The Sea Galvanometers
Исследования гидродинамических эффектов, связанных с движением малошумных подводных тел природного и техногенного происхождения от малых подводных форм – МПФ (подводные боевые пловцы-диверсанты, средства доставки боевых пловцов, миниподлодки, в том числе проектируемые по заданию Пентагона летающие подводные лодки и разработанные в С.-Петербурге (РФ) пилотируемые подводные аппараты "Blue Space" и др.) до современных АПЛ, ведутся учеными различных стран с середины шестидесятых годов ХХ столетия. За это время, благодаря интенсивным теоретическим разработкам и лабораторному моделированию, установлен ряд физических механизмов генерирования пространственных гидродинамических возмущений стратифицированной среды, определены характерные черты этих процессов. Полученные в исследованиях теоретические результаты и данные лабораторного моделирования хорошо согласуются друг с другом и применимы при планировании натурных наблюдений и интерпретации их данных. [1]
Известно [2], что такие животные как щуки, акулы, колюшки, миноги и другие гидробионты, и некоторые представители наземных животных и пернатых, не обладающие способностью к акустической локации, ориентируются в окружающей среде при помощи высокоразвитых систем дистантного осязания (гальваномеханорецепторов – ампул Лоренцини). Сопоставление биологических и технических средств гидролокации показало, что в навигационной бионике существуют значительные резервы, которые необходимо использовать при решении различных научно-технических задач прикладного характера. Живые обитатели водоемов отсутствие способности к гидроакустической локации компенсируют способностью гидродинамического восприятия аномалий гидрофизического поля, реализуя при этом пассивные методы локации и навигации. Основным способом раскрытия сущности биологических навигационных органов гидробионтов является их идентификация по техническим прототипам. В исследованиях было обращено внимание на основные особенности и функции живых организмов, а также на закономерности их формообразования и принципы, на которых может быть основано построение обобщенной функциональной модели.
Наиболее ярким подтверждением существования такого малоизученного на сегодняшний день механизма является наличие органов чувств обнаружения механических и электрических параметров возмущений, сопутствующих жизнедеятельности гидробионтов, в живой природе, например, у щук, акул, колюшек, миног и других животных, не обладающих способностью к гидроакустической локации [3,4]. Морские млекопитающиеся дюгони и ламантины, обладающие способностью к гидроакустической локации, проводят жизнь среди скал и зарослей морской травы с преимущественной активностью в ночное время. Подобный образ жизни дополнительно требует наличие высокоразвитого аппарата ориентации. Функции такого аппарата выполняют высокоразвитые органы дистантного осязания, которые имеются также и у представителей других видов животного мира. Исследования фелинологов показали, что у особей семейства кошачьих это "фолликула", которая функционально является аналогом ампулы Лоренцини. Не обделила такими органами природа и представителей пернатых. Так, по утверждению орнитологов, у птенца колибри на спинке имеются специальные перышки, позволяющие ему распознавать мать по характеру механических движений ее крыльев, которые возбуждают в атмосфере аналогичные локальные, мелкомасштабные возмущения.
Биологические наблюдения показали, что органы дистантного осязания у животных обладают способностью восприятия локальных мелкомасштабных аномалий физических полей окружающей среды. Проведенные исследования позволили сделать вывод о необходимости углубленных разработок механизма формирования пространственных проявлений жизнедеятельности гидробионтов (как носителей информации) и создания в интересах разработки систем обнаружения МПФ с “малой отражающей способностью” технических средств отбора этой информации с учетом того, что условия сбора и регистрации энергии, несущей информацию, разнообразны, а в некоторых случаях непредсказуемы. Физико-механические аспекты функционирования высокоразвитых органов дистантного осязания животных рассмотрены в работах [1,2,3,4,5,6,7,8,9,10,11,12].
Еще в глубокой древности человек почувствовал электричество у рыб, не подозревая при этом о его существовании. Но только в девятнадцатом веке ученые установили, что все живые ткани и клетки своеобразные источники электрического тока и что без электричества жизнь существовать не может.
А. Прессман выдвинул оригинальную гипотезу, согласно которой животные могут использовать слабые электромагнитные поля для обмена информацией, для общения между собой. Однако, пока со всей определенностью можно сказать, что ни одно животное на земле не способно ощутить с помощью какого-нибудь органа чувств электрическое поле, кроме... рыб! А некоторые виды рыб, как оказалось, даже лучше чувствуют его, чем видят или слышат, а потому верно утверждение: рыбы - уникальные существа.
Морские биологи из Гавайского университета в своих исследованиях подтвердили, что акулы фиксируют изменения магнитных полей. В основу исследований положена способность акул перемещаться на огромные расстояния, не сворачивая с прямой траектории. В исследованиях были использованы семь акул. Их поместили в резервуар диаметром 7 м. От рыб требовалось разыскивать пищу, координируя свои поиски с изменениями магнитного поля, которые достигались с помощью медной проволоки, обматывающей резервуар по периметру. Акулы неизменно находили еду, ориентируясь по своему внутреннему компасу – без всяких внешних признаков типа запаха или вида пищи. Убедившись в наличии описанного феномена, ученые работают над раскрытием механизма, позволяющего акулам воспринимать тонкие электрические импульсы.
В жизни разных рыб роль электричества различна, больше всего известны так называемые сильноэлектрические рыбы, хотя их всего несколько видов. Они называются так потому, что с помощью специальных органов создают в воде мощные электрические разряды. Пресноводный угорь, к примеру, создает напряжение такой силы, что сравниться с ним может лишь тысяча батареек для карманного фонарика, С помощью таких "ударов" он или отражает нападение противника, или парализует свою жертву. Такие рыбы довольно хорошо изучены биологами. Но есть и другие виды, называемые слабоэлектрическими. Эти животные излучают относительно слабые сигналы. К ним относится большинство из всех 20 тысяч видов рыб. Самое удивительное, что эти рыбы не имеют каких-то особых электрических органов. Ученые выяснили, что обыкновенные рыбы - караси, пескари и многие-многие другие - излучают слабый электрический сигнал и чувствуют электрическое поле!
Биологи обнаружили странное поведение небольшой пресноводной рыбки - американского сомика. Оказалось, приближение к нему металлической палочки в воде он чувствовал на расстоянии нескольких сантиметров. А реагировал на нее, когда ею дотрагивались до него. Английский ученый Ганс Лиссман придумывал всяческие ухищрения, чтобы обмануть другую рыбку - нильского сомика, гимнархуса. Чего он только не делал, а гимнархус на расстоянии чувствовал металлические предметы, даже если они были строго изолированы от воды, например, заключены в парафиновую или стеклянную оболочку.
Для проверки чувствительности электpорецепторов, во время опытов аквариум с рыбкой закрывали темной тканью или бумагой и водили рядом по воздуху небольшим магнитом. И рыбка чувствовала магнитное поле! Потом исследователи просто водили возле аквариума руками. И она реагировала даже на такое слабое, создаваемое человеческой рукой биоэлектрическое поле.
Рыбы не хуже, а порой и лучше самых чувствительных в мире приборов регистрируют электрическое поле и замечают малейшее изменение его напряженности. Рыбы не только плавающие "гальванометры", но и плавающие "электрогенераторы". Иными словами, они излучают в воду электрический сигнал и создают вокруг себя электрическое поле, значительно большее по силе, чем-то, что возникает вокруг обычных живых клеток.
Исследования показали, что у рыб есть особый механизм генерации и регистрации электрических сигналов, которые распространяются в морской воде, не затухая, на расстояния в тысячи километров. Электрический ток малой частоты может обежать весь Мировой океан. Морские рыбы используют свою способность при помощи гальваномеханорецепторов чувствовать слабые электрические сигналы, чтобы ориентироваться в океане во время миграции на тысячи километров. Особенности реакции рыб на электрические сигналы могут стать основой для разработки самых различных устройств электролокации и подводной связи. Такие устройства будут значительно лучше используемых в настоящее время систем гидроакустики поскольку электрическому сигналу в воде нет преград, он может даже в отличие от звука выйти из воды.
Способность гидробионтов вырабатывать электрический ток и чувствовать электрическое поле дали еще один толчок новым подходам к вопросу создания систем подводной локации и разработки принципиально новых, не акустических средств освещения подводной обстановки, построенных на использовании не известных ранее эффектов и явлений. Эта способность может позволить при помощи гальваномеханорецепторов не только регистрировать параметры аномалий гидрофизического поля, но и использовать создаваемые животными слабые электромагнитные поля для реализации методов пассивной гидролокации, а также для обмена информацией и общения между подводными объектами природного и техногенного происхождения. Правомерность таких выводов подтверждена результатами исследований Л.М. Бреховских, А.В. Прессмана, В.П. Селезнева (РФ), А.Н.Князюка (Украина), Жака Кусто (Франция), Евгении Кларк (США), Ганса Лиссмана (Англия) и ряда других ученых [1].
В этом отношении неакустическим средствам, которые предлагается создать на основе обсуждаемых исследований на сегодняшний день в Мировой науке и практике нет ни альтернативы, ни тем более, конкуренции.
Впервые в мировой науке доказана реальная возможность практического использования методов навигационной гидробионики в гидролокации. Результаты исследований аналогов в мировой науке не имеют.
Литература:
1. Князюк А.Н Начала гидрофизической локации. - К: "Изобретатель и рационализатор" № 2 2003, с.36.
2. Князюк А.Н Навигационная гидробионика и гидрофизическая локация. - К: "Изобретатель и рационализатор" №4 2004, с.27-29.
3. Селезнев В.П., Селезнева Н.В. Навигационная бионика, М.: Машиностроение, 1987, 256 с.
4. Князюк А.Н Противотеррористическая и противодиверсионная оборона морских стратегических объектов. -К: "Изобретатель и рационализатор" № 2 2003, с.37-38
5. Князюк А.Н Волновые процессы в стратифицированном океане. - К: "Изобретатель и рационализатор" №3 2003, с.27-28
6. Князюк А.Н Стационарная система учета рыбных запасов в рыборазводных хозяйствах. - К: "Изобретатель и рационализатор" №7 2006, с.13-14.
7. Князюк А.Н Подводный щит. -К: "Национальная безопасность Украины" (Аспект) № 9-10 2007, с.55-59
8. Князюк А.Н Заблокированные массы и волны-монстры. - К: 2004, с. 148 Свидетельство о регистрации авторского права № 18187
9. Князюк А.Н Солитони в Мировом океане. - К: 2005, с. 185 Свидетельство о регистрации авторского права № 18185
10. Князюк А.Н, Гаращенко В.Т. Начала гидрофизической локации. - К: 2005, с. 216. Свидетельство о регистрации авторского права № 14517
11.Князюк А.Н Нефтегазовые коридоры и недостаточность оценки подводной и надводной обстановки. - К: 2007, с. 115 (подготовлено к публикации)
12. Князюк А.Н Объемные солитоны Князюка в стратифицированной среде. (Описание открытия). - К: 2005, с. 26 Свидетельство о регистрации авторского права № 14516
Комментариев нет:
Отправить комментарий