Розроблено новий біонічний гвинт зі "шкіри дельфіна": скорочує викиди й витрату палива

В умовах кліматичної кризи, яка нависла над планетою, обрушивши на Землю неймовірні хвилі спеки, посухи та лісових пожеж, вчені шукають будь-які способи уповільнити закипання планети. У рамках цих пошуків дослідники розробили новий біонічний гребний гвинт, який не тільки знизить викиди на великих вантажних суднах, а й скоротить витрату палива, пише New Atlas.

Новий пропелер був розроблений Інститутом технології матеріалів та інженерії Нінбо (NIMTE). Понад століття вчені розглядали дельфінів як модель для створення швидких і маневрових плавзасобів. Вчених приваблювало те, що, виходячи з їхньої анатомії, дельфіни зовсім не повинні вміти так плавати. Однак вони якимось чином легко ковзають по воді та вистрибують над нею, ніби їм байдуже, в якому середовищі перебувати.

У Фокус. Технології з'явився свій Telegram-канал. Підписуйтесь, щоб не пропускати найсвіжіші та найзахопливіші новини зі світу науки!

За словами досліджень, дельфіни не мали б уміти так плавати, оскільки опір занадто великий, а м'язи дельфіна можна порівняти за силою з м'язами спортсмена. Таким чином ссавець просто не повинен був би мати можливість досягати такої неймовірної швидкості, на яку здатні дельфіни. Довгий час, аж до Другої світової війни, цю невідповідність вважали "Парадоксом Грея".

Через деякий час і спостереження вчені почали помічати деталі. Наприклад, під час плавання у фосфоресцентному нічному морі, освітлені порошинки планктону хаотично рухатимуться навколо тюленів, проте вони також ковзатимуть по дельфінах по прямих лініях. Нарешті вчені зрозуміли, що секрет "Парадокса Грея", по суті, полягає в дивовижній шкірі дельфінів.

Дослідники виявили, що шкіра дельфіна має гнучку мікроструктуру, яка в поєднанні з виділеннями слизу здатна змінюватися, коли дельфіни змінюють швидкість. Відомо, що на високих швидкостях шкіра створює дуже тонкий шар турбулентності, який майже не має тертя і дозволяє воді навколо дельфіна просто ковзати по ньому. Цей процес також відомий як ламінарний потік.

Інженери часто використовують ламінарний потік для зменшення опору та збільшення швидкості, наприклад, у гідроциклах і навіть літаках. Однак у новому дослідженні вчені використали цей принцип до суднових гребних гвинтів.

Команда створила "біонічну шкіру дельфіна", яку нанесла на звичайний гребний гвинт. Автори дослідження зазначають, що попри свою схожість зі шкірою дельфіна, новий матеріал насправді значно складніший. Покриття складається з рідиноподібних динамічних міжфазних матеріалів і гнучкої мікроструктури розміром від 0,1 до 0,2 мм.

Вчені протестували свою розробку і виявили, що новий біонічний гребний гвинт, обтягнутий "шкірою дельфіна", дає змогу зменшити силу зсуву з водою, а також підвищує ефективність гребного гвинта.

Далі команда протестувала розробку на великому танкері для сирої нафти тоннажем 300 000 тонн. Результати випробувального рейсу тривалістю 200 днів і довжиною в 65 000 кілометрів між портами Китаю і Близького Сходу показали, що нові гребні гвинти дали змогу скоротити витрату палива на 2%. Але, що більш важливо, вони також дали змогу скоротити викиди вуглекислого газу на більш ніж 900 тонн.

Передбачається, що встановлення біонічного гребного гвинта зі "шкіри дельфіна" коштуватиме 20 000 доларів, водночас давши змогу перевізникам заощадити на рік близько 140 000 доларів.

Раніше Фокус писав про те, що названо те, що поглинає більше третини викидів вуглецю на планеті.