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.
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.
