像水母一样航行 海洋生物启发新的水下航行器设计
- 2022年12月01日 09:11:30来源:化工仪器网作者:小王点击:5542
【化工仪器网 行业百态】自然界中存在着各式各样的生物,它们有自己独特的生存方式,而这也是大自然的神奇之处。而作为一类智慧生物,人类善于从不同动物的生存方式中获得灵感,模仿、借鉴它们,并从中衍生出属于人类的技术,这也是人类文明得以发展的重要原因。
过去,人类从动物身上收获启发,发明了声呐、水轮机、魔术帖等产品,它们有的涉及到精密的科研工作,有的则是我们生活中随处可见的产品,但都从科技层面改变了我们的生活。而就在最近,人们似乎又从水母身上有了新的想法。
海洋生物学家凯利·萨瑟兰及其同事组成的团队发现,海洋有一种叫做双小水母的水母游动方式十分有趣。这种水母身上有十余个柔软结构,运动时这些结构会向后泵水,通过脉冲喷射推动其前进。而关键在于,这些结构都是相对独立的,双小水母既可以同步控制,是他们共同发力,也可以依次“启动”来实现更加灵活地游动。从比较学术的角度来看,这些水母似乎可以通过对于速度以及能量效率的需要,选择更加合适的游动方案。
更重要的一点是,水母本身是浮游生物,并不具备集中的神经系统来控制不同的行为,这足以见得大自然的神秘以及这种生物的神奇。并且,这种游动方式,从科学技术的角度来看,十分“聪明”。一方面,相较于其他水母以及鱿鱼这些通过喷射推进来移动的动物,双小水母的“喷射器”更多(大度搜狐海洋生物只有一个);另一方面,多喷射器带来除了有速度以及灵活性上的提升外,还更节能,换言之更适合日常的游行以及捕食。
事实上,这个特点也正是水下航行器可能需要的。由于水下功能并不是一件容易的事,而复杂的构造又会影响水下航行器的勘探或者其他工作。因此,目前针对水下航行器的需求就是节能与灵活性。
理论上来说,双小水母的结构符合了这两个特点。研究人员从中得到启发,认为可以由此研发一个新的框架,例如将多个推进设置在水下航行器上,并通过程序控制不同推进器的工作,从而想双小水母一样,快速或高效地移动。并且如果能够从双小水母的移动中了解到具体的运动参数,还能进一步在能耗比上获得突破。
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