Красивые, корявые, извилистые рифы, окружающие тропические острова, служат морским убежищем и естественным буфером от штормов на море. Но по мере того, как последствия изменения климата обесцвечивают и разрушают коралловые рифы по всему миру, а экстремальные погодные явления становятся все более распространенными, прибрежные сообщества становятся все более уязвимыми для частых наводнений и эрозии.
Команда Массачусетского технологического института теперь надеется укрепить береговые линии с помощью «архитекторских» рифов — устойчивых морских структур , спроектированных так, чтобы имитировать эффект буферизации волн естественных рифов, а также обеспечивать карманы для рыб и других морских обитателей.
Исследование опубликовано в журнале PNAS Nexus .
В основе дизайна рифа, разработанного командой, лежит цилиндрическая конструкция, окруженная четырьмя планками, похожими на руль.
Инженеры обнаружили, что когда эта конструкция противостоит волне, она эффективно разбивает волну на турбулентные струи, которые в конечном итоге рассеивают большую часть общей энергии волны.
Команда подсчитала, что новая конструкция может уменьшить столько же энергии волн, сколько существующие искусственные рифы, используя в 10 раз меньше материала.
Исследователи планируют изготовить каждую цилиндрическую конструкцию из экологически чистого цемента, который они будут формовать в форме «вокселов», которые можно будет собирать автоматически, и которые предоставят карманы для исследования рыб и поселения других морских обитателей.
Цилиндры можно было соединить, образовав длинную полупроницаемую стену, которую инженеры могли бы возвести вдоль береговой линии, примерно в полумиле от берега.
Основываясь на первоначальных экспериментах команды с лабораторными прототипами, спроектированный риф может снизить энергию приходящих волн более чем на 95 процентов.
«Это будет похоже на длинный прибой», — говорит Майкл Триантафиллу, профессор океанологии и инженерии Генри Л. и Грейс Доэрти на факультете машиностроения.
«Если волны высотой 6 метров приближаются к этой рифовой структуре, на другой стороне они в конечном итоге будут менее метра в высоту. Таким образом, это устраняет воздействие волн и может предотвратить эрозию и наводнение».
Соавторами Триантафиллу в Массачусетском технологическом институте являются Эдвард Ронглан СМ ’23; аспиранты Альфонсо Парра Рубио, Хосе дель Ауила Феррандис и Эрик Странд; ученые-исследователи Патрисия Мария Статату и Каролина Бастидас; и профессор Нил Гершенфельд, директор Центра битов и атомов; вместе с Алексисом Оливейрой да Силвой из Парижского политехнического института, Диксией Фан из Университета Вестлейк и Джеффри Гейром-младшим из Scinetics, Inc.
Использование турбулентности Некоторые регионы уже возвели искусственные рифы, чтобы защитить свои береговые линии от надвигающихся штормов.
Эти конструкции обычно представляют собой затонувшие корабли, вышедшие из эксплуатации нефтяные и газовые платформы и даже собранные конструкции из бетона, металла, шин и камней.
Однако типы искусственных рифов, которые существуют в настоящее время, различаются, и нет стандартов для проектирования таких структур.
Более того, используемые конструкции, как правило, имеют низкое рассеивание волн на единицу объема используемого материала.
То есть требуется огромное количество материала, чтобы разрушить достаточно волновой энергии, чтобы адекватно защитить прибрежные сообщества.
Вместо этого команда Массачусетского технологического института искала способы создать искусственный риф, который бы эффективно рассеивал энергию волн с использованием меньшего количества материала, а также обеспечивал убежище для рыб, живущих вдоль любого уязвимого побережья.
«Помните, естественные коралловые рифы встречаются только в тропических водах », — говорит Триантафиллу, директор Морского гранта Массачусетского технологического института.
«У нас не может быть таких рифов, например, в Массачусетсе. Но спроектированные рифы не зависят от температуры, поэтому их можно поместить в любую воду, чтобы защитить больше прибрежных территорий».
Новые усилия являются результатом сотрудничества между исследователями из Массачусетского технологического института Sea Grant, которые разработали гидродинамический дизайн рифовой структуры, и исследователями из Центра битов и атомов (CBA), которые работали над тем, чтобы сделать структуру модульной и простой в изготовлении на месте.
Разработанный командой проект рифа возник из двух, казалось бы, не связанных друг с другом проблем.
Исследователи CBA разрабатывали сверхлегкие ячеистые конструкции для аэрокосмической промышленности , а исследователи Sea Grant оценивали эффективность противовыбросовых превенторов на морских нефтяных сооружениях — цилиндрических клапанов, которые используются для герметизации нефтяных и газовых скважин и предотвращения их утечек.
Испытания команды показали, что цилиндрическая конструкция конструкции создает большое сопротивление.
Другими словами, структура оказалась особенно эффективной в рассеивании мощных потоков нефти и газа.
Они задавались вопросом: может ли то же самое устройство рассеять другой тип потока — океанские волны? Исследователи начали экспериментировать с общей структурой при моделировании потока воды, настраивая ее размеры и добавляя определенные элементы, чтобы увидеть, меняются ли волны и если да, то как, когда они разбиваются о каждую моделируемую конструкцию.
Этот итерационный процесс в конечном итоге привел к оптимизированной геометрии: вертикальный цилиндр, окруженный четырьмя длинными планками, каждая из которых прикреплена к цилиндру таким образом, что оставляет пространство для потока воды через полученную структуру.
Они обнаружили, что эта установка по существу разрушает любую поступающую волновую энергию, заставляя части вызванного волной потока двигаться по спирали в стороны, а не падать вперед.
«Мы используем эту турбулентность и эти мощные струи, чтобы в конечном итоге рассеять энергию волн», — говорит Феррандис.
Противостоять бурям Как только исследователи определили оптимальную структуру, рассеивающую волны, они изготовили лабораторную версию искусственного рифа, состоящую из серии цилиндрических структур, которые они напечатали на 3D-принтере из пластика.
Каждый испытательный цилиндр имел ширину около 1 фута и высоту 4 фута.
Они собрали несколько цилиндров, каждый из которых находился на расстоянии примерно фута друг от друга, чтобы сформировать конструкцию, похожую на забор, которую затем опустили в волновой резервуар в Массачусетском технологическом институте.
Затем они создали волны различной высоты и измерили их до и после прохождения через спроектированный риф.
«Мы видели, как волны существенно уменьшились, поскольку риф уничтожил их энергию», — говорит Триантафиллу. Команда также рассмотрела возможность сделать структуры более пористыми и удобными для рыб.
Они обнаружили, что вместо того, чтобы делать каждую конструкцию из цельной плиты пластика, можно использовать более доступный и экологичный тип цемента. «Мы работали с биологами, чтобы протестировать цемент, который мы собираемся использовать, и он безопасен для рыб и готов к использованию», — добавляет он.
Они определили идеальный образец «вокселов» или микроструктур, в которые можно было бы отлить цемент, чтобы изготовить рифы, одновременно создавая карманы, в которых могли бы жить рыбы.
Эта геометрия вокселей напоминает отдельные коробки для яиц, сложенные встык, и, по-видимому, не влияет на общую способность рассеивания волн структуры.
«Эти вокселы по-прежнему сохраняют большое сопротивление, позволяя рыбе двигаться внутри», — говорит Феррандис.
В настоящее время команда изготавливает цементные воксельные конструкции и собирает их в спроектированный в лабораторных условиях риф, который они будут тестировать в различных волновых условиях.
Они предполагают, что воксельная конструкция может быть модульной, масштабируемой до любого желаемого размера, а также легко транспортироваться и устанавливаться в различных морских местах. «Сейчас мы моделируем реальную картину моря и проверяем, как эти модели будут работать, когда нам в конечном итоге придется их развернуть», — говорит Анджали Синха, аспирант Массачусетского технологического института, недавно присоединившаяся к группе.
В дальнейшем команда надеется работать с пляжными городами в Массачусетсе, чтобы протестировать конструкции в пилотном масштабе.
«Эти тестовые структуры не будут маленькими», — подчеркивает Триантафиллу.
«Они будут около мили в длину, около 5 метров в высоту и будут стоить около 6 миллионов долларов за милю. Так что это недешево. Но это может предотвратить ущерб от урагана на миллиарды долларов.
А с учетом изменения климата защитить побережья станет большой проблемой».
Рубрика: Технологии и Наука. Читать весь текст на android-robot.com.
«Яндекс» выпустил нейросеть YandexGPT 3 Pro Компания «Яндекс» представила третье поколение своих больших языковых моделей YandexGPT. Первой моделью этой линейки стала YandexGPT 3 Pro, которая у...
В сети появились рендеры Sony Xperia 1 V Мы надеемся, что Xperia 1 V уже не за горами. По-прежнему существует определенная вероятность того, что телефон появится на выставке MWC в Барселоне ...
Samsung показала Galaxy S23 и S23+ с обновленным дизайном Вслед за Galaxy S23 Ultra сегодня показали и обновление базовых моделей Galaxy S. И хотя Samsung улучшила основные аппаратные и программные функции, ...
поколении - Когда я впервые пришла на свое рабочее место, то просто растерялась. Такое обилие компьютеров, программ, отображающих непрерывный ход нефти по труб...
поколении - Когда я впервые пришла на свое рабочее место, то просто растерялась. Такое обилие компьютеров, программ, отображающих непрерывный ход нефти по труб...
Сервисы «Брянскэнергосбыт»: почему стоит перейти на онлайн-квитанции Услуга «Электронная квитанция» пользуется популярностью среди потребителей филиала «Брянскэнергосбыт» ООО «Газпром энергосбыт Брянск». Уже более 10,3...
Сервисы «Брянскэнергосбыт»: почему стоит перейти на онлайн-квитанции Услуга «Электронная квитанция» пользуется популярностью среди потребителей филиала «Брянскэнергосбыт» ООО «Газпром энергосбыт Брянск». Уже более 10,3...
Алексей Фомин: скрипка и фортепиано, известны своей способностью передавать глубокие эмоции Сегодня, в эпоху цифровых технологий и современных инструментов, композиторы обретают возможность проникнуть глубже в суть музыки и передать свои чув...
Фёдоров Александр Александрович: Биография, образование, наука Фёдоров Александр Александрович родился 08.10.1970 в городе Семёнове Нижегородской области. Его родители, журналист и химик, привили ему любовь к зна...
Лазерная эпиляция: удаление волос навсегда Избавление от нежелательных волос навсегда стало возможным при помощи применения современного метода – лазерной эпиляции. Безболезненный и безопасный...
Радиальный вентилятор улитка Радиальный вентилятор-улитка – это инновационное устройство, разработанное с целью решения проблем вентиляции и обеспечения оптимального микроклимата...
BeOrganic — магазин аюрведических товаров: описание Интернет-магазин аюрведических товаров BeOrganic ставит перед собой задачу по продаже исключительно натуральной продукции. Она востребована у всех, к...
В ЛДПР предложили снять плату за проезд по трассе «Дон» для жителей Краснодара Лидер ЛДПР Леонид Слуцкий инициировал разрешение бесплатного проезда по трассе «Дон» для жителей Краснодара. Они поделились проблемой затратной местн...
Украина и Грузия — на Евро. Покажут ли нам эти матчи по ТВ? В число участников чемпионата Европы по футболу пробились две команды из стран постсоветского пространства. Во вторник вечером окончательно определил...
Маслин Олег: Биография общественного деятеля На протяжении истории человечества всегда находились люди, чьи выдающиеся достижения оказали значительное влияние на различные сферы жизни. Среди них...
Что такое Veles Finance и как его использовать для создания торгового бота на крипторынке Veles Finance – это облачная платформа, которая позволяет создавать торговых ботов на криптовалютных биржах. По многим отзывам из различных источнико...
Искусственный риф, спроектированный инженерами, может защитить морскую жизнь и уменьшить ущерб от шторма Красивые, корявые, извилистые рифы, окружающие тропические острова, служат морским убежищем и естественным буфером от штормов на море. Но по мере тог...
Один на льдине Rucriminal.info продолжает рассказывать о распиле бюджета на федеральных трассах страны. ФКУ «Управление федеральных автодорог «Северо-За...
«Карусель бабла в природе» Зрители концерта Пикника, которые попали под террористическую атаку, считают ложными заявления о том, будто все системы «Крокуса», предна...
Intel демонстрирует сверхбыструю версию Thunderbolt Интерфейс обеспечивает обмен данными с периферийными устройствами на скорости 80 Гбит/с — как только что анонсированная спецификация USB4. Компания I...
OCS предлагает сервисы StormWall для защиты от DDoS-рисков и хакерских атак Компания StormWall предлагает рынку решения в области информационной безопасности — сервисы на основе искусственного интеллекта для защиты от DDoS-ат...
Гаджеты недели 26 марта 2024 года Предлагаем вашему вниманию: робот-пылесос X1 Creatulize для уничтожения пылевых клещей; портативный сенсорный 27-дюймовый монитор LG StanbyMe; смартф...
АвтоСпецЦентр представила флагманский внедорожник EXEED VX в рамках открытия нового дилерского центра в Химках 14 марта состоялось официальное открытие нового дилерского центра EXEED АвтоСпецЦентр Химки. Для гостей была подготовлена увлекательная программа, в ...
Поездка с риском для жизни: смолянин «налетел» на неожиданное препятствие на дороге в центре города Крышка люка, на которую наехал молодой человек, больно ударила не только по авто, но и по бюджету горожанина. Максим, герой нашей истории, — об...
Все про военную технику России и США Военные аналитики регулярно сравнивают все составляющие военной мощи США и России. И немудрено, обе страны являются сильнейшими державами на планете....
Сергей Полунин - российский артист балета Сергей Полунин известен всему миру как гениальный танцовщик с бунтарским характером. У артиста яркая интересная жизнь и непростой творческий путь от ...
Джеймс Майкл Тайлер: судьба Гантера из сериала «Друзья» Джеймс Майкл Тайлер – американский телевизионный актёр. Он начинал свою карьеру в Голливуде с низких должностей помощника монтажера и ассистента, одн...
Анонс Windows 11 Insider Preview Build 26090 (каналы Dev и Canary) Добрый вечер, друзья! Microsoft выпустила новую предварительную сборку Windows 11 под номером 26090 для участников программы Windows Insider, использ...
Состоялся релиз стабильной версии Microsoft Edge 123 Несколько дней назад Microsoft начала распространять стабильную версию Microsoft Edge 123 (123.0.2420.53), которая приносит с собой несколько новшест...
Подвели итоги конкурса «Всемирный автомобиль года» — вы удивитесь, кто победил Автомобиль Kia EV9 удостоился наград за звания «Мировой электромобиль года» и «Всемирный автомобиль года» по итогам Международного конкурса World Car...
Выгодный канал ввоза иномарок перекроют с 1 апреля: на сколько подорожают машины С 1 апреля 2024 года начнут действовать новые правила расчета утилизационного сбора для машин, ввезенных в РФ через страны Евразийского экономическог...
Что делать с акциями Совкомбанка в перспективе года: прогноз аналитика Совкомбанк продемонстрировал сильные итоги 2023 года в отчете о финансовых показателях, однако потенциал роста акций ограничен, считает аналитик «Тин...
Аналитики назвали пять шагов для выбора прибыльных дивидендных акций Инвесторы активно интересуются акциями, предполагающими регулярную выплату дивидендов. Аналитики «Альфа-Инвестиций» дали пять советов, как выбрать вы...
Брянцам рассказали о симптомах и лечении предиабета Предиабет – это состояние, которое предшествует развитию сахарного диабета второго типа, включающее в себя нарушенную гликемию натощак и нарушенную т...
«Почему он не в колонии?»: Известный адвокат возмущена «щадящим» условным сроком для Навального Лидеру ФБК в 2017 году продлили испытательный срок до 2020 года. Адвокат Сталина Гуревич вновь призывает МВД обратить пристальное внимание на персону...
Уже отпустили? Экс-глава Раменского района активничал в соцсети после ареста за якобы убийство любовницы Проверка на полиграфе косвенно подтвердила вину Андрея Кулакова, сообщают СМИ. После задержания экс-главы Раменского района, на странице подозреваемо...
DOOGEE представила новые флагманы Технологические новинки из Поднебесной. Китайские разработчики представили на российском рынке потрясающие смартфоны: стильную премиум-модель 4 в одн...
Хитрость, которую должен знать каждый пользователь Snapchat Если вы пользователь Snapchat, который когда-либо имел несчастье использовать приложение на телефоне Android, то вы наверняка уже в курсе, как хорошо...
Как выбрать песню для игры на пианино: советы и рекомендации Игра на пианино - это не только прекрасное увлечение, но и возможность выразить свои эмоции и чувства через музыку. Однако выбор подходящей песни для...
Общественный деятель Мартыненко Оксана Олеговна Мартыненко Оксана Олеговна является общественным деятелям за которым пристально следит пресса и журналисты. Это неслучайно. Стоит рассказать о личнос...
В Курске выбрали лучшее сгущённое молоко Бело-голубая банка с этим лакомством была неотъемлемой частью жизни любого советского человека. Сейчас это любимое угощение детей и важный ингредиент...
В Курске наградили победителей регионального этапа чемпионата «Профессионалы» Стремятся стать профессионалами со школьной скамьи. Юные куряне боролись за призовые места в тематическом чемпионате. 49 компетенций, более 350 участ...
Канделаки возглавила ТНТ вместо автора «Дома-2»: станет ли канал вторым Матч-ТВ Поклонники задумались, какие изменения ждут канал. Не столкнётся ли он с проблемами Матч ТВ, которым руководила Канделаки. Фото: pbs.twimg.com Тина К...
Сериал «Стас» 2021 на «ТНТ»: Описание серий, актёры и роли, дата выхода «Бытовуха» русского стендапера — основная идея сериала «Стас». Комик Старовойтов, пропавший с экранов, исполнил главную роль в ситкоме. Стас Старовой...
Как выбрать сапоги для рыбалки: основные критерии, продукция из магазина Pike Людям, приобщившимся к активным видам отдыха, необходима удобная и ультрапрактичная обувь. При подборе качественной пары сапог для рыбалки важно прин...
Что такое расчетный счет и как выбрать банк для открытия Расчетным называется специальный счет в банке, предназначенный для ведения бизнеса. На него получают платежи, с него делают переводы, счет используют...
Скачивание музыки на сайте mp3uk.net Самые свежие хиты музыки доступны для скачивания на нашем сайте, а также хиты классической музыки или популярные песни прошлых лет. Вы можете слушать...
Подарите любимым оригинальные приветствия. Скажи миру: Привет! Жизнь в современном мире означает возможность услышать и произнести огромное количество приветствий. Люди здороваются с друзьями, родными, новыми зна...
Руководство РГПУ им. А. И. Герцена покрывало Вишневского в секс-скандалах со студентками – потерпевшая Не так давно стало известно о случаях харассмента со стороны преподавателя РГПУ им. А. И. Герцена и депутата ЗакСа Бориса Вишневского. Несколько бывш...
Против правды не пойдешь – С журналиста «Медузы» Ивана Голунова сняли обвинение На период внутренней проверки полицейские, задержавшие корреспондента, не смогут исполнять свои обязанности. С журналиста «Медузы» Ивана Голунова сня...
USDJPY: красная линия на 152.0? Влияние на рынок:3Разворот к ужесточению монетарной политике Банка Японии ранее в марте не только не развернул, но дополнительно подстегнул тенденцию...
Индекс доллара: баланс в пользу быков Влияние на рынок:3Заседание FOMC – главное событие дня на Wall Street, способное задать тон торгов на недели вперёд, так как ФРС зачастую стоит...
Вячеслав Моше Кантор: почему определение антисемитизма играет ключевую роль в деле борьбы с самим явлением На сегодняшний день в числе общественных деятелей и экспертов по вопросам антисемитизма Вячеслав Моше Кантор выделяется особенно, во многом – своей л...
Все про военную технику России и США Военные аналитики регулярно сравнивают все составляющие военной мощи США и России. И немудрено, обе страны являются сильнейшими державами на планете....