Исследователи из Шотландии, США.S., и Китай изучают фундаментальный механизм импульсной реактивной тяги кальмаров. В разделе Physics of Fluids от AIP Publishing группа описывает численное исследование реактивного движения головоногих моллюсков с турбулентным потоком, рассматриваемым впервые. Среди своих открытий они обнаружили, что производство тяги и эффективность недооцениваются в ламинарных или нетурбулентных потоках.
Модель для этого исследования представляет собой двумерного пловца, похожего на кальмара, который имеет гибкое мантийное тело с барокамерой и соплом, которое служит для входа и выхода воды.
На гибкую мантийную поверхность модели воздействует внешняя сила, имитирующая сокращение мускулов кальмара.
«В результате внутренний объем тела уменьшается, и вода из камеры выбрасывается, образуя струйный поток», – сказал Ян Луо, один из авторов и научный сотрудник Университета Стратклайд в Глазго, Шотландия. "Кальмар толкается вперед сильной струей в противоположном направлении, а затем мантия автоматически надувается за счет накопленной упругой энергии. Во время надувания мантии вода засасывается в камеру и выбрасывается при следующем спуске мантии."
По словам Луо, реактивная тяга может быть более эффективной, если принять во внимание турбулентный поток. Группа также обнаружила нарушающую симметрию неустойчивость вихрей вокруг струйной установки, которая испускает струи воды после нескольких непрерывных циклов струи.
«Это может помочь лучше понять, почему плавание рывком и берегом используется молодыми и взрослыми кальмарами, которые работают в турбулентных потоках чаще, чем вылупившиеся детеныши кальмаров, которые работают в ламинарных потоках», – сказал Луо.
Помимо реактивного движения, молодые и взрослые кальмары также довольно часто полагаются на колебания плавников на голове при плавании.
Группа обнаружила, что этот стиль взрыва и выбега может помочь кальмарам избежать нарушающей симметрию нестабильности окружающего вихря потока, которая может вызвать снижение тяги и эффективности.
«Результаты нашей работы о механизме нарушения симметрии нестабильности служат руководством для проектирования подводных роботов и транспортных средств, вдохновленных кальмарами», – сказал Луо. «Непрерывное реактивное движение может быть неблагоприятным, и необходимы конкретные меры для смягчения эффекта этой нестабильности при проектировании подводных аппаратов или движителей с реактивным движением за счет активного контроля деформации корпуса для изменения эволюции структуры внутренних вихрей."
Увидим ли мы в ближайшее время новые подводные лодки с реактивным двигателем??
«На данный момент трудно определить, – сказал Луо. «Но как относительно менее изученная форма подводной тяги, она выгодна с точки зрения простого механизма эффективного мгновенного покидания и высокой маневренности. Это делает его перспективным для интеграции с типовой двигательной установкой для достижения маневренности по требованию."