Turbosail är ett fartygsframdrivningssystem som använder vindenergi, baserat på Magnus-effekten [1] .
Roterande turbosegel av den tyske ingenjören Anton Flettner testades först framgångsrikt på skonaren " Bukau " 1924 [2] .
För detta gjordes den tremastade skonaren "Bukau" om till ett roterande fartyg med två "segel" 13 meter höga. Fartyget kunde röra sig även i en vinkel på 25 grader mot motvinden, vilket är omöjligt i fallet med klassiska segelbåtar [3] . Med dessa "segel" korsade skeppet Atlanten , vilket bevisar att en sådan design har en framtid. Resultatet av detta designgenombrott var konstruktionen av det roterande torrlastfartyget "Barbara", som redan var utrustat med 3 17-meterscylindrar [3] .
På 1980-talet utvecklades en mer sofistikerad form av turbosegel av franska ingenjörer ledda av oceanografen Jacques-Yves Cousteau . Den användes mest framgångsrikt på Alsions skepp.
I början av 1980-talet började Jacques-Yves Cousteau fundera på att bygga ett modernt framdrivningsfartyg som åtminstone delvis drivs av vind, en ren, fri, förnybar energikälla. Decennier före Cousteau hade idén redan uppstått att använda en roterande ihålig metallcylinder, Flettner-rotorn , för detta ändamål , vars effektivitet hade testats och bevisats i praktiken. Cousteau och en grupp ingenjörer bestämde sig för att återuppliva framdrivningsprojektet.
Cousteau och hans assistenter, professor Lucien Malavar och Dr Bertrand Charrier, använde en cylinder som såg ut som en skorsten och fungerade enligt samma princip som en flygplansvinge.
Grunden för rörelsen är en aerodynamisk profil , ett vertikalt metallrör med ett tvärsnitt nära äggformigt, med en rörlig skärm som förbättrar den aerodynamiska separationen av de yttre och inre ytorna. Pumpsystemet pumpar luft in i röret, vilket skapar det nödvändiga vakuumet på ena sidan av seglet; rörelse sker i en riktning vinkelrät mot trycket. Således fungerar seglet som en vinge: på ena sidan strömmar dess luft långsammare än på den andra, vilket skapar en framdrivningskraft.
En rörlig klaff och fläktbaserat luftinsprutningssystem har ökat effektiviteten hos det nya seglet. Vid tester i en vindtunnel uppförde sig små modeller utmärkt, vilket gav upphov till Turbosail-systemet.
Det främsta med ett turbosegel, på grund av dess design, är att du alltid kan få drivkraften åt rätt håll, oavsett åt vilket håll vinden blåser . Ett fartyg utrustat med ett turbosegel kan till och med röra sig mot vinden och få energi från tryckskillnaden som skapas av luftvirvlarna inuti och utanför seglet.
Konventionella propellrar kan också användas i kombination med ett turbosegel. Samtidigt är det bekvämare att överföra turboseglet under kontroll av en dator, som kommer att ställa in platsen för "seglen" i rymden och lufttrycket i systemet.
Jämfört med de bästa konventionella seglen (som de som används i America 's Cup ) ger ett turbosegel 3,5 till 4 gånger mer dragkraft. Detta resultat erhölls under forskning om Alcyone .
Systemets effektivitet har dock ännu inte blivit föremål för en grundlig jämförande analys. Turboparus-systemet har bara varit framgångsrikt på två fartyg, och Cousteau-gruppen är den enda organisationen i världen som har en stor mängd data på denna enhet. Alcyone-sidan på Team Cousteaus webbplats rapporterar att Turbosailen kan spara upp till 35 % av bränslet [4] .
Cousteau och hans forskargrupp installerade sin uppfinning på en katamaran som heter "Moulin à Vent" (från franska - "väderkvarn") och testade systemet på en resa från Tanger till New York . Passagen närmade sig sitt slut när fartyget utanför den amerikanska kusten fick möta vindar som översteg 50 knop . Svetsarna som höll turboseglet upprätt sprack och prototypen kraschade i havet.
Prototypsystemet bestod av ett enda rör målat mörkblått. Fartygets forskningsprogram syftade till att fastställa effektiviteten i systemets framdrivning. Även om turboseglet gav dragkraft och kraft, var det i mindre kvantiteter än de konventionella segel och generatorer som det ersatte. Strukturella problem i systemet ledde till strukturell skevhet och sprickor vid seglets bas (på grund av metallutmattning ) . Allt detta minskade avsevärt turboseglets effektivitet. Efter att grundidén bekräftats, övergav Cousteau och hans grupp arbetet med prototypen och koncentrerade sig helt på det större fartyget, Alcyone.
Cousteau använde erfarenheten från byggandet av ett nytt fartyg. Tillsammans med skeppsbyggnadsingenjörer utvecklade han ett aluminiumskrov som är starkt och lätt. En katamaranliknande akter gav fartyget stabilitet, och en enda bog inkorporerades i strukturen för att skära av vågorna och underlätta förflyttning i grov sjö. Två turbosegel var däcksmonterade och två dieselmotorer drev kompressorerna. Skeppet fick sitt namn efter Alcyone , dotter till den antika grekiska vindguden Aeolus .
Under konstruktionen av "Alsion" (startad 1985) togs hänsyn till resultaten av arbetet med "Moulin a Vent". Med användningen av två turbosegel med reducerat bildförhållande minskade belastningen på ytornas metall avsevärt. Båda seglen inkluderade också axiella turbiner för att generera kraft, och systemet styrdes av datorer, som hade fallit i pris vid den tiden. Datorer samordnade turboseglen och dieslarna, startade de senare när vinden hade lagt sig helt och stoppade dem när vindhastigheten var tillräcklig. Endast 5 personer räckte för att kontrollera fartyget.
På 1980-talet gjorde Cousteau Alsion till flaggskeppet för sin grupp och den huvudsakliga flytande basen för forskning. Fartyget gick runt världen och samlade information om användningen av ett turbosegel under olika väderförhållanden, samtidigt som det bekräftade skaparnas avsikt.
Det antogs att turboseglet kunde installeras på tankfartyg , bulkfartyg och andra tunga fartyg för att minska bränsleförbrukningen. [5] Den ännu inte byggda Calypso II ska också förses med ett turbosegel.
Sedan 2010 har lastfartyget E-Ship 1 trafikerats i Tyskland med Flettner rotorsegel som hjälpframdrivning.
I mars 2017 tillkännagav Royal Dutch Shell och Maersk planer på att utrusta en 245 meter lång, nästan 110 000 dwt oljetanker med rotorsegel. Seglen, 30 meter höga och 5 meter i diameter, kommer att byggas av lätta kolfiberkompositmaterial . Seglen beräknas installeras under första halvåret 2018 och testas före slutet av 2019. Enligt företagsrepresentanter kommer denna teknik att spara upp till 10 % bränsle i genomsnitt på standardrutter [6] .
| Jacques-Yves Cousteau | ||
|---|---|---|
| fartyg | ||
| En familj |
| |
| Organisationer |
| |
| uppfinningar |
| |
| Filmer |
| |
| Diverse |
| |