Операция обрезание стоимость циркумцизио.рф.
О компании Стоимость
компании
Стратегическое
планирование
Управление
стоимостью
Стоимостной
маркетинг
Стоимостное
мышление
Привлечение
инвестиций
 

Механизмы движения рыб и моллюсков

мальчик с молюском и морской звездой Как видно из таблицы, целесообразно разделить все рыбы на две группы: угревидные и скомброидные. Биологи на протяжении десятилетий изучали и пытались дать качественное объяснение законов движения рыб. Многие из этих толкований оказались, как это теперь известно, ошибочными. Точную модель движения рыбы не удавалось построить из-за отсутствия строгой математической теории движения гибких тел в воде. Особую загадку представляли угревидные, у которых отсутствовали плавники. Однако именно загадка движения угревидных повела поиск дальше и позволила в конце концов установить основные принципы движения рыб. В связи с этим, кроме уже указанных выше, надо назвать интересные математические исследования. В них дано изложение механического принципа, позволяющего количественно и качественно объяснить механизм, с помощью которого изгибные колебания рыб, в частности угревидных, трансформируются в тягу. Однако наибольший практический интерес прикладной гидродинамики сейчас вызывают не угревидные, а скомброидные и среди них – тунцовые. Обычный тунец – объект интенсивного и все возрастающего рыбного промысла. Это вкусная рыба, обитающая в океане и достигающая в длину 4 м. Тунец может развивать скорость до 40, а по некоторым данным – до 60 узлов, т. е. более 30 м/сек. Изящные внешние формы тунца привлекли внимание гидродинамиков, которые установили ряд интересных фактов. Как сообщает С. В. Першин, профиль у тунца приближается к ламинаризованному даже при малом относительном удлинении тела (отношении его длины к максимальному поперечному размеру) около 3,6. Есть основание полагать, что два ряда дополнительных малых плавников за миделем (срединным сечением) тунца образуют гидродинамическую решетку, предназначенную для управления потоком в диффузорной части, где он поступает на хорошо сформированный природой мощный хвостовой плавник.

По известным данным стационарных продувок в аэродинамической трубе серии симметричных профилей, полученных из круга обобщенным конформным отображением, 28%-ный профиль обладает минимальным значением безразмерного коэффициента силы сопротивления (при числе Рейнольдса Re = 4-105, выраженном через наибольшую толщину профиля). У более тонких профилей увеличение сопротивления, трения с избытком компенсируется уменьшением сопротивления давления. Для более толстых профилей снижение сопротивления трения меньше, чем повышение сопротивления формы.

Перейдем к гидродинамике китообразных. Отдельные представители этого класса обладают разной скоростью передвижения. Наиболее быстро передвигаются дельфины: белобочка, афалина и другие. Литературные данные о максимальных скоростях плавания дельфинов несколько противоречивы. Достоверной, по-видимому, можно считать максимальную скорость плавания свыше 32 узлов (12–16 м/сек). Дельфины являются чемпионами в классе китовых по прыжкам из воды в высоту: зарегистрированы прыжки свыше 6 м над поверхностью воды. Гидродинамический анализ формы тела дельфинов показывает, что у них, как и у тунцовых рыб, наблюдаются ламинаризованные формы при числе Рейнольдса порядка 107. Правда, для крупных китов, таких, как синий финвал, ламинаризованные формы корпуса нехарактерны.

Любопытен установленный в гидродинамике факт сходства профилей некоторых видов скоростных китообразных с расчетными аэродинамическими профилями. Рассмотрим некоторые вопросы гидродинамики беспозвоночных. Одним из замечательных механизмов движения водных беспозвоночных является гидрореактивный двигатель. Вода, заключенная в пространство под куполом медузы, мышечным усилием выталкивается наружу, сообщая тем самым телу животного толчок в противоположную сторону. Стадия толчка сменяется стадией заполнения купола водой и так, толчками с частотой повторения от 1 до 10 раз в минуту, медуза перемещается в водной среде.

Значительно лучше развит этот вид движения у головоногих моллюсков: кальмаров, осьминогов, каракатиц. Так, некоторые виды кальмаров, используя водометный движитель, могут выпрыгивать из воды на значительную высоту (более 1 метра) и планировать в воздухе. Все головоногие имеют очень своеобразное устройство пульсирующего гидрореактивного движителя, служащего для скоростного перемещения. Вода набирается в мантийную полость через кольцевое отверстие в хвостовой части тела. Полость плотно закрывается хрящевым замком. Мышечным импульсом, сокращающим брюшную мускулатуру, моллюск выбрасывает воду через профилированное поворотное сопло, чем и создается импульс силы тяги.

Максимальная скорость передвижения кальмара более 15 м/сек. При быстром перемещении голова и щупальца кальмара плотно складываются вместе для лучшего обтекания водой. Тело головоногого моллюска мягкое, упругое, может существенно деформироваться. Его окаймляют ромбовидные плавники, которые играют роль продольных килей, хорошо стабилизирующих движение и позволяющих маневренно изменять курс и глубину. Эти же самые плавники используются при медленном перемещении кальмара: они периодически изгибаются в виде бегущей волны вдоль корпуса тела. Правда, биологи отмечают, что одновременно при этом работает и реактивный движитель кальмара. Однако его участие в создании тяги при малой скорости движения кальмара очень незначительно. Он выполняет не столько локомоторную, сколько насосную функцию и служит для прогона чистой воды через жабры, где из воды отбирается кислород.

При медленном движении кальмар плывет слабыми толчками, определяемыми работой гидрореактивного движителя с частотой повторения выбросов = 1-2 импульса в секунду. С увеличением скорости и соответственно силы толчков их частота достигает 5 импульсов в секунду и более.

Естественно, что в краткой характеристике гидродинамических аспектов бионики моря не могут быть исчерпывающе изложены основные свойства и структурные характеристики механизмов движения водных животных. Подробности читатель может найти в литературе. Следует только сказать, что многие работы этого плана далеки от завершения, что, впрочем, не мешает уже сейчас сделать некоторые предварительные выводы.

Нетрудно установить, что в отличие от существующих технических средств водного транспорта, у всех подводных обитателей функции двигателя и движителя совмещены в одном мышечном механизме без промежуточных звеньев, что способствует эффективной отдаче энергии при движении, высокой гибкости системы в целом, ее высокой надежности.

Комплексные исследования гидробиологов и гидродинамиков позволили установить, что такой параметр, как относительное удлинение тел скоростных водных животных – тунцовых, китообразных и других – в 1,5 раза меньше расчетного оптимального удлинения твердых тел, движущихся в воде. Это определяется, по-видимому, спецификой механизма волнообразного движения гибких тел этих животных в воде.

В отличие от подавляющего большинства технических средств плавания для движения водных животных характерен в основном нестационарный, цикличный характер, определяющийся специфической работой системы «двигатель – движитель».

Для водных животных характерно использование гибких и динамичных средств уменьшения гидродинамического сопротивления воды и управления пограничным слоем с целью его ламинаризации: изменение площади плавников, управление формированием пограничного слоя между телом и средой и ряд других механизмов.

Некоторые результаты использования современных знаний о динамике водных животных будут изложены в одном из последующих разделов этой главы.


Предыдущая глава: Гидродинамические аспекты бионики

Следующая глава: Гидроаэродинамика морских организмов


Содержание:

Очерки Бионики Моря
От автора
Освоение и использование гидросферы
Богатства мирового океана
Ресурсы океана
Организация производства под водой
Классы животных гидросферы
Подводные исследования глубин
Шельф мирового океана
Промышленное использование океана
Подводная агротехника растений
Использование и дрессировка животных
Освоение бионики океана
Прообраз бионической системы
Предмет бионики моря
Биологические исследования бионики
Структуры и системы бионики
Влияние элементов и структур бионических систем
Моделирование бионической системы
Задачи бионики моря
Использование бионики в технике
Биологические элементы системы – нейроны
Структура одиночного рецептора
Структурное формирование рецепторов
Основные функции рецептора
Различия рецепторов
Фоторецепторы глаз животных
Терморецепторы морских животных
Звукорецепторы слухового анализатора
Химорецепторы водных животных
Механизм звуковой локации
Структура и функции одиночного центрального нейрона
Синапсы нейрона
Возбуждение нейрона
Модели синапсов нейрона
Теории систем связи
Гидроакустический канал связи
Электромагнитный диапазон связи
Оптические системы связи
Электрорецепция электрических токов
Детекторы электромагнитного поля
Орган обоняния и вкуса
Механизм рецепции осязания
Гидронические волны
Гидроакустическая связь в океане
Акустическая сигнализация у морских животных
Виды локации животных
Механизм биолокатора дельфина
Слуховой анализатор китообразных
Излучатель импульсов дельфина
Эксперименты с дельфинами
Использование структур кибернетики
Системы управления событиями
Системы структурного представления
О системах с генетически заданной структурой управления
Структуры рефлекторной деятельности
Условные рефлексы и обучение
Моделирование условного рефлекса
Образование рефлексов животных
Нервная сеть различных организмов
Самоорганизация биологической системы
Исследование самоорганизации многоклеточных и одноклеточных
Задачи анализатора опознания
Системы параметров образов в пространстве
Статистические и вероятностные аспекты модели опознания
Решения задач опознания образов
Обучение бионических систем опознанию образов
Примеры обучаемых опознающих систем
Особенности опознания образов в бионике моря
Исследования поведения дельфина
Наблюдение за поведением животных
Основные аспекты поведения животных
Раздражения внешней среды
Результаты группового поведения
Форма симбиоза стаи рыб
Исследования подводных конструкций
Исследования бионических механизмов
Особенности конструкций животного
Сооружение скелета моллюсков
Конструктивные особенности строительства осьминогами
Гидродинамические аспекты бионики
Механизмы движения рыб и моллюсков
Гидроаэродинамика морских организмов
Описание аэродинамических и гидродинамических конструкций
Синтез конструктивных структур
Синтез элементов и систем
Манипуляторы в океанических организмах
Получение фильтрации
Опреснение морской воды
Газообмен под водой
Селективное накопление вещества
Исследования иоэнергетики
Источники электрического тока
Механизм биолюминесценции

На главную страницу сайта