The swimming abilities of aquatic-animals are of vital importance to their ecology. The relationship between outer shapes and the swimming ability has been focused just a few centuries ago by engineering community. Present paper surveys the recent studies of the aquatic-animals' swimming performance in the morphological point of view. Also an experimental study is performed in order to investigate the effect of the tail fin's shape on the propulsive performance. The result showed that the morphological study provided valuable data for exploring the secrets of the aquatic-animals' swimming performance.
대부분의 어류가 생존을 위해 회유 또는 이동하는 특성이 있음에도 불구하고 국내에 설치된 어도는 평상시에 고유속과 저수심의 흐름이 발생할 수 있어 어류의 이동에 장애가 되고 있는 실정이다. 또한 어도에 관한 국내 설계기준상 국내 하천에 서식하는 다양한 어종별 유영특성을 고려하지 못하는 한계가 있다. 따라서 어도의 기능을 확보하기 위한 설계기준의 마련이 필요하며, 이를 위해 국내 회유성 어종의 유영특성과 어도의 수리특성에 대한 연구가 필요하다. 이에 본 연구에서는 붕어를 대상으로 증진유속방법과 고정유속방법을 수행하여 가능한 객관적인 어류의 유영특성을 분석하고 한계유영유속을 제시하였다. 증진유속방법 실험을 수행한 결과 붕어는 0.7 m/s ~ 0.8 m/s로 하는 것이 바람직한 것으로 확인되었다. 고정유속방법 실험을 수행한 결과 붕어의 경우는 0.8 m/s 정도로 확인되었다. 따라서 두 실험 방법을 종합적으로 분석한 결과 어도설계를 위한 한계유영유속을 결정하면 붕어의 경우는 약 0.8 m/s로 판단된다. 향후 다양한 회유성 어종에 대해 유영특성의 실험적 연구를 수행하여 어도설계를 위한 대상어종별 유영특성을 고려한 어도설계기준 마련이 필요하다.
어류의 유영능력은 어류의 생존을 결정짓는 중요한 요인이다. 또한, 어류의 유영능력 측정값은 어도 설치 시 서식하는 종에 대한 기초자료, 생태 하천 복원 시 어류의 서식 및 산란장 조성, 생태유량 산정 시 자료로 활용할 수 있다. 그러나 국내의 경우 담수어류의 유영능력에 대한 연구가 거의 이루어지지 않거나, 부족한 면이 있기 때문에 어류의 유영능력이 고려되지 않은 상태에서 어도들이 설치되어 왔다. 따라서 본 연구에서는 금강 수역에서 서식하는 붕어(Carassius auratus), 참갈겨니(Zacco koreanus), 줄몰개(Gnathopogon strigatus), 납자루(Acheilognathus lanceolata intermedia)를 대상으로 유영능력측정기 (Swim tunnel respirometer, $Loligo^{(R)}$ System)를 사용하여 돌진속도, 전진속도를 포함한 유영속도를 측정하였다. 종별 평균 돌진속도의 $U_{crit}$ (임계유영속도) 값은 붕어(C. auratus) $0.8{\pm}0.04m\;s^{-1}$; 참갈겨니(Z. koreanus) $0.77{\pm}0.04m\;s^{-1}$; 줄몰개(G. strigatus) $0.95{\pm}0.04m\;s^{-1}$; 납자루(A. lanceolata intermedia) $0.73{\pm}0.03m\;s^{-1}$으로 측정되었고, 각 종별 평균 전진속도의 $U_{crit}$ 값은 C. auratus $0.54m\;s^{-1}$, Z. koreanus $0.67m\;s^{-1}$, G. strigatus $0.7m\;s^{-1}$, A. lanceolata intermedia $0.54m\;s^{-1}$로 측정되었다. 본 실험에서 사용된 어류는 금강 수계에서 채집된 담수어류 중 4종만을 선정하여 실험이 진행되었기 때문에 한국의 전체 수계에 서식하는 해당 종을 대표하기에는 부족한 면이 있지만, 해당 수계에 서식하는 종의 특성 자료로 활용될 수 있을 것으로 판단된다. 따라서 향후 국내에 서식하는 보다 다양한 담수어류에 대한 유영능력 평가가 필요하며, 이들 자료를 활용한 어도를 통한 하천의 연결성 확보가 요구된다.
Yukmijihwang-tang (YM) is a well-known prescription to treat kidney inflammation on Korea. However, the effects of YM on maximal exercise performance (MEP) is not-well investigated. In this study, we aimed to evaluate the effects of YM on MEP using forced swimming test (FST) model. Mice were largely divided into three group; a non-swimming group, saline treated-swimming load test group, and YM treated-swimming load group. Swimming load test groups were re-divided into swimming control group (Control), YM fed group (YM). YM was administrated orally for 2 weeks before FST. After FST, immobility time, oxygen consumption was measured by physiological test, and serum was collected for biochemical analysis. FST induced MEP identified by increased immobility, oxygen consumption, and biochemical factors. Immobility time was significantly reduced by YM treatment compared with control group. Oxygen consumption was also significantly reduced by YM treatment. The increase on lactic acid and lactate dehydrogenase after FST was inhibited by YM treatment. In addition, consumption of energy source (free fatty acid, and triglyceride) and recovery of energy was enhanced by YM treatment after FST. In conclusion, YM inhibited the elevation of immobility time, oxygen consumption, and biochemical factors after FST. YM could be used as a beneficial agents to enhance maximal endurance exercise performance and an effective ergogenic aid in exercise training.
Recently, in accordance with the interesting on well-being as well as the revitalization of living athletics, it is current tendency that people who use the swimming pools are on increasing. However, because the most of indoor swimming pools have ever used the reflection finishing materials likely as the tile due to the property of its hydrophilic space, the inside of indoor swimming pool is vibrating too much, and some problem which the voice and music do not delivering clearly is occurring when swimming lessons or underwater aerobics(synchronized swimming) and swimming game. Based on such viewpoint, locating the object on actually built indoor swimming pool, this Study has ever grasped its physical acoustic property, and finally designed the indoor swimming pool that contains an optimum acoustic condition, by remodelling it through an acoustic simulation. It is considered that such study result could be utilized as the useful materials when constructing the similar indoor swimming pool, hereafter.
This paper describes the design concept of a bio-inspired legged underwater and estimating its performance by implementing simulations. Especially the leg structure of an underwater organism, diving beetles, is fully adopted to our designing to employ its efficiency for swimming. To make it possible for the robot to both walk and swim, the transformable kinematic model according to applications of the leg is proposed. To aid in the robot development and estimate swimming performance of the robot in advance, an underwater simulator has been constructed and an approximated model based on the developing robot was set up in the simulation. Furthermore, previous work that we have done, the swimming locomotion produced by a swimming patten generator based on the control parameters, is briefly mentioned in the paper and adopted to the simulation for extensive studies such as path planning and control techniques. Through the results, we established the strategy of leg joints which make the robot swim in the three dimensional space to reach effective controls.
The CALEB10 is a multi-legged biomimetic underwater robot. In the last research, we developed a swimming pattern named ESPG (Extended Swimming Pattern Generator) by observing diving beetle's swimming actions and experimented with a positive buoyancy state in which CALEB10 floats on the water. In this paper, however, we have experimented with CALEB10 in a neutral buoyancy state where it is completely immersed in water for pitch motion control experiment. And we found that CALEB10 was unstably swimming in the pitch direction in the neutral buoyancy state and analyzed that the reason was due to the weight proportion of the legs. In this paper, we propose a pitch motion control method to mimic the pitch motion of diving beetles and to solve the problem of CALEB10 unstably swimming in the pitch direction. To control the pitch motion, we use the method of controlling additional joints while swimming with the ESPG. The method of obtaining propulsive force by the motion of the leg has a problem of giving propulsive force in the reverse direction when swimming in the surge direction, but this new control method has an advantage that a propulsive moment generated by a swimming action only on a target pitch value. To demonstrate validity this new control method, we designed a dynamics-based simulator environment. And the control performance to the target pitch value was verified through simulation and underwater experiments.
The aim of this was to evaluate the effects of Rhus Verniciflua Stoke (RVS) extract powder on the endurance capacity for the forced swimming mice. Thirty mice were divided into 3 groups including negative control, 250 (RVS-250) and 500 (RVS-500) mg/kg RVS extract powder groups for 4-times swimming exercises. The swimming times to exhaustion in RVS-250 and RVS-500 mice were prolonged 1.6- and 2.0-fold at 4 weeks compared with negative control mice, respectively. Blood biochemical parameters for AST, ALT, T-CHO and TG were not significantly different between RVS fed or negative control mice. However, blood concentration of creatinine was significantly increased in RVS-250 mice, but not in RVS-500 mice. During the longer swimming exercise in RVS group, blood glucose and lactate levels were significantly decreased, but free fatty acid not changed. And also LDH levels were significantly decreased in RVS groups compared to negative control mice. Hepatic lipid peroxidation was not affected by RVS, but SOD and catalase activity were significantly increased in RVS groups. Interestingly, the levels of testosterone and free testosterone were significantly increased in RVS groups before swimming exercise, but they were not significantly changed among groups after swimming exercise. The present results suggest that RVS extract powders may enhance swimming exercise performance by recovering the exercise-fatigue via reduction of blood LDH activity and by burning blood glucose as an energy source. These results imply that RVS-produced testosterone may act as an energy buster to enhance physical activity.
어류는 생존과 번식을 위해 회유 또는 이동을 하며, 이러한 회유나 이동은 어종에 따라 넓은 범위에서 이루어 질수도 있고 국지적으로 이루어 질 수도 있다. 피라미는 한국의 강과 하천에 우점종으로 서식하는 어종이다. 그러나 하천에 설치된 댐, 보, 암거 등은 어류가 이동하거나 번식하는데 많은 장애가 되고 있다. 실제로 어류 서식처간의 연결부가 배수암거(culvert)로 설치되어 있는 경우에는 평상시 피라미와 같이 몸집이 작은 어류가 이동하는데 장애를 줄 정도의 빠른 유속과 낮은 수심이 발생되고 있다. 그러나 국내에서는 국내 하천에 서식하고 있는 민물고기의 유영특성에 관한 연구가 충분치 않아 현실적으로 어도기능을 위한 합리적인 배수암거 설계기준을 마련하기가 어려운 실정이다. 본 연구의 목적은 배수암거의 평상시 어도기능을 위한 설계유속을 제시하기 위해 국내 하천의 우점종이자 국지회유성 어종인 피라미의 유영특성을 분석하고자 함이다. 피라미의 유영특성을 파악하기 위한 실험은 증진유속방법(incremental velocity test)과 고정유속방법(fixed velocity test)을 병행하여 수행하였다. 실험 결과 피라미(체장 8.9cm)의 유영특성 중 한계유영속도는 0.7 m/s 정도로 나타났다. 따라서 홍수기를 제외한 평상시 유량조건에서 배수암거 설계유속은 피라미(체장 8.9cm)를 대상어종으로 할 경우 0.7 m/s 를 초과하지 않아야 할 것으로 판단된다. 최소수심은 등지느러미까지 충분히 물속에 잠길 수 있는 수심이 필요한 것으로 파악되었다.
The ostraciiform swimming mode allows the simplest mechanical design and control for underwater vehicle swimming. Propulsion is achieved via the flapping of caudal fin without the body undulatory motion. In this research, the propulsion of underwater vehicles by ostraciiform swimming mode is explored experimentally using an ostraciiform fish robot and some rigid caudal fins. The effects of caudal fin flapping frequency and amplitude on the cruising performance are studied in particular. A theoretical model of propulsion using rigid caudal fin is proposed and identified with the experimental data. An experimental method to obtain the drag coefficient and the added mass of the fish robot is also proposed.
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[게시일 2004년 10월 1일]
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