Акулья кожа: технология, ускоряющая корабли и признанная «допингом»
2000 год. Летняя Олимпиада в Сиднее. Впервые в соревнованиях по плаванию за медали бились не только спортсмены, но и лучшие инженеры. Главной звездой среди мужчин тогда стал австралиец — пловец Ян Торп. 3 золотые и 2 серебряные медали. Его товарищ по команде Майкл Клим взял 2 золота и установил 2 мировых рекорда. Медали высшей пробы достались американцу, итальянцу и спортсмену из Нидерландов. А вот фаворит гонки Александр Попов оказался аутсайдером. Ни одного золота. На тех играх впервые прозвучала легендарная фраза – «всё дело в трусах». Для Попова был готов специальный костюм, но он предпочёл обычные плавки. И проиграл. А потом и вовсе ушёл из спорта. Но как одежда влияет на рекорды и при чём тут акулы? Секреты акульих технологий раскрыли эксперты программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко на РЕН ТВ.
Ускоряющие ямочки
Как вы думаете – какой мяч для гольфа летит дальше? Гладкий или с ямочками? Давайте проверим. Выстрелим мячами из пневматической пушки. Удивительно, но мяч с ямочками пролетел расстояние в полтора раза больше! Мало кто знает, но этот же принцип миллионы лет используют акулы! Даже кожа у акулы «зубастая». Она покрыта мелкими острыми наростами и на ощупь напоминает наждачную бумагу. Так называемые «плакоидные чешуйки» или «дермальные зубцы» снижают трение воды и помогают акуле плавать быстрее. Такой вид, как акула-мако, в погоне за добычей разгоняется до 70 километров в час! Японские повара даже используют акулью кожу вместо железной тёрки, чтобы измельчать корень васаби!
«Водолазы хорошо знают, что при погружении можно порезаться или поцарапался о, допустим, зебровую акулу. То есть, если отсюда мы видим её достаточно такой бархатистой, то на самом деле эта бархатистость является очень крепким слоем», — рассказывает руководитель биологической службы Ирина Майнцер.
Долгое время зоологи считали, что такая кожа служит акуле чем-то вроде брони. Но всё оказалось гораздо интереснее. Ямочки на мяче для гольфа и зубцы на коже акулы работают одинаково – позволяют воздуху или воде плавно огибать контуры предмета и снижают сопротивление.
«Вот эта форма позволяет избегать в мельчайших расстояниях от тела кожи акулы образования завихрений или турбулентности, и позволяет микропотокам двигаться гладко, за счёт этого происходит и увеличение скорости, там до 8%, где-то писали и до 30-ти, но общепринятая цифра 8%» — объясняет физик Антон Рыженков.
Допинг-костюмы
Первыми этот эффект испытали на себе пловцы. Полвека назад профессиональные спортсмены перед соревнованиями выбривали всё тело. Считалось, что гладкая кожа уменьшает сопротивление воды и позволяет выиграть доли секунды на финише. От эпиляции отказались в начале двухтысячных, когда появились плавательные костюмы, которые копировали кожу акулы.
«Идеологом создания костюмов был наш тренер, мой тренер, Турецкий Геннадий Геннадьевич», — рассказал пловец, заслуженный мастер спорта Андрей Гречин.
С 1996 года Геннадий Турецкий жил и работал в Австралии. Это любимое место многих дайверов. Именно здесь впервые появился центр по изучению механики плавания подводных жителей. А сразу после — специализированная лаборатория, где изучали влияние ткани на скорость перемещения под водой. Именно сотрудники австралийской лаборатории впервые обратили внимание на особенность кожи акул. А в 1998 году представили новый материал, который делал пловца на 15% быстрее. Снаружи ткань покрывали сотни мелких зубчиков. Благодаря новой экипировке в 2000 году на Олимпиаде в Сиднее победителями среди пловцов стали только владельцы костюмов нового образца. А в 2009 году на первенстве планеты в Риме спортсмены установили полтора десятка мировых рекордов!
«Было какое-то невероятное количество рекордов мира перебито. Это уже больше походило не на соревнования спортсменов, а, наверное, на гонку вооружений производителей экипировки. Пловцы выступали в роли, я бы сказал так, водителей болидов что ли, как на Формуле. А по большому счёту, вся битва происходила в лабораториях фирм, которые делали эти костюмы», — рассказывает Андрей Гречин.
В итоге в 2010 году костюмы, которые имитировали акулью кожу, признали «технологическим допингом» и запретили. Зато технологию взяли на вооружение инженеры.
В море и воздухе
Профессор Энтони Бреннан из университета Флориды разрабатывает покрытие, которое копирует кожу акулы, для гражданских судов. Учёный создал покрытие из пластмассы и каучука с крошечными выступами. Если покрыть этим материалом днище корабля, он станет быстрее, а расход топлива сократится процентов на пятнадцать.
«Крылья самолётов могут со временем дополняться такими элементами для ещё большего снижения сопротивления потоков и экономии топлива. А если говорить о защитных функциях, то такие элементы уже применяются в бронежилетах», — рассказал физик Антон Рыженков.
А представьте, насколько быстрее и экономичнее станут автомобили, если вместо гладкой обтекаемой поверхности их снабдить аналогом акульей кожи!
Что еще умеет акула?
И это ещё не всё! Учёных заинтересовал особый орган в голове акулы. Это крохотные трубочки, заполненные слизью и пронизанные нервными окончаниями. Они работают как своеобразный сканер или миноискатель – улавливают электрические поля и импульсы, которые испускают мышцы животных и рыб.
"Акулы – это животные, которые могут ориентироваться с помощью электрорецепции. Акулы могут чувствовать изменения магнитных полей Земли или, допустим, они могут с помощью электрорецепции охотиться", — рассказывает руководитель биологической службы океанариума Ирина Майнцер.
В будущем эта природная технология поможет создать токопроводящие материалы нового поколения. А биологи, тем временем, изучают акульи зубы. Удивительно, но эти хищницы никогда не болеют кариесом. Секрет удалось разгадать только недавно. Оказывается, зубы акулы покрыты особой плёнкой, которая содержит фтор. Проще говоря, они научились вырабатывать природную зубную пасту.
Инсайты инженерной мысли, история, научная аналитика и тайны нашей планеты – об этом и многом другом смотрите в выпусках программы «Знаете ли вы, что?» с Алексеем Иванченко! Каждый вторник в 23:30 на РЕН ТВ!