Des chercheurs de l’université de l’Iowa ont annoncé une avancée majeure en matière de fluidité et de maniabilité des véhicules sous-marins.
Dans le cadre d’une nouvelle étude, l’équipe de recherche a équipé les ailes d’un hydroptère sous-marin d’une série de spirales enroulées qui, une fois activées, se déroulent, réduisant ainsi la traînée et créant davantage de portance pour l’engin lorsque le courant d’eau circule autour de lui.
Cette technologie est issue du laboratoire de Caterina Lamuta, professeure agrégée au département de génie mécanique de la faculté d’ingénierie, qui travaille sur une technologie imitant la peau, les muscles et les tissus d’une pieuvre. L’objectif est de construire, et à terme de déployer, des véhicules sous-marins qui se déplacent facilement dans n’importe quel environnement sous-marin, avec des appendices capables d’atteindre les espaces les plus réduits. Les applications potentielles sont nombreuses, allant de l’inspection des conduites sous-marines à la collecte d’échantillons en eaux profondes.
Dans cette étude, le groupe de recherche de Lamuta a démontré la validité du concept des spirales enroulées, qu’ils appellent « muscles artificiels en spirale torsadée ». Ces spirales synthétiques sont conçues pour imiter les muscles papillaires d’une pieuvre, qui sont situés sur la peau de l’animal et peuvent se dérouler à tout moment pour se camoufler et faciliter les mouvements lorsque les conditions de circulation changent dans l’eau.
L’équipe a modifié les ailes d’un hydroptère en y ajoutant deux rangées de quatre muscles artificiels en spirale torsadée, chacun alimenté par deux minuscules moteurs électriques, appelés actionneurs. Lors d’expériences avec de l’eau se déplaçant à différentes vitesses, les chercheurs ont constaté que l’hydroptère générait une portance pouvant atteindre 30 % et réduisait la traînée jusqu’à 10 % lors de certaines manœuvres. Grâce à cette portance accrue et à cette traînée réduite, l’hydrofoil a déplacé l’eau plus facilement dans différentes conditions de courant, même lorsque l’engin était fortement incliné dans le sens contraire du courant.
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« Cette étude peut contribuer à rendre les véhicules sous-marins sans pilote plus efficaces, en utilisant des muscles artificiels peu coûteux inspirés du mouvement des muscles papillaires des poulpes. Elle peut contribuer à économiser de l’énergie et à améliorer la portabilité et la maniabilité des véhicules maritimes », ajoute Rabiu Mamman, doctorant en génie mécanique à la faculté d’ingénierie et assistant de recherche diplômé à l’IIHR Hydroscience & Engineering.
Les auteurs affirment qu’il s’agit de la première démonstration d’un dispositif de contrôle des flux sous-marins alimenté par des muscles artificiels torsadés.
L’étude, intitulée « Bioinspired active vortex generators for underwater flow control » (Générateurs de tourbillons actifs bio-inspirés pour le contrôle des flux sous-marins), a été publiée en ligne le 26 août dans la revue Robotics Reports. DOI : 10.1177/28350111251365627
Lamuta est l’auteur correspondant de l’étude. Mamman est le premier auteur de l’article. Thilina Weerakkody, doctorante dans le laboratoire de Lamuta, est co-auteure.
