Raft Master » Научная библиотека » Нектон. Биология южных морей » Нахождение хвостового плавника в зоне отрыва


  • 4-01-2013, 06:07
  • | Views: 946


Нахождение хвостового плавника в зоне отрыва

Нахождение хвостового плавника в зоне отрыва

Нахождение хвостового плавника в зоне отрыва и ниже по течению, в области оторвавшихся вихрей, безусловно, понижало бы эффективность его работы. При выполнении всех своих функций хвостовой плавник работает максимально эффективно, опираясь на плотный незавихренный поток, оказывающий наибольшее сопротивление поперечным движениям плавника, в результате чего создается соответственно и наибольшая полезная сила. Поэтому наиболее целесообразным является расположение хвостового плавника вне зоны вихрей, спереди от передней границы потенциальной зоны отрыва пограничного слоя, что и имеет место в действительности.

У медленно плавающих животных, когда процессы вихреобразования в обтекающем хвостовой плавник потоке развиты слабо или отсутствуют, плавник в подавляющем большинстве случаев бывает округлым, не разделенным на лопасти и имеет небольшой относительный размах (рис. 39, А), что представляет собою самый простой вариант морфологической организации хвостового плавника, обеспечивающий к тому же наибольшую устойчивость его пластинки.
С увеличением скоростей движения животного и, следовательно, с увеличением частоты поперечных локомоторных движений хвостового плавника возникает возможность отрыва пограничного слоя, причем этот отрыв, согласно вышеизложенному, должен начинаться первоначально у середины задней кромки хвостового плавника, поскольку округлый плавник имеет наибольшую длину по средней линии.

С этого момента появляется необходимость предотвратить те отрицательные последствия, которые связаны с нахождением плавника в зоне вихрей. Это достигается путем уничтожения той части плавника, которая при данном режиме движения могла бы стать местом отрыва пограничного слоя и возникновения вихрей. Первой стадией этого процесса является уменьшение кривизны задней кромки плавника — она становится менее выпуклой (рис. 39, В). Далее на задней кромке хвостового плавника появляется выемка (рис. 39, В), которая начинает расти с ростом скоростей движения, т. е. с расширением той зоны на плавнике, где могли бы возникать вихри, что в конце концов приводит к образованию двухлопастного хвостового плавника с хорошо обособленными лопастями (рис. 39, Г). С увеличением поперечного размаха хвостового плавника его лопасти все более выходят за пределы присоединенной массы, что на рыбах показано экспериментально (Gero, 1952; Алеев и Овчаров, 1973а, 19736): зона турбулентности, образующаяся сзади движущейся рыбы, охватывает в основном середину хвостового плавника, тогда как концы его лопастей находятся в менее возмущенном потоке (рис. 73—75).

Процесс образования двухлопастного хвоста активизируется также и тем, что при образовании выемки на хвостовом плавнике происходит уменьшение площади его средней части и, чтобы компенсировать это, увеличивается площадь его наиболее удаленных от средней оси участков, т. е. происходит разрастание его лопастей в стороны от средней оси тела или, иначе говоря, происходит удлинение его лопастей. Кроме того, с увеличением относительного поперечного удлинения %с хвостового плавника, которое может быть найдено по обычной формуле аэродинамики для крыла произвольной формы в плане (ta = lcSc , где lc — поперечный размах хвостового плавника, Sc — его площадь), улучшаются его качества как несущей плоскости и работа его как движителя становится более эффективной (Nursall, 1958а; Алеев, 1963а), что также стимулирует разрастание плавника в поперечном направлении. В пределе этот процесс ведет к образованию очень сильно выемчатого хвостового плавника: лопасти его постепенно занимают все более и более поперечное положение, пока, наконец, не превратятся в узкие пластинки, расположенные почти поперек продольной оси животного, что мы. видим, например, у наиболее быстрых рыб, таких как Coryphaenidae, Scombridae, Xiphiidae и Istiophoridae, у которых хвостовой плавник имеет характерную поперечно вытянутую, полулунную или вильчатую форму. Такова же форма хвостового плавника у наиболее специализированных ихтиозавров, Cetacea и некоторых Sirenia (Dugong) (рис. 39, Д—И). Так, с увеличением скоростей движения из округлого однолопастного хвостового плавника в филогенезе формируется двухлопастной плавник с удлиненными лопастями.

Таким образом, функциональный смысл поперечной вытянутости хвостового плавника состоит в вынесении его лопастей за пределы зоны вихрей (Алеев, 19596, 1963а), что представляет собою главную причину образования двухлопастной формы хвостового плавника у нектеров.
Форма плавника с отклоненным назад ведущим краем и выемчатым задним выгодна не только для хвостового плавника, но и для других плавников. Во всех случаях плавники такой формы создают большие поперечные силы, которые в разных случаях могут иметь значение как силы локомоторные, поддерживающие, сохраняющие равновесие и т. д. Плавники такого типа встречаются у быстрых и выносливых пловцов (Scombroidei, Carangidae, Cetacea и др.). В то же время сильно выемчатый хвостовой плавник не приспособлен для обеспечения больших ускорений; при совершении внезапных рывков резкое увеличение угла атаки приводит к потере скорости. Поэтому животные, часто совершающие резкие броски с места (Sagittoidea, Salmo, Esox, Sphyraena), имеют менее выемчатый, более веерообразный хвостовой плавник; при такой форме плавника угроза потери скорости не возникает даже при сравнительно больших углах атаки.




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Функционально - морфологическая специфика плавников


    Функции хвостового плавника


    Определение относительного поперечного удлинения хвостового плавника


    Функциональное значение гетероцеркии


    Обтекатели, дефлекторы, фильтры

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры