Ранние биометрические исследования китообразных позволили установить ряд фактов, которые не имели в то время естественно-научного объяснения. Наиболее любопытен так называемый парадокс Грея. И. Грей установил, что скорость хода быстро передвигающихся животных из отряда китообразных может соответствовать числу Рейнольдса порядка 107–109. При этом для больших твердых тел характерен турбулентный режим обтекания тела потоком. Но тогда оказывается, что дельфин при скорости около 20 узлов развивает мощность, которая в 7, а то и в 10 раз должна превышать возможную и измеренную мощность его мускулатуры. Этот факт и был отмечен И. Греем в 1936 году. Такая разница мощностей – почти на порядок – не могла быть отнесена за счет неточностей проводимых биометрических измерений или каких-либо второстепенных обстоятельств. В связи с этим в литературе стало широко обсуждаться предположение, что дельфины обладают способностью каким-то путем ламинаризировать пограничный слой вдоль корпуса своего тела, неизвестным способом гася возникающие турбулентности. Только так можно было объяснить парадокс Грея.

Нетрудно понять, что таинственный механизм гашения турбулентностей в пограничном слое заинтересовал не только гидробиологов, но и техников. Так была поставлена одна из первых задач бионики моря. Полного ее решения не существует и в наши дни. В качестве приближенных решений этой задачи можно назвать модели, опубликованные М. О. Крамером, который синтезировал ряд покрытий для твердых тел, движущихся в воде с большой скоростью. С известными оговорками гидробиологи склонны считать, что покрытия М. О. Крамера типа «ламинфло» и ему подобные, структурно изоморфны коже дельфина в отношении ламинаризации пограничного слоя.

В соответствии с модельными представлениями М. О. Крамера резиновая диафрагма, чувствительная к колебаниям давления, воспринимает турбулентные пульсации в пограничном слое и передает их вязкой демпфирующей жидкости, заполняющей промежутки в конструкции покрытия. Тем самым энергия турбулентных пульсаций может поглощаться за счет упругих свойств резины и вязкости жидкости, что должно вести к ламинаризации пограничного слоя.

Существует обширная литература, в которой, в частности, обсуждаются и те преимущества, которые получают скоростные подводные объекты при применении покрытий Крамера. Эти же покрытия можно использовать для магистралей. Внутренние стенки магистралей, лишь грубым приближением к действительности. Если гидродинамическое сопротивление покрытые слоем «ламинфло», ламинизирукл нашли в жидких и вязких массах (нефти, масла и других), что существенно упрощает их транспортировку.

Область применения таких нефте- и маслопроводов достаточно обширна и на море, и на суше.

В популярной литературе сообщалось, что японские кораблестроители моделировали конструкции судов с очертанием носовой части, подобным очертанию передней части тихоходного кита, что позволило получить проектную скорость судна при снижении мощности двигателей на 15%. Пишут также об английском атомном рудовозе «Моби Дик» (это имя знаменитого кита из одноименного романа Г. Мельвилля) водоизмещением 28 000 т, скорость хода которого в подводном положении около 28 узлов. Корпус рудовоза китообразной формы. Назначение судна – транспортировка руды из замерзающих портов Канады под ледяными полями в зимнее время.

На одной из японских верфей построен крупный танкер дедвейтом около 132 000 т, длиной около 290 м. Биологический прообраз его – «морская змея». Это судно состоит из секций, имеющих шарнирное соединение. Такая конструкция обеспечивает повышенную прочность корпуса на изгиб в средней части судна. Вес его оказался на 20% меньше обычного. На волнении судно прогибается за счет шарнирного соединения секций, что не отражается на прочности корпуса. У шарнирного судна оказались и другие достоинства: облегчена его постройка, так как не надо стапелей большой длины, возможны соединения и разъединения секций судна на плаву.

А. И. Савилов пишет об использовании в морском приборостроении, например, при разработке моделей буйковых станций с длительным автономным плаванием в границах определенных районов океана, принципов конструктивного оформления, заимствованных у велеллы и физалии. В настоящее время запланирована разработка автоматических станций для прогнозирования погоды. Эти метеорологические буи-спутники задумано установить на катамаранах и плотах с большой остойчивостью. Умение придать таким буям нужную направленность движения открывает большие возможности в гидрометеорологических и океанологических исследованиях.

Предыдущая глава: Описание аэродинамических и гидродинамических конструкций

Следующая глава: Синтез элементов и систем