Скаты вдохновили учёных на создание более умных подводных роботов
Исследователи из Калифорнийского университета в Риверсайде, используя роботизированные плавники, выяснили, как скаты достигают впечатляющей маневренности при плавании. Эти открытия могут помочь подводным аппаратам избегать катастрофических столкновений с морским дном.
Учёные сконцентрировались на различиях между пелагическими скатами (например, мантами), парящими в толще воды, и донными (например, хвостоколами). Последние для движения используют волнообразные изгибы плавников. Чтобы изучить физику этого процесса, команда создала роботизированный плавник и протестировала его в гидроканале, имитирующем океанические течения.
Результаты, опубликованные в Journal of The Royal Society Interface, оказались неожиданными. Вблизи дна донные скаты испытывают не подъёмную силу, а отрицательную — их «засасывает» вниз. Это явление, которое исследователи назвали «нестационарным эффектом земли», противоположно тому, что испытывают птицы или самолёты при полёте у поверхности.
«Это было не то, что мы ожидали. Вместо того чтобы получить дополнительную подъёмную силу у грунта, скатов тянуло вниз. Но природа, кажется, уже решила эту проблему», — сказал доцент механики Юаньхан Чжу.
Решение оказалось простым: реальные скаты плавают, слегка наклонив тело вверх. Когда угол атаки роботизированного плавника скорректировали всего на несколько градусов, отрицательная подъёмная сила исчезла. Также выяснилось, что волнообразный стиль плавания обеспечивает лучший клиренс у дна, чем простое взмахивание.
Эти эволюционные стратегии могут быть использованы для создания биовдохновлённых роботов, способных переключаться между режимами плавания: парить, как манта, в открытой воде и переходить на волнообразные движения хвостокола у дна. Это повысит их устойчивость и позволит избежать повреждений датчиков при работе на малых высотах, что критически важно для картографирования дна, мониторинга среды или подводной разведки.
0 комментариев