ساخت شنل نامرئی با پوست کوسه و پر جغد!

کوسه‌ها و جغدها تقریبا به شکل شگفت‌انگیز و مشابهی تکامل یافته‌اند. بافت پوست کوسه‌ها که ریبلت نام دارد، به کاهش کشش کمک می‌کند و برآمدگی کوچک روی پر جغدها که به آنها اجازه می‌دهد در حین شکار طعمه، بی صدا پرواز کنند. از آنجایی که طبیعت در گذشته هم به کمک بشر آمده و باعث شده است که با الگو برداری از آن بسیاری از فعالیت‌های انسان راحت‌تر شود؛ تیمی از محققان دانشگاه کالیفرنیا، برکلی و آزمایشگاه MIT اخیراً بررسی کردند که آیا این اصول می‌توانند برای ابزارهای زیر آب نیز اعمال شوند یا خیر.

یافته‌های آن‌ها نشان می‌دهد که این طرح‌ها می‌توانند برای بهبود آرایه‌های سونار (TSA) مورد استفاده کشتی‌ها و زیردریایی‌ها تطبیق داده شوند. TSAها برای کشتی‌های دریایی درگیر در پروژه‌های امنیتی یا اکتشافی زیر آب حیاتی هستند. اما اگر کشتی‌ها با سرعت مناسب شروع به حرکت کنند، کشش ناشی از آن در اطراف تجهیزات می‌تواند صدای اضافی ایجاد کند.

محققان با استفاده از مدل‌سازی محاسباتی، اشکال و الگوهای ریبلت مختلف را در تعامل با محیط‌های آبی شبیه‌سازی شده آزمایش کردند. این تیم با بررسی جریان‌های آرام تا جریان‌های غیرقابل پیش‌بینی‌تر که در اقیانوس‌ها دیده می‌شود متوجه شدند که چگونه دنده‌های صاف، مثلثی، ذوزنقه‌ای و گوشه‌ای می‌توانند بر دینامیک سیال و آکوستیک تأثیر بگذارند.

از بین این تغییرات، فرم مستطیلی امیدوارکننده‌ترین نتایج را در آب متلاطم نشان داد که کاهش صدا تا بیش از ۱۴ درصد در کنار کاهش تقریباً ۵ درصدی در کشش را پدید می‌آورد. هنگامی که ریبلت‌ها ظریف‌تر و نزدیک‌تر به یکدیگر بودند نیز، کشش تا ۲۵ درصد دیگر کاهش یافت.

این شبیه‌سازی‌ها نه تنها باعث می‌شود که الگوهای ریبلت را برای محفظه‌های سونار به کار ببرند، بلکه دینامیک سیال جدیدی را نشان می‌دهد که زیربنای کاهش نویز در طول جریان‌های آب متلاطم است. چراکه در فرآیندی که محققان به آن «بلندکردن گردابی» می‌گویند، جریان‌ها بالا رفته و از سطوح بافت‌دار دور می‌شوند و در عین حال قدرت چرخشی آن‌ها را نیز کاهش می‌دهند. این ارتفاع برای کاهش نوسانات فشار شدیدی که توسط تعامل بین جریان آب و دیوار آرایه ایجاد می‌شود، کلیدی است که منجر به تولید نویز می شود.

به گفته این تیم، افزودن بافت‌های الهام گرفته از حیوانات به TSA و سایر وسایل نقلیه زیر آب فقط به انسان کمک نمی‌کند، بلکه می‌تواند شرایط زیستگاه حیات وحش دریایی را نیز بهبود بخشد. سیستم‌های متکی به الگوهای ریبلت می‌توانند عملکرد آرام‌تری داشته باشند و در نتیجه احتمال ایجاد اختلال مصنوعی در اکوسیستم‌های اطراف خود را کاهش دهند. با این حال، شبیه‌سازی پوست کوسه بسیار دشوار است، اما با آزمایش‌های بیشتر، طرح‌های جدید پتانسیل گسترده بیومیمیکری در پیشرفت مهندسی و فناوری را به نمایش خواهند گذاشت.

منبع: خبر آنلاین