Искусственный риф, спроектированный инженерами, может защитить морскую жизнь и уменьшить ущерб от шторма

Искусственный риф, спроектированный инженерами, может защитить морскую жизнь и уменьшить ущерб от шторма
21:08, 28 Мар.

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. Читать весь текст на android-robot.com.

 

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...

Насколько корректно бесплатное скачивание музыки в Сети? Давайте в этой статье поговорим о том, насколько корректно скачивать недавно вышедшую в свет музыку в сети Интернет, а также о том, насколько это мож...

Основательница магазина корейской косметики рассказала о произволе в Инстаграм Основательница магазина корейской косметики LaskshmiShop рассказала о произволе искуственного интеллекта в ее Инстаграмм аккаунте, на который подписа...

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...

«Российские чиновники кажутся довольно хорошими продавцами навоза». Белый дом назвал «пропагандой» заявления Москвы о причастности Украины к теракту в «Крокусе» Белый дом назвал «ерундой» и «пропагандой» заявления российских властей о возможной причастности Украины к теракту в «Крокус Сити Холле». Советник Бе...

В секторе Газа неизбежен голод — так говорят эксперты. Предотвратить его может прекращение огня, но Израиль и ХАМАС не готовы на это пойти, пишет The Economist Самолет сбрасывает гуманитарную помощью над севером сектора Газа Голод на севере сектора Газа неизбежен и, вероятно, начнется в мае, а к июлю голодат...

Мозг человека увеличивается каждое поколение, и это хороший знак для молодежи Каждые 10 лет объем мозга людей увеличивается. Изображение: lifehacker.com Человеческий мозг весит примерно 1,5 килограмма, а его объем может достига...

Что происходит с озером Байкал и почему ученые обеспокоены? Экосистема озера Байкал находится под угрозой из-за климатических измененийФото: W0ZNY / WIKIMEDIA COMMONS Одно из самых удивительных природных образ...

Рынок консолей в стагнации, но на Xbox могут появиться другие магазины – Фил Спенсер В последние дни было много споров и опасений по поводу будущего Xbox, поскольку Microsoft, похоже, отходит от эксклюзивов и традиционного консольного...

Выпущен Vivo X Fold 3 – самый тонкий и лёгкий гибкий смартфон в мире Vivo анонсировала два новых смартфона Vivo X Fold 3 и Fold 3 Pro. По сравнению с предшественниками, производитель не только уменьшил размеры новинок,...

Как составить красивый букет из тюльпанов? Составить красивый букет из тюльпанов своими руками реально, но придется продумать весь процесс до мелочей, чтобы результат проделанной работы вас по...

Большинство регионов Поволжья попали в рейтинг перспективности трудоустройства среди российских субъектов Лидером Рейтинга регионов по перспективности трудоустройства в начале 2024 года стала Республика Татарстан, набравшая 77,42 балла. На одну активную в...

Умер спортивный комментатор Василий Уткин СМИ распространяют информацию о том, что умер спортивный комментатор Василий Уткин. Журналисту было всего 52 года.В последнее время Уткин сильно боле...

Вопреки санкциям: российский ВПК увеличил производство оружия и техники в разы По итогам 2023 года российский оборонно-промышленный комплекс в разы увеличил производство оружия и боеприпасов, заявил министр обороны РФ Сергей Шой...

Видео курс «Волны Вульфа» — Бесплатно Выкладываю Видео курс «Волны Вульфа» абсолютно Бесплатно! Курс уже очень давно создан, его больше не продаем так же давно, паттерн Волны Ву...

Бесплатный курс по модели Po3 из 5 видео уроков Сегодня представляю вам Бесплатный курс по модели Po3 из 5 видео уроков. Её еще называют: Power of Three / Power of 3 / модель AMD / pattern AMD. Уже...

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...

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...

Русская поэма Издательство «Альпина Проза» представляет книгу Анатолия Наймана «Русская поэма». Эта книга — развернутый комментарий Анатолия Наймана к главным, осн...

Палеолитическое орудие на картине XV века Группа ученых из Кембриджского университета и Дартмутского колледжа определила, что камень, изображенный на картине французского художника XV века Жа...

Русская поэма Издательство «Альпина Проза» представляет книгу Анатолия Наймана «Русская поэма». Эта книга — развернутый комментарий Анатолия Наймана к главным, осн...

Палеолитическое орудие на картине XV века Группа ученых из Кембриджского университета и Дартмутского колледжа определила, что камень, изображенный на картине французского художника XV века Жа...

Ковбоями не рождаются. Евгений Ландик о своей необычной профессии Побороть страх и добиться успеха. Просто сказать, но не так легко сделать. Однако Евгений Ландик из Брянской области на собственном примере доказал, ...

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 ...

Valve официально прекратила поддержку CS:GO Компания Valve объявила о прекращении поддержки легендарной игры Counter-Strike: Global Offensive с 1 января 2024 года.С начала нового года компания ...

CS2: борьба за 200 тыс. долларов. Кто победит? В данной статье вы увидите обзор финалистов Elisa Masters Espoо 2023, а также общую информацию по турниру! Турнир Elisa Masters Espoo 2023 – это круп...

"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...

«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...

Насколько корректно бесплатное скачивание музыки в Сети? Давайте в этой статье поговорим о том, насколько корректно скачивать недавно вышедшую в свет музыку в сети Интернет, а также о том, насколько это мож...

Основательница магазина корейской косметики рассказала о произволе в Инстаграм Основательница магазина корейской косметики LaskshmiShop рассказала о произволе искуственного интеллекта в ее Инстаграмм аккаунте, на который подписа...

Лазерная эпиляция: удаление волос навсегда Избавление от нежелательных волос навсегда стало возможным при помощи применения современного метода – лазерной эпиляции. Безболезненный и безопасный...

BeOrganic — магазин аюрведических товаров: описание Интернет-магазин аюрведических товаров BeOrganic ставит перед собой задачу по продаже исключительно натуральной продукции. Она востребована у всех, к...

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...

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...

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...

Как заказать Nike по доступной цене Nike – один из самых известных мировых брендов спортивной одежды и обуви. Эта американская компания была основана в 1964 году профессиональным бегуно...

Резиновое покрытие для ледовых арен и открытых катков Небольшие ледовые арены могут обустраиваться не только в спортивных комплексах, но и на территории торгово-развлекательных центров. Здесь важно подоб...

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...