Что такое турбопаруса и как они работают

Главная » Наука » Что такое турбопаруса и как они работают
E-SHIP 1

В прошлом мореплавание было не просто способом обнаружения новых земель и главным инструментом торговли, но и одним из основных факторов, определяющих историю целых государств. На протяжении многих веков человечество использовало энергию ветра для того, чтобы приводить в движение как малые, так и гигантские суда. Но с развитием технологий и появлением судовых двигателей роль паруса как основного корабельного движителя потеряла прежнюю актуальность.

E-SHIP 1

Однако сегодня использование энергии ветра может вновь стать неотъемлемой частью судоходства, во всяком случае, грузового. Это стало возможным благодаря развитию таких корабельных движителей как турбопаруса.

Читайте также: топ 8 самых необычных кораблей мира.

История создания роторных парусов

Впервые мир узнал о турбопарусах почти 100 лет назад. В 20-е годы прошлого века немецкий авиационный инженер и изобретатель Антон Флеттнер разработал абсолютно новый тип судна, который он назвал «роторным кораблем». Позже подобные суда также называли «кораблями Флеттнера».

букау

Экспериментальное судно под названием «Buckau» было построено в 1924 году. По сути это была переоборудованная шхуна, у которой классические мачты были заменены двумя большими цилиндрами, похожими на гигантские колонны. Они приводились в движение электрической силовой установкой мощностью 50 лошадиных сил.

Спустя некоторое время был построен еще один корабль, который отличался большими размерами и имел на своем борту уже 3 роторных паруса.

барбара

После проведенных испытаний выяснилось, что турбопаруса действительно работают и даже показывают более впечатляющие результаты, нежели классические паруса. Однако энергия, затрачиваемая на их вращение, не была пропорциональна движущему эффекту, так что технологию посчитали экономически невыгодной и Флеттнер занялся другими проектами.

Почти полвека роторные паруса провели в небытие и только в 1980-х годах известный французский исследователь Жак-Ив Кусто обратил на них внимание.

Изобретатель, вместе с командой инженеров, разработал новую концепцию турбопарусов, принцип работы которых, однако, основывался на том же физическом эффекте, что и у роторов Флеттнера.

турбопарус кусто

Использование подобных парусов позволило снизить затраты топлива корабельными двигателями на 30-35% и значительно уменьшило количество вредных выбросов в атмосферу.

Возможно вам будет интересно: может ли атомная подлодка взорваться как бомба.

Принцип действия турбопаруса

Каким же образом конструкции, похожие на гигантские колонны, могут приводить в движение корабль и тем более быть более эффективными, нежели классические паруса? Ответом на этот вопрос служит физическое явление именуемое эффектом Магнуса.

эффект магнуса

Суть его довольно проста – тело, независимо вращающееся в потоке воздуха, подвергается воздействию силы, которая направлена перпендикулярно его оси вращения и направлению этого потока.

роторные паруса

Ротор Флеттнера как раз и является таким телом. Там, где направление потока воздуха совпадает с направлением вращения трубы, создается пониженное давление, с противоположной стороны – повышенное. Именно благодаря этому эффекту и возникает прямая тяга. Однако, если ветер поменяет направление на противоположное, тяга станет обратной и корабль будет двигаться назад, поэтому его вращение нужно менять.

E-SHIP 1 турбопаруса

Самое интересное, что турбопарус может продолжать двигать судно даже в том случае, если угол встречного ветра составляет 25%, что просто немыслимо для классического паруса. Кроме того, ротор не требуется сворачивать, как обычный парус, в плохую погоду и он прост в использовании.

алсион турбопарус

Что же касается разработки Кусто, то ее сечение было не круглым, а похожим на яйцо или каплю. Воздух попадает внутрь такого турбопаруса, что приводит к появлению все того же эффекта Магнуса, толкающего судно вперед. Эта модель паруса установлена только на одном судне, носящем название «Алсион» или «Alcyone».

Будущее роторных парусов

После того, как Жак-Ив Кусто покинул этот мир, разработка и усовершенствование турбопарусов значительно сбавили скорость. Несколько лет роторные паруса фигурировали лишь в небольших, в основном, исследовательских проектах. Однако проблема экономии ресурсов и загрязнения окружающей среды заставила крупные компании вновь вернуться к вопросу необходимости этого типа движителей.

E-SHIP 1

В 2008 году немецкая компания «Enercon» начала строительство корабля «E-Ship 1», на борту которого расположены 4 турбопаруса Флеттнера высотой 27 метров и диаметром в 4 метра. Это судно было введено в эксплуатацию в 2010 году.

Роторные паруса выполняют вспомогательную функцию – выхлопные газы от работы дизельных двигателей судна вращают турбопаруса, что снижает затраты топлива на 25-30%.

MS Viking Grace

Также планируется массово использовать роторы на кораблях судоходной компании «Maersk». А в 2018 году финская паромная компания «Viking Line» модифицировала круизный лайнер «MS Viking Grace», установив на него роторную систему для снижения расхода топлива.

Поделиться материалом: