Mit Hai-Kraft auf erfolgreicher Forschungsfahrt

„Svenja und Lill-Marie haben dieses Projekt mit viel Fleiß und Ausdauer zum Erfolg gebracht“, berichtet Volker Meyer, Leiter der Elektronikwerkstatt am Bremer Max-Planck-Institut für Marine Mikrobiologie, der das Projekt begleitet hat. Er hat auch einen Strömungskanal, der in früheren Jahren am Institut regelmäßig im Einsatz war, wieder fit gemacht und für das Projekt eingesetzt. Außerdem wurden die Schülerinnen von Soeren Ahmerkamp, Wissenschaftler in der Abteilung Biogeochemie des Bremer Instituts, wissenschaftlich begleitet und fanden immer ein offenes Ohr.

Svenja Paulsen und Lill-Marie Phillips übertragen in ihrem Projekt eine schlaue Lösung aus der Natur auf Tiefseeforschungsgeräte. Dabei schauten sie sich den Trick ab, der Haie zu besonders effizienten Schwimmern in den Weltmeeren macht: Haie tragen auf ihrer Haut schuppenartige Zähnchen, die sogenannten Placoidschuppen, die den Wasserwiderstand verringern. Dadurch wird es möglich, ohne großen Energieaufwand große Geschwindigkeiten zu erreichen und aufrechtzuerhalten. Fährt man mit der Hand über die Haut eines Hais, fühlt sie sich wie Sandpapier an.

Svenja und Lill-Marie haben dieses Konzept auf Unterwassergleiter übertragen. Das sind unbemannte Tauchroboter, die sich zur Fortbewegung eines ähnlichen Prinzips bedienen wie Segelflugzeuge. Durch die Haihaut könnten sie Energie sparen und so noch länger ununterbrochen im Einsatz bleiben. Die beiden Jungforscherinnen bauten ein Modell nur aus Styropor und eines, das mit selbst hergestellten Placoidschuppen bedeckt war. Dann verglichen die Schülerinnen das Verhalten der Modelle in der Strömung. „Wir haben die Turbulenzen, die rund um unser Modell eines Gleiters entstehen, im Strömungskanal des Bremer Max-Planck-Instituts simuliert und vermessen“, erklärt Svenja. „So konnten wir den Kraftaufwand mit und ohne Schuppen vergleichen.“

Tatsachlich ließ sich das Prinzip der Effizienzsteigerung durch Placoidschuppen bei Haien auf das Modell übertragen. Die Kraftmessung im Strömungskanal ergab, dass das placoidbestückte Modell ein Viertel weniger Kraft braucht als das unbestückte Styropormodell. „Dadurch haben wir gezeigt, dass das Prinzip auch für Tiefseegleiter anwendbar wäre“, erklärt Svenja. 

„Die Visualisierung der Turbulenzen in unserem Strömungskanal und die Zugkraftmessung an den Modellen waren für das Projekt wichtige Bausteine, die zusammen mit der wissenschaftlichen Herangehensweise der Schülerinnen ihren ersten Platz in der Sparte Physik begründen. Wir gratulieren herzlich und wünschen viel Erfolg im Landeswettbewerb!“, so Volker Meyer.