न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय की एक शोध टीम ने हाल ही में एक नया "लिक्विड गियर" सिस्टम विकसित किया है। इस उपकरण को पारंपरिक गियर के भौतिक दांतों को एक दूसरे के साथ जोड़ने की आवश्यकता नहीं है। इसके बजाय, यह द्रव गति के माध्यम से घूर्णी बल संचारित करता है, जिससे यांत्रिक उपकरणों में अधिक अनुकूलनशीलता और स्थायित्व लाने की उम्मीद है।
इस शोध का नेतृत्व न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय में गणित और भौतिकी के प्रोफेसर और न्यूयॉर्क विश्वविद्यालय शंघाई में प्रोफेसर झांग जून ने किया था। प्रासंगिक परिणाम "भौतिक समीक्षा पत्र" में प्रकाशित किए गए हैं। शोधकर्ताओं ने कहा कि उन्होंने एक नए प्रकार के गियर सिस्टम का आविष्कार किया है जो "संलग्न" होने के लिए दांतों पर निर्भर होने के बजाय तरल पदार्थ के घूमने पर निर्भर करता है, और पाया कि यह डिज़ाइन न केवल रोटेशन की गति को नियंत्रित कर सकता है, बल्कि रोटेशन की दिशा को भी समायोजित कर सकता है।
यांत्रिक प्रणालियों में एक बुनियादी घटक के रूप में, गियर का इतिहास हजारों वर्षों का है। सबसे पुराने निशान लगभग 3000 ईसा पूर्व चीन में पाए जाते हैं, जब उनका उपयोग गोबी रेगिस्तान को पार करने वाले दो-पहिया रथों में किया जाता था। तब से, गियर विभिन्न उपकरणों जैसे प्राचीन ग्रीक एंटीकिथेरा तंत्र, पवन चक्कियों, घड़ियों और आधुनिक रोबोटों में व्यापक रूप से दिखाई देने लगे हैं।
हालाँकि, पारंपरिक गियर की लंबे समय से कुछ सीमाएँ थीं। भले ही सामग्री लकड़ी, धातु या प्लास्टिक हो, दांत की संरचना अपेक्षाकृत कठोर होती है और आसानी से क्षतिग्रस्त हो जाती है। साथ ही, इसे स्थिति में सटीक रूप से संरेखित किया जाना चाहिए, अन्यथा ऑपरेशन प्रभाव प्रभावित हो सकता है। इस वजह से, अनुसंधान टीम ने यह पता लगाना शुरू किया कि क्या भौतिक दांतों या घटकों के बीच सीधे संपर्क के बिना भी गियर जैसा ट्रांसमिशन व्यवहार प्राप्त किया जा सकता है।
शोधकर्ताओं का मानना है कि चूंकि वायु और जल प्रवाह टरबाइन और अन्य उपकरणों को चला सकते हैं, सटीक रूप से नियंत्रित द्रव प्रवाह सैद्धांतिक रूप से पारंपरिक गियर दांतों के कार्य को ग्रहण कर सकता है। इस विचार को सत्यापित करने के लिए, टीम ने तरल की चिपचिपाहट और घनत्व को समायोजित करके तरल की गति विशेषताओं को नियंत्रित करने के लिए ग्लिसरीन और पानी के मिश्रण में डूबे एक बेलनाकार रोटर का उपयोग करके विस्तृत प्रयोग किए।
प्रयोग में, एक बेलनाकार रोटर को बाहरी शक्ति द्वारा घुमाया गया, जबकि दूसरा निष्क्रिय रहा। शोधकर्ताओं का अनुमान है कि सक्रिय रोटर की गति तरल में एक प्रवाह क्षेत्र बनाएगी, जो निष्क्रिय रोटर को चालू कर देगी। अधिक सहजता से यह देखने के लिए कि द्रव किस प्रकार शक्ति संचारित करता है, टीम ने प्रवाह प्रक्षेपवक्र को प्रदर्शित करने के लिए तरल में छोटे बुलबुले भी जोड़े; साथ ही, उन्होंने विभिन्न रोटर रिक्ति और विभिन्न गति स्थितियों के तहत प्रदर्शन का भी परीक्षण किया।
नतीजे बताते हैं कि घूमने वाले सिलेंडर और आसपास के तरल पदार्थ के बीच बातचीत वास्तव में विभिन्न प्रकार के यांत्रिक ट्रांसमिशन सिस्टम का अनुकरण कर सकती है। जब दो सिलेंडर एक-दूसरे के करीब होते हैं, तो तरल पारंपरिक गियर के बीच इंटरलॉकिंग दांतों की तरह काम करता है, जिससे निष्क्रिय रोटर विपरीत दिशा में घूमता है। जब दो सिलेंडरों के बीच की दूरी अधिक होती है और सक्रिय रोटर तेजी से घूमता है, तो तरल निष्क्रिय रोटर पर एक चरखी को लपेटने वाले बेल्ट के समान कार्य करता है, जिससे दोनों रोटर एक ही दिशा में घूमते हैं।
शोध टीम का मानना है कि इस द्रव-आधारित गियर समाधान में पारंपरिक गियर की तुलना में कई संभावित फायदे हैं। न्यूयॉर्क यूनिवर्सिटी के कूरेंट इंस्टीट्यूट ऑफ मैथमेटिक्स, कम्प्यूटेशनल एंड डेटा साइंसेज के एसोसिएट प्रोफेसर लीफ रिस्ट्रोफ ने कहा कि साधारण गियर को सटीक रूप से डिजाइन किया जाना चाहिए ताकि यह सुनिश्चित हो सके कि दांत बिल्कुल मेल खाते हैं। कोई भी दोष, रिक्ति त्रुटियां या छोटे कण जाम का कारण बन सकते हैं; "तरल गियर" में ये समस्याएं नहीं हैं, और उनकी गति और घूर्णन की दिशा भी समायोजन प्राप्त कर सकती है जो पारंपरिक यांत्रिक गियर के साथ हासिल करना मुश्किल है।