Garsioji dokumentinė serija „Kusto“komandos povandeninė odisėja buvo nufilmuota didžiojo prancūzų okeanografo 1960–1970 m. Tuomet pagrindinis „Cousteau“laivas buvo pakeistas iš britų minosvaidžio „Calypso“. Tačiau viename iš paskesnių filmų - „Pasaulio atradimas iš naujo“- pasirodė kitas laivas, jachta „Alcyone“.
Pažvelgę į ją, daugelis žiūrovų uždavė sau klausimą: kokie tie keistai vamzdžiai, sumontuoti jachtoje?.. Gal tai yra katilų ar varomųjų sistemų vamzdžiai?
- „Salik.biz“
Įsivaizduokite savo nuostabą, jei sužinosite, kad tai SAILS … turbosails …
„Cousteau“fondas įsigijo jachtą „Alkion“1985 m., Ir šis laivas buvo laikomas ne tiek tyrimų laivu, kiek pagrindu turbokompresorių efektyvumui tirti - originalia laivo varymo sistema. Ir kai po 11 metų nuskendo legendinis „Calypso“, „Alkiona“užėmė jos vietą kaip pagrindinis ekspedicijos laivas (beje, šiandien „Calypso“yra pakeltas ir yra pusiau apiplėštos būklės Concarneau uoste).
Tiesą sakant, turbosail išrado Cousteau. Taip pat, kaip ir nardymo įrankiai, povandeninė lėkštė ir daugybė kitų prietaisų jūros gelmėms ir vandenynų paviršiui tyrinėti. Idėja gimė devintojo dešimtmečio pradžioje ir buvo sukurti ekologiškiausią, bet tuo pačiu patogią ir moderniausią vandens paukščių varymo sistemą. Vėjo jėgainių panaudojimas atrodė perspektyviausia tyrimų sritis. Bet čia bloga sėkmė: žmonija prieš kelis tūkstančius metų išrado burę, o kas galėtų būti paprasčiau ir logiškiau?
Žinoma, Cousteau ir jo kompanija suprato, kad neįmanoma pastatyti laivo, varomo vien burėmis. Tiksliau, galbūt, bet jo vairavimo charakteristikos bus labai vidutiniškos ir priklausys nuo neaiškių oro sąlygų ir vėjo krypties. Todėl iš pradžių buvo planuota, kad naujoji „burė“bus tik pagalbinė jėga, taikoma norint padėti įprastiems dyzeliniams varikliams. Tuo pačiu metu turboblandas žymiai sumažintų dyzelino sąnaudas, o esant stipriam vėjui tai galėtų tapti vienintele laivo varomąja jėga. Tyrėjų komandos žvilgsnis atsigręžė į praeitį - į garsaus orlaivio dizainerio Antono Flettnerio, kuris svariai prisidėjo prie laivų statybos, išradimą.
Reklaminis vaizdo įrašas:
Turbo burė yra tuščiaviduris cilindras, aprūpintas specialiu siurbliu. Siurblys sukuria vakuumą vienoje turbo burbulo pusėje, siurbdamas orą į burę, išorinis oras pradeda tekėti aplink turbo burą skirtingu greičiu ir laivas pradeda judėti statmena oro slėgiui kryptimi. Tai labai panašu į lėktuvo sparną veikiantį keltuvą - slėgis iš sparno apačios yra didesnis, o lėktuvas stumiasi aukštyn. Turbo burė leidžia laivui judėti prieš bet kokį vėją, jei tik yra pakankamai siurblio galios. Jis naudojamas kaip pagalbinė sistema įprastam jūriniam varikliui. Dvi „Cousteau“komandos „Alkion“laive sumontuotos turboblokštės leido sutaupyti iki 50% degalų.
„Flettner“rotorius ir „Magnus“efektas
1922 m. Rugsėjo 16 d. Anton Flettner gavo vokišką patentą vadinamajam rotaciniam indui. O 1924 m. Spalio mėn. Eksperimentinis rotacinis laivas „Buckau“paliko Kylio laivų statybos bendrovės Friedricho Kruppo atsargas. Tiesa, šuonas nebuvo pastatytas nuo nulio: prieš montuojant „Flettner“rotorius, tai buvo paprastas burinis laivas.
„Flettner“idėja buvo panaudoti vadinamąjį Magnuso efektą, kurio esmė yra tokia: kai oro (arba skysčio) srautas teka aplink besisukantį kūną, susidaro jėga, statmena srauto krypčiai ir veikianti kūną. Faktas yra tas, kad besisukantis objektas sukuria sūkurio judesį aplink save. Objekto pusėje, kur sūkurio kryptis sutampa su skysčio ar dujų srauto kryptimi, terpės greitis didėja, o iš priešingos pusės - mažėja. Dėl slėgio skirtumo susidaro šlyties jėga, nukreipta iš tos pusės, kur sukimosi kryptis ir srauto kryptis yra priešinga, į tą pusę, kur jie sutampa.
„Nepaprastai uolios laikraščių propagandos dėka„ Flettner “vėjas yra visų lūpose“, - savo straipsnyje apie vokiečių inžinieriaus tobulėjimą rašė Louisas Prandtlas.
Šį efektą 1852 m. Atrado Berlyno fizikas Heinrichas Magnusas.
Magnuso efektas
Vokiečių aviacijos inžinierius ir išradėjas Antonas Flettneris (1885–1961) pasitraukė į navigacijos istoriją, kai bandė pakeisti burės. Jis turėjo galimybę ilgą laiką keliauti burlaiviu per Atlanto vandenyną ir Indijos vandenynus. Daugybė burių buvo pastatyta ant to laikmečio burlaivių stiebų. Buriavimo įranga buvo brangi, sudėtinga ir aerodinamiškai nelabai efektyvi. Nuolatinis pavojus laukė jūreivių, kuriems net audros metu teko plaukti 40–50 metrų aukštyje.
Kelionės metu jaunam inžinieriui kilo mintis daugiau pastangų reikalaujančias bures pakeisti paprastesniu, bet efektyviu prietaisu, kurio pagrindinė varomoji jėga taip pat būtų vėjas. Tai apmąstęs, jis prisiminė savo tautiečio fiziko Heinricho Gustavo Magnuso (1802-1870) atliktus aerodinaminius eksperimentus. Jie nustatė, kad kai cilindras sukasi oro sraute, atsiranda skersinė jėga, kurios kryptis priklauso nuo cilindro sukimosi krypties (Magnuso efektas).
Vienas iš jo klasikinių eksperimentų atrodė taip: „Žalvario cilindras galėjo pasisukti tarp dviejų taškų; greitas cilindro sukimas, kaip viršuje, buvo virve. Besisukantis cilindras buvo dedamas į rėmą, kurį, savo ruožtu, buvo galima lengvai pasukti. Į šią sistemą, naudojant mažą išcentrinį siurblį, buvo išsiųstas stiprus oro srautas. Balionas nukrypo statmena oro srovei ir cilindro ašiai kryptimi, be to, ta kryptimi, iš kurios sukimosi kryptys ir srovė buvo vienodos “(L. Prandtl„ Magnus Effect and a Wind Ship “, 1925).
A. Flettneris iškart pagalvojo, kad burės gali būti pakeistos sukamais cilindrais, įrengtais laive.
Pasirodo, kai cilindro paviršius juda prieš oro srautą, vėjo greitis mažėja, o slėgis didėja. Kitoje cilindro pusėje yra atvirkščiai - didėja oro srautas, o slėgis mažėja. Šis slėgio skirtumas iš skirtingų cilindro pusių yra varomoji jėga, verčianti indą judėti. Tai yra pagrindinis sukamosios įrangos, kuri naudoja vėjo jėgą laivui judėti, principas. Viskas labai paprasta, tačiau tik A. Flettneris „nepraėjo pro šalį“, nors Magnuso efektas žinomas daugiau nei pusę amžiaus.
Jis pradėjo įgyvendinti planą 1923 m. Ežere prie Berlyno. Tiesą sakant, „Flettner“padarė gana paprastą dalyką. Ant metro ilgio bandomosios valties jis sumontavo maždaug metro aukščio ir 15 cm skersmens popierinį cilindrą-rotorių ir pritaikė laikrodžio mechanizmą, kad galėtų jį pasukti. Ir valtis išplaukė.
Burinių laivų kapitonai šaipėsi iš A. Flettnerio cilindrų, kuriais jis norėjo pakeisti burės. Išradėjas sugebėjo sudominti turtingus meno globėjus savo išradimu. 1924 m., Vietoj trijų stiebų, 54 metrų ilgio šonui „Buckau“buvo sumontuoti du rotoriniai cilindrai. Šie cilindrai buvo varomi 45 AG dyzeliniu generatoriumi.
Bucau rotoriai buvo varomi elektros varikliais. Tiesą sakant, dizainas nesiskyrė nuo klasikinių Magnuso eksperimentų. Toje pusėje, kur rotorius sukosi prieš vėją, buvo sukurta padidėjusio slėgio sritis, priešingoje pusėje - žemo slėgio sritis. Gauta jėga yra tai, kas pastūmėjo laivą. Be to, ši jėga buvo apie 50 kartų didesnė už vėjo slėgio jėgą ant nejudančio rotoriaus!
Tai atvėrė dideles „Flettner“perspektyvas. Be kita ko, rotoriaus plotas ir jo masė buvo kelis kartus mažesni už buriavimo platformos plotą, o tai suteiktų vienodą varomąją jėgą. Rotorių buvo daug lengviau valdyti, o gaminti buvo gana pigu. Iš viršaus „Flettner“rotorius uždengė plokštumomis - tai padidino varomąją jėgą maždaug du kartus dėl teisingos oro srautų padėties rotoriaus atžvilgiu. „Bukau“optimalus rotoriaus aukštis ir skersmuo buvo apskaičiuotas pučiant būsimojo laivo modelį vėjo tunelyje.
„Cousteau turbobailinis valtis“- 2011 m. „Alkiona“yra vienintelis laivas pasaulyje, turintis „Cousteau“turboaurą. Didžiojo okeanografo mirtis 1997 m. Nutraukė antrojo tokio laivo „Calypso II“statybą, o kiti laivų statytojai bijo neįprasto projekto …
„Flettner“rotorius pasirodė esąs puikus. Skirtingai nuo įprasto burlaivio, besisukantis laivas praktiškai nebijojo blogo oro ir stipraus šoninio vėjo, jis galėjo lengvai plaukti kintamais strypais 25º kampu priešpriešinio vėjo atžvilgiu (normaliai buriai riba yra apie 45º). Du cilindriniai rotoriai (aukštis 13,1 m, skersmuo 1,5 m) leido puikiai subalansuoti laivą - jis pasirodė stabilesnis nei burlaivis, koks buvo „Bukau“prieš restruktūrizavimą. Tyrimai buvo atlikti ramiai, audroje ir tyčia perkraunant - nebuvo nustatyta jokių rimtų trūkumų. Palankiausia laivo judėjimui buvo vėjo kryptis, tiksliai statmena laivo ašiai, o judėjimo kryptis (pirmyn arba atgal) buvo nustatoma pagal rotorių sukimosi kryptį.
1925 m. Vasario viduryje šoneris „Buckau“, kuriame vietoj burių buvo įmontuoti „Flettner“rotoriai, išvyko iš Danzigo (dabar Gdanskas) į Škotiją. Oras buvo blogas ir dauguma burlaivių nedrįso palikti uostų. Šiaurės jūroje Buckau turėjo rimtai susidurti su stipriais vėjais ir didelėmis bangomis, tačiau šuonas laivu lipo mažiau nei kiti susidūrę burlaiviai.
Šio reiso metu nebuvo būtina kviesti įgulos narių į denį, kad pakeistų burės, atsižvelgiant į vėjo stiprumą ar kryptį. Pakako vieno budėjimo navigatoriaus, kuris, neišėjęs iš vairinės, galėjo kontroliuoti rotorių veiklą. Anksčiau trijų kaukių šuono įgulą sudarė mažiausiai 20 jūreivių, po jo pavertimo rotaciniu laivu pakako 10 žmonių.
Tais pačiais metais laivų statykla padėjo pagrindą antrajam rotaciniam laivui - galingam krovininiam laineriui „Barbara“, varomam trijų 17 metrų rotorių. Tuo pačiu metu kiekvienam rotoriui pakako vieno nedidelio variklio, kurio galia tik 35 AG. (esant maksimaliam kiekvieno rotoriaus sukimosi greičiui 160 aps / min)! Rotoriaus trauka buvo lygi sraigto varomam sraigtui, sujungtam su įprastu laivo dyzeliniu varikliu, kurio galia apie 1000 AG. Tačiau laivas turėjo ir dyzelinį variklį: be rotorių, jis paleido sraigtą (kuris išliko vienintelis varomasis įtaisas esant ramiam orui).
Žadantys eksperimentai paskatino laivybos kompaniją Rob. M. Sloman iš Hamburgo pastatyti laivą „Barbara“1926 m. Iš anksto buvo planuota įrengti turbolaidžius - „Flettner“rotorius. 90 m ilgio ir 13 m pločio laive buvo sumontuoti trys maždaug 17 m aukščio rotoriai.
Kaip planuota, Barbara kurį laiką sėkmingai vežė vaisius iš Italijos į Hamburgą. Maždaug 30–40% reiso laiko laivas plaukė dėl vėjo jėgos. „Barbara“, gavusi 4-6 taškų vėją, išvystė 13 mazgų greitį.
Buvo planuojama išbandyti sukamąjį laivą ilgesniais reisais Atlanto vandenyne.
Tačiau 1920 m. Pabaigoje ištiko Didžioji depresija. 1929 m. Frachtavimo įmonė atsisakė toliau išnuomoti „Barbarą“ir buvo parduota. Naujasis savininkas išėmė rotorius ir pagal tradicinę schemą laivą pertvarkė. Vis dėlto rotorius buvo žemesnis už sraigtinius sraigtus kartu su įprasta dyzeline jėgaine dėl jo priklausomybės nuo vėjo ir tam tikrų galios ir greičio apribojimų. „Flettner“pasuko į perspektyvesnius tyrinėjimus, o Baden-Badenas galiausiai nuskendo per audrą Karibų jūroje 1931 m.
Ir jie ilgai pamiršo apie sukamąsias bures …
Rotacinių laivų pradžia, atrodo, buvo gana sėkminga, tačiau jie nesulaukė vystymosi ir buvo ilgą laiką pamiršti. Kodėl? Pirma, rotacinių laivų „tėvas“A. Flettneris pasinėrė į sraigtasparnių kūrimą ir nustojo domėtis jūrų transportu. Antra, nepaisant visų jų pranašumų, rotaciniai laivai išliko burlaiviais su jiems būdingais trūkumais, kurių pagrindinis yra priklausomybė nuo vėjo.
„Flettner“rotoriai vėl susidomėjo dvidešimtojo amžiaus 80-aisiais, kai mokslininkai pradėjo siūlyti įvairias priemones, skirtas švelninti klimato atšilimą, sumažinti taršą ir racionaliau naudoti kurą. Vienas pirmųjų juos prisiminė buvo prancūzų tyrinėtojas Jacques-Yves Cousteau (1910–1997). Norėdami išbandyti turbokompresoriaus sistemos veikimą ir sumažinti degalų sąnaudas, dviejų mastelių katamaranas „Alcyone“(Alcyone - vėjų dievo Aeolus dukra) buvo paverstas rotaciniu indu. Plaukė 1985 m., Jis išvyko į Kanadą ir Ameriką, apėjo Žaliojo Kyšulio ratą, aplenkė Australiją ir Indoneziją, Madagaskarą ir Pietų Afriką. Jis buvo perkeltas į Kaspijos jūrą, kur tris mėnesius plaukė, darydamas įvairius tyrimus. „Alcyone“vis dar naudoja dvi skirtingas varymo sistemas - du dyzelinius variklius ir du turbopavarus.
„Turbo-burė Cousteau“
Burlaiviai buvo statomi per visą XX amžių. Šiuolaikiniuose tokio tipo laivuose burlaivių ginkluotė yra sulankstyta naudojant elektrinius variklius; naujos medžiagos leidžia žymiai pašviesinti konstrukciją. Tačiau burlaivis yra burlaivis, o idėja naudoti vėjo energiją radikaliai nauju būdu kilo ore nuo „Flettner“laikų. Ir ją pasiėmė nenuilstamas nuotykių ieškotojas ir tyrinėtojas Jacques-Yves Cousteau.
1986 m. Gruodžio 23 d., Po to, kai buvo pradėtas naudoti straipsnio pradžioje paminėtas alkoholis „Alcyone“, Cousteau ir jo kolegos Lucienas Malavaras ir Bertrand'as Charier gavo bendrą patentą Nr. US4630997 „prietaisui, kuris sukuria jėgą naudojant judantį skystį ar dujas“. Bendras aprašymas yra toks: „Įrenginys pastatytas aplinkoje, judančioje tam tikra kryptimi; tai sukuria jėgą, veikiančią statmena pirmajai krypčiai. Įrenginys vengia naudoti masyvias burės, kurių varomoji jėga yra proporcinga burės plotui “. Kuo skiriasi Cousteau „turbo“ir „Flettner“sukamoji burė?
Skerspjūvyje turbos buožė yra kažkas panašaus į pailgą kritimą, suapvalintą nuo aštraus galo. „Kritimo“šonuose yra oro įsiurbimo grotelės, pro kurias viena (atsižvelgiant į poreikį judėti pirmyn ar atgal) išsiurbiamas oras. Veiksmingiausiam vėjo siurbimui į oro įsiurbimo vietą turbo burėje sumontuotas mažas ventiliatorius, varomas elektros varikliu.
Tai dirbtinai padidina oro judėjimo greitį iš buros šlaunies pusės, čiulpdama oro srautą tuo metu, kai ji atsiskiria nuo turbo burės plokštumos. Tai sukuria vakuumą vienoje turbosailio pusėje ir neleidžia susidaryti turbulentiškiems sūkuriams. Tada suveikia Magnuso efektas: trūkumas vienoje pusėje, dėl to - skersinė jėga, galinti pajudinti laivą. Tiesą sakant, turboblokas yra vertikaliai išdėstytas orlaivio sparnas, bent jau varomosios jėgos sukūrimo principas yra panašus į orlaivio pakėlimo principą. Siekiant užtikrinti, kad turbosail visada būtų pasukta į vėją pačia palankiausia linkme, jis yra aprūpintas specialiais jutikliais ir sumontuotas ant sukamojo stalo. Beje, Cousteau patentas suponuoja, kad orą iš turbinos burbulo vidaus gali išsiurbti ne tik ventiliatorius, bet ir, pvz.oro pompa - tokiu būdu Cousteau uždarė vartus paskesnius „išradėjus“.
Tiesą sakant, pirmą kartą Cousteau 1981 metais išbandė katamarano „Moulin à Vent“turbogalio prototipą. Didžiausias sėkmingas katamarano plaukimas buvo kelionė iš Tangerio (Marokas) į Niujorką prižiūrint didesniam ekspedicijos laivu.
O 1985 m. Balandžio mėn. La Rošelio uoste buvo paleistas „Alcyone“- pirmasis pilnavertis laivas su turbokompresoriais. Dabar ji vis dar juda ir šiandien yra „Cousteau“flotilės flagmanas (ir, tiesą sakant, vienintelis didelis laivas). Ant jo esančios turbo burės nėra vienintelis variklis, tačiau jos padeda įprastam dviejų dyzelių ir kelių oro sraigtų sujungimui (o tai, beje, leidžia sumažinti degalų sąnaudas maždaug trečdaliu). Jei didysis okeanografas būtų gyvas, jis greičiausiai būtų pastatęs dar keletą panašių laivų, tačiau jo bendraminčių entuziazmas po Kusto išvykimo pastebimai sumažėjo.
Netrukus prieš savo mirtį 1997 m., Cousteau aktyviai dirbo su laivo „Calypso II“projektu su turbopade, tačiau nesugebėjo jo įvykdyti. Remiantis naujausia informacija, 2011 m. Žiemą „Alcyona“buvo Caeno uoste ir laukė naujos ekspedicijos.
Vėl „Flettner“
Šiandien bandoma atgaivinti „Flettner“idėją ir sukti bures. Pavyzdžiui, garsioji Hamburgo įmonė „Blohm + Voss“po 1973 m. Naftos krizės pradėjo aktyviai kurti rotacinį tanklaivį, tačiau iki 1986 m. Šį projektą apsėmė ekonominiai veiksniai. Tada buvo nemažai mėgėjiškų dizainų.
2007 m. Flensburgo universiteto studentai pastatė katamaraną, varomą sukama burė („Uni-cat Flensburg“).
2010 m. Pasirodė trečiasis laivas su sukamosiomis burėmis - sunkvežimis „E-Ship 1“, kuris buvo pastatytas vienam didžiausių vėjo jėgainių gamintojų pasaulyje „Enercon“. 2010 m. Liepos 6 d. Laivas pirmą kartą buvo paleistas ir trumpą reisą vykdė iš Emdeno į Bremerhaveną. O rugpjūtį jis išvyko į savo pirmąją darbo kelionę į Airiją su devynių vėjo jėgainių apkrova. Laive yra keturi „Flettner“rotoriai ir, žinoma, tradicinė varomoji sistema ramybės ir papildomos galios atveju. Vis dėlto sukamosios burės tarnauja tik kaip pagalbiniai sraigtai: 130 metrų ilgio sunkvežimiui jų galios nepakanka tinkamai greičiui sukurti. Varikliai yra devynios „Mitsubishi“jėgainės, o rotorius sukasi „Siemens“garo turbina,naudojant išmetamųjų dujų energiją. Rotacinės burės sutaupo nuo 30 iki 40% degalų 16 mazgų greičiu.
Tačiau „Cousteau“turbo burė vis dar yra užmarštyje: „Alcyone“šiuo metu yra vienintelis viso dydžio laivas, turintis tokio tipo varymą. Vokietijos laivų statytojų patirtis parodys, ar prasminga toliau plėsti burių, veikiančių pagal Magnuso efektą, temą. Svarbiausia yra rasti ekonominį pagrindimą ir įrodyti jo veiksmingumą. Ir ten, matai, visa pasaulinė laivyba pereis prie principo, kurį talentingas vokiečių mokslininkas aprašė daugiau nei prieš 150 metų.
2010 m. Šiaurės jūroje galėjai pamatyti keistą laivą „E-Ship 1“. Viršutiniame denyje yra keturi aukšti užapvalinti dūmtraukiai, tačiau dūmai niekada iš jų neišlįs. Tai yra vadinamieji „Flettner“rotoriai, kurie pakeitė tradicines burės.
2010 m. Rugpjūčio 2 d. Kylio „Lindenau“statykloje startavo didžiausias pasaulyje vėjo jėgainių gamintojas „Enercon“- 130 metrų rotacinis laivas, kurio plotis 22 m, vėliau pavadintas „E-Ship 1“. Tuomet jis buvo sėkmingai išbandytas Šiaurės ir Viduržemio jūrose ir šiuo metu vėjo generatorius gabena iš Vokietijos, kur jie gaminami, į kitas Europos šalis. Jis išvystys 17 mazgų (32 km / h) greitį, tuo pačiu metu gabens daugiau nei 9 tūkstančius tonų krovinių, jo įgula yra 15 žmonių.
Singapūre įsikūrusi laivybos įmonė „Wind Again“, kurą ir išmetamų teršalų mažinimo technologija, siūlo specialiai tanklaiviams ir krovininiams laivams suprojektuotus „Flettner“rotorius (sulankstomus). Jie sumažins degalų sąnaudas 30–40% ir atsipirks per 3–5 metus.
Suomijos jūrų inžinerijos įmonė „Wartsila“jau planuoja pritaikyti savo turbosails kruiziniuose keltuose. Taip yra dėl Suomijos keltų operatoriaus „Viking Line“noro sumažinti degalų sąnaudas ir aplinkos taršą.
„Flettner“rotorių naudojimą pramoginiuose laivuose tiria Flensburgo universitetas (Vokietija). Kylančios naftos kainos ir nerimą keliantis klimato atšilimas atrodo kaip palankios sąlygos vėjo jėgainėms sugrįžti.
Jono Marpleso „Cloudia“suprojektuota jachta yra atstatytas trimaranas „Searunner 34.“. Jachta pirmą kartą buvo išbandyta 2008 m. Vasario mėn. Fort Pierce mieste, Floridoje, JAV, o jos sukūrimą finansavo „Discovery Channel“. „Claudia“pasirodė neįtikėtinai manevringa: ji sustojo ir per kelias sekundes įsijungė atbulomis, laisvai judėjo maždaug 15 ° kampu prieš vėją. Dėl papildomų skersinių diskų, sumontuotų ant priekinio ir užpakalinio trimarano rotorių, pastebimas pagerėjimas palyginti su tradiciniu „Flettner“rotoriu.