美研制出仿企鹅船

【英国《新科学家》周刊文章】题：用企鹅力量推动船只
了解企鹅可能有助于工程师们创造出高效率的轮船和潜水艇。继上个月用一只微型船试验成功后，美国研究人员现在正计划制造靠鳍的拍动而非推动器推动的船。
麻省理工学院海洋工程系教授迈克尔·特里安塔费卢及研究生詹姆斯·查尔诺夫斯基已经造出了一个名为“普罗透斯企鹅船”的样船，普罗透斯船依靠挂在船尾、看起来像舵的两个“翼”提供动力滑行水上。这两个翼通过模仿企鹅和海龟的划水动作推动船只向前运动。
每只翼都靠自备的发动机提供动力，能够作两种运动。一种是查尔诺夫斯基所说的“推动”，即从一边向另一边的拍动，另一种是转弯的动作。这两种运动通过船载计算机的控制而同步发生，从而使推力达到最大。在潜水艇中，该系统也可以使潜艇潜入水中或浮起。
特里安塔费卢和查尔诺夫斯基在研究鱼推进系统的机械构造时曾制造了一个金枪鱼工作模型，这次他们造的仿企鹅系统是那个模型的更进一步。“电控金枪鱼”是靠身体和鳍的起伏推动的。虽然它获得了成功，但是身体的起伏很难应用到船上。查尔诺夫斯基说：“正是在新西兰水族馆观看企鹅时，我认识到自然已经造出了必需的系统。”
特里安塔费卢说，在试验中，这些鳍状翼的效率达８７％，而螺旋桨推进器的效率只有７０％。
当一片翼拍打水时，它扫过水面的面积比螺旋桨桨叶扫过的面积大。因此，被它甩向后方的水更多，从而使向前的推力更大。螺旋桨迫使水旋转，在此过程中能量被浪费了，而鳍状翼不转动，因此能量损失较小。鳍状翼与效率高的游泳健将鱼有类似的流体动力学机制。
普罗透斯船长不到４米，宽大约为５０厘米。它由两个汽车电池提供动力，由一个性能一般的计算机控制。它的翼每分钟拍打２００次，最高速度可达到每秒２米。如果把它的尺寸提高到正常船只大小，则相当于最高时速３０节，翼每两秒钟拍打一次。特里安塔费卢认为，可以很容易地为任何尺寸的船只研制出推进方法。他说：“根据我们的研究，这种系统能够提供足以驱动油轮的动力。”
这种系统在帮助军用潜水艇免于被人侦察方面可能尤其有用。螺旋桨会产生一股像“识别标志”一样的尾流，敌方可用这种尾流来确定它们的方位，而鳍状结构产生的尾流看起来更像是大型海洋动物在游动。
作为向建造正常大小船只方向努力的下一步，特里安塔费卢和查尔诺夫斯基正计划在当地的造船厂造一个尺寸３倍于普罗透斯船的船。特里安塔费卢认为，要研制出正常尺寸的这种系统，大约还要花３年时间。