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
Источник: