Sharks Van Haaien Maak Kleine Whirlpools Voor Snel Zwemmen

{h1}

Shark-modellen die gebruik maken van mako-haaienhuiden suggereren dat de vlijmscherpe schubben op hun huid draaikolken kunnen produceren die de roofdieren naar voren trekken, een bevinding die zou kunnen leiden tot kunstmatige haaienhuid voor onderwaterrobots.

Vlijmscherpe schubben op hun huid lijken het voor haaien gemakkelijker te maken om door het water te racen, door whirlpools te genereren die ze helpen voort te trekken, zeggen onderzoekers.

Dit onderzoek zou uiteindelijk kunnen leiden tot een kunstmatige haaienhuid die het zwemmen van onderwaterrobots verbetert, aldus de onderzoekers.

Harvard University bioroboticus George Lauder en afstudeerder Johannes Oeffner creëerden een eenvoudige robot en plaatsten er echte haaienhuid rond om de eigenschappen van de huid te bestuderen.

Ze ontdekten dat de tandvormige schubben, denticles genaamd, vortexen op de voorkant van de huid produceerden, wervelingen die in wezen zouden helpen de haai naar voren te zuigen. "Toonaangevende draaikolken zijn bekend bij het vliegen van insecten en vogels," zei Lauder.

Haaien staan ​​bekend om het snel doorsnijden van water. Wetenschappers hebben zich geconcentreerd op hoe de denticles van de haaien zwemsnelheid en wendbaarheid zouden kunnen verhogen. De ruwe huid van de haaien werd gedacht zich te gedragen als de kuiltjes op een golfbal, waardoor de stroming van water over het oppervlak werd verstoord om de weerstand te verminderen.

Echter, bestaand onderzoek naar de voordelen van haaienhuid hinderde Lauder, omdat veel ervan gebaseerd was op haaienhuid-nabootsers die star op hun plaats werden gehouden en plat als een vel papier werden gelegd. "Ik wilde de functie van haaienhuid bestuderen als het beweegt," zei hij. [A Gallery of Wild Sharks]

Haaienrobot

Lauder en Oeffner hebben de huid van verschillende grote mako-haaien gekocht op een vismarkt in Boston en op een stijf stuk aluminiumfolie gelijmd. Ze dompelden deze folie onder in een watertank, wiegden hem heen en weer met een robotapparaat om hem te laten 'zwemmen' en stroomden er water tegenaan om hem een ​​duwtje te geven. Door timing van de waterstroom die nodig was om de flappende inrichting in wezen op zijn plaats te houden, konden ze bepalen hoe snel de robot effectief zwom.

De onderzoekers schuurden vervolgens de denticles voorzichtig af om te zien hoe de huid zonder hen presteerde.

"Het schuren van de denticles was een uitdaging, en was een van de moeilijkere aspecten," herinnerde Lauder zich. "Het is moeilijk om ze af te schuren zonder de onderliggende huid te beschadigen. Elke folie duurde enkele uren om te doen."

Vreemd genoeg versnelde de geschuurde folie in plaats van te vertragen, wat op het eerste gezicht zou kunnen suggereren dat deze schalen de haaien belemmerden. Teruggrijpend op hun idee dat haaien flexibel en niet rigide zijn, lijmden de wetenschappers twee stukken haaienhuid op elkaar om een ​​flexibel membraan te creëren. Ze ontdekten dat flexibiliteit een dramatisch effect had: Toothy, flexibele oppervlakken waren 12,3 procent sneller dan geschuurde. [Video van haaienexperiment]

De volgende generatie robothuid

De onderzoekers testten ook de zwemprestaties van twee haaienhuid mimiek. Een daarvan was de Speedo Fastskin FS II-stof, waarvan de hobbelige, geribbelde oppervlakken de sleep-zwemmerservaring moeten verminderen. De andere was een "riblet" van siliconenrubber - een membraan met scherpe randen erop. "Riblets worden actief bestudeerd om windturbinebladen te plaatsen om de weerstand te verminderen, en ik geloof dat een van de America's Cup-zeilboten in 1987 ribbels op de romp gebruikte," zei Lauder.

Hoewel de ribben de zweefsnelheid van de flexibele folie met 7,2 procent verbeterden, had het Speedo-weefsel blijkbaar helemaal geen effect, misschien omdat de hobbels klein waren, afgerond en zeer ver uit elkaar lagen vergeleken met zowel de haaemdinklippen als de scherpgerande ribben. (Lauder merkte op dat de zwemmende kostuums van Fastskin de prestaties van de zwemmer op andere manieren waarschijnlijk verbeteren.)

Om vast te stellen waarom denticles de voortstuwing van haaien zouden kunnen verbeteren, analyseerden ze hoe de tandachtige schubben de vloeistofstroom rond het lichaam veranderden. Ze dompelden het flexibele haaienvelmembraan onder in een watertank gevuld met kleine, holle, zilvergecoate deeltjes. Terwijl ze de machine deden klapperen, baadden ze de tank met laserlicht, waardoor ze konden zien hoe het membraan de deeltjes en het water wervelde.

Ze leerden dat haaienhuid niet alleen de weerstand vermindert, maar ook de stuwkracht verbetert.

"De belangrijkste toekomstige richting is de productie van een kunstmatige haaienvel," zei Lauder. "De meest waarschijnlijke eerste toepassingen zullen zijn om onderwaterrobots te bedekken."

Oeffner en Lauder hebben hun bevindingen op 9 februari gepubliceerd in de Journal of Experimental Biology.


Video Supplement: Peuterochtend 3 maart en 7 april 2014.




Onderzoek


Tot Ziens (Voor Nu) Tot April'S Giraffe Cam
Tot Ziens (Voor Nu) Tot April'S Giraffe Cam

'Alice In Wonderland' Dodo Werd Vermoord In Koud Bloed
'Alice In Wonderland' Dodo Werd Vermoord In Koud Bloed

Science Nieuws


Hoe Vitaminwater Werkt
Hoe Vitaminwater Werkt

12-Million-Ton Iceberg Bedreigt Greenland Village
12-Million-Ton Iceberg Bedreigt Greenland Village

Mentale Vermoeidheid Veroorzaakt Waargenomen Fysieke Uitputting
Mentale Vermoeidheid Veroorzaakt Waargenomen Fysieke Uitputting

Kunstmatige Zoetstoffen Hebben Weinig Tot Geen Voordeel Voor De Gezondheid, Concluderen Onderzoekers
Kunstmatige Zoetstoffen Hebben Weinig Tot Geen Voordeel Voor De Gezondheid, Concluderen Onderzoekers

Mensen Achter De Sterkste Oklahoma Quake Ever Recorded, Onderzoek Suggereert
Mensen Achter De Sterkste Oklahoma Quake Ever Recorded, Onderzoek Suggereert


WordsSideKick.com
Alle Rechten Voorbehouden!
Reproductie Van Materialen Toegestaan Alleen Prostanovkoy Actieve Link Naar De Site WordsSideKick.com

© 2005–2019 WordsSideKick.com