Turbosail on laivan propulsiojärjestelmä , joka käyttää tuulienergiaa Magnus-ilmiöön [1] .
Saksalaisen insinöörin Anton Flettnerin pyöriviä turbopurjeita testattiin ensimmäisen kerran onnistuneesti kuunarilla " Bukau " vuonna 1924 [2] .
Tätä varten kolmimastoinen kuunari "Bukau" muutettiin pyöriväksi alukseksi, jossa oli kaksi 13 metriä korkeaa "purjetta". Alus saattoi liikkua jopa 25 asteen kulmassa vastatuulen suhteen, mikä on mahdotonta klassisissa purjeveneissä [3] . Näillä "purjeilla" alus ylitti Atlantin valtameren , mikä osoitti, että sellaisella mallilla on tulevaisuutta. Tämän suunnittelun läpimurron tulos oli pyörivän kuivalastialuksen "Barbara" rakentaminen, joka oli jo varustettu kolmella 17-metrisellä sylinterillä [3] .
1980-luvulla ranskalaiset insinöörit kehittivät valtameritutkija Jacques-Yves Cousteaun johdolla kehittyneemmän turbopurjeen . Sitä käytettiin menestyksekkäimmin Alsion- aluksella.
1980-luvun alussa Jacques-Yves Cousteau alkoi miettiä modernin propulsioaluksen rakentamista, joka saa käyttövoimansa ainakin osittain tuulella, puhtaan, ilmaisen, uusiutuvan energianlähteen kanssa. Jo vuosikymmeniä ennen Cousteauta oli syntynyt ajatus käyttää tähän tarkoitukseen pyörivää onttoa metallisylinteriä, Flettner-roottoria , jonka tehokkuus oli testattu ja todistettu käytännössä. Cousteau ja joukko insinöörejä päättivät elvyttää propulsioprojektin.
Cousteau ja hänen avustajansa, professori Lucien Malavar ja tohtori Bertrand Charrier käyttivät savupiippua näyttävää sylinteriä, joka toimi samalla periaatteella kuin lentokoneen siipi.
Liikkeen perustana on aerodynaaminen profiili , pystysuora metalliputki, jonka poikkileikkaus on lähellä munanmuotoista, liikkuvalla suojalla, joka parantaa ulko- ja sisäpinnan aerodynaamista erotusta. Pumppausjärjestelmä pumppaa ilmaa putkeen luoden tarvittavan tyhjiön purjeen toiselle puolelle; liike tapahtuu painetta vastaan kohtisuorassa suunnassa. Näin ollen purje toimii kuin siipi: toisella puolella sen ilma virtaa hitaammin kuin toisella, jolloin syntyy työntövoimaa.
Liikkuva läppä ja tuuletinpohjainen ilmansuihkutusjärjestelmä ovat lisänneet uuden purjeen tehokkuutta. Tuulitunnelissa tehdyissä testeissä pienikokoiset mallit käyttäytyivät erinomaisesti, jolloin syntyi Turbosail-järjestelmä.
Turbopurjeen tärkein ominaisuus sen suunnittelusta johtuen on, että saat käyttövoiman aina oikeaan suuntaan, riippumatta siitä, mistä suunnasta tuuli puhaltaa . Turbopurjeella varustettu alus voi liikkua jopa tuulta vastaan ja saa energiaa purjeen sisällä ja ulkopuolella olevien ilmanpyörteiden aiheuttamasta paine-erosta.
Perinteisiä potkureita voidaan käyttää myös turbopurjeen kanssa. Samaan aikaan on kätevämpää siirtää turbosail tietokoneen ohjaukseen, mikä asettaa "purjeiden" sijainnin avaruudessa ja ilmanpaineen järjestelmässä.
Parhaisiin tavanomaisiin purjeisiin (kuten America 's Cupissa käytettyihin ) verrattuna turbopurje tarjoaa 3,5-4 kertaa enemmän työntövoimaa. Tämä tulos saatiin Alcyonen tutkimuksen aikana .
Järjestelmän tehokkuutta ei kuitenkaan ole vielä analysoitu perusteellisesti. Turboparus-järjestelmä on onnistunut vain kahdella laivalla, ja Cousteau-konserni on ainoa organisaatio maailmassa, jolla on suuri määrä tietoja tästä laitteesta. Alcyone-sivu Team Cousteaun verkkosivuilla raportoi, että Turbosail pystyy säästämään jopa 35 % polttoaineesta [4] .
Cousteau ja hänen tutkimusryhmänsä asensivat keksintönsä katamaraaniin nimeltä "Moulin à Vent" ( ranskaksi " tuulimylly") ja testasivat järjestelmää matkalla Tangerista New Yorkiin . Kulku oli päättymässä, kun Yhdysvaltain rannikolla laiva joutui kohtaamaan yli 50 solmun tuulet . Turbopurjeen pystyssä pitäneet hitsit repeytyivät ja prototyyppi syöksyi mereen.
Prototyyppijärjestelmä koostui yhdestä tummansiniseksi maalatusta putkesta. Aluksen tutkimusohjelmalla pyrittiin selvittämään järjestelmän käyttövoiman tehokkuutta. Vaikka turbopurje tarjosi työntövoimaa ja tehoa, sitä oli pienempiä määriä kuin sen korvaamia tavanomaisia purjeita ja generaattoreita. Järjestelmän rakenteelliset ongelmat johtivat rakenteelliseen vääntymiseen ja halkeamiin purjeen pohjassa ( metallin väsymisestä johtuen). Kaikki tämä heikensi merkittävästi turbopurjeen tehokkuutta. Perusidean vahvistamisen jälkeen Cousteau ja hänen ryhmänsä luopuivat prototyypin työstä ja keskittyivät kokonaan suurempaan alukseen, Alcyoneen.
Cousteau käytti hankittua kokemusta uuden aluksen rakentamisessa. Hän kehitti yhdessä laivanrakennusinsinöörien kanssa alumiinirungon , joka on vahva ja kevyt. Katamaraanimainen perä antoi alukselle vakauden, ja rakenteeseen sisällytettiin yksi keula leikkaamaan aaltoja ja helpottamaan liikkumista kovassa meressä. Kaksi turbopurjetta oli asennettu kannelle ja kaksi dieselmoottoria käytti ahtimia. Laiva on nimetty muinaisen kreikkalaisen tuulien jumalan Aeoluksen tyttären Alcyonen mukaan .
"Alsionin" rakentamisen aikana (aloitettu vuonna 1985) "Moulin a Ventin" kanssa tehdyn työn tulokset otettiin huomioon. Käyttämällä kahta turbopurjetta pienemmällä kuvasuhteella, pintojen metalliin kohdistuvat kuormitukset vähenivät merkittävästi. Molemmissa purjeissa oli myös aksiaaliset turbiinit sähkön tuottamiseksi, ja järjestelmää ohjattiin tietokoneilla, joiden hinta oli tuolloin laskenut. Tietokoneet koordinoivat turbopurjeita ja dieseliä, käynnistivät jälkimmäiset kun tuuli oli laantunut kokonaan ja pysäyttivät ne kun tuulen nopeus oli riittävä. Vain 5 ihmistä riitti ohjaamaan laivaa.
1980-luvulla Cousteau teki Alsionista ryhmänsä lippulaivan ja tutkimuksen tärkeimmän kelluvan tukikohdan. Alus kiersi ympäri maailmaa keräten tietoa turbopurjeen käytöstä erilaisissa sääolosuhteissa vahvistaen samalla täysin tekijöiden aikomusta.
Oletettiin, että turbopurje voidaan asentaa tankkereihin , irtolastialuksiin ja muihin raskaisiin aluksiin polttoaineen kulutuksen vähentämiseksi. [5] Vielä rakentamaton Calypso II on myös tarkoitus varustaa turbopurjeella.
Vuodesta 2010 lähtien rahtilaiva E-Ship 1 on liikennöinyt Saksassa Flettner-roottoripurjeilla apuvoimana.
Maaliskuussa 2017 Royal Dutch Shell ja Maersk ilmoittivat suunnitelmistaan varustaa 245 metriä pitkä ja lähes 110 000 dwt öljytankkeri roottoripurjeilla. Purjeet, joiden korkeus on 30 metriä ja halkaisija 5 metriä, rakennetaan kevyistä hiilikuitukomposiittimateriaaleista . Purjeet on tarkoitus asentaa vuoden 2018 ensimmäisellä puoliskolla ja testata ennen vuoden 2019 loppua. Yrityksen edustajien mukaan tämä tekniikka säästää jopa 10 % polttoainetta keskimäärin vakioreiteillä [6] .
| Jacques-Yves Cousteau | ||
|---|---|---|
| laivoja | ||
| Perhe |
| |
| Organisaatiot |
| |
| keksinnöt | ||
| Elokuvat |
| |
| Sekalaista |
| |