Sualtı dış iskeleti dalış sırasında oksijen tüketimini azaltır

Pekin Üniversitesi'nden (PU) bir araştırma ekibi, dalgıçlar için yüzgeç vuruşlarını destekleyen ve dalış sürecini kolaylaştıran bir dış iskelet geliştirdi. Kas gerginliğinin düşük olması nedeniyle sistem aynı zamanda dalgıçların oksijen tüketimini azaltarak dalış tankında aynı oksijen hacmiyle daha uzun dalış süreleri sağlamayı da amaçlıyor.

Dalış sırasında vücuttaki en büyük kas grupları olan bacaklar çok fazla zorlanır. Buna göre çok fazla oksijene ihtiyaç vardır. Dalış sırasında bu, örneğin hacme, çalışma basıncına, dalış derinliğine, dalgıcın büyüklüğüne ve fiziksel efora bağlı olarak farklı sürelerde dayanan oksijen tüplerinden gelir. Deneyime bağlı olarak bir dalgıcın dakikada yaklaşık 10 ila 25 litre basınçlı havaya ihtiyacı vardır. Bunun yaklaşık yüzde 21'i oksijendir. 10 litrelik bir şişe, maksimum 20 m dalış derinliğinde, 200 bar çalışma basıncında yaklaşık 40 dakika boyunca solunabilir hava sağlayabilecektir.

IEEE Transactions on Robotics dergisinde yayınlanan “Tüplü Dalış için Sualtı Dış İskeleti: Diz Yardımı Yoluyla Hava Tüketimi ve Kas Aktivasyonunun Azaltılması” (PDF) başlıklı çalışmada Çinli araştırmacılar, aynı tank hacmiyle dalış süresini artırmayı amaçladıklarını yazıyor. Bir dış iskelet kullanarak çok fazla oksijen tüketen kasların aktivitelerini azaltarak dalgıcın oksijen ihtiyacını azaltma yaklaşımını izliyorlar.

Belirli aşamalarda destek

Bilim adamlarının geliştirdiği dış iskelet, dalgıcın sırtında su geçirmez olan iki elektrik motoru kullanıyor. Dalgıcın üst ve alt bacaklarındaki manşetlere bağlanan çekme halatlarını hareket ettirerek palet hareketlerini destekler. Tüm sistemi stabilize etmek için kalça kemeri kullanılır. Sualtı dış iskeletinin ağırlığı toplam 9 kg'dır. Ağırlığın çoğu dalgıcın sırtındadır.

Bacak pozisyonu Ataletsel Ölçüm Birimleri (IMU) aracılığıyla belirlendiğinden bacak hareketleri yalnızca belirli pozisyonlarda ve gerektiğinde desteklenir. Örneğin, aşağı doğru kanat hareketi sırasında motor bir kavrama aracılığıyla çalıştırılır. Yukarı vuruş sırasında motor ayrılır ve dalgıcın toparlanma hareketini olumsuz etkilememek için herhangi bir yardım sağlamaz. Araştırmacılar daha önce dalgıçların hareketlerini analiz etmiş ve en uygun destek aşamalarını bulmuşlardı.

Bilim insanları dış iskeleti, 50 m uzunluğunda ve 2 m derinliğindeki bir yüzme havuzunda toplam altı sertifikalı dalgıçla test etti. Her seferinde dış iskelet açıkken veya dış iskelet açıkken yüzgeç vuruşlarıyla 100 m'lik bir mesafeye üç kez dalmak zorunda kaldılar. Dış iskelet etkinleştirildiğinde kuadriseps ve baldır kaslarındaki aktivite yüzde 20'den fazla azaldı ve oksijen alımı yüzde 22,7 azaldı.

Araştırmacılar, gelişmiş bir dış iskeletle oksijen ihtiyacının daha da azaltılabileceğine inanıyor. Bu nedenle çalışmalarını genişletmek istiyorlar. Hesaplamalı akışkanlar dinamiğini kullanarak dalgıcı etkileyen su direncini haritalamak ve incelemek istiyorlar. Ayrıca dış iskelet açık denizde gerçek koşullar altında test edilecek ve dış iskelet için daha hafif malzemeler kullanılacak. Oksijen ölçümünün yanı sıra ek sensörler dalgıcın kalp atış hızı gibi ek ölçümleri de belirlemelidir.

(olb)