受海豚启发的人造鳍片游起来真棒

Lunocet 游泳者已经达到了大约每小时八英里的速度,几乎是迈克尔·菲尔普斯最快速度的两倍


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人体擅长做很多事情,但游泳不是其中之一。我们在水中效率低下得令人尴尬,只能将 3% 或 4% 的能量转化为前进运动。(即使使用脚蹼,我们也只能提高 10% 到 15% 的效率。)但是,一种新的、受海豚启发的鳍片有望推动人类动力游泳在几十年内发生的最大变革,使几乎任何人都能达到超越奥运会的速度。

经过数十年的研究,工程师和发明家 Ted Ciamillo(佐治亚州雅典市的一位发明家和工程师,他以制造高性能自行车刹车而闻名(并因此发家致富))创造了他称之为 Lunocet 的产品,这是一种 2.5 磅(1.1 公斤)重的单蹼,由碳纤维和玻璃纤维制成,以精确的 30 度角连接到铝制脚板上。Lunocet 的表面积几乎是传统脚蹼的三倍,可提供充足的推进力。这种 42 英寸(一米)宽的鳍片速度的关键在于:它的形状和角度,这两者都是根据海豚尾巴的科学精度建模的。

这些 海洋短跑健将 的游泳速度可达每小时 33 英里(53 公里),并将高达 80% 的能量转化为推力。

宾夕法尼亚州西切斯特大学的海洋生物学家 Frank Fish 说:“这种机制的功能类似于机翼,可以产生升力,”升力向前 направляется 并转化为推力。“与传统的刚性船用螺旋桨相比,这种推进机制非常高效。” Fish 是海洋哺乳动物游泳形态学的专家,他向 Ciamillo 提供了海豚尾巴的 CAT 扫描数据,Ciamillo 用这些数据设计了他的鳍片,这些鳍片于去年上市,每片售价 1,800 美元。

Lunocet 用户已经达到了大约每小时八英里(13 公里)的速度,几乎是奥运金牌游泳运动员迈克尔·菲尔普斯最快速度的两倍。

使用 Lunocet,一些游泳者几乎能够像鲸鱼一样完全跃出水面。Ciamillo 设想了一个新的高速自由潜水游泳者社群,他们围绕“水上旅行”团结在一起:“水上旅行”是指使用 Lunocet 进行的长距离游泳探险,每天覆盖数十英里,参与者携带流线型防水包,包中仅包含全球定位系统 (GPS)、卫星电话以及足够在岸上过几夜的食物和水。

美国顶级的竞技自由潜水组织 美国自由潜水协会 主席 Grant Graves 说,这种鳍片也可能对自由潜水运动(潜水员在屏住呼吸的情况下竞争看谁能潜到最深)产生“深远的影响”。其效率可以让那些屏住呼吸潜水的人通过更快地潜入更深处来创造深度记录。然而,速度并不是水下的一切。“你游得越快,你就必须越努力,”他说,因为阻力随着速度的平方而增加。“摩擦力、速度、氧气消耗和距离之间存在一个最佳平衡点。”

另一种试图平衡该等式的尝试正在新罕布什尔州曼彻斯特市发明家兼企业家 Dean Kamen 的公司 DEKA Research and Development Corp. 的实验室中成形。Segway 双轮单人电动汽车的创造者正在与美国国防部高级研究计划局 (DARPA)(美国国防部的研究部门)的 国防科学办公室 合作,开发 PowerSwim,这是一种高效、人力的推进系统,适用于作战和侦察游泳者。夹在小腿之间的玻璃纤维翼梁(杆)固定着两个碳纤维振荡翼片,一个宽的在臀部,一个窄的在脚部。浅蹲运动使翼片起伏,产生涡流,涡流向前推向后缘并提供推力。

DARPA 国防科学 PowerSwim 计划经理 John Lowell 中校说,这种设计使用了最大的腿部肌肉,而不仅仅是小腿和脚踝。最高速度约为每小时 2.5 英里(4 公里),这仍然适用于水肺装备,但更重要的是,PowerSwim 在将努力转化为推进力方面的效率为 70% 到 75%。“我们正要达到一个难以想象还能做得更好的地步,”Lowell 说。DARPA 希望在今年年底前准备好可供军方潜水员测试的可用原型。

Ciamillo 还计划为海军陆战队的两栖部队演示 Lunocet,并不断改进鳍片的纵倾控制机制(该机制决定鳍片和脚之间的角度),以尝试提高效率和速度。他指出,他不会为 Lunocet 的设计申请专利。“如果你从大自然中汲取灵感,”他说,“那你怎么能去专利局说这些是我的呢?”

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