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: Техно и Гаджеты. Читать весь текст на android-robot.com.
Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino. 51-летний итальянский дизайнер заменит Пьерпаоло Пиччоли, который на днях покинул модны...
Алла Пугачёва прокомментировала теракт в "Крокус Сити Холле" Алла Пугачёва в своём инстаграме* опубликовала пост, в котором высказалась о теракте в "Крокус Сити Холле", который произошёл неделю назад. Ранее пев...
Шальная стая: бандитский «интернационал» – против России Террористы с Северного Кавказа объединяются под эгидой НАТО То, что определённая часть выходцев с Северного Кавказа обосновалась в странах Европы, пр...
Александр Назаров и другие члены набсовета НОЦ «Инженерия будущего» выбрали новую рабочую формулу Замглавы корпорации «Ростех» Александр Назаров и другие члены наблюдательного совета НОЦ «Инженерия будущего» приняли новую рабочую формулу. В связи ...
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...
"Решено выдать сразу две пенсии": россияне получат в апреле очень приятные выплаты "Решено выдать сразу две пенсии": россияне получат в апреле очень приятные выплатыПожилые вздохнули с облегчением Весна 2024 года принесет долгожданн...
Переродятся в рак: онколог рассказал о способе распознать опасные родинки — стоит взять на заметку Переродятся в рак: онколог рассказал о способе распознать опасные родинки — стоит взять на заметку Родинки - это безобидные пигментные пятна, которые...
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...
Использование компьютерных программ для эффективного ведения социальных сетей В современном мире, где социальные сети стали неотделимой частью нашей жизни и ключевым инструментом для бизнеса, грамотное управление ими требует пр...
Перспективы развития кибербезопасности в российском телекоммуникационном секторе Современный мир все больше становится цифровым, это происходит день ото дня, и телекоммуникационный сектор играет важную роль в этом процессе. Однако...
Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino. 51-летний итальянский дизайнер заменит Пьерпаоло Пиччоли, который на днях покинул модны...
Алла Пугачёва прокомментировала теракт в "Крокус Сити Холле" Алла Пугачёва в своём инстаграме* опубликовала пост, в котором высказалась о теракте в "Крокус Сити Холле", который произошёл неделю назад. Ранее пев...
Как установить Mir Pay на смартфон в 2024 году? Приложение для бесконтактной оплаты Mir Pay было удалено из магазина Google Play из-за санкций. Расскажем, как установить на смартфон российское плат...
Статистика каршеринга в России от аналитиков Yota Информация от аналитиков Yota на основе обезличенных данных абонентов. Популярность использования сервисов каршеринга в 2023 году выросла на 43%. Лид...
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...
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...
Спастический запор: Что нужно знать об этом? Спастический запор – это нарушение кишечной активности, характеризующееся чрезмерным напряжением мышц кишечника, что приводит к затруднению прохожден...
Как выбрать электрический массажер Электрический массажер - это устройство, которое использует электричество для создания вибраций или движений, которые массируют тело. Они могут быть ...
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...
Радиальный вентилятор улитка Радиальный вентилятор-улитка – это инновационное устройство, разработанное с целью решения проблем вентиляции и обеспечения оптимального микроклимата...
Теневое истребление лесов оставило Сергея Шеверду без отпуска Задержанный министр лесного хозяйства Иркутской области может потянуть за собой и других видных «шишек» городской администрации вплоть до губернатора...
Страшно жить: В Башкирии орудуют бандиты, выдающие себя за военных Известный в башкирском городе «подполковник» в очередной раз заставил горожан понервничать, рассказывая о своей любви к издевательствам. В Башкирии с...
Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino. 51-летний итальянский дизайнер заменит Пьерпаоло Пиччоли, который на днях покинул модны...
Алла Пугачёва прокомментировала теракт в "Крокус Сити Холле" Алла Пугачёва в своём инстаграме* опубликовала пост, в котором высказалась о теракте в "Крокус Сити Холле", который произошёл неделю назад. Ранее пев...
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...
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...
Цены на нефть растут на фоне падения запасов нефти в долларах и США Нефть выросла в среду на фоне ослабления доллара, сокращения запасов сырой нефти в США и того, что Великобритания одобрила еще одну вакцину от корона...
Завораживающие кадры: буря из пустыни Гоби накрыла Амурскую область Жители Благовещенска сегодня как будто оказались на Марсе. Из Китая и Монголии циклон принес такую песчаную бурю, что не было видно даже солнца &mdas...
На Пятом канале акция «День добрых дел» для пострадавших от терактов в Красногорске и Белгороде ПОЖЕРТВОВАТЬ Сегодня День добрых дел на Пятом канале. На этот раз он отличается от традиционного формата. Еще в субботу 23 марта в своем эфире Пятый ...
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...
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...
Система искусственного интеллекта HeAR от Google использует звуки для обнаружения заболеваний легких Команда исследователей искусственного интеллекта из Google Research, работающая с парой коллег из Центра исследований инфекционных заболеваний в Замб...
Обнаружена уязвимость в системах виртуальной реальности Команда компьютерных ученых из Чикагского университета обнаружила потенциальную уязвимость в системах виртуальной реальности, которая может позволить...
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...
Леонид Слуцкий предложил регламентировать работу микрофинансовых организаций Лидер ЛДПР Леонид Слуцкий поднял проблемный вопрос деятельности микрофинансовых организаций. Депутат заявил о необходимости изменить требования к их ...
Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino Алессандро Микеле стал новым креативным директором Valentino. 51-летний итальянский дизайнер заменит Пьерпаоло Пиччоли, который на днях покинул модны...
Пользователи X раскритиковали президента Польши за желание сберечь американских солдат После заявления президента Польши Анджея Дуды о необходимости прекратить действия России для защиты американских солдат от возможной гибели, пользова...
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 ...
Алла Пугачёва прокомментировала теракт в "Крокус Сити Холле" Алла Пугачёва в своём инстаграме* опубликовала пост, в котором высказалась о теракте в "Крокус Сити Холле", который произошёл неделю назад. Ранее пев...
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...
Ремонт по ОСАГО: сервис требует доплату, законно ли это? Проблемы с параллельным импортом и нехватка оригинальных новых запчастей привели к росту стоимости ремонта автомобилей. Полис ОСАГО позволяет возмест...
Почему аутсорсинг персонала остается в тренде: выгоды и преимущества Идея аутсорсинга, то есть найма персонала сторонней компании для выполнения различных услуг, появилась в бизнес-среде в конце 20 века. По своей сути ...
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...
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...
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...
Сборная команда Брянской области успешно выступила на Первенстве ЦФО по пауэрлифтингу В Туле завершилось Первенство Центрального федерального округа по пауэрлифтингу. Успешное выступление на соревновании продемонстрировала сборная спор...
В Брянске открыли завод по сбору грузовиков В Брянске открыли завод по сбору грузовиков из КНР Продавать продукцию будут под брендом BNM Мероприятие прошло 18 августа. На открытии присутствовал...
Рабинер об уходе Федотова из ЦСКА: «И зачем человеку карьеру ломали, заваривали международный скандал? Бессмысленная и беспощадная история» Сегодня ЦСКА объявил о расторжении контракта с 27-летним вратарем, сообщив, что клуб сохранил спортивные права на хоккеиста. «И вот спрашивается: зач...
НХЛ. «Вашингтон» сыграет с «Торонто», «Каролина» примет «Детройт», «Рейнджерс» против «Колорадо» «Рейнджерс» сыграют с «Колорадо», «Флорида» против «Айлендерс», «Миннесота» – «Сан-Хосе», «Ванкувер» будет противостоять «Далласу». НХЛ Регулярный че...