Köpekbalığı Derisi İncelemesi, Uçak ve Tekne Verimliliğini Artırmak İçin Fikirler Sunuyor

Tokyo Teknoloji Enstitüsü’nden araştırmacılar, büyük beyaz köpekbalıklarının sürtünmeyi nasıl azalttığını ve bu bilginin uçak ve tekne tasarımında ilerlemeye yol açabileceğini ortaya çıkardılar. Çalışmaları, dermal dentikül olarak bilinen köpekbalığının benzersiz deri yapılarının, köpekbalığının çeşitli hızlarda yüzerken sürtünmeyi en aza indirmede ne denli önemli bir rol oynadığını inceliyor.

Büyük beyaz köpekbalığının derisi, onun su içinde verimli bir şekilde hareket etmesine yardımcı olan minik diş benzeri yapılarla kaplıdır. Bu dentiküller şekil, boyut ve aralık olarak değişir, bu da köpekbalığının avlanırken yüksek hızlarda seyahat etmesini ve minimum enerji harcamasıyla uzun mesafeleri geçmesini sağlar.

Önceki araştırmalar, uçak ve yelkenliler için ribletler—küçük, tek yönlü sırtlar—geliştirmek üzere köpekbalığı dişlerinden ilham almıştır. Ancak, Tokyo Tech News bildiriyor ki, bir köpekbalığının vücudundaki dişlerin şekli, boyutu ve aralığındaki değişiklikler, bu konunun anlaşılmasını karmaşıklaştırıyor. Bu değişkenlik, bu faktörlerin toplu olarak sürükleme azaltma üzerinde nasıl bir etkisi olduğunu tam anlamıyla kavramayı zorlaştırıyor.

Bu yeni çalışma, bu dişler üzerindeki farklı sırt yüksekliklerinin sürükleme azaltmaya nasıl katkıda bulunduğunu vurguluyor. Yüksek orta sırtlar, etkin seyir yapmayı destekleyerek özellikle düşük hızlarda etkilidir, oysa düşük yan sırtlar yüksek hızlı avlanma sırasında daha önemli hale gelir.

Bu dişçiklerin 3D modellerini geliştirerek, Tokyo Tech ekibi, tümseklerin yükseklik ve aralıklarının sürtünme azaltma üzerindeki etkisini analiz edebildi. Bulguları, yüksek ve düşük tümseklerin birleşiminin, köpek balığının geniş bir yüzme hız aralığını etkin bir şekilde yönetmesine izin verdiğini öne sürüyor.

Çalışmanın baş yazarı Doçent Hiroto Tanaka şöyle açıklıyor: “Hesaplamalarımız, dişçiklerin yüksek ve düşük tümseklerinin birleşiminin, hem yavaş hem de hızlı yüzme hızlarına adapte olmaktan kaynaklandığını, böylece çeşitli yüzme koşullarına karşı dayanıklılık sağladığını öne sürüyor.”

Araştırmacılar bir mikro odaklı X-ışını CT tarayıcı kullandı. Bu tarayıcı, dişçiklerin detaylı 3D modellerini oluşturdu. Ardından bu modelleri analiz ederek, dişçiklerin tasarımının sürüklenme azaltmaya nasıl etki ettiğini anlamaya çalıştılar. Bu çalışma, daha önceki akışkanlar dinamiği üzerine yapılan araştırmalar üzerine kuruludur. Bu araştırma, dişçiklerin çıkıntılarının, türbülanslı girdapları köpekbalığının derisinden uzağa kaldırma konusunda yardımcı olduğunu göstermiştir. Sonuç olarak, sürtünme nedeniyle oluşan sürüklenme azaltılmıştır.

Tanaka ayrıca şunları belirtir, “Yüksek çıkıntılar, düşük yüzme hızlarında sürüklemeyi muhtemelen azaltır ve yüksek-düşük değişen çıkıntılar, yüksek yüzme hızlarında sürüklemeyi azaltır, böylece yüzme hızlarının tamamını kapsar. Hesaplama yöntemimiz ayrıca diğer köpekbalıklarına da uygulanabilir, soyu tükenmiş türler de dahil olmak üzere.”

Bu araştırma sadece modern köpekbalıklarının verimliliğini vurgulamakla kalmıyor, aynı zamanda mühendislik alanlarında yenilik potansiyelini de açıyor. Köpekbalıklarında bulunan denticle yapılarını taklit ederek, mühendisler, köpekbalıklarının optimal yüzme verimliliğini elde ettiği gibi, direnci azaltan ve performansı artıran uçak ve botlar için ribletler tasarlayabilirler.