Техника - молодёжи 1984-06, страница 51

мнимый

«СЕКРЕТ» ДЕЛЬФИНА

ЮРИЙ АЛЕЕВ,

профессор, доктор биологических наук

г. Севастополь

Трудно найти животное, о котором за последнее время было бы написано так много, как о дельфине. Гипотезы и сенсации сменяли друг друга: дельфин видит ушами, дельфин произносит английские слова, дельфин говорит по телефону... Как снежный ком, катящийся с горы, дельфин обрастает правдой и мифами, оставаясь в центре внимания широчайшего круга людей. Эти мифы небезосновательны. Феноменальна прежде всего «контактность» дельфина, его интерес к людям и чрезвычайно л елка я приручаемость, особенно у таких видов, как дельфин-афалина. Никакой дикий зверь не приближается к человеку так безбоязненно и не приручается так быстро, как дельфин. Но в то же время — он источник загадок, решить которые на протяжении веков пытались многие ученые.

Одна из таких загадок связана с гидродинамикой плавания дельфинов. Все дельфины — представители нектона, большой группы водных животных, плавающих в турбулентном режиме: то есть при плавании прилегающий к их телу пограничный слой воды завихряет-

Этот дельфин, по кличке Оум, любит «петь» во время представлений.

ся. Нектонные животные имеют длину в большинстве случаев не менее 10 см. К нектону относятся кальмары, рыбы, морские черепахи и -змеи, пингвины, тюлени, сирены, дельфины, киты и некоторые другие животные.

Нектоцу противостоит другая группа [жителей гголщи воды — зоопланктон, представители которого плавают в ламинарном режиме: их тело обтекается безвихревым пограничным слоем. К зоопланктону принадлежит подавляющее большинство водных беспозвоночных, а также личинки и мальки рыб; их размеры, как правило, 2 см и значительно мельче. Различия между планктоном и нектоном носят совершенно конкретный ,биогидродинамический характер: ведь состояние пограничного слоя определяет общую величину гидродинамического сопротивления—при турбулентном обтекании оно значительно (иногда в несколько раз) выше, чем при ламинарном. Поэтому плавание в турбулентном режиме требует значительно более высокой энергообеспеченности организма, чем плавание в ламинарном режиме.

В ряду своих нектонных собратьев дельфин по скорости плавания занимает довольно скромное место. Абсолютными чемпионами по скорости плавания среди животных являются рыбы из группы мече-рылювидных — парусник, меч-рыба, марлины и копьеносцы. Они развивают скорость до 33—36 м/с, то есть около 120 км/ч. А наиболее быстроходные дельфины могут непродолжительное время (несколько секунд) (плавать со скоростью, не превышающей 10—14 м/с, то есть не более 50 км/ч. Чем же тогда заинтриговал дельфин гидродинамиков?

В 1936 году английский исследователь Дж. Грэй на основании произведенного нм буксирования в (бассейне жесткой модели дельфина пришел к (заключению, что дельфин попросту «не имеет права» передвигаться с теми скоростями, с которыми он фактически плавает, поскольку для достижения этих скоростей его двигательная мускулатура должна иметь мощность в 7 раз более высокую. Поэтому, предположил Грэй, остается допустить, что дельфин существенно уменьшает [гидродинамическое сопротивление, каким-то путем предотвращая турбулентность и сохраняя ламинарное состояние пограничного слоя. Этот возникающий при плавании дельфина непонятный эффект получил в науке название «парадокса Грэя» и послу

жил одной из причин «дельфиньего» бума.

Сенсационность «парадокса

Грэя» понятна: «заманчиво уменьшить, юкажем, сопротивление корпуса корабля m 7 раз. Правда, более поздние исследования показали, что теоретически вычисленная и фактически существующая мощность дельфина в действительности отличаются не в 7, а всего в полтора-два раза. Тем не менее явление существует и требует своего объяснения.

Как же дельфин снижает гидродинамическое сопротивление?

Одна гипотеза, высказанная в ,1957 году немецким инженером М. Крамером, состоит в том, что кожный покров дельфина обладает демпфирующими свойствами, то есть способен гасить возникающую в пограничном слюе турбулентность. Поскольку обтекаемая поверхность тела дельфина достаточно упруга, то под воздействием перепадов давления, вызванных турбулентными вихрями, она сжимается в местах избыточного внешнего давления и, напротив, расширяется в точках с пониженным давлением. В процессе этого сжатия и расширения происходит гашение возникающих турбулентных тгульсаций: энергия (вихрей гюграничного слоя уходит на деформацию упругого покрова тела. Так происходит ламинариза-ция [пограничного слоя, а в связи с этим и уменьшение гидродинамического сопротивления трения.

Это утверждение пока остается только гипотезой, хотя и в высшей степени вероятной. Особенности строения кожи дельфинов были моделированы Крамером в специальном мягком резиновом демпфирующем покрытии мламинфло», применение которого позволило (заметно снизить гидродинамическое сопротивление жестких о&гекаемых тел. Таким образом, пассивная антитурбулентная функция кожного покрова дельфинов косвенно была доказана. В настоящее время установлено, что при плавании дельфина передняя часть его тела — до спинного плавника — действительно обтекается ламинарным пограничным слоем, тогда как сзади спинного плавника пограничный слой становится турбулентным.

Другая гипотеза, высказанная в 1955 году американским исследователем Ф. Эссальяном, утверждает, что дельфин уменьшает гидродинамическое сопротивление путем сброса возникающих вихрей к кормовой оконечности тела за счет возникновения подвижных поперечных кожных складок, перемещающихся вдоль тела по направлению от его переднего конца к заднему. С помощью подводной киносъемки Ф. Эссапьян показал, что волнооб-

4 «Техника — молодежи» J*ft 6

49