有效减少阻力和海生物附着的人造海豚皮属于什么
咨询记录 · 回答于2021-10-02
有效减少阻力和海生物附着的人造海豚皮属于什么
亲,您好!科学家已经仿造出了人造海豚皮,这种人造海豚皮只能部分地模仿海豚皮肤的减震功能,能减少40~60%的阻力,这属于仿生学的范畴。
海豚的皮肤科学
海豚的皮肤很柔软,皮肤外层生有无数中空突起,游泳时,整个皮肤表面能按水的紊流作波浪起伏,变得和水波的形状一致,这就减少90%的水的摩擦阻力。所以,海豚那种具有特殊组织的皮肤,是它游泳速度快的主要原因。 海豚皮肤之所以能消除紊流,从其皮肤切片上观察,发现它有以下特点。 最外面的一层是表皮,完整无缝,细致柔软,很光滑,有弹性,不吸水,对压力很敏感,能够随着身体周围水压力的变化作上下运动。这一层皮肤表皮,实际上是一层对压力很敏感的膜。因层流对动物体的压力是均匀的,紊流则不然,波峰处压力大,波谷处压力小。海豚的表皮就对这种不均等的压力起缓冲作用,能够传播紊流在皮肤上的压力变化,并随着紊流作波浪式运动,这样就把紊流变成层流,从而减少水的摩擦阻力。虽然初看起来好像海豚的皮肤高低不平,会比平滑的表面产生更大的阻力。但事实不是这样,因为皮肤的波浪形是与水的压力相吻合。海豚表皮下有松软的结构,适于皮肤作这样的运动。 表皮的下面是海绵状结构,里面有很多突起,突起之间充满液体。这一部分结构在机能上犹如无数充满液体的细管,在皮肤感受到紊流压力变化时,此液体能随着压力的变化流出或流入细管,使皮肤作上下收缩或扩张,产生所谓振动。这样,此液体在随着紊流压力变化而流动中,就吸收了紊流的一部分能量,从而消除了身体表面某些部分的紊流。 皮下脂肪组织很发达,不仅有保护体温的作用,并且与周围其他组织一起,对皮肤的弹性、柔软,提供了基础。 有人在1960年模仿海豚皮肤作过一个实验,把厚3.5毫米的一层橡胶膜贴在一个长114厘米,最大直径6.4厘米的细长物体的周围,在海里曳航,测定其阻力。在膜的中层的2.5毫米厚的部分,有许多朝内侧突出的小突起,突起之间充满减衰用的油。也就是说,最外二层膜很薄,表面完整无缝,且很光滑柔软。下面由无数密集的、橡皮作的小圆柱所支持,小圆柱之间形成无数的细管,细管里充满着具有适当粘度的液体当作吸收剂,用以消除紊流。该实验用四组作对照,甲、乙、丙三组贴上橡胶膜,但这三种橡胶膜的特性各不相同,丁是不贴橡胶膜的硬体模型。经实验发现,甲受的阻力减少35%,乙减少59%,丙减少10%,以乙组效果最好。实验证明,弹性越好的膜,消除紊流的作用越大。他又把这种人造海豚皮贴在各种潜水装置作试验,发现紊流减少了50%。这种皮肤不仅能用于水中的舰船,也可以用于飞机。