• 4-01-2013, 06:08
  • | Views: 2446


Функции хвостового плавника

Функции хвостового плавника

Функции хвостового плавника, направленные на создание вертикальных сил, были рассмотрены в главе III, функции его как стабилизатора и руля рассматриваются ниже, в главе VI. Здесь же мы остановимся преимущественно на рассмотрении функции хвостового плавника как движителя.
Причины деления хвостового плавника нектеров на две лопасти. Одна из причин образования вертикально расположенного двухлопастного хвоста состоит в обеспечении автономности действия его нижней и верхней половин. Однако, несомненно, что наиболее общая причина деления хвостового плавника на две лопасти заключена в особенностях обтекания тела нектера встречными токами воды (Алеев, 19596, 1963а). В этом смысле необходимо иметь в виду прежде всего два момента: 1) расположение хвостового плавника относительно пограничного слоя и спутной струи и 2) расположение его относительно потенциальной зоны вихреобразования.

Будучи расположен на заднем конце тела, хвостовой плавник у всех нектеров в той или иной мере находится в пределах присоединенной массы, образованной стекающим с корпуса толстым пограничным слоем, или, иначе говоря, в пределах спутной струи (рис. 37, 72—75), что способствует повышению эффективности его работы как движителя за счет использования кинетической энергии пограничного слоя: отталкивание от масс воды, образующих пограничный слой, т. е. движущихся в направлении движения животного, выгоднее, чем отталкивание от условно неподвижного потенциального потока (Алеев, 19656). Практически, однако, хвостовой плавник у нектеров в подавляющем большинстве случаев не может быть целиком расположен в пределах пограничного слоя: этому мешает угроза вихреобразования на хвостовом плавнике, которая представляет собою главный фактор, определяющий форму этого плавника.

Чем меньше длина хвостового плавника по продольной оси; животного и чем больше его поперечный размах, тем в меньшей степени он, при прочих равных условиях, находился бы в зоне вихрей, и наоборот, поскольку отрыв пограничного слоя на плавнике может произойти лишь на определенном расстоянии от его передней кромки. Известно (Шлихтинг, 1956), что приведение обтекаемой поверхности в сторону потока является одним из способов предотвращения отрыва пограничного слоя, поэтому на лобовой стороне хвостового плавника отрыва произойти не может. Однако на его противоположной — тыльной стороне, которая в данный момент отводится от потока, после превышения определенного предела скорости поперечного движения плавника создаются весьма благоприятные условия для отрыва пограничного слоя и образования вихрей.

Проведенная нами специальная киносъемка хвостового плавника движущихся рыб и дельфинов показывает, что на тыльной стороне хвостового плавника обтекающий поток всегда имеет слегка конвергентный характер, о чем свидетельствует расположение прикрепленных на плавнике индикаторных нитей (рис. 38, А), причем степень этой конвергентности увеличивается с уменьшением скорости движения. Допустим, что на тыльной стороне хвостового плавника при скорости V движения нектера пограничный слой начинает отрываться на расстоянии а от передней кромки плавника, т. е. при местном значении числа Рей-нольдса Re = aV\~l. Тогда, имея в виду все сказанное, можно предштриховка) на тыльной стороне хвостового плавника относительно плавника различной формы (Б — хвостовой плавник округлой формы, В — Г — выемчатый) при условии одинакового развития процессов вихреобразования; В — при небольшой скорости движения и сильной конвергентности обтекающего потока, Г — при высокой скорости движения и слабой конвергентности потока. В пределах хвостового плавника потенциальная зона вихреобразования отмечена жирной штриховкой. Равновеликие векторы а указывают направление обтекающего потока и расстояние от передней кромки плавника до передней границы потенциальной зоны отрыва пограничного слоя. Прочие пояснения в тексте.

Форма хвостового плавника у нектеров: А — Goblus ophlocephalus Pall., В — Trichechus manatus L., В — Tinea tinea (L.), Г — Cyprinus carpio carpio L., Д — Phocoena phocoena (L.), E — Macropterygius trigonus (Owen). Ж — Trachurus mediterraneus ponticus Aleev, 3 — Thunnus thynnus (L.),
И — Istiophorus platypterus (Show and Nodder). Пояснения в тенсте.

ставить потенциальную зону вихреобразования на тыльной стороне плавника в том виде, как это изображено на рис. 38: передняя граница потенциальной зоны вихреобразования, проведенная через концы равновеликих векторов а, приложенных на передней кромке плавника, при условии одинакового развития процессов вихреобразования на округлом хвостовом плавнике отсекала бы большую часть пластинки плавника, т. е. большая часть плавника находилась бы в зоне вихрей (рис. 38, Б; жирная штриховка), тогда как в случае выемчатого плавника эта граница проходит вне плавника, т. е. зона вихрей может целиком оставаться вне плавника (рис. 38, В—Г).

Очевидно, что чем больше скорость движения, тем, при прочих равных условиях, меньше расстояние а, отделяющее потенциальную границу отрыва пограничного слоя на хвостовом плавнике от его передней кромки (рис. 38), и, следовательно, тем уже должны быть лопасти хвостового плавника, чтобы не доходить до этой потенциальной границы отрыва, или, иначе говоря, тем больше должна быть выемка на задней кромке плавника, чтобы его лопасти находились за пределами зоны вихрей. При сравнительно малых скоростях плавания и сильной конвергентности обтекающего тыльную сторону плавника потока выемка клиновидно врезается в среднюю часть плавника, образуя весьма характерный для очень многих рыб и китообразных вырез на средней части задней кромки плавника (рис. 38, В). При больших скоростях движения и малой конвергентности потока на тыльной стороне хвостового плавника его задняя кромка не имеет указанной резкой выемки в центре, контур ее становится более ровным, что характерно, например, для Scom-bridae и Xiphioidae (рис. 38, Г).




  • Вернуться



  • Еще по теме


    Эффективная длина компактной части тела


    Нахождение хвостового плавника в зоне отрыва


    Определение относительного поперечного удлинения хвостового плавника


    Функциональное значение гетероцеркии


    Обтекатели, дефлекторы, фильтры

     

    Последние новости



    Пользовательский поиск

    Партнеры