Een onderzoeksteam onder leiding van de Universiteit van Tsukuba heeft de meest complete opname tot nu toe gemaakt van een mens die onder water zwemt als een paling of lamprei. Met behulp van bewegingsregistratieapparatuur en deeltjessnelheidsmonitors, de wetenschappers waren in staat om deze "golvende" onderwateraandrijving en de nabijgelegen waterstromen die het creëerde te bestuderen. Ze ontdekten dat jets geproduceerd door samenvloeiende wervels de efficiëntie van deze zwemmethode helpen verklaren, die kunnen worden toegepast op nieuwe voortstuwingssystemen.

Als je naar een Olympisch zwemevenement kijkt, je zult misschien verbaasd zijn om de atleten te zien kronkelen als palingen bij het starten van de race of net nadat ze zich hebben omgedraaid. Ongeacht het type zwemslag dat voor de rest van de ronde wordt gebruikt, deze concurrenten hebben ontdekt dat deze golvende beweging de beste manier is om snel te accelereren. Echter, het was niet eerder bekend waarom dit het geval is, en een beter begrip van de voortstuwing onder water kan leiden tot efficiëntere onderzeeërs en schepen. Voor dit onderzoek is een zwemmer op nationaal niveau werd geregistreerd terwijl hij in een watergoot zwom terwijl hij 18 LED-markeringen droeg. Stromen van microbellen werden gebruikt als tracers van de 3D-watersnelheidsvelden. Hierdoor konden de wetenschappers de bron van de stuwkracht van de zwemmer beter begrijpen terwijl hij onder water golfde.

"Voortstuwing door een vloeistof, of het nu lucht of water is, berust meestal op het principe van behoud van impuls, " legt auteur Hirofumi Shimojo uit. "Bijvoorbeeld, Als u water met uw handen of voeten naar achteren duwt wanneer u in de oceaan zwemt, gaat u vooruit. evenzo, een straalmotor kan door de lucht zoeven door een luchtstroom achteruit uit zijn motoren te duwen."

De onderzoekers zagen dat de neerwaartse trap van de zwemmer geavanceerde wervelingen veroorzaakte die van de voorkant naar de achterkant van zijn voeten bewogen. Nadat deze wervelingen uit het lichaam van de zwemmer waren afgestoten, ze combineerden tot een "vortex-wake, ’ wat leidde tot een waterstraal die hem voortstuwde.

"Ons werk toont het belang aan van het visualiseren van de complexe waterstromen om de oorsprong van de voortstuwingsefficiëntie te begrijpen. In dit geval, de zwemmer krijgt stuwkracht van zijn neerwaartse trap als gevolg van de draaikolken en jetstroom in zijn kielzog, ", zegt senior auteur Hideki Takagi.

Deze bevindingen kunnen mogelijk meer inzicht bieden dan menselijke beweging. voegt Shimojo toe, "Dit werk kan ons helpen de kielzog te begrijpen die wordt gecreëerd door andere vormen van onderwatervoortstuwing, inclusief die waarmee boten en onderzeeërs worden aangedreven."