Hai Skalen erstellen kleine Whirlpools zum schnellen Schwimmen

Gestochen scharfe Schuppen auf ihre Haut scheinen es einfacher machen, Haie zu Rennen durch das Wasser durch die Generierung von Whirlpools, die helfen, ziehen sie entlang, Forscher sagen.

Diese Forschung schließlich zu einer künstlichen Haifischhaut führen könnte, die das Schwimmen von Unterwasser-Robotern erhöht, fügen die Forscher.

Harvard University Bioroboticist George Lauder und Doktorand Johannes Oeffner erstellt einen einfachen Roboter und platziert echter Haifischhaut drumherum, die Hauteigenschaften zu studieren.

Sie entdeckten, dass die krallenähnlichen Waage, genannt Dentikel, erzeugten Wirbel an der vorderen Kante der Haut, Wirbel, die im Wesentlichen würde helfen, den Hai vorwärts zu saugen. "Leading-Edge Wirbel im Flug Insekten und Vögel bekannt," sagte Lauder.

Haie sind bekannt für Wasser rasch durchschneiden. Wissenschaftler haben sich konzentriert auf wie die Haie Dentikel schwimmen Schnelligkeit und Beweglichkeit steigern könnte. Die Haie raue Haut galt wie die Grübchen auf einen Golfball, stören die Strömung von Wasser über die Oberfläche, um den Luftwiderstand zu verringern es Erfahrungen Verhalten.

Allerdings störte bestehende Forschung über den Nutzen der Haifischhaut Lauder, da vieles davon Hai Haut imitiert zugrunde lagen, die flach wie ein Blatt Papier gelegt und fest an Ihrem Platz gehalten wurden. "Ich wollte die Funktion der Haifischhaut zu studieren, wenn es sich bewegt", sagte er. [Eine Galerie wilde Haie]

Hai-Roboter

Lauder und Oeffner Haut aus mehreren großen Makohaifische am Fischmarkt in Boston beschafft und klebte sie auf ein starres Stück Aluminiumfolie. Sie diese Folie in einem Wasserbehälter eingetaucht, wackelte es von Seite zu Seite mit einem Roboter-Apparat zu machen, "schwimmen" und floss Wasser dagegen, einen Schub zu geben. Durch timing des Wasserfluss benötigt für die flatternden Gerät im Wesentlichen bleiben, konnte sie feststellen, wie schnell der Roboter effektiv schwimmen war.

Die Forscher dann die Dentikel sorgfältig abgeschliffen zu sehen, wie die Haut ohne sie durchgeführt.

"Schleifen der Dentikel aus war eine Herausforderung, und war einer der schwierigeren Aspekte," erinnert sich Lauder. "Es ist schwer, sie aus sand, ohne die darunter liegende Haut zu beschädigen. Jede Folie dauerte mehrere Stunden zu tun."

Merkwürdig ist, beschleunigt anstatt zu bremsen, die geschliffene Folie, die vielleicht auf den ersten Blick empfehlen diesen Skalen wurden die Haie behindern. Rückbesinnung auf die Idee, dass Haie flexibel und nicht starr sind, verklebt die Wissenschaftler dann zwei Stücke der Haifischhaut zusammen, um eine biegsame Membran. Sie fanden, dass Flexibilität einen dramatischen Effekt hatte: Toothy, flexible Oberflächen waren 12,3 Prozent schneller als diejenigen geschliffen. [Video der Hai Experiment]

Roboter der nächsten Generation Haut

Die Forscher untersuchten auch die Swimming-Leistung von zwei Haifischhaut Fließbildern. Einer war der Speedo Fastskin FS II Stoff, dessen holprigen, geriffelten Oberflächen ziehen Schwimmer Erfahrung reduzieren sollen. Der andere war ein Silikon-Kautschuk "Riblet" — eine Membran mit scharfkantigen Graten drauf. "Riblets werden aktiv um auf Wind-Turbinenschaufeln reduzieren den Luftwiderstand studiert, und ich glaube, dass eines der America Cup Segelyacht im 1987 verwendet Hilfe auf dem Rumpf" Lauder sagte.

Obwohl die Hilfe der flexible Folie schwimmen Geschwindigkeit um 7,2 Prozent verbessert, hatte die Speedo Stoff offenbar keine Wirkung überhaupt, vielleicht weil seine Unebenheiten kleine, abgerundete und sehr weit auseinander liegende im Vergleich mit Hai Dentikel und scharfkantige Riblets waren. (Lauder habe zur Kenntnis, dass figurbetonte Fastskin Badeanzug wohl der Schwimmer Leistung auf andere Weise verbessern.)

Um festzunageln, warum Dentikel Hai Antrieb verbessern könnte, analysiert sie, wie die krallenähnlichen Skalen Strömung um den Körper verändert. Sie tauchen die flexible Haifischhaut Membran in einem Wassertank gefüllt mit kleinen, hohlen, Silber beschichteten Partikel. Wie sie die Maschine flattern, badete sie den Behälter mit Laserlicht, das konnten sie sehen, wie die Membran der Partikel und Wasser wirbeln.

Sie erfuhren, dass Haifischhaut ziehen reduziert nicht nur sondern Schub erhöht.

"Die künftige Hauptrichtung ist eine künstliche Haifischhaut manufacturing", sagte Lauder. "Die wahrscheinlich erste Verwendungen werden Unterwasser Roboter zu decken."

Oeffner und Lauder detailliert ihre Ergebnisse 9 Februar im Journal of Experimental Biology.