سبک‌ شنای یک جانور آبزی الهام‌بخش طراحی خودرو زیر دریایی

محققان می‌گویند یک موجود دریایی بر اساس دو سبک شنا، سرعت یا بهره‌وری مصرف انرژی بدن خود را در اولویت قرار می‌دهد و ساختمان بدن این حیوان دریایی می‌تواند الهام‌بخش طراحی وسایل نقلیه زیردریایی بر اساس این دو سبک حرکتی باشد.

کد خبر: ۵۴۹۰۹۶

تاریخ: ۱۱ آذر ۱۴۰۱ - ۰۰:۰۲

به گزارش گروه علم و آموزش ایران اکونومیست از پایگاه خبری «فیز»، یک موجود دریایی ژلاتینی می‌تواند درس‌هایی به مهندسان بیاموزد. «نانومیا بیجوقا» (Nanomia bijuga) یک پستاندار دریایی از خویشاوندان «ستاره دریایی» از طریق نیروی پیشرانه جت شنا می‌کند. حدود یک دوجین از ساختارهای پیچ وتاب‌دار روی بدن این جاندار آب را به سمت عقب تلمبه می‌کند تا حیوان را به سمت جلو پیش براند. این حیوان همچنین می‌تواند این نیرو را بطور انفرادی کنترل کند؛ به این شکل که آن را همگام‌سازی کند یا زنجیروار به تپش وادارد.

نیروی پیشرانه جت، یک روش آبی است که در آن جانوران حفره ماهیچه را پر می‌کنند و بدن خود را از آب بیرون می‌کنند تا آن‌ها را در جهت مخالف تکان دهند. بیشتر جانداران مجهز به یکی از دو طرح نیروی پیشرانه جت هستند؛ آن‌ها می‌توانند از پشت بدن آب بگیرند و آن را از همان پشت بیرون کنند مانند ستاره دریایی، یا اینکه آب را از جلو بگیرند و آن را از پشت بدن بیرون کنند.

یک تیم از محققان دانشگاه «اورگان» می‌گویند این دو سبک متفاوت شنا به این حیوان اجازه می‌دهد تا بر اساس نیازهای خود در هر زمان، سرعت یا بهره‌وری را در اولویت قرار دهد. این کشف می‌تواند به طراحی خودروهای زیر آبی یاری برساند و به دانشمندان کمک کند خودروهای قوی‌تری بسازند که قادر باشند در شرایط گوناگون عملکرد خوبی داشته باشند.

تیم دانشگاه اورگان به رهبری «کلی ساترلند» بیولوژیست دریایی و «کوین دوکلوس» محقق پسادکترا، یافته‌های خود را در مقاله‌ای در نشریه آکادمی ملی علوم گزارش کردند. ساترلند در این خصوص گفت: بیشتر حیوانات قادر هستند یا سریع حرکت کنند یا طوری حرکت کنند که از لحاظ مصرف انرژی مقرون به صرفه باشد یعنی یا باید سرعت را در اولویت قرار دهند یا بهره‌وری را، اما نمی‌توانند همزمان هر دو را داشته باشند.

وی افزود: این قابلیت به حیوان اجازه می‌دهد که هم سریع باشد و هم کارآمد و جالب اینکه این حیوان این کار را بدون داشتن یک سیستم عصبی مرکزی برای کنترل رفتارهای مختلف، انجام می‌ دهد.

نانومیا شکلی ژلاتینی و نازک مشابه خویشاوندان ستاره دریایی خود دارد، اما از لحاظ ساختمان بدنی اندکی پیچیده‌تر است؛ برای مثال هر کدام از نیروهای پیشرانه جت نانومیا با یک واحد منفرد موسوم به «نکتوفور» (nectophore) ساخته می‌شود. این نکتوفورها به صورت خوشه‌ای روی یک ساختار ساقه‌مانند در جلوی حیوان قرار دارند و در عین حال شاخک‌هایی در پشت سر قرار دارند و ساختارهایی را با خود حمل می کنند که مخصوص تغذیه، تولیدمثل و محافظت است.

ظرافت‌های حرکتی نانومیا می‌تواند برای مهندسانی مفید باشد که می‌خواهند از طبیعت الهام بگیرند. به گفته «دوکلوس»، این حیوان دریایی چارچوبی برای توسعه و ساخت یک ربات با قابلیت‌های مختلف ارایه می‌دهد. برای مثال، یک وسیله زیر آبی می‌تواند چندین تیغه متحرک داشته باشد و تغییرات ساده‌ در زمان‌بندی اعمال نیروی محرکه می‌تواند شرایطی برای حرکت سریع یا مقرون به صرفه انرژی را بنا به نیاز فراهم سازد.

محققان قصد دارند در تحقیقات آینده در حول و حوش خصوصیات نانومیا بیشتر مطالعه و روی این مساله تمرکز کنند که چگونگی آرایش شاخک‌ها چگونه بر تغذیه آنها تاثیر می‌گذارد.