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: Наука и Hi-Tech. Читать весь текст на android-robot.com.
Ставки с 1хбет: как начать свой путь успеха? Если вы хотите на футбол ставки поставить, то вам даже не нужно выходить из собственного дома. На сегодняшний день, огромное количество пользователей...
Как стать гражданином Турции? Гражданство Турции относится к лицам, которые имеют законные связи с Республикой Турция. Таким людям предоставляются определенные права и свободы, ус...
В Курске Детский парк находится в неприглядном состоянии Детский парк в центре Курска давно стал излюбленным местом горожан для прогулок и занятий спортом. Если окунуться в прошлое, то много лет он был в уж...
Жительница Курской области потеряла работу из-за смены руководства Проработав много лет добросовестным трудом, жительницу Солнцевского района незаконно уволили с работы. Данный факт был доказан и прокуратурой, однако...
Врач Шветский о суде с Зеппельтом: «Я буду готов предоставить достаточное количество доказательств для защиты себя, российского спорта, государства» Шветский работал со сборной России на Олимпиаде-2022 в Пекине, когда стало известно о допинге у фигуристки Камилы Валиевой. После этого немецкий журн...
Врач Шветский о суде с Зеппельтом: «Я буду готов предоставить достаточное количество доказательств для защиты себя, российского спорта, государства» Шветский работал со сборной России на Олимпиаде-2022 в Пекине, когда стало известно о допинге у фигуристки Камилы Валиевой. После этого немецкий журн...
«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...
Названы самые мощные автомобили девяностых В последнее десятилетие XX века были созданы такие шедевры, как Porsche 911 GT1 Straßenversion, Aston Martin V8 Vantage, Lamborghini Diablo GT и Buga...
Mitsubishi Pajero нового поколения не превратят в кроссовер Версию о том, что Mitsubishi может изменить форм-фактор Pajero в следующей генерации, впервые озвучил японский портал BestCarWeb. Теперь он же сообща...
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, ...
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...
Брянский турбизнес представил свои возможности на выставке в «Крокус Экспо» Представители туристического кластера Брянской области представили свои услуги, продукцию и возможности на Международной выставке туризма и индустрии...
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...
ТОП 5 - Лучшие LED/LASER проекторы для домашних кинотеатров LED/LASER проекторы пока так и не приблизились по ценам к ламповым моделям, а их уже вытесняют большие телевизоры, которые стремительно дешевеют Наст...
Топ 10 - Лучшие проекторы для домашних кинотеатров в жилой комнате Под давлением быстрого снижения цен на телевизоры из обновленной версии обзора полностью исчезли бледные модели проекторов мощностью менее 300 Вт Гла...
Названы самые мощные автомобили девяностых В последнее десятилетие XX века были созданы такие шедевры, как Porsche 911 GT1 Straßenversion, Aston Martin V8 Vantage, Lamborghini Diablo GT и Buga...
Mitsubishi Pajero нового поколения не превратят в кроссовер Версию о том, что Mitsubishi может изменить форм-фактор Pajero в следующей генерации, впервые озвучил японский портал BestCarWeb. Теперь он же сообща...
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...
Топ-7 мест, обязательных к посещению в Южной Корее Несмотря на свои скромные размеры, Корея поражает своими удивительными пейзажами, богатым культурным наследием, изысканной кухней и живой ночной жизн...
Фондовый рынок, Daily history за 27 марта 2024 г. Индекс Изменение, пункты Цена закрытия Изменение, % NIKKEI 225 364.7 40762.73 0.9 Hang Seng -225.48 16392.84 -1.36 KOSPI -1.98 2755.11 -0.07 ASX 200 ...
Валютный рынок, Daily history за 27 марта 2024 г. Валютная пара Цена закрытия Изменение, % AUDUSD 0.65321 0.01 EURJPY 163.684 -0.21 EURUSD 1.08266 -0.05 GBPJPY 191.067 -0.08 GBPUSD 1.26367 0.07 NZDUS...
Человеческий фактор агрохолдинга «Мираторг» На любом, даже самом современном и высокотехнологичном предприятии важен человеческий фактор. От мастерства, профессионализма зависит многое, но влия...
Молодые агрономы «Мираторга» предпочитают работу на селе Работа — пробки — дом — работа… Городской «день сурка» всё меньше привлекает молодежь. Если раньше студенты и начинающие спец...
Как правильно дарить цветы: Универсальное руководство Цветы - это не просто подарок, это способ выразить свои чувства, уважение и благодарность. В этой статье мы рассмотрим все аспекты вручения: от этике...
#ВМЕСТЕМЫСПРАВИМСЯ: Крымские рокеры проведут благотворительный фестиваль в Севастополе 25 мая, в городе Севастополь пройдет уникальное мероприятие, которое объединит крымских рокеров в благородной цели - помощи молодому спортсмену от уж...
Не показывает Youtube на телевизоре Philips В этой статье мы рассмотрим возможные причины этой проблемы и предоставим решения, которые помогут вам настроить просмотр Youtube на вашем телевизоре...
Сумка-холодильник для авто Незаменимый аксессуар для тех, кто любит путешествовать или часто отправляется на дачу. Такое устройство позволяет держать овощи, фрукты свежими, а н...
Анна Михалкова отмечает 50-летие: вспоминаем интересные факты из жизни актрисы в ее юбилей Анна Михалкова является членом известной творческой династии. Благодаря документальному фильму, созданному ее отцом, весь мир узнал о детстве Анны. О...
Когда может помочь психолог: новое реалити-шоу "Детектор личности" раскроет все грани профессии целителя душ В Москве состоялась закрытая презентация уникального психологического реалити-шоу «Детектор личности». Официальная премьера первого сезона ...
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...
30 мая по ряду в Курске будет прекращена подача холодной воды С 9:00 до 17.00 без воды останутся адреса: - все улицы Железнодорожного округа; - Сеймский округ: все улицы микрорайона КЗТЗ, Песковские улицы, ул. П...
Жителям приграничья, желающих переехать, предоставят работу Вакансии также открыты для всех желающих трудоустроиться. Правительством Курской области совместно с руководством предприятий региона разработан комп...
Самое высокое место на Земле, где живут люди Жители самого высокого города в мире Ла-Ринконада. Источник изображения: vokrugsveta.ru Примерно 80 миллионов людей на Земле живут в поселениях, расп...
В Африке есть источник «невидимого золота» стоимостью 24 миллиарда долларов Если запасы золота закончатся, ученые могут найти их в других местах. Источник изображения: eurekalert.org Самая большая концентрация золота на Земле...
Портал российских остеопатов Хотите избавиться от боли в спине, шее, суставах? Или может быть вас беспокоит мигрень, нарушения пищеварения или проблемы со сном? Тогда вам точно с...
МРТ гипофиза: функции, патологии и диагностика Гипофиз - небольшой отдел головного мозга, выполняющий множество важных функций, таких как рост и физическое развитие, регуляция работы щитовидной же...
Toyota представила разработку современного двигателя «Двигатель возрождается». Именно так японский автопроизводитель Toyota представил планы придать футуристический оттенок традиционному двигателю внутр...
5 из 10 опрошенных говорят, что в будущем будут пользоваться воздушным такси Исследование, проведенное исследователями из Наньянского технологического университета Сингапура (NTU Singapore), показало, что сингапурцы готовы пол...
Общество: Эксперты объяснили смысл передачи ВСУ Швецией двух самолетов ДРЛО ASC 890 Западные страны решили усилить потенциал ВСУ в воздухе. В этот раз Швеция заявила о передаче ВСУ двух самолетов ДРЛО ASC 890. Разработку можно назват...
Глава «Опоры России» Калинин: Для большинства предприятий малого бизнеса налоги не увеличатся Во многих странах существующие прогрессивные шкалы налогообложения намного выше, чем предлагается ввести в России. Налоговые же инициативы российског...
Улучшение качества жизни: Роль транспортного обслуживания в современном мире
Транспортные услуги играют ключевую роль в формировании качества жизни отдельных людей и сообществ по всему миру. От содействия экономическому ро...
Заместитель Председателя Правления Газпромбанка
Тигран Гарикович Хачатуров, заместитель Председателя Правления Газпромбанка и куратор промышленных активов Группы, родился в 1979 году. В 2000 го...
Промышленные активы под надежным контролем: Роль заместителя Председателя Правления Газпромбанка
Тигран Гарикович Хачатуров, заместитель Председателя Правления Газпромбанка и куратор промышленных активов Группы, родился в 1979 году. В 2000 го...
Как выбрать лучший автосервис Фольксваген для вашего автомобиля: Советы и рекомендации
Выбор наилучшего volkswagen сервис для вашего транспортного средства имеет решающее значение для п...
Эффективные методы вывода из запоя: Советы и рекомендации специалистов
Чрезмерное употребление алкоголя, определяемое как употребление большого количества алкоголя за короткий промежуток времени, представляет серьезн...
Преимущества покупки стока и секонд-хенда оптом: Как сэкономить и заработать
В сегодняшних экономических условиях крайне важно найти способы сэкономить деньги и увеличить доходы. Одной из эффективных стратегий, которую исп...
Шкафы: Практичные решения для хранения и организации пространства
Шкафы незаменимы для эффективного управления пространством и поддержания порядка как в жилых, так и в коммерческих помещениях. Благодаря продуман...
Наручные часы: История, стиль и функциональность
Наручные часы, которые когда-то были практичным инструментом для хронометража, превратились в культовые модные аксессуары и чудеса техники. В это...
Автосалоны Коррус: ваш путь к идеальному автомобилю
Автосалоны Коррус зарекомендовали себя как лучшие места для тех, кто ищет не просто любой автомобиль, а идеальный автомобиль. Уделяя особое внима...
Автосалоны Коррус зарекомендовали себя как лучшие места для тех, кто ищет не просто любой автомобиль, а идеальный автомобиль. Уделяя особое внима...
Преимущества использования Telega.in для новостей и рекламы в Telegram
В постоянно меняющемся мире цифрового маркетинга и распространения новостей такие платформы, как Telega.in, стали ключевыми инструментами для при...
Почему стоит выбрать Exchange Sumo для мониторинга обменников: особенности и преимущества
В быстро меняющемся мире цифровых валют и онлайн-трейдинга выбор правильной платформы для мониторинга обменных пунктов имеет решающее значение. Б...
Роль транспортного обслуживания в современном мире
Транспортные услуги играют ключевую роль в формировании качества жизни отдельных людей и сообществ по всему миру. От содействия экономическому ро...
Объемные буквы для вывесок: как выбрать и установить яркую рекламу
Создание эффектных вывесок с крупными яркими буквами может кардинально изменить ситуацию в бизнесе и на мероприятиях, привлекая внимание и эффект...