Aby zrewolucjonizować transport morski, naukowcy z chińskiego Ningbo Institute of Materials Technology and Engineering (NIMTE) opracowali bioniczną śrubę napędową, która jest inspirowana skórą delfina. Rozwiązanie to daje nadzieję na znaczne zmniejszenie zużycia paliwa i emisji w dużych statkach towarowych.
Śruba napędowa inspirowana skórą delfinów
Przez ponad wiek naukowcy i inżynierowie traktowali delfiny jako inspirację do budowy szybkich, zwrotnych jednostek pływających. W końcu zwierzę, które tak dobrze porusza się w wodzie i natychmiastowo może wyskoczyć w powietrze, jakby nie obchodziło go, w jakim medium się znajduje, jest warte do naśladowania.
Czytaj też: Autonomia na morzu rośnie w siłę. Pierwszy statek pod kontrolą systemu komputerowego przepłynął ocean
Najciekawsze jest jednak to, że delfiny wcale nie powinny tak się poruszać, a zagadka ta przez długi czas była znana jako paradoks Graya. Obserwując foki i delfiny pływające razem w fosforyzującym nocnym morzu, naukowcy zauważyli, że oświetlone drobinki planktonu poruszają się wokół zwierząt w turbulentnym chaosie, podczas gdy one ślizgają się po delfinach w liniach prostych. Odpowiada za to jest niezwykła skóra delfina.
Ma ona elastyczną mikrostrukturę, która w połączeniu z wydzielinami śluzu jest w stanie zmieniać się, gdy delfin pływa z różnymi prędkościami. Przy dużych prędkościach skóra generuje cienką warstwę turbulencji, która ma minimalne tarcie, co pozwala wodzie wokół delfina po prostu ślizgać się, co określamy jako przepływ laminarny.
![](/_next/image?url=https%3A%2F%2Fkonto.chip.pl%2Fuploads%2F2024%2F07%2Fdelfin-1600x1067.jpg&w=1600&q=85)
Obecnie przepływ laminarny jest stosowany zarówno w pojazdach wodnych, jak i samolotach, jako środek zmniejszający opór i zwiększający prędkość. Teraz inżynierowie z NIMTE postanowili wykorzystać to zjawisko w śrubach okrętowych. Pokrywając je tzw. bioniczną skórą delfina, która jest wykonany z dynamicznych materiałów międzyfazowych przypominających ciecz i elastycznej mikrostruktury o wymiarach od 0,1 do 0,2 mm, możliwe jest zmniejszenie siły ścinającej wody i poprawy wydajności śruby napędowej.
Współpracując z Cosco Shipping Energy Transportation, inżynierowie NIMTE przeprowadzili testy śrub bionicznych na tankowcach VLCC (Very Large Crude Carrier) o tonażu 300 000 ton. W testowych rejsach trwających ponad 200 dni, obejmujących ponad 65 000 km między chińskimi portami przybrzeżnymi a głównymi portami Bliskiego Wschodu, śruby napędowe pozwoliły zaoszczędzić 2 proc. paliwa. Naukowcy szacują, że umieszczenie bionicznej skóry delfina na śrubie napędowej to koszt rzędu 20 000 dol., ale oszczędności są znacznie większe – to 140 000 dol. rocznie, a i korzyść dla środowiska większa. Takie rozwiązanie zmniejsza bowiem emisję CO2 statku o ponad 900 ton. Szacuje się, że bioniczna skóra będzie stosowana w ok. 100 największych statkach transportowych.