Von der Speikobra zum Wasserstrahlschneiden: Mechanismen der impulsartigen Fluidbeschleunigung und deren effiziente Anwendung in der Technik
Zusammenfassung der Projektergebnisse
Die impulsartige Erzeugung von Flüssigkeitsstrahlen wird in der Natur bei verschiedenen Arten zur Feindabwehr, Nahrungsbeschaffung und Kommunikation genutzt. Auffällig hierbei ist die Varianz der konstruktiven Lösungen, die sich in der Natur zur Beschleunigung von Flüssigkeiten entwickelt haben. Solche Konzepte könnten zur Verbesserung industrieller Prozesse wie das Strahlschneiden, die Reinigung oder die Injektion in technischen und medizinischen Bereichen eingesetzt werden. Diese Mechanismen waren bisher jedoch noch nicht ausreichend erforscht, um deren Wirkung im Detail zu verstehen und auf größere Skalen zu übertragen. Das Gemeinschaftsvorhaben zwischen Biologen und Ingenieuren hat diese Prozesse in der Natur am Beispiel der Speikobras, des Schützenfischs und der Pistolenkrebse erforscht. Allen drei Tiergruppen ist gemeinsam, dass sie impulsartig Flüssigkeitsstrahlen erzeugen, diese sich jedoch in ihrer Struktur, ihrer Reichweite und ihrem Zerfall deutlich unterscheiden. Im Rahmen des Verbundprojektes wurden die Mechanismen der Erzeugung und der artspezifischen Formgebung des Strahls analysiert und das so entwickelte Verständnis für ingenieurtechnische Anwendung verfügbar gemacht.
Projektbezogene Publikationen (Auswahl)
- (2010) Spitting cobras - venom spitting as model for technical applications. Verh Dtsch Zool Ges.
Balmert A, Hess D, Brücker C, Bleckmann H, Westhoff G
- (2011) Spitting cobras – fluid jets in nature as models for technical applications. Bioinspiration, Biomimetics and Bioreplication. Proceeedings of spy. Martin-Palma RJ, Lakhtakia A (eds) Vol. 7975, San Diego, California, USA
Balmert A, Hess D, Brücker C, Bleckmann H, Westhoff, G
- (2011) Spitting cobras: fluid jets in nature as models for technical applications. Proc. SPIE 7975, Bioinspiration, Biomimetics, and Bioreplication, 797514 (March 23, 2011)
Balmert A, Hess D, Brücker CH, Bleckmann H, Westhoff G
(Siehe online unter https://dx.doi.org/10.1117/12.880392) - (2012) Spitting in spitting cobras: Fang morphology, rheological properties of the venom and 3D flow in the venom channel. 105. Jahrestagung der Deutschen Zoologischen Gesellschaft. Konstanz, Germany
Triep M, Balmert A, Hess D, Chaves H, Brücker Ch, Westhoff G, Bleckmann H
- (2013) Spitting in spitting cobras. II. 3D flow in the venom channel: do the internal ridges act as flow guide vanes. PLoS ONE. DOI: 10.1371
Triep M, Hess D, Chaves H, Brücker Ch, Bleckmann H
- (2013) Vortex formation with a snapping shrimp claw. PLoS ONE 8(11): e77120
Hess D, Brücker Ch, Hegener F, Balmert A, Bleckmann H
(Siehe online unter https://doi.org/10.1371/journal.pone.0077120) - (2014) Archerfish actively control the hydrodynamics of their jets. Current Biology 24: 2156-2160
Gerullis P, Schuster S
(Siehe online unter https://doi.org/10.1016/j.cub.2014.07.059)
