Raft Master » Научная библиотека » Нектон. Биология южных морей » Деформация тела под действием гидродинамических сил


  • 3-01-2013, 07:23
  • | Views: 953


Деформация тела под действием гидродинамических сил

Деформация тела под действием гидродинамических сил

Первая попытка экспериментального определения гидродинамического эффекта подвижной деформации поверхности тела у пловчих была сделана (Алеев, 1973в) на основе сравнения величины силы сопротивления в обнаженном виде и в гидрокостюме, препятствующем возникновению волн деформации в коже. Первоначально с этой целью использовался грубый стандартный гидрокостюм типа «Калипсо», который заметно деформировал тело и увеличивал его габариты и к тому же местами создавал поперечные складки, благодаря чему гидродинамическое сопротивление спортсменки в костюме оказалось более высоким, чем в обнаженном виде (Алеев, 1973в). Эти опыты выявили необходимость создания специального, гидродинамически заведомо нейтрального и притом недеформирующего костюма для испытуемых и более тонкого способа замера силы сопротивления.

В дальнейшем для оценки гидродинамического эффекта подвижной деформации нами (Алеев, 1974) с помощью специального тензометри-ческого буксируемого динамометра оригинальной конструкции были выполнены замеры и осциллографирование силы сопротивления при буксировках спортсменок-пловчих в обнаженном виде и в специальных гидродинамически нейтральных костюмах (рис. 120; см. также фото на стр. 6). Костюмы были изготовлены для 10 спортсменок с учетом индивидуальных особенностей телосложения из тонкой эластичной, плотно облегающей синтетической ткани. Совершенно не деформируя тело, костюм, не имеющий поперечных швов, закрывал практически всю его поверхность (рис. 125) и при буксировании препятствовал образованию на поверхности тела волн деформации, равномерно обтягивая все части тела и тем самым стабилизируя их форму (рис. 120). Исследование, с помощью эластометра, упругости тела в таком костюме показало, что на всех участках тела (рис. 121) эластичность поверхности пропорционально уменьшена, о чем можно судить по изменению величин /и, которые при измерении в костюме составляют 51—69, в среднем — 62,1 % соответствующих значений, полученных при измерениях в обнаженном виде.

Соответственно этому интенсивность деформации поверхности тела под действием гидродинамических сил, выражаемая значениями минимума динамического давления (М) на теле дельфина Tursiops truncatus (Montagu) и женщины (испытуемая М5 2) по результатам модельных испытаний. Штриховкой обозначены основные области возникновения кожных волн деформации на поверхности тела под действием гидродинамических сил. При буксировании в костюме уменьшилась практически почти до нуля, так что значения па и ad, найденные по кинограммам, составляли не более 10, а чаще не более 5% соответствующих величин, полученных при буксировании тех же самых испытуемых с той же скоростью в обнаженном виде. На этом основании для целей настоящего исследования с достаточным приближением можно принять, что костюм практически полностью ликвидировал деформацию кожного покрова.

Гидродинамическая нейтральность ткани, из которой были сделаны костюмы, предварительно устанавливалась экспериментально, путем замера и осциллографирования силы сопротивления эллипсоида длиною 100 см с полированной поверхностью, который испытывался без обшивки и в обшивке из исследуемой ткани. Опыты показали, что при скорости буксировки V 3,5 м/сек и Re ^ 3,5 10е обшивка не увеличивает гидродинамического сопротивления эллипсоида. Поэтому буксирование спортсменок в этих опытах проводилось при V « 2,0 м/сек.

Проведенные эксперименты (Алеев, 1974) показали, что деформация поверхности тела, возникающая под действием гидродинамических сил, увеличивает гидродинамическое сопротивление, т. е. является вредным артефактом: при отсутствии деформации поверхности тела — в случае буксирования спортсменки в нейтральном костюме — сопротивление (Fi) всегда оказывалось заметно более низким, чем при буксировании в обнаженном виде (F). Для десяти испытуемых при V = 2 м/сек F\ составляет от 91,2 до 96,2% F, в среднем = 93,9% F.

Что же касается функции кожной мышцы Cetacea, то она состоит не в генерировании волн деформации в коже, как это обычно принимается (Суркина, 1971а, и др.), а как раз в обратном — в предотвращении, посредством общего сокращения этой мышцы, вредной деформации кожного покрова в моменты резких ускорений и при равномерном плавании с максимальными скоростями, которое также всегда бывает непродолжительным. При буксировании наших испытуемых со скоростью около 4 м/сек у них в ряде случаев появлялись болевые ощущения на участках тела с максимальным развитием подвижной деформации кожи. По-видимому, и у дельфинов возникают подобные болевые ощущения, от которых они избавляются посредством тотального сокращения кожной мышцы.

Кожа Cetacea богато иннервирована и очень реагентна по отношению к различным тактильным воздействиям. Это связано, однако, не столько с гидродинамической функцией кожи (Соколов, 19626), сколько с ее функцией как органа чувств (Palmer, Weddel, 1964; Хоменко, 1970а, 19706, и др.), что имеет очень важное значение в различных аспектах внутривидовых отношений. Характерная для Cetacea четкая взаимосвязанность дыхательного ритма и попадания определенных участков тела животного в воздушную среду (Томилин, 1957), бесспорно, требует очень сложной иннервации кожи, что мы и видим у Cetacea. Кстати, для человека, как и для Cetacea, специально отмечается (Неструх, 1970) обильная иннервация кожи, сравнительно со всеми другими приматами, и наличие в ней большого числа кровеносных сосудов, что связывается с деградацией волосяного покрова.

Все изложенное позволяет заключить, что не только у Delphinidae, но и у других нектеров подвижная деформация поверхности тела не является полезным приспособлением и не способствует уменьшению гидродинамического сопротивления.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Способы управления течением в пограничном слое


    Увеличение линейных размеров


    Филогенез приспособлений


    Функции плавников как рулей


    Сохранение равновесия и торможение

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры