كشفت دراسة عن جلد القرش رؤى تساعد في تعزيز كفاءة الطائرات والقوارب

كشف الباحثون من معهد طوكيو للتكنولوجيا تفاصيل حول كيفية تقليل القروش البيضاء العظيمة للسحب، والتي قد تؤدي إلى تقدم في تصميم الطائرات والقوارب. تستكشف دراستهم كيف تلعب هياكل الجلد الفريدة للقرش – المعروفة بالدنتيكلز الجلدي – دورًا رئيسيًا في تقليل الاحتكاك بينما يسبح القرش بسرعات مختلفة.

تغطي بشرة القرش الأبيض العظيم بالمئات من الهياكل الصغيرة التي تشبه الأسنان، والتي تساعده على التحرك بكفاءة عبر الماء. تتفاوت هذه الدنتيكلز في الشكل والحجم والتباعد، مما يتيح للقرش الحفاظ على سرعات عالية أثناء الصيد والإبحار لمسافات طويلة بتكلفة طاقة قليلة.

الأبحاث السابقة استخدمت أسنان القروش كإلهام لتطوير الأضلاع الصغيرة – أو ما يُعرف بالريبلتس – وهي أضلاع صغيرة ومتجهة في اتجاه واحد – للطائرات والقوارب الشراعية. ومع ذلك، أفادت Tokio Tech News أن التباين في الشكل والحجم والتباعد بين الأسنان على جسم القرش يعقد الفهم. هذا التباين يجعل من الصعب الإمساك بالكامل بكيفية تأثير هذه العوامل بشكل جماعي على تقليل الاحتكاك.

يسلط هذا الدراسة الجديدة الضوء على كيفية مساهمة ارتفاعات الأضلاع المختلفة على هذه الأسنان في تقليل الاحتكاك. تكون الأضلاع المرتفعة في الوسط فعّالة بشكل خاص عند السرعات البطيئة، مما يساعد في التجول بكفاءة، بينما تصبح الأضلاع الجانبية الأقل أهمية أثناء الانفجارات السريعة للصيد.

بتطوير نماذج ثلاثية الأبعاد لهذه الحفر، كان فريق توكيو تك قادراً على تحليل كيفية تأثير ارتفاع وتباعد الحواف في تقليل الاحتكاك. تشير نتائجهم إلى أن تواجد الحواف العالية والمنخفضة يتيح للقرش التعامل مع مجموعة واسعة من سرعات السباحة بكفاءة.

ويوضح الأستاذ المشارك هيروتو تاناكا، المؤلف الرئيسي للدراسة، قائلاً “تشير حساباتنا إلى أن تواجد الحواف العالية والمنخفضة للحفر ينتج عن التكيف مع سرعات السباحة البطيئة والعالية، مما يقدم قوة تحمل لمختلف ظروف السباحة”

استخدم الباحثون جهاز ماسح ضوئي بالأشعة السينية المجهرية بالتركيز. خلق هذا الجهاز نماذج ثلاثية الأبعاد مفصلة للأسنان الصغيرة. ثم قاموا بتحليل هذه النماذج لفهم كيف يؤثر تصميم الأسنان الصغيرة على تقليل السحب. تقوم هذه الدراسة على البحوث السابقة حول ديناميكية السوائل. أظهرت هذه البحوث أن الحواف المرتفعة للأسنان الصغيرة تساعد في رفع الدوامات المضطربة بعيداً عن جلد القرش. ونتيجة لذلك، يتم تقليل السحب الناتج عن الاحتكاك.

وتلاحظ تاناكا أيضاً: “على الأرجح، تقلل الحواف المرتفعة السحب عند سرعات السباحة المنخفضة، والحواف المتناوبة المرتفعة والمنخفضة تقلل السحب عند سرعات السباحة العالية، وتغطي النطاق الكامل لسرعات السباحة. يمكن أيضاً تطبيق طريقة الحساب التي نستخدمها على أنواع أخرى من القروش بما في ذلك الأنواع المنقرضة.”

تسلط هذه الدراسة الضوء ليس فقط على فعالية القروش الحديثة، بل تفتح أيضاً الطريق أمام الإبتكار في مجالات الهندسة. من خلال تقليد بنى الدنتيكل الموجودة في القروش، يمكن للمهندسين تصميم “الريبلتس” للطائرات والقوارب التي تقلل من السحب وتحسن الأداء، وذلك بطريقة مشابهة لكيفية تحقيق القروش لأقصى قدر من كفاءة السباحة.