Введение

Тип системы судового движения Турбопарус или французский турбоволь - это система морского движения, использующая парус, похожий на вертикальную поверхность, и систему управления пограничным слоем с питанием для улучшения подъема через широкий угол атаки. Это позволяет парусу двигаться в любом направлении, просто перемещая один лопасть на задней части паруса, в отличие от обычных парусов, которые должны постоянно регулироваться, чтобы реагировать на изменения относительного ветра. Турбопарус был впервые разработан в крупномасштабном применении Жаком Ивом Кусто, который поручил Alcyone протестировать концепцию в производстве. Больший Калипсо II также был спроектирован для использования турбосая, но такой конструкции не было построено.

Концепция

В 1980 году Жак Кусто мечтал создать корабль с современным двигателем, который будет, по крайней мере, частично, приводиться в движение ветром, чистым, бесплатным, возобновляемым источником энергии.

Аэродинамика

Кусто и его коллеги, профессор Люсьен Малавар и доктор Бертран Шарье, использовали фиксированный цилиндр, который выглядел как дымовая труба и функционировал как крыло самолета. Он состоит из профиля воздуха, вертикальной и грубо овальной трубки, с подвижным крылом, который улучшает разделение между интрадо и экстрадо. Система всасывания втягивает воздух в трубки и используется для увеличения углубления с одной стороны паруса; сила реакции возникает в результате разницы давления. Таким образом, паруса действуют как крылья, создавая подъем и сопротивление. Для управления и увеличения величины максимальной силы реакции используется подвижная, напоминающая крышку, задняя крышка и система всасывания, затягиваемая вентилятором. В результате этой конструкции турбопарус обеспечивает реакционную силу, компонент которой, тяга, доступен для направления движения. Подобно парусу без двигателя, тяга не может быть получена, когда ветер направляется прямо в противоположное направление, и она не может быть получена без ветра. Однако использование вентилятора, требующего мощности двигателя, увеличивает генерируемую реакционную силу по сравнению с устройством без питания. Двигатель на основе винта может использоваться в сочетании с турбосайлами. Эти традиционные двигатели, вместе с углами и силой всасывания парусов, могут быть скоординированы с компьютерами для управления кораблем.

Инженерный анализ

По словам Костео, "коэффициент тяги турбопаруса в 3,5 - 4 раза выше, чем у лучших когда-либо построенных парусов (Маркони или квадратных, то есть кораблей Кубка Америки [sic] или японской системы ветрового движения), и это дает системе уникальное преимущество в экономическом движении судов". Однако эффективность системы не была подвергнута достаточным сравнительным инженерным исследованиям. Было только два судна с турбопарусом, на которых проводились активные исследования. Группа Кусто является единственной организацией, имеющей большое количество данных о турбопарусных судах.

Ранние годы развития: 1981-1982 гг.: Moulin à Vent

Кусто и его команда установили изобретение на катамаране под названием Moulin à Vent (ветряная мельница). Система состояла из одной мачты с турбосайлом, окрашенной в синий цвет. Исследовательская программа для этого судна была разработана для проверки эффективности тяги с помощью двигательной системы. Проверив концепцию, в конечном итоге в 1982 году разработку прототипа отказались, поскольку группа Кусто обратила внимание на более крупное судно, Alcyone.

Алкион

Опыт Кусто был использован при разработке нового судна. В сотрудничестве с морскими инженерами он разработал инновационный корпус из алюминия, легкий и прочный. Катамаран, как кормовой, придавал ему стабильность. Вперед монокорпус был разработан для разделения наводнений и улучшения езды в тяжелых морях. Два турбосайма поднялись с палубы, а два дизельных двигателя обеспечили необходимые силы всасывания. Корабль был назван Алкионой, дочерью ветра. Когда Alcyone был запущен в 1985 году, он получил преимущества от разработки оригинального турбосалона Moulin a Vent. С двумя турбопарусами с уменьшенным соотношением сторон напряжение, возлагаемое на металл парусных поверхностей, было значительно уменьшено. Оба паруса также содержали осевые турбины для генерации энергии, а с уменьшением стоимости компьютеров, также имели сенсорные управляющие элементы для приведения в действие парусов для оптимальной тяги. Практический опыт работы с судном позволил группе Кусто в 1980-х годах принять судно в качестве флагмана и первичной исследовательской платформы. Компьютеры оптимизировали работу турбосаев и двигателей. Чтобы сохранять постоянную скорость, двигатели автоматически переходят в работу, когда ветер утихает, и полностью останавливаются, когда ветер достаточно силен, когда дует в правильном направлении. Для обслуживания корабля требуется команда из пяти человек.

Дальнейшее развитие

В связи с интересом к расширению использования турбопаруса, было предложено, чтобы танкеры и другие крупные суда вскоре установили турбопарусы в качестве средства для снижения потребления топлива. Система была предназначена для питания Calypso II, который еще не был построен.