Los futuros submarinos podrían desplazarse igual que los calamares

Sistemas de propulsión inspirados en calamares pueden ser modelados y, en teoría, diseñados para futuros vehículos submarinos

La "era de la propulsión a chorro" comenzó en 1939, con el primer vuelo del Heinkel He 178, o hace más de 500 millones de años, con la evolución de los cefalópodos impelidos por propulsión a chorro. 

Bajo el agua, los chorros son un medio de locomoción menos eficiente que la propulsión basada en aletas, pero ofrecen grandes ventajas en la maniobrabilidad, ya que las repentinas explosiones permiten rápidos acercamientos del depredador y precipitados escapes de las presas.

Ahora, un estudio publicado el 1 de octubre de 2019 en la revista Physics of Fluids, analiza cómo los sistemas propulsivos similares a los de calamares pueden ser modelados y, en teoría, diseñados para futuros vehículos submarinos. 

Inspirados en la estrategia de natación única y eficiente de los cefalópodos, los científicos desarrollaron un robot acuático que imita su forma de propulsión. 

Estos robots de alta velocidad con forma de calamar están hechos de materiales inteligentes, lo que los hace difíciles de detectar, una ventaja que tiene un potencial reconocimiento militar y aplicaciones científicas, a la vez que mantiene una baja huella ambiental. 

Los físicos Xiaobo Bi y Qiang Zhu utilizaron simulaciones numéricas para ilustrar los mecanismos físicos y la mecánica de fluidos del método de natación de un calamar, que utiliza explosiones intermitentes a través de propulsión a chorro pulsado. Al utilizar esta forma de locomoción, el nuevo dispositivo puede alcanzar velocidades impresionantes, al igual que el animal. 

Al nadar, estas máquinas parecidas a calamares succionan agua en una cámara de presión y luego la expulsan. El dispositivo de cuerpo blando podría usarse como plataforma para el monitoreo ambiental al usar simultáneamente esta función para analizar muestras de agua mientras nada. 

"Además de las simulaciones numéricas en 2D y 3D presentadas en este artículo, estamos trabajando con un equipo interdisciplinario para construir un prototipo del dispositivo mecánico, para realizar natación y maniobras en línea recta", dijo Zhu. "Este proyecto combinará dinámica de fluidos, control, materiales inteligentes y diseño robótico". 

Imagen: (Izquierda) Robot imaginado inspirado en los calamares que combina aleteo y chorro de aletas para la locomoción. (Derecha) Las simulaciones numéricas proporcionan información sobre los mecanismos físicos subyacentes. CRÉDITO: Qiang Zhu

El dispositivo podría usarse como un nadador independiente o como una hélice de un vehículo submarino. 

Los investigadores aún no han podido mantener velocidades que pueden durar más de unos pocos ciclos debido a las turbulencias e inestabilidades, pero están trabajando en formas de superar esto. Zhu espera que esta investigación proporcione un punto de partida para modelos más sofisticados y estudios experimentales para desarrollar robots como el de su creación. 

Artículo científico: Fluid-structure investigation of a squid-inspired swimmer