Турбопарус кусто, практична гидромеханика

Турбопарус кусто, практична гидромеханика
Не так давно я згадував про Антона Флеттнер. який шукав альтернативу дорогому та громіздкою вітрильного озброєння. Спочатку він хотів ввести металеві вітрила, подібні крил металевих аеропланів, які повинні були встановлюватися за вітром автоматично, за допомогою допоміжних рулів. Ці експерименти зазнали невдачі з багатьох причин. Коли йому повідомили про Геттінгенського дослідах з обертовим циліндром, він швидко вирішив дослідити можливість застосування таких циліндрів для свого парусного корабля. Так ми дізналися про роторах Флеттнера.
Ідея використання аеродинамічного профілю крила як допоміжний рушій морського судна через роки прийшла прославленому досліднику і вченому Жаку Іву Кусто.

Кусто і його помічники, професор Люсьєн Малавар і доктор Бертран Шарье, використовували вертикальну металеву трубу перетину, близького до яйцевидної, і діє за тим же принципом, що і крило літака. Труба-крило має рухливий щиток, що поліпшує аеродинамічний поділ зовнішньої і внутрішньої поверхонь. У бічні поверхні труби вмонтовані по всій висоті дві перфоровані стінки, через одну з яких (в залежності від необхідності руху вперед або назад) проводиться відсмоктування повітря вентилятором, що приводиться в рух електромотором. Він штучно підвищує швидкість руху повітря з підвітряного боку вітрила, всмоктуючи повітряний струмінь в момент її відриву від площини турбопаруса. Це створює розрідження з однієї зі сторін турбопаруса, одночасно запобігаючи утворенню турбулентних вихорів. А далі діє ефект Магнуса. розрідження з одного боку, як результат - поперечна сила, здатна призводити судно в рух. Головна особливість турбопаруса, в тому, що завжди можна отримати рушійну силу в потрібному напрямку, незалежно від того, куди дме вітер. Судно, обладнане турбопарусом, може рухатися навіть проти вітру, отримуючи енергію з різниці тисків, створюваної завихреннями повітря всередині вітрила і поза ним. Таким чином, принцип створення рушійної сили схожий з принципом створення підйомної сили літака. Для того щоб турбопарус завжди був повернений до вітру найбільш вигідною стороною, він обладнаний спеціальними датчиками і встановлений на поворотній платформі.

Вперше Кусто випробував прототип турбопаруса на катамарані «Вітряк» (Moulin à Vent) в 1981 році. Найбільшим успішним плаванням катамарана було подорож з Танжера (Марокко) в Нью-Йорк під наглядом більшого корабля експедиції.

Перехід добігав кінця, коли недалеко від американського берега судну довелося зіткнутися з вітрами, швидкість яких перевищувала 50 вузлів. Зварювальні шви, які утримували турбопарус в вертикальному положенні, лопнули, і прототип звалився в море. Дослідницька програма судна мала на меті визначити ефективність тяги системи. Хоча турбопарус і давав тягу і енергію, але в менших кількостях, ніж звичайні вітрила і генератори, які він заміщав. Конструктивні проблеми системи привели до викривлення конструкції і появі тріщин в основі вітрила (за рахунок втоми металу). Все це значно знизило ефективність турбопаруса. Після того, як основна ідея отримала підтвердження, Кусто і його група припинили роботу над прототипом, повністю зосередившись на більш великому судні, «Алсіоне».

Турбопарус кусто, практична гидромеханика
При будівництві «Алкіона» (розпочатої в 1985 році) Кусто врахував набутий досвід і спільно з інженерами-суднобудівникам розробив алюмінієвий корпус, міцний і легкий. Судно мало кормову частину, подібну катамарану, яка надавала судну остійність, а одиночний ніс був закладений в конструкцію, щоб розрізати хвилі і полегшувати рух в бурхливому морі. З використанням двох турбопарусов зі зменшеним співвідношенням сторін навантаження на метал поверхонь значно зменшилися. Обидва вітрила включали також осьові турбіни для вироблення енергії, а управління системою здійснювали комп'ютери, які також координували роботу турбопарусов і дизелів, запускаючи останні, коли вітер повністю стихав, і зупиняючи їх при достатній швидкості вітру. Для управління судном досить було всього 5 чоловік. Судно було названо по імені Алкіона, дочки старогрецького бога вітрів Еола.