Если морские обитатели могут передвигаться таким образом, и зачастую с ошеломляющей скоростью - мог ли пытливый человеческий ум не обратить на это внимание? Вот старая фотография:
Что-то вроде торпеды с рыбьим хвостом. На сайте, посвящённом истории Ленинградского военно-механического института пишется: В 1945 году кафедра №30 «Проектирование и производство торпедного оружия» была переведена из ЛВМИ в Ленинградский кораблестроительный институт. В 1969 году выпускник кафедры 30, к.т.н., доцент Е. П. Носов организовал на Приборостроительном факультете ЛКИ Студенческое конструкторское бюро (СКБ) по проектированию подводных аппаратов. Силами СКБ был разработан 2-местный обитаемый подводный аппарат «Афалина-1» с плавниковым движителем. В 1970 году на конкурсе среди предприятий судостроительной промышленности СССР «Афалина-1» стала экспонатом Выставки достижений народного хозяйства (ВДНХ) в Москве, где была отмечена Золотой медалью. В 1971 году профессором Носовым была организована Научно-исследовательская лаборатория комплексов и систем подводной техники (НИЛ КСПТ), основные исследования которой связаны с новым тогда научным направлением «Гидробионика».
В рамках деятельности НИЛ КСПТ под руководством заведующего НИЛ профессора Е. П. Носова разработано и изготовлено семь полномерных самоходных подводных аппаратов-лабораторий с нетрадиционными движителями и подводный аппарат с плавниковым движительно-рулевым комплексом. перемещающийся с помощью механической энергии. Последний подводный аппарат демонстрировался на международных выставках в Гамбурге и Санкт-Петербурге. По результатам работ этой тематики опубликована 21 научная статья, получено 60 авторских свидетельств на изобретение, два патента, защищена одна докторская и одна кандидатская диссертации.
Т.е., этими технологиями занимались довольно плотно. Имя Носова стоит в перечне авторов 13 патентов и авторских свидетельств. Как же был устроен привод хвоста этой "Афалины"? Конкретно это установить не удалось, возможны варианты. Одно из изобретений состоит в возможности плавно изгибать перо руля судна или элерон самолёта
Жёсткая носовая часть заканчивается гибкой хвостовой, в которой находится множество каналов "а". В них под давлением попеременно подаётся жидкое рабочее тело, заставляя гибкую часть изгибаться в том или ином направлении.
Другой принцип работы мог быть основан на эффекте "памяти формы" - явление возврата к первоначальной форме при нагреве, которое наблюдается у некоторых материалов после предварительной деформации.
Т.е., скажем пластину, собранную из соответствующих элементов можно заставить переменно изгибаться в разных направлениях, осуществляя нагрев электрическими ТЭНами. Насколько быстро это может происходить - судить не берусь, информации недостаточно. В любом случае, такие аппараты существовали. Как с этим обстоит дело у нас сейчас - сказать трудно, но есть сведения об иностранных разработках.
Явление электрической активности полимеров было обнаружено ещё в 1880 году, когда знаменитый Рентген провёл эксперимент, в котором он проверил влияние электростатического поля на механические свойства полосы из натурального каучука. Резиновая полоска закреплялась на одном конце, а к другому подвешивался груз . Затем на резину подавались электрические заряды, и было замечено, что длина изменилась. Однако особого практического результата это не принесло.
Сейчас уже вполне доступны так называемые "искусственные мускулы" создаваемые на основе полимеров, изменяющие форму при приложении к ним электрического напряжения
Например, доктор Йозеф Бар-Коэн из Лаборатории реактивного движения NASA
и его лаборатория ещё в 2001 году создали два типа искусственных мускулов и уже получили на этом поприще 18 патентов и две медали NASA.
Есть два типа электроактивных полимеров:
1. Диэлектрические ЭАП (диэлектрические эластомеры) - в них усилие возникает в результате электростатических сил, возникающих между электродами, сжимающими полимер. Диэлектрические эластомеры способны выдерживать очень высокие напряжения и фактически представляют собой конденсатор, который изменяет свою емкость при приложении электрического напряжения за счёт того, что полимер может сжиматься в одном направлении, растягиваясь при этом в другом и увеличивая свою площадь под действием электрического поля. Этот тип ЭАП требует высокой напряжённости электрического поля (и соответственно высокого напряжения - сотни и даже тысячи вольт), однако отличаются низким энергопотреблением. Диэлектрические ЭАП не потребляют энергию для сохранения заданного положения.
2. Ионные ЭАП, в которых усилие возникает из-за смещения ионов в полимере. Рабочие напряжения ионных ЭАП - единицы вольт, но необходимость поддержания потока ионов приводит к большему энергопотреблению, кроме того, для поддержания заданного положения необходим постоянный расход энергии.
Современные модели ЭАП уже обеспечивают время срабатывания меньше 0,1 секунды, двукратное удлинение толкателя и силу, в 1 000 раз превосходящую его земной вес
И конечно, мимо таких материалов не могли пройти создатели подводных аппаратов с альтернативными движителями.
SABUVIS I - Этот проект является продолжением успешного сотрудничества между Польшей, Германией и Португалией в рамках первого проекта SABUVIS. В этой первой итерации были сконструированы три разных биомиметических подводных аппарата (БУВ), в результате чего был сделан вывод о том, что БУВ могут быть спроектированы с разной степенью сходства с живыми организмами. Некоторые из выявленных преимуществ заключаются в том, что волнообразный движитель потребляет меньше электроэнергии, чем обычные двигательные установки, использующие гребные винты, а гидроакустические характеристики обладают более низким уровнем шума.
GhostSwimmer ВМС США. Беспилотный подводный аппарат (UUV), похожий на тунца, разработанный примерно в 2013/4 году в рамках проекта в рамках программы Silent NEMO для Управления военно-морских исследований (ONR). По данным Командования разработки боевых действий ВМС (NWDC), его биомимикрия была предназначена для обеспечения дополнительной безопасности во время миссий по разведке, наблюдению и рекогносцировке (ISR) в условиях плохой видимости и осмотрах корпуса, при этом он был тише, чем винтовые аппараты того же размера.
Короче, его специально сделали очень похожим на рыбу, чтобы обмануть противника
Black River BR100. Основная особенность разработки - плавниковый движитель, который приводят в движение искусственные мышцы на основе электроактивных полимеров, т.е. полимеров, сокращающихся при подаче на них напряжения.
Это современная модульная система длиной около 1.5 метра с двумя отсеками для полезной нагрузкой, с открытой архитектурой с корпусом из композитных материалов, способном обеспечивать работу в агрессивных средах типа бензина, хим.реагентов, нефти и т.п. В отсеки для полезной нагрузки могут устанавливаться приборы различных типов - тепловизионные камеры, ТВ-камеры, гидроакустические системы, химические анализаторы, датчики радиации, магнитометры и прожектора. Скорость может достигать 30 км/ч.
За ориентирование отвечает инерциальная навигационная система (ИНС), лазерный гироскоп, акселерометр, датчик скорости, датчик глубины. В принципе, бортовая система может обеспечивать устройству автономность, но для целей береговой охраны это не требуется, поэтому базовая модель BioSwimmer управляется по кабелю длиной до 165 метров. В случае выхода кабеля из строя, робот сможет автономно вернуться в точку старта и всплыть. Питание ТНПА получает от бортовой литиевой батареи.
Robo-Shark, RoboSea, Китай. Двухметровая кастомизируемая бионическая подводная робоплатформа Robo-Shark, создана китайской компанией RoboSea. В движение робо-акулу приводят не обычные для подводных роботов трастеры, а подвижный хвостовой плавник. Любопытно, что несмотря на необычный для научного прибора форм-фактор, она предназначается для мониторинга акватории или решения задач картографии.
Robo-Shark достигает в длину почти двух метров: 1800 х 870 х 960 мм. Вес подводного робота составляет порядка 54 кг, робот способен развивать скорость до 10 узлов и действовать в течение двух часов, погружаясь на глубину порядка 300 метров.
Радиус действия аппарата составляет порядка 1.5-3 км, управлять роботом можно с наземного "центра управления". Робот снабжен интеллектуальной системой уклонения от столкновений с препятствиями.
RoboSea интересная компания, которая располагает целым арсеналом подводных роботов, как любительскими BIKI и SeaFlyer, так и профессиональными - Robo-Rov, Robo-Run, Robo-Fish и Robo-Shark.
Вот ссылка на ролик длиной 1 мин, как плавают эти механические твари, столь похожие на рыб: https://youtu.be/gKb-Jtnv1Kg
******
Наименее похожи на живые существа аппараты, в которых люди спускались в самые глубокие места океана, привязав снаружи наручные часы, вот как они выглядели:
.................................................................................................................................................................
Полное оглавление журнала:
