@ 2014.08.31 , 22:08

以鱼为原型来设计超跑

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如果你在放假的时候突然冒出来个奇想需要你的老板在策划案上签字,他会作何反应?我想大多数直接反应是“不太激动”甚至是臭着脸直接不批。但是Frank Stephenson的老板不一样,他的工作环境也跟我们的不同。而标题中提到的鱼,当然也不可能是普通的鱼。

Stephenson是迈凯轮汽车集团的设计总监,他在加勒比海地区度假期间注意到下榻度假区注意到旗鱼,该度假区的工作人员告诉他说能捕到这种鱼真的很不容易因为它游得非常快。因为这句话,Stephenson对旗鱼产生了浓厚的兴趣并开始对它进行研究看看到底是什么让它“跑”得这么快。

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在返回伦敦的路上Stephenson在迈阿密逗留了几天,深入当地渔村。幸运的是,刚好碰上渔民捕上旗鱼。于是他把它买了下来送到市区做成了标本,最终运送到了迈凯轮汽车动力实验室的扫描处,这是公司研究自然鱼类能够快速游动的部门。

旗鱼是一种洄游性剑鱼,其速度比博尔特(Usain Bolt,世界短跑纪录保持者,牙买加运动员)跑100米要花的时间还要少一半。它们之所以有如此惊人的速度是为了突发制人,追捕比它们小的、快速游动的鱼。经过分析发现,旗鱼皮肤上的鳞片会在水中产生小漩涡让它们周围包裹空气,减少密度更大的水流对速度造成的阻力。

设计进化

迈凯轮的设计师在通风管道里面采用了类似旗鱼鳞片的纹理结构,设计完成了P1超级汽车。这使得进入发动机的空气增加了17%,提高了汽车的行驶效率:P1具有903马力混合动力,因此需要用泵把大量空气灌入发动机帮助燃烧、冷却。同时,P1还借用了旗鱼的鱼鳍上的双重线造型,当旗鱼在水中摆尾时能够快速让水面恢复平静。关于这点,Stephenson介绍这一设计使得汽车更加符合空气动力学。

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大自然用了几百万年的时间进化了自己的设计,这也是Stephenson试图在鱼身上“偷师学艺”的原因。他说:“只要行得通就好了。比如为什么蜥蜴能够倒挂过来,粘在天花板上行走?如果你能找到原因,也可以把这个技术应用到汽车上。那么就算路面湿滑也不用担心轮胎会打滑了。”流体动力学原理在被人类发现的很久以前就被自然运用,三菱重工的工程师就在最近发现一个空气润滑系统,它可以将船表面和水分离减少80%的阻力。气体的密度比水小,所以这样一来船舶的摩擦力就变小了更容易在水面滑行。旗鱼使用的也是相似的原理,而事实也证明,这一原理不仅在水里有用,陆地上一样有效。

箱鲀之灵感

迈凯轮设计工作室兼做科学实验室、艺术工作场和音乐排练室,目的是帮助设计师跳出设计的圈子进入舒适的领域获得灵感。就Stephenson来说,他在办公室里做研究时更像是在学习生物学而不是搞汽车设计。

奔驰(Mercedes Benz)的仿生学汽车是以箱鲀为原型设计,箱鲀身体为硬鳞所披覆就像铠甲一样给它刚性、保护性好及可移动的外观感受。立方体的结构并不会造成阻力,工程师就是模仿它的四方将阻力系数(量化空气、水等阻力强度的系数)降低到破了记录。不仅如此,利用这种结构还将油耗降低20%,氮氧化物排放量少了80%。

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日本汽车制造商日产一直为追求打造极致无碰撞汽车而努力,制造了小可爱机器人概念车EPORO,灵感来源同样是茫茫大海上的各种生物。EPORO的联合制作人Toru Futami说:“寻找极致无碰撞的最终形式无非在大自然中,特别是鱼类。鱼的运动可以避开障碍物,这是机器人运动算法的基础原理,这算法其实很简单。”

据介绍,鱼的行动规则有三条:1.不要走得太远 2.不要靠太近 3.不要撞在一起。机器人已经激发了日产的一些汽车功能,包括智能刹车辅助系统(IBA)和正面碰撞预警(FCW)。这些都是新型自主汽车可以采用的基础系统,这样可以省去车道、交通灯甚至指示牌。某些汽车零件也可能会过时,Stephenson主张:“我们已经做出无需雨刷的系统,动物的眼睛上就没有雨刷。”

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当然,并不是所有灵感都来源于水下。比如EPORO,内含尼桑开发的激光测距技术(LRF),它的灵感就是大黄蜂。大黄蜂能在两米之内、180度地感知障碍物的存在。一旦探测到,EPORO就能将车轮与其打成直角或更大的角度,避免碰撞。

仿生学已经成为很多汽车企业的目标,但大自然的秘密所能带给我们的便利远不止于此。今日,NASA还向市民征询未来宇航服的意见。其中一种就是以鱼类和爬行动物的鳞片状皮肤为灵感。越来越多设计师发现,自然界已经出现的技巧远胜于人类大脑想出的设计。因此在任何地方寻求灵感都行得通,哪怕是加勒比海的度假区。

本文译自 BBC,由译者 小笨 基于创作共用协议(BY-NC)发布。


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