitig, wie hier beispielsweise Rumpf und und Flügelansätze für den Auftrieb sorgen. Auch wenn es sich hier bis jetzt nur um ein Konzept handelt, so kann man bereits von weiteren möglichen fortschritten reden: Aufgrund seines extrem geringen Lüftwiderstandes dürfte es hier leichter sein, lautstärkeverringernde Maßnahmen vorzunehmen. Wie und ob hier also das Konzept der Natur „Die Schleiereule und ihr lautloser Flug“ so umsetzen läßt muß sich noch herausstellen. Aber der mensch befindet sich hier mit Sicherheit auf einem versprechenden Weg. Die Zeit wird es zeigen!

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 14

Bilder- und Quellenverzeichnnis

Abbildung 1: Aus Quelle 3, Seite 81

Abbildung 2: Aus Quelle 3, Seite 82

Abbildung 3: Aus Quelle 4, Seite 59

Abbildung 4: Aus Internetseite http://www.graupner.de/prod_de_freiflug/4234.asp

Abbildung 5: Aus Quelle 1 / Schleiereule und Mäusebussard / Flug Schleiereule / Zeitanzeige 00:00:01

Abbildung 6: Aus Quelle 1 / Schleiereule und Mäusebussard / Flug Schleiereule / Zeitanzeige 00:00:20

Abbildung 7: Aus Email des Autors von Internetseite http://www.schleiereulen.de, im Anhang enthalten

Abbildung 8:

Abbildung 9: Aus Quelle 2, Teil B, Seite 24 von 54

Abbildung 10: Selbst erstellte Fotografie, siehe Anhang

Abbildung 11: Selbst erstellte Fotografie, siehe Anhang

Abbildung 12: Aus Quelle 1 / Schleiereule und Mäusebussard / Flug Schleiereule / Zeitanzeige 00:00:08

Abbildung 13: Selbst erstellte Fotografie, siehe Anhang

Abbildung 14: Aus Internetseite http://www.smartfish-model.com Startseite

Abbildung 15: Aus Quelle 3, Seite 120

Quelle 1: DVD „Eulen und Greifvögel“, erschienen 2001 in den Mastering Studios Münschen im Auftrag des FWU Instituts für Film und Bild in Wissenschaft und Unterricht; bezogen vom Kreismedienzentrum Neumarkt durch Herrn Georg Kaspar Code: 46 01071

Quelle 2: „Arbeitsgemeinschaft Eulenschutz“ Ludwigsburg – Internetseite http://www.ag-eulenschutz.de/informationen/biologieunterricht.htm, darin wurden folgende Links aufgerufen:

- Teil A: Biologie der Schleiereule
- Teil B: Schleiereulen in Biologieunterricht

Erstelldatum unbekannt, erstmals aufgerufen am 29. Januar 2003; Autorin der Zitate: Vera Dietrich

Quelle 3: Wolfgang Epple - „Eulen“, erste Auflage, erschienen 1993 im Verlag Gräfe und Unzer; bezogen aus der Stadtbibliothek Neumarkt Code: Uhn 23 Epp

Quelle 4: Masakazu Konishi – „Die Schallortung der Schleiereule“, erschienen 1993 in Spektrum der Wissenschaft, Ausgabe Juni 6/93; bezogen aus Zentralbibliothek des WGG Neumarkt

Quelle 5: Karin Meyer – Internetseite http://www.eulenmanie.de Erstelldatum unbekannt, erstmals aufgerufen am 24. Januar 2003; Mit dieser Autorin bestand E-Mailkontakt, betreffende Mails sind im Anhang zu finden.

Quelle 6: Bernhard Grzimek – „Grzimeks Tierleben“, Band 8, erschienen 1969 im Kindler Verlag Zürich; bezogen aus Zentralbibliothek des WGG Neumarkt durch Herrn Wüstenhöfer

Quelle 7: Dr. Karl Daumer – „Biologie für Gymnasien“, Band 6 G, erschienen 1990 im Bayerischen Schulbuch-Verlag in München bezogen aus der Lehrmittelbücherei des WGG Neumarkt

Quelle 8: Ulrike Fehrmann – „Natura – Biologie für Gymnasien Bayern“, erste Auflage, erschienen 1992 im Klett Verlag; bezogen aus der Lehrmittelbücherei des WGG Neumarkt

Quelle 9: Klaus Wunderlich, Wolfgang Gloede – „Natur als Konstrukteur“, erschienen 1977 in Edition Leipzig; bezogen durch Herrn Georg Kaspar

Quelle 10: Hans Henning Klein – Internetseite http://www.tierenzyklopaedie.de/tiere/schleiereule.html erstellt 1999 – 2002, erstmals aufgerufen am 12. Januar 2003

Quelle 11: Bund Naturschutz – Internetseite http://www.schleiereulen.de Erstelldatum unbekannt, erstmals aufgerufen am 6. Januar 2003

Erklärung

„Ich erkläre hiermit, dass ich die Facharbeit ohne fremde Hilfe angefertigt und nur die im Literaturverzeichnis angeführten Quellen und Hilfsmittel benützt habe.“

Neumarkt, den 02.12.2016

Christopher Dorr

Abbildung 15

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Anhang

Abbildung 10

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 11

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Abbildung 13

Abbildung in dieser Leseprobe nicht enthalten

Emails

Mail vom 29. Januar an Karin Meier

Guten Morgen Christopher,

hier noch eine kleine Ergänzung zum Thema:

Stärker sichtorientierte Jäger, wie zum Beispiel der Sperlingskauz, weisen diese Anpassung in geringerem Maße auf - nicht uninteressant, oder?

Physikalisch passiert folgendes: die über den Vogelflügel streichende Luft erzeugt dort, wo der Luftstrom abreißt eine kompakte Turbulenz - diese Luftverwirbelung ist als Geräusch wahrnehmbar und zwar in direkter Abhängigkeit vom Volumen der verwirbelten Luft. Wenn dieser Luftstrom jedoch in Einzelsegmente zerteilt wird, entstehen nur Mikroturbulenzen, die in der Summe bedeutend leiser sind, als die kompakte Turbulenz am Strömungsabbruch als Ganzes.

Vielleicht hilft das noch weiter.

Gruß

Karin

[...]


[1] Quelle 3, Seite 120, vgl Abbildung 15, Seite 17

[2] entnommen aus Quelle 1 / Dateien / Steckbrief Schleiereule

[3] Quelle 3, Seite 22, Spalte 2, Zeile 10

[4] Quelle 7, Seite 29, Zeile 3

[5] Quelle 8, Seite 32, Zeile 16

[6] Quelle 4, Seite 59, Bild 1

[7] vgl Quelle 7, Seite 8, Bild 1d

[8] Quelle 3, Seite 27, Spalte 3, Zeile 11 f.

[9] Quelle 3, Seite 27, Spalte 3, Zeile 16 ff.

[10] Quelle 3, Seite 28, Spalte 1, Zeile 4 ff.

[11] Quelle 2, Adobe-Seite 20 von 30, Zeile 23 f.

[12] Quelle 3, Seite 19, Spalte 1, Zeile 8 - 9

[13] Quelle 6, Seite 377, Absatz 2, Zeile 12

[14] Quelle 1 / Schleiereule und Mäusebussard / Flug Schleiereule / Zeitanzeige: 00:00:11

[15] Quelle 3, Seite 19, Spalte 3, Absatz 2, Zeile 1

[16] siehe Quelle 2

[17] Quelle 2, Teil B, Adobe-Seite 23 von 54, Zeilen 19 - 21

[18] Quelle 2, Teil B, Adobe-Seite 24 von 54, Zeile 4 ff.

[19] siehe Quelle 5

[20] Siehe Email im Anhang, Zitat ist gelb hinterlegt

[21] Siehe Email im Anhang, Zitat ist rot hinterlegt

[22] Siehe Anlagen: Zeitschrift „FMT“, Seite 36ff. und Internetseite http://www.smartfish-model.com

Details

Seiten
18
Jahr
2003
Dateigröße
1 MB
Sprache
Deutsch
Katalognummer
v108571
Institution / Hochschule
Real Centro Universitario Maria Cristina
Note
13
Schlagworte
Analyse Fluges Schleiereule

Autor

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Titel: Analyse des lautlosen Fluges der Schleiereule