Разработан новый бионический винт из "кожи дельфина": сокращает выбросы и расход топлива

В условиях климатического кризиса, который навис над планетой, обрушив на Землю невероятные волны жары, засухи и лесных пожаров, ученые ищут любые способы замедлить закипание планеты. В рамках этих поисков исследователи разработали новый бионический гребной винт, который не только снизит выбросы на больших грузовых судах, но также и сократит расход топлива, пишет New Atlas.

Новый пропеллер был разработан Институтом технологии материалов и инженерии Нинбо (NIMTE). Более века ученые рассматривали дельфинов как модель для создания быстрых и маневренных плавсредств. Ученых привлекало то, что, исходя из их анатомии, дельфины вовсе не должны уметь так плавать. Однако они каким-то образом легко скользят по воде и выпрыгивают над ней, будто им все равно в какой среде находиться.

У Фокус. Технологии появился свой Telegram-канал. Подписывайтесь, чтобы не пропускать самые свежие и захватывающие новости из мира науки!

По словам исследований, дельфины не должны были бы уметь так плавать, так как сопротивление слишком велико, а мышцы дельфина сопоставимы по силе с мышцами спортсмена. Таким образом млекопитающее попросту не должно было бы иметь возможность достигать такой невероятной скорости, на которую способны дельфины. Долгое время, вплоть до Второй мировой войны, это несоответствие считалось "Парадоксом Грея".

Спустя некоторое время и наблюдения ученые начали замечать детали. Например, во время плавания в фосфоресцирующем ночном море, освещенные пылинки планктона будут хаотично двигаться вокруг тюленей, однако они также будут скользить по дельфинам по прямым линиям. Наконец-то ученые поняли, что секрет "Парадокса Грея", по сути, заключен в удивительной коже дельфинов.

Исследователи обнаружили, что кожа дельфина имеет гибкую микроструктуру, которая в сочетании с выделениями слизи способна изменяться, когда дельфины меняют скорость. Известно, что на высоких скоростях кожа создает очень тонкий слой турбулентности, который почти не имеет трения и позволяет воде вокруг дельфина попросту скользить по нему. Этот процесс также известен как ламинарный поток.

Инженеры часто используют ламинарный поток для уменьшения сопротивления и увеличения скорости, например, в гидроциклах и даже самолетах. Однако в новом исследовании ученые использовали этот принцип к судовым гребным винтам.

Команда создала "бионическую кожу дельфина", которую нанесла на обычный гребной винт. Авторы исследования отмечают, что несмотря на свою схожесть с кожей дельфина, новый материал на самом деле значительно сложнее. Покрытие состоит из жидкоподобных динамических межфазных материалов и гибкой микроструктуры размером от 0,1 до 0,2 мм.

Ученые протестировали свою разработку и обнаружили, что новый бионический гребной винт, обтянутый "кожей дельфина", позволяет уменьшить силу сдвига с водой, а также повышает эффективность гребного винта.

Далее команда протестировала разработку на большом танкере для сырой нефти тоннажем 300 000 тонн. Результаты испытательного рейса продолжительностью 200 дней и длиной в 65 000 километров между портами Китая и Ближнего Востока показали, что новые гребные винты позволили сократить расход топлива на 2%. Но, что более важно, они также позволили сократить выбросы углекислого газа на более чем 900 тонн.

Предполагается, что установка бионического гребного винта из "кожи дельфина" обойдется в 20 000 долларов, при этом позволив перевозчикам сэкономить в год около 140 000 долларов.