Турбопарус

Турбопарус для или французский турбовуаль — это морская двигательная установка, использующая вертикальную поверхность, похожую на парус, и систему управления пограничным слоем с электроприводом улучшения подъемной силы при широком угле атаки . Это позволяет парусу направлять лодку в любом направлении, просто перемещая один закрылок в задней части паруса, в отличие от обычных парусов, которые необходимо постоянно регулировать, чтобы реагировать на изменения относительного ветра.

Турбопарус был впервые разработан в крупномасштабном применении Жаком-Ивом Кусто, который поручил Alcyone протестировать эту концепцию в производстве. Более крупный Calypso II также был спроектирован для использования турбопаруса, но эта конструкция не была построена.

Технический проект

Концепция

Альцион ​

В 1980 году Жак Кусто мечтал создать корабль с современным двигателем, который бы хотя бы частично приводился в движение ветром — чистым, бесплатным и возобновляемым источником энергии.

Аэродинамика

Кусто и его коллеги, профессор Люсьен Малавар и доктор Бертран Шарье, использовали неподвижный цилиндр, который выглядел как дымовая труба и функционировал как крыло самолета.

Он состоит из аэродинамического профиля , вертикальной трубы грубой овальной формы с подвижной створкой, которая улучшает разделение между внутренней и внешней частью . Система аспирации втягивает воздух в трубки и используется для увеличения депрессии на одной стороне паруса; сила реакции возникает в результате разницы давлений. Таким образом, паруса действуют как крылья , создавая как подъемную силу, так и сопротивление.

подвижная заслонка задней кромки и веерная Для управления и увеличения величины максимальной силы реакции используются аспирационная система.

В результате такой конструкции турбопарус обеспечивает силу реакции, составляющая которой, тяга , доступна для направления движения. Как и в случае с парусом без двигателя, тяга не может быть получена при движении прямо против встречного ветра, а также не может быть получена без ветра. Однако использование вентиляторной аспирации, требующей мощности двигателя, увеличивает создаваемую силу реакции по сравнению с устройством без двигателя.

В сочетании с турбопарусами можно использовать гребной винт. Эти традиционные двигатели, а также углы наклона и мощность всасывания парусов можно координировать с компьютерами для управления кораблем.

Инженерный анализ

По данным Общества Кусто, «по сравнению с коэффициентом тяги лучших парусов, когда-либо построенных ( Маркони или квадратного типа , то есть кораблей Кубка Америки [sic] или японской ветроэнергетической установки), этот коэффициент тяги турбопаруса в 3,5–4 раза превышает коэффициент тяги». превосходит и дает системе уникальное преимущество для экономичного движения кораблей».

Однако эффективность системы не подвергалась достаточным сравнительным инженерным исследованиям. Активные исследования проводились только на двух турбопарусных судах. Группа Кусто — единственная организация, располагающая большим объемом данных о турбопарусах.

Ранняя разработка 1981–1982: Ветряная мельница.

Кусто и его команда установили изобретение на катамаране, получившем название «Мулен-а-Вент» («Ветряная мельница»).

Система состояла из одной турбопарусной мачты, окрашенной в темно-синий цвет. Программа исследований этого судна была разработана для проверки эффективности тяги двигательной установки. Подтвердив концепцию, разработка прототипа была в конечном итоге прекращена в 1982 году, поскольку группа Кусто переключила свое внимание на более крупное судно, « Алкион» .

Альцион ​

Опыт Кусто нашел хорошее применение при проектировании нового судна. Работая с военно-морскими инженерами, он спроектировал инновационный алюминиевый корпус, легкий и прочный. Корма, напоминающая катамаран, придавала ему устойчивость. Однокорпусная носовая часть была разработана для разделения волн и улучшения плавности хода в сильном волнении. С ее палубы поднимались два турбопаруса и два дизеля обеспечивали необходимую силу всасывания. Корабль назвали Альционой , дочерью ветра.

Когда Alcyone был спущен на воду в 1985 году, он использовал разработку оригинального турбопаруса Moulin a Vent . Благодаря двум турбопарусам уменьшенного удлинения нагрузки на металл поверхностей паруса были значительно уменьшены. Оба паруса также содержали осевые турбины для выработки электроэнергии, а с учетом снижения стоимости компьютеров также были оснащены сенсорным управлением для приведения парусов в действие для обеспечения оптимальной тяги.

Практический опыт эксплуатации корабля позволил группе Кусто использовать его в качестве флагмана и основной исследовательской платформы в 1980-х годах. Компьютеры оптимизировали работу турбопарусов и двигателей. Для поддержания постоянной скорости двигатели автоматически включаются в работу, когда ветер стихает, и полностью останавливаются, когда ветер достигает достаточной силы и дует в правильном направлении. Для обслуживания корабля требуется экипаж из пяти человек.

Дальнейшее развитие

В связи с заинтересованностью в более широком использовании турбопаруса было предложено, чтобы на танкерах и других крупных судах вскоре были установлены турбопаруса как средство снижения расхода топлива. Система предназначалась для питания Calypso II , который еще не был построен.

См. также

• Роторный корабль

Внешние ссылки

• Жан-Шарль Наон (Бюро военно-морской архитектуры Морика) и Бернар Деги (первый капитан «Алкиона»): Опыт использования парусной силовой установки: ALCYONE (слайды презентации, 2013. PDF, 13 МБ)
• «Описание Турбопаруса» (PDF) . Общество Кусто. Архивировано из оригинала (PDF) 27 сентября 2007 г.
• Статья по аэродинамическому моделированию, описывающая функционирование турбопаруса.
• Патент на турбопарус