Von Delfinen Inspirierte Künstliche Flossen Funktionieren Schwimmend
Von Delfinen Inspirierte Künstliche Flossen Funktionieren Schwimmend

Video: Von Delfinen Inspirierte Künstliche Flossen Funktionieren Schwimmend

Video: Schwimmen mit Delfinen , Dolphin World Makadi Bay 2022, Dezember
Anonim

Lunocet-Schwimmer haben bereits ungefähr acht Meilen pro Stunde geschlagen, fast doppelt so schnell wie Michael Phelps bei seiner schnellsten.

Der menschliche Körper macht viele Dinge gut, aber Schwimmen gehört nicht dazu. Wir sind im Wasser peinlich ineffizient und können nur 3 oder 4 Prozent unserer Energie in Vorwärtsbewegung umwandeln. (Selbst mit Schwimmflossen sind wir nur 10 bis 15 Prozent effizienter.) Eine neue, von Delfinen inspirierte Flosse verspricht jedoch, die größte Veränderung beim Schwimmen mit menschlichem Antrieb seit Jahrzehnten zu befeuern und die über die olympischen Geschwindigkeiten hinaus in Reichweite zu bringen jemand.

Der Ingenieur und Erfinder Ted Ciamillo, ein Erfinder und Ingenieur in Athens, Georgia, der sich einen Namen (und sein Vermögen) beim Bau von Hochleistungs-Fahrradbremsen gemacht hat, schuf den so genannten Lunocet, einen 2,5-Pfund-1,1 -Kilogramm) Monoflosse aus Kohlefaser und Glasfaser, die in einem präzisen Winkel von 30 Grad an einer Aluminiumfußplatte befestigt wird. Mit fast der dreifachen Oberfläche herkömmlicher Schwimmflossen bietet der semiflexible Lunocet viel Antrieb. Der Schlüssel zur Geschwindigkeit der 42 Zoll (1 Meter) breiten Flosse: Form und Winkel, die beide mit wissenschaftlicher Präzision am Schwanz eines Delfins modelliert sind.

Diese Sprinter des Meeres können bis zu 53 Kilometer pro Stunde schwimmen und bis zu 80 Prozent ihrer Energie in Schub umwandeln.

"Der Mechanismus funktioniert wie ein Flügel, um eine Auftriebskraft zu erzeugen", die nach vorne gerichtet und in Schub umgewandelt wird, sagt Frank Fish, Meeresbiologe an der West Chester University in Pennsylvania. "Dieser Antriebsmechanismus ist im Vergleich zu herkömmlichen starren Schiffspropellern äußerst effizient." Fish, ein Spezialist für die Schwimmmorphologie von Meeressäugern, versorgte Ciamillo mit Daten aus CAT-Scans von Delfinschwänzen, mit denen er seine Flossen entwarf, die letztes Jahr auf den Markt kamen, um wie Wale aus dem Wasser zu kommen. Ciamillo stellt sich eine neue Hochgeschwindigkeits-Freitauchgemeinschaft von Schwimmern vor, die sich zum Thema "Hydrotouring" zusammengeschlossen haben: Langstrecken-Schwimmexpeditionen mit Lunocets über Dutzende von Kilometern pro Tag, wobei die Teilnehmer stromlinienförmige, wasserdichte Rucksäcke tragen, die nur ein globales Positionierungssystem (GPS) enthalten), Satellitentelefon und genug Essen und Wasser für ein paar Nächte an Land.

Die Flosse könnte auch einen "tiefgreifenden Effekt" auf den Sport des Freitauchens haben (bei dem Taucher gegeneinander antreten, um zu sehen, wer am tiefsten gehen kann, während sie den Atem anhalten), sagt Grant Graves, Präsident der US Apnea Association, dem führenden wettbewerbsfähigen Freitauchen des Landes Organisation. Seine Effizienz könnte es denjenigen, die tauchen, indem sie den Atem anhalten, ermöglichen, Tiefenrekorde aufzustellen, indem sie schneller tiefer gehen. Trotzdem ist Geschwindigkeit nicht alles unter Wasser. "Je schneller Sie fahren, desto schwerer müssen Sie arbeiten", sagt er, da der Luftwiderstand mit dem Quadrat der Geschwindigkeit zunimmt. "Es gibt einen Sweet Spot zwischen Reibung, Geschwindigkeit, Sauerstoffverbrauch und Distanz."

Ein weiterer Versuch, diese Gleichung auszugleichen, nimmt in den Labors des Erfinders und Unternehmers Dean Kamen, DEKA Research and Development Corp. in Manchester, New Hampshire, Gestalt an. Die Entwickler des zweirädrigen Ein-Personen-Elektrofahrzeugs Segway arbeiten mit den Verteidigungswissenschaften zusammen Büro der Defense Advanced Research Projects Agency (DARPA) des US-Militärs, dem Forschungszweig des US-Verteidigungsministeriums, zur Entwicklung des PowerSwim, eines hocheffizienten, von Menschen angetriebenen Antriebssystems für Kampf- und Aufklärungsschwimmer. Ein zwischen den Waden eingespannter Glasfaserholm (Stange) hält zwei oszillierende Folien aus Kohlefaser, eine breite an den Hüften und eine schmalere an den Füßen. Durch eine flache Hockbewegung werden die Folien gewellt, wodurch Wirbel entstehen, die gegen die Hinterkante drücken und für Schub sorgen.

Dieses Design verwendet die größten Beinmuskeln anstelle nur der Waden und Knöchel, sagt Oberstleutnant John Lowell, PowerSwim-Programmmanager von DARPA Defence Sciences. Die Höchstgeschwindigkeit beträgt ungefähr vier Kilometer pro Stunde, was immer noch mit Tauchausrüstung funktioniert. Wichtiger ist jedoch, dass der PowerSwim eine Effizienz von 70 bis 75 Prozent in Vortrieb umwandelt. "Wir kommen an einen Punkt, an dem es schwieriger wird, sich vorzustellen, viel besser zu werden", sagt Lowell. DARPA hofft, bis Ende des Jahres funktionierende Prototypen für Militärtaucher zum Testen bereit zu haben.

Ciamillo plant auch eine Demo des Lunocet für die Amphibieneinheit des Marine Corps und verfeinert kontinuierlich den Pitch Control-Mechanismus der Flosse, der den Winkel zwischen Flosse und Füßen bestimmt, um die Effizienz und Geschwindigkeit zu verbessern. Er merkt an, dass er das Design des Lunocet nicht patentieren wird. "Wenn Sie Ideen aus der Natur übernehmen", sagt er, "wie können Sie dann zum Patentamt gehen und sagen, dass dies meine sind?"

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