Новое исследование плакоидной чешуи акулы 2016 года

Крошечные канавки и чешуйки на коже акул имеют очень большое значение для сопротивления их тела в воде. Подобное строение, как ни парадоксально, имеют лопасти ветряных турбин, крылья самолёта и купальники олимпийского класса. Однако они не делают форму рыб обтекаемой, как считалось ранее.

Компьютерное моделирование движения воды, поступающей через канавки, позволило некоторым исследователям сделать предположения, что мелкозубчатая структура покрова тела акул в некоторых случаях может увеличивать лобовое сопротивление.

Иногда это увеличение может достигать целых 50 процентов.

Способность кожи акулы к уменьшению гидродинамического сопротивления научно оспаривалась в течение последних 30 лет.

Чтобы проверить новую теорию, исследователи из Университета Стони-Брук и университета Миннесоты внимательно изучили свойства зубчатой чешуи, покрывающей тело акулы.

Она не только облегчает скольжение хищника по воде, но и может фактически увеличить сопротивление до 50%. Предыдущие исследования обнаружили, что острые как бритва чешуйки на коже акулы создают мини-водовороты, которые помогают вытолкнуть животное на поверхность.

Исследователь Гарвардского университета Джордж Лаудер и аспирант Йоханнес Оффнер воссоздали робота, покрытого кожей акулы. При новом исследовании они обнаружили, что зубцы чешуек генерируют вихри на передней кромке кожи.

Эти зубцы эффективно помогают акуле быстро двигаться вперёд. Учёные использовали экспериментальные данные трёхмерной геометрии, пытаясь воссоздать кожу акулы-мако под руководством Джорджа Лаудера – профессора, занимающегося вопросами организменной и эволюционной биологии Гарвардского университета.

Исходя из этого, исследователи смогли создать математические модели зубцов, которые, как и у акулы, выравниваются в порядке шахматных конфигураций.

Затем учёные использовали серию моделей, чтобы увидеть, как потоки воды проходят сквозь эти зубцы. Исследователи также смоделировали канавки, которые предусмотрены для вывода воды из-под чешуи.

И доказали, что эти канавки сокращают потери энергии на 5 процентов. В комплексе система зубцов и стоков в её трехмерном измерении обеспечивают высокую турбулентность вихревой структуры потока.

Это влияет на сопротивление тела акулы и повышение скорости её передвижения в воде.

Таким образом, разница в результатах исследований связана с неправильным выбором геометрических форм исследуемых образцов.

Ранее учёные использовали двухмерные модели. Сейчас же наука позволяет досканально изучить объект в трёхмерном пространстве.

Это отличный пример того, как наши попытки получить уникальные технологии от самой природы привели к чему-то действительно полезному, хотя функциональность исходной природной конструкции до сих пор не может быть воссоздана в простых лабораторных условиях, - пояснили учёные.

Исследования таинственной плакоидной чешуи акулы продолжаются.