La piel de tiburón y las plumas de búho podrían inspirar un sonar submarino más silencioso
Los tiburones y los búhos están optimizados evolutivamente de maneras sorprendentemente similares. Cuando se trata del superdepredador del océano, los patrones texturizados de su piel, conocidos como costillas, ayudan a reducir la resistencia. En el caso de los búhos, las pequeñas crestas de sus plumas llamadas estrías les permiten volar silenciosamente mientras cazan a sus presas.
Aunque las ayudas naturales han inspirado en el pasado diseños aeronáuticos basados en la biomímesis, equipo colaborativo de investigadores de la Universidad de California, Berkeley y el Laboratorio Lincoln del MIT investigaron recientemente si estos mismos principios también podrían aplicarse a las herramientas submarinas. Sus hallazgos, publicados en un nuevo estudio en Cartas de Mecánica Extrema
Las TSA son vitales para las embarcaciones marítimas que participan en proyectos de exploración o seguridad submarina. Pero si los barcos comienzan a navegar a velocidades decentes, la resistencia resultante alrededor del equipo puede generar ruido adicional que interfiere con las capacidades del sonar.
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Utilizando modelos computacionales, los investigadores probaron varias formas y patrones de microsurcos que interactúan con entornos acuáticos simulados. Desde corrientes tranquilas hasta los flujos más comúnmente impredecibles que se observan en los océanos, el equipo ob servó cómo los riblets lisos, triangulares, trapezoidales y festoneados podrían afectar la dinámica de los fluidos y la acústica.
De estas variaciones, la forma rectangular mostró los resultados más prometedores en aguas agitadas: redujo el ruido en más del 14 por ciento junto con una reducción de aproximadamente el 5 por ciento en la resistencia. Cuando los microsurcos eran más finos y más cercanos entre sí, la resistencia se podía reducir hasta en un 25 por ciento adicional.
Estas simulaciones no solo mostraron patrones potenciales de microsurcos para carcasas de sonar, sino que también arrojaron luz sobre nuevas dinámicas de fluidos que sustentan la reducción del ruido durante flujos de agua turbulentos. En un proceso que los investigadores llaman “levantamiento de vórtices”, los flujos se elevan y se redirigen lejos de las superficies texturizadas al mismo tiempo que se reduce su fuerza de rotación.
“Esta elevación es clave para reducir las intensas fluctuaciones de presión que se generan por la interacción entre el flujo de agua y la pared del conjunto, lo que lleva a la producción de ruido”, dijo Zixiao Wei, estudiante graduado en ingeniería mecánica y primer autor del estudio. dijo en una declaración reciente.
El equipo también observó que agregar texturas inspiradas en animales a los TSA y otros vehículos submarinos no sólo ayudaría a los humanos, sino que también podría mejorar las condiciones del hábitat de la vida marina. Los sistemas que dependen de patrones de microsurcos podrían lograr un funcionamiento más silencioso, reduciendo así las posibilidades de alterar artificialmente los ecosistemas circundantes.
Dicho esto, una cosa es simular la piel de un tiburón; de hecho, replicarla ha resultado extremadamente difícil. Pero con pruebas e implementación adicionales, Wei cree que los nuevos diseños mostrarán “el vasto potencial de la biomimética en el avance de la ingeniería y la tecnología”.