Mini-U-Boote mit Dellen noch besser steuerbar

Widerstandsänderungen lassen sich laut University of Michigan für präzises Navigieren nutzen

Golfball: Dellen entstehen durch Unterdruck (Foto: Anchal Sareen, umich.edu)

Ann Arbor (pte002/20.05.2025/06:05)

Objekte, deren Außenhaut nicht glatt ist, sondern kleine Vertiefungen hat, ähnlich wie Golfbälle, gleiten mit geringerem Widerstand durch Medien wie Luft und Wasser. Das zeigen Forscher der University of Michigan an einem Prototypen bei Versuchen im Windkanal. Einmal angeschoben oder geschlagen, gelangen sie 30 Prozent weiter als glatte Objekte mit gleicher Form. Das könnte insbesondere U-Boote künftig noch effektiver machen.

Glatte Oberflächen bremsen

Die unterschiedlichen Luft- beziehungsweise Wasserwiederstände von glatten und genoppten Oberflächen lassen sich auch zur Steuerung von Objekten nutzen. Wird eine mit Noppen übersäte Kugel zeitweise auf einer Seite glatt, wirkt das wie eine Bremse. Die Kugel beschreibt eine Kurve.

"Eine dynamisch programmierbare Außenhaut an einem Unterwasserfahrzeug könnte den Widerstand drastisch reduzieren und gleichzeitig hervorstehende Anbauteile wie Flossen oder Ruder zum Manövrieren überflüssig machen. Durch aktive Anpassung seiner Oberflächenstruktur könnte das Fahrzeug eine präzise Manövrierfähigkeit bei verbesserter Effizienz und Kontrolle erreichen", sagt Forscherin Anchal Sareen.

Löchrige Hohlkugel mit Latex

Mit ihrem Team hat Sareen eine mit Löchern übersäte Hohlkugel hergestellt, die eine Außenhülle aus Latex bekam. Erzeugten die Forscher im Inneren einen Unterdruck, bildete die Latexhaut an den Löchern Vertiefungen, sodass die Kugel eine Struktur bekam, die der eines Golfballs ähnelte. Strömte wieder Luft in die Hohlkugel, glättete sich die Außenhaut wieder.

Wird das Innere dcer Kugel in mehrere Kammern aufgeteilt, in denen getrennt voneinander Unterdruck erzeugt werden kann, lässt sich das Objekt präzise lenken. Ein anderes Konzept besteht darin, nur eine Hälfte der Hohlkugel mit Löchern zu versehen. Dann lässt sie sich allerdings nur in eine Richtung lenken, unterstreichen die Wissenschaftler.

Bei hohen Windgeschwindigkeiten reduzieren flachere Vertiefungen den Luftwiderstand effektiver, während tiefere Dellen bei niedrigeren Windgeschwindigkeiten effizienter sind. "Langfristig könnte dieses Verfahren kompakten kugelförmigen Roboter-U-Booten für Erkundungs- und Inspektionszwecke zugutekommen, bei denen es mehr auf Manövrierfähigkeit als auf Geschwindigkeit ankommt", so Putu Brahmanda Sudarsana, Doktorand im Fach Maschinenbau.

Aussender:	pressetext.redaktion
Ansprechpartner:	Wolfgang Kempkens
Tel.:	+43-1-81140-300
E-Mail:	kempkens@pressetext.com
Website:	www.pressetext.com