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日本新干线外型设计灵感,来自这只鸟?


2020-07-14


日本新干线外型设计灵感,来自这只鸟?

文/玛特.富尼耶(Mat Fournier ) 译/潘文柱

连接东京与博多的高铁线路的特点,就是这些路线必须穿越众多隧道。这个地理条件的限制对新干线的工程师提出了巨大难题:每次当列车进入隧道时,内外的压力差都会造成冲击和震耳欲聋的响声,这对乘客和沿线居民都造成了伤害。在无计可施的情况下,中津英治,负责东京-博多新干线测试的工程师,将思绪转回他偏爱的世界:鸟类世界。「我问自己,」他说道,「是否存在一种生物,能够在空气压力快速变化的情况之下也控制自如?是的,有这样的动物—翠鸟。」

自小热爱鸟类的工程师中津英治在用电脑进行资料类比后,找到了能让新干线列车顺利进入隧道的完美外形:毫无意外,是类似翠鸟的外形。为了捕获猎物,翠鸟在水面上警惕地观察着猎物的行动,然后像一支箭那样俯冲入水中,将猎物咬在嘴里。不过翠鸟的嘴还不仅仅是用于捕鱼,长长的外形也能让翠鸟在不激起任何水花的情况下入水。

翠鸟修长的喙能减少环境转换(也就是从阻力小的空气中转换到阻力更大的水中)时的冲击—新干线列车也用这样的「喙」,解决了进入隧道时造成巨大杂讯和震动的难题,乘客们再也不用忍受不适了。

除此之外,中津英治和他的团队模仿翠鸟而设计的列车外形也让列车在行驶时更节能,而且更高速。「当然最重要的,」工程师总结道,「还是学会观察自然。」

多亏了适合的外形,新干线能像翠鸟入水那样自如地穿过隧道。

翠鸟不但总能在入水前发现猎物,而且还拥有绝佳的水下视力。同别的水鸟一样,牠的视网膜有两个中央凹(「黄色斑点」,微距视力最精準的部位);在水面上牠只利用其中一个中心凹,不过,当牠扎入水中时,第二个也会派上用场。更何况,翠鸟的视网膜有许多能够提高色彩分辨力的脂滴,这让牠能在水下进行更好的定位。待人们更加了解个中机理时,翠鸟的水下视力或许能为研发水下视觉更好的机器提供可参考的想法。

为了在潜水时保护眼睛,翠鸟有一种防护面罩—一块骨质板,与脑袋的前额骨相连,能够保护眼睛在精彩的入水瞬间不受到水的正面冲击。这一块防护骨头的结构引起了工程师们的兴趣:它或许能够启发尤其适用于航空领域的防护装置的发明。

翠鸟不仅能以足够的精準度竖直入水捕食鱼儿,还能同样快速地沖出水面。牠利用的是阿基米德浮体原理:包裹在羽毛中的空气将牠完全地推出水面。然后牠回到栖息处,对着树枝将猎物拍打至昏死,再顺着鱼头将整条鱼吞下。为了便于发现猎物,翠鸟常在水面上的低矮树枝上栖息,不过牠也会在水面上徘徊飞行,接着突然嘴朝下垂直入水。

Alcedo atthis(翠鸟)
●中小型食鱼类水鸟。●身体结实,喙长且细,爪子短,皮毛颜色鲜豔。●在陡峭河岸的洞穴中筑巢。●存在约90种翠鸟。

 

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