جيوب هوائية عملاقة حول ناقلات النفط تسهل حركتها في البحار

مقارنات بين طوربيدات بلاستيكية مصنوعة بالطباعة ثلاثية الأبعاد وبين التجاويف الهوائية التي تتخذ هيئة قطرة الدموع

يمكن لطريقة جديدة أن تساعد ناقلات النفط وغيرها من السفن الثقيلة على توفير الطاقة من خلال خفض مقدار الاحتكاك والسحب في المياه. وينتُج عن توظيف هذه الطريقة تلقائياً جيوبٌ هوائية طوربيدية الشكل حول الأجسام.
وقد أثبت علماء من جامعة «كاوست» أن تكوين تجاويف غازية شبيهة بقطرات الدموع حول الأجسام الكروية المعدنية يُمَكّنها فعلياً من الحركة عبر السوائل بلا احتكاك.
كانت دراسة سابقة قد أظهرت أن الأجسام الكروية المعدنية التي تُسخّن إلى درجة حرارة 400 درجة مئوية ستسقط سقوطاً حراً في السوائل أسرع مرتين من الأجسام الدائرية التي توازي حرارتها درجة حرارة الغرفة. ويكمن السر في وجود فقاعة رقيقة من الغاز المتبخر، تظهر حول الكرات الساخنة وتمنع جزيئات السائل من الالتصاق بها، وإحداث الاحتكاك.
ولكن حتى بعد أن حافظ الباحثان في قسم العلوم والهندسة الفيزيائية بكاوست، الدكتور إيفان فاكارليسكي، والبروفسور سيجي ثورودسن، على استقرار طبقة الغاز هذه باستخدام طبقات «فائقة الكراهية للماء» على الأجسام الكروية، ظلت قوى السحب كبيرة للغاية. لذا فقد تطلعوا إلى تكوين طبقات غازية أكثر سُمكاً، من شأنها أن تقلل السحب أكثر من ذلك.
ولاحظ الباحثون أن الأجسام الكروية الساخنة سقطت أسرع عندما أُسْقِطَت إلى السائل، بدلاً من إطلاقها بداخله. وكشفت كاميرات تصوير الفيديو عالية السرعة أنه عند الاصطدام، أُحيطت الأجسام الكروية بجيب هوائي مسحوب في شكل شبيه بقطرة الدمع، يعادل حجمه 5 إلى 15 مرة حجم المعدن. وقد تسارَع الجيب الهوائي العملاق إلى الأسفل نحو قاع خزان المياه الذي يبلغ عمقه مترين، حتى وصل إلى سرعة ثابتة، مضاهياً بذلك التوقعات الخاصة بالظروف التي يكون فيها السحب مقارباً للصفر.
وبجعل تجاويف الهواء العملاقة تتسابق مع مقذوفات بلاستيكية مطابقة في الحجم، أثبت الفريق أن الغازات قللت مُعامِلات السَّحب بمقدار عشرة أمثال مقارنةً بالمواد الصلبة. وأظهرت التحليلات أيضاً أن سرعة سقوط التجويف الهوائي يمكن حسابها بالضبط من الكثافة الأولية للجسم الكروي وحجم الهواء المحتبس. ويقول فاكارليسكي: «لقد بيَّنَّا أن ظاهرة الجسم الكروي في التجويف الهوائي يمكن تفسيرها بمعادلات بسيطة للغاية، ويمكن لهذه الظاهرة أن تجد طريقها إلى الكتب الدراسية».