Ученые наконец разобрались, как рыбам удается развивать такую высокую скорость под водой

Ученые наконец разобрались, как рыбам удается развивать такую высокую скорость под водой
Человечество издавна знало, что рыбы плавают за счет волнообразных движений телом, но в чем суть данного гидродинамического процесса единого мнения не было. Две рабочих теории и споры по ним просуществовали более полувека, пока недавно Тингю Мин из Пекинского центра вычислительных наук не взялся смоделировать процесс на суперкомпьютере. Оказалось – правы обе модели, но все зависит от самой рыбы.

Были созданы две виртуальные модели, одна с полностью подвижным телом из независимых сегментов, по образу угря, вторая только с большим движущимся хвостом, как у макрели. Используя реальные данные наблюдений за рыбами, команда Мина откалибровала свои модели, рассчитала силу, крутящий момент и мощность, генерируемые каждой из них. И получила разные результаты, но с единым выводом – оба варианта успешно используются для развития больших скоростей под водой.

Как оказалось, все очень сильно зависит от анатомии конкретного подводного существа. У макрели есть длинные упругие сухожилия, которые тянутся вдоль всего позвоночника и позволяют накапливать и передавать энергию на движущий механизм у основания хвоста. Но если бы каждый позвонок в позвоночнике вел себя независимо, как у угря, этот принцип бы не сработал — и наоборот. Это означает, что природа и эволюция создали весьма разные принципы подводного движения, и искать золотую середину смысла нет.

Для инженеров это досадное ограничение и одновременно стимул к дальнейшему творческому поиску. Нетрудно воспроизвести движения угря или макрели, модели роботов-рыб уже существуют. Но вот построить тем же способом крупные машины, пригодные для полезной нагрузки – та еще задача.

Источник — arxiv.org