Гидродинамика живых схем

Гидродинамика живых схем

Конструируя живые плавательные механизмы, природа стремилась наделить их такими устройствами, которые обеспечивали бы животным наиболее эффективное преодолевание сопротивления водной среды и достижение максимально экономичных и высоких скоростей.
Рекордсменом но скоростному плаванию среди рыб является рыба меч, которая может плыть с завидной скоростью- 140 км/час! Легко преодолевать сопротивление воды помогает этим рыбам их форма тела. Сжатая с боков, она напоминает профиль крыла самолета. Важную роль при движении рыб играют большой хвостовой плавник серпообразной формы, длинный меч - видоизмененная верхняя челюсть рыбы, а также жабры. Изменяя положение жаберных крышек и таким образом меняя количество воды, проходящей через них и попадающей на поверхность тела, рыба меч может управлять пограничным слоем воды, влияющим на скорость плавания. Есть у этой рыбы и другие секреты, многие из которых еще не раскрыты.
Быстрым и продолжительным плаванием отличаются морские стайеры - рыбы тунцы. Их ламинаризованная (не образующая вихревых потоков) форма тела, его гладкая, эластичная поверхность с обильным выделением слизи и другие приспособления позволяют тунцам покрывать с высокой скоростью расстояние до 9 тыс. км.
Искуснейшими пловцами являются дельфины. Тайна их скоростного плавания была разгадана только в середине нашего столетия, она заключается в специфической особенности строения кожи животного. Весь наружный покров дельфина действует как диафрагма, чувствительная к изменениям внешнего давления и гасящая возникающие струи путем передачи давления каналам, заполненным амортизирующим веществом. Кроме того, когда дельфины достигают больших скоростей, начинается волновое движение самого кожного покрова. Эти «скоростные складки», пробегая по телу дельфина в такт с возникшими завихрениями воды, гасят вихри и обеспечивают быстрое плавание.
К числу отличных пловцов принадлежат и головоногие моллюски кальмары. Развивая скорость более 60 км/час, эти живые ракеты нередко выскакивают из воды на высоту до 7 м, пролетая над волнами более 50 м. Они производят стремительные повороты и в горизонтальной и в вертикальной плоскостях. Мягкое, но упругое, покрытое слизью тело кальмаров способно существенно деформироваться. Кроме того, во время движения оно приобретает очертания, похожие на профиль самолетного крыла. Длинные щупальца моллюска, снабженные килями, когда он плывет, вытянуты и плотно сложены. Они стабилизируют направление движения и помогают сохранять или изменять курс. Помимо механизмов быстроходности и маневренности, кальмары обладают реактивным движителем, принцип работы которого заключается в засасывании большого количества воды, а затем выбрасывании водной струи через узкую воронку. Меняя угол установки воронки, кальмары могут плыть как вперед, так и назад.
Изучая и раскрывая гидродинамические секреты природных механизмов, гидробионики находят принципиально новые методы и способы проектирования кораблей: заимствуют форму для современных подводных лодок, покрывают корпуса судов искусственной «дельфиньей кожей» (ломинфло). Созданные инженерами (без «подсказки» кальмаров) движители-водометы не нашли пока широкого применения, поэтому гидрореактивный движитель кальмаров продолжает оставаться объектом исследований биоников.