Înecat de Marea Depresiune: barca cu pânze cu motor diesel „Barbara”. Înecat de Marea Depresiune: barca cu pânze rotativă diesel „Barbara” Ce este mai bine decât o velă obișnuită sau una rotativă

Aș dori să spun cititorilor revistei despre un catamaran, a cărui mișcare a fost efectuată folosind efectul Magnus. Efectul Magnus este că atunci când aerul curge în jurul unui corp în rotație, se generează o forță perpendiculară pe direcția fluxului. Când un cilindru se rotește, de exemplu, straturile de aer apropiate de pereții săi încep și ele să se miște într-un cerc, datorită căruia pe o parte a corpului rotativ viteza fluxului care curge în jurul cilindrului crește, iar pe cealaltă parte scade. Ca rezultat, în apropierea suprafeței cilindrului se formează zone de înaltă și joasă presiune, ceea ce duce la generarea de forță care poate fi folosită pentru a muta navele. Aceasta este aceeași forță care schimbă direcția de zbor a mingii „tăiate” în tenis și fotbal.

Pentru a reduce debitul de aer dintr-o zonă de înaltă la una de presiune scăzută, la capetele cilindrului sunt instalate discuri cu diametru mai mare.

Experimentele au arătat că efectul Magnus se manifestă maxim în cazul în care viteza liniară a suprafeței de rotație a cilindrului este de aproximativ patru ori viteza vântului. În acest caz, forța rotorului este de zece ori mai mare decât tracțiunea pânzei egală cu suprafața.

În anii douăzeci, două nave de mare capacitate erau echipate cu rotoare similare. Oka a făcut chiar călătorii transatlantice, dar nu a fost construită mai târziu, în mare parte din cauza voluminității rotoarelor metalice masive, care ar putea face ca nava să se răstoarne în caz de vânturi puternice.

… Odată, în timp ce mă relaxam la lacul de acumulare Krasnoyarsk, cu ajutorul prietenilor, N. Beskrovny și V. Brin, am construit un catamaran cu un rotor moale pliabil. Am avut doar trei săptămâni, așa că a trebuit să facem un rotor Savonius mai puțin eficient, care nu necesită motor.

Rotorul Savonius este format din două suprafețe semicilindrice, deplasate una față de cealaltă de lungimea razei.

Sub influența vântului, rotorul se rotește, iar viteza sa liniară nu depășește 1,7 viteze ale vântului. Din această cauză, efectul Magnus asupra rotorului Savonius este de 2 - 3 ori mai slab decât în ​​cazul rotoarelor cu rotire forțată.

Rotorul (vezi figura) este format din două rame - discuri și semicilindri, sudate dintr-o tijă de Ø 10 mm. Tijele care formează cadrul semicilindrilor sunt conectate între ele prin panouri din țesătură densă. Capetele cadrului ambelor discuri sunt legate cu frânghie. Hexagoanele formate în partea de sus și de jos sunt acoperite cu pânză. Axa rotorului servește și ca frânghie, ceea ce permite plierea pânzei.

Pe fiecare dintre panouri sunt cusute două benzi de țesătură, sub care sunt trecute bandaje medicale de cauciuc de 6 cm lățime și 80 cm lungime; capetele lor sunt legate de tije. Pe panouri este atașat un cadru de rigidizare din tijă de oțel de Ø 4 mm.

Axa flexibilă și cablurile care asigură tensiune rotorului sunt legate de suporturi de montare conectate la rulmenții de susținere. Am folosit rulmenți convenționali cu bile; s-au justificat pe deplin – rotorul se învârtea la cea mai mică suflare de vânt.

1, 2 - partea superioară a semi-cadru, 3 - cadru disc rotor, 4 - panou rotor, 5 - panou disc, 6 - axa rotorului de frânghie, 7 - benzi de material textil, 8 - cadru moale (pansament de cauciuc medical), 9 - semi-cadru dur, 10 - cabluri de frânghie, 11 - suport de catarg în formă de U, 12 - grindă transversală a catamaranului, 13 - cablu de tensiune inferioară, 14 - suport pentru grinda, 15 - pârghie pentru cablu de tensionare, 16 - suspensie rotor, 17 - suspensie suport, 18 - carcasă rulment, 19 - rulment, 20 - cârlig de suspensie, 21 - bloc. Volanul nu este afișat.

Flotantele catamaranului sunt huse de pânză. Fiecare contine trei cilindri din material cauciucat (pot fi folosite si camere cu bile). Am legat flotoarele de un cadru din lemn de plutire (există mult pe malul lacului de acumulare Krasnoyarsk). Construcția carenei catamaranului nu este inclusă în detaliu, deoarece almanahul „Bărci și iahturi” a vorbit de mai multe ori. despre catamarane gonflabile cu un design mai bun decât al nostru.

Rotorul este instalat după cum urmează. În primul rând, este legat cu bandaje de cauciuc și, folosind o frânghie trecută prin blocurile unui suport în formă de U, se ridică în vârf. Apoi se tensionează manual cu o frânghie trecută printr-un inel fixat în grinda catamaranului. Ultimii 15 - 20 cm de frânghie trebuie scoși cu o pârghie.

Am testat catamaranul timp de 10 zile pe vânt foarte slab. Am considerat vântul puternic dacă un fir de 30 cm lungime a deviat cu 30-40°.

Cu un astfel de vânt, catamaranul a plutit și nu a putut naviga la un unghi mai ascuțit de 100-110° față de vânt. Pentru a schimba virajul a fost necesar să răsturnăm rotorul, ceea ce ne-a luat 5-6 minute.

Nu s-au făcut măsurători de viteză, dar în vara următoare același catamaran a navigat cu o vela obișnuită de 6 m2 cam la fel ca și cu un rotor, dar cu o vela a manevrat mai bine.

Nu recomandăm catamaranul nostru ca exemplu de copie exactă, deoarece o serie de componente de design s-au dovedit a fi nereușite. De exemplu, marginile discurilor de capăt ar fi trebuit să fie făcute din tije sau tuburi de plastic. Experiența noastră mărturisește doar posibilitatea amatorilor să construiască o navă cu un mod foarte original și, în opinia noastră, promițător de a crea tracțiune.

Cititorii interesați de vase rotative vor putea cu siguranță să construiască modele mai bune. Ni se pare cel mai interesant să construim un catamaran cu un cilindru pliabil, care să fie rotit de un motor ușor cu ardere internă. Cilindrul poate fi realizat sub forma unui balon gonflabil sau poate avea un design extensibil, precum rotorul realizat de noi.

Modelele testate de amatori vor găsi probabil aplicație în economia națională.

În opinia noastră, rotoarele gonflabile sau extensibile cu motoare electrice instalate folosind brațuri de marfă pot fi folosite ca motoare auxiliare pe navele de marfă.

Aparent, în creativitatea tehnică a apărut un fenomen care poate fi numit aproximativ modelarea sticlelor. Cert este că modelatorii din diverse direcții folosesc din ce în ce mai mult... sticle de plastic. Din aceste vase ușoare și în același timp rezistente, ele realizează carene frumoase pentru modele de iahturi și catamarane, cilindri cu aer comprimat pentru conducerea motoarelor cu aer de avioane și modele de mașini. Plasticul subțire transparent a devenit un material ideal pentru realizarea felinarelor pentru modelele de avioane.

Și iată un alt model, al cărui design folosește vase de plastic. Acesta este un catamaran cu un sistem original de propulsie eoliană rotativă.

Pentru început, câteva cuvinte despre modul în care rotorul generează o forță aerodinamică motrice. S-a remarcat de mult timp că, dacă plasați un cilindru rotativ într-un flux de aer, atunci o forță perpendiculară pe direcția fluxului va acționa asupra cilindrului. Faptul este că atunci când cilindrul se rotește, direcția de mișcare a uneia dintre părțile suprafeței sale coincide cu direcția fluxului de aer, iar rotația părții opuse coincide cu aceasta.

În conformitate cu legea lui Bernoulli, care stabilește corespondența dintre viteza fluxului de aer și presiunea din acesta, pe măsură ce viteza de curgere crește, presiunea în acesta scade. La suflarea unui cilindru rotativ într-o zonă cu mișcarea în contra a suprafeței cilindrice și a debitului, presiunea este mai mică decât în ​​zona cu mișcarea în comun a suprafeței cilindrice și a aerului. Apariția unei diferențe de presiune determină formarea unei forțe direcționate perpendicular pe mișcarea fluxului de aer dintr-o zonă de presiune mai mare într-o zonă de presiune mai mică.

S-au făcut din când în când încercări de a folosi rotoare pentru a conduce navele. Una dintre cele mai de succes este unitatea de propulsie instalată pe nava de cercetare Calypso a lui Jacques-Yves Cousteau. Cilindrii rotativi montați în planul central al navei permit economisirea multor combustibil la traversările oceanului.

1 - traversă pod (placaj s15.2 buc.); 2- platforma pod (pin, lamele 60×15); 3 - carcase rotorului; 4-partea din fata a carenei modelului de catamaran; 5 - chila; 6 - partea din spate a carenei modelului de catamaran; 7 - dispozitiv de direcție; 8- saibe; 9 - șurub M5; 10 - şaibă distanţier (cauciuc); 11 - piuliță M5; 12,17,21,22 - saibe late (otel); 13 - piulita supapei (2 buc.); 14 - supapă cu bobină (de la camera bicicletei); dop cu 15 fire; 16-saiba de etansare (cauciuc); 18 - manșon distanțier (duralumin); 19 - rulment (2 buc.); 20 - arbore rotor (oțel); 23 - piuliță M6; 24 - carcasa rulmentului (duralumin)

Trebuie remarcat faptul că rotoarele de pe Calypso sunt rotite de un mic motor auxiliar. Cu toate acestea, dispozitivele conduse de fluxul de aer arată și ele rezultate bune.

În modelul de catamaran propus, rotoarele sunt rotite și prin fluxul de aer. Fiecare dintre rotoare este o sticlă de plastic, pe suprafața căreia se află multe lame - atunci când este suflată, o astfel de sticlă, montată vertical pe rulmenți, primește rotație axială.

Cu toate acestea, are sens să începeți să faceți un catamaran cu carene - fiecare va necesita două sticle de un litru și jumătate sau doi. Vasele din plastic sunt unite într-un singur corp la partea inferioară și conectate cu un șurub M5, piuliță și șaibe - două din oțel și una din cauciuc. Această conexiune se dovedește a fi foarte rigidă și asigură o aliniere absolut precisă. Faptul este că proeminențele inferioare ale unui vas cad în depresiunile altuia.

Pentru o astfel de conexiune, sunt necesare instrumente speciale - o șurubelniță cu o lamă extinsă și o cheie lungă. Pentru a introduce elemente de fixare în interiorul sticlelor, un șurub, piuliță și șaibă pot fi lipite de unelte cu plastilină obișnuită.

1 - suprapunere (mesteacăn, bandă 12×10, 2 buc.); 2 - placa (placaj s5)

Carcasa rotorului(baza rotorului este o sticlă de plastic cu o capacitate de 1,5 sau 2 l)

Supapele din camerele bicicletei sunt introduse în dopurile tuturor celor patru sticle cu ajutorul lor, corpurile sunt fixate cu piulițe de barele transversale ale podurilor. În plus, prin supape, puteți folosi o pompă obișnuită pentru bicicletă pentru a crea exces de presiune a aerului în interiorul carcasei, ceea ce crește semnificativ rigiditatea acestora.

Corpurile astfel pregătite se montează într-un singur catamaran folosind un pod format dintr-o platformă (scândura de pin cu secțiunea transversală de 60×15 mm) și două traverse (placaj de 15 mm grosime). Părțile de punte sunt conectate cu șuruburi lungi cu un diametru de 4 mm. Găurile pentru supape sunt găurite în barele transversale. Podul finit este șlefuit, vopsit și acoperit cu două sau trei straturi de lac pentru parchet.

Chila catamaranului este tăiată din placaj de 5 mm grosime, iar două blocuri de mesteacăn sunt lipite de partea superioară cu rășină epoxidică. Partea din față a chilei este rotunjită, partea din spate este șlefuită într-o pană. Chila finită este șlefuită și acoperită cu două straturi de lac pentru parchet. Dacă este necesar, dacă stabilitatea catamaranului este insuficientă, pe capătul chilei poate fi agățat un bec de plumb. Fixarea chilei pe platforma podului cu patru șuruburi cu diametrul de 4 mm.

Dispozitivul de direcție al catamaranului este alcătuit dintr-un volan din placaj și o axă. Acesta din urmă este îndoit din sârmă de oțel de 4 mm și un fir M4 este tăiat la un capăt. Pena cozii are un profil simetric, cu o față rotunjită și margini de fugă ascuțite. Finisarea penei este standard: șlefuire, vopsire și acoperire cu lac pentru parchet.

Legătura penei cu axa timonei este dintr-o singură bucată - folosind lipici epoxidic. Cu toate acestea, dacă este necesară dezasamblarea periodică a catamaranului, atunci când lipiți osia în pană, firele de pe acesta trebuie acoperite cu un strat subțire de grăsime. Odată ce rășina s-a întărit, axul va fi ușor de deșurubat din stilou. Fixarea dispozitivului de direcție pe platforma podului cu o pereche de piulițe și șaibe.

Și acum principalul lucru este fabricarea unei unități de propulsie rotativă. După cum am menționat deja, fiecare dintre rotoare este o sticlă de plastic de un litru și jumătate sau doi litri, articulată pe o platformă cu multe lame îndoite la suprafață. Când este suflat de un flux de aer, un astfel de rotor începe să se rotească. Pentru a vă asigura că lamele sunt uniforme și îngrijite, este recomandabil să folosiți un arzător electric sau un tăietor termic electric de casă ca instrument de lucru pentru tăierea pereților sticlei rotorului.

1 - piesa de taiere (nicrom, fir d0,5); 2 - bloc de porțelan (de la soclul lămpii); 3 - mâner (dintr-un dosar); 4 - cablu de conectare cu două fire

Sistemul de directie:

1 - axa timonei (otel, sarma d4); 2- platforma pod; 3 - piulițe M4; 4 - pană de direcție (placaj s6); 5 - șaibe

Acesta din urmă este ușor de asamblat dintr-un mâner de lemn dintr-un dosar, un bloc de porțelan dintr-un soclu de lampă cu incandescență și sârmă de nicrom cu diametrul de 0,5 mm. Instrumentul este alimentat de LATR. Tensiunea ar trebui să asigure o astfel de încălzire a firului de nicrom încât plasticul să se topească doar, dar în niciun caz să nu se ardă.

Este recomandabil să marcați pe suprafață contururile lamelor cu un pix subțire după un șablon - o farfurie de tablă cu o fereastră tăiată în ea în funcție de dimensiunea lamei. Înainte de tăiere, este logic să topiți câteva găuri în fereastră și apoi să faceți fante de-a lungul conturului lamei. Trebuie remarcat faptul că trebuie să lucrați cu un tăietor termic într-o zonă bine ventilată - de preferință lângă o fereastră deschisă. Pe un rotor astfel pregătit, paletele sunt îndoite cu aproximativ 35°.

Unitățile de balamale ale rotorului trebuie să se asigure că rotirea lor este extrem de ușoară - la propriu, de la cea mai mică adiere. Acest lucru se poate face numai folosind rulmenți cu bile. Pentru sticle de doi litri, rulmenții cu diametre de 18 (exterior) și 6 (intern) mm și o lățime de 6 mm sunt destul de potriviti.

Pentru a fixa rulmenții în gâtul sticlei, aveți nevoie de o carcasă din duraluminiu; in gat se fixeaza cu un capac standard de sticla cu un orificiu cu diametrul de 8 mm. Rola treptă pe care se rotesc rulmenții și, în consecință, rotorul este realizată din oțel, este fixată de platforma podului cu o piuliță M6. Pentru a asigura o rotire ușoară a rotorului, înainte de a instala rulmenții în carcasă, îndepărtați grăsimea de pe aceștia (clătiți rulmenții în kerosen) și aplicați ulei de mașină destinat mașinilor de cusut.

În timpul probelor pe mare, unitatea de propulsie rotativă a unui catamaran reglat corespunzător se învârte cu ușurință, iar barca, orientată lateral față de vânt, își ia rapid viteza, menținând automat un curs în raport cu direcția vântului. Dacă modelul este condus sau cade, este necesară deplasarea centrului de rezistență laterală prin deplasarea chilei înainte sau înapoi.

Trebuie remarcat faptul că un catamaran rotativ poate naviga nu numai pe un curs de golf, când vântul bate direct la bord, ci și pe cursuri mai pline sau mai ascuțite. Deși, desigur, un catamaran cu o vela clasică este capabil să navigheze oarecum mai abrupt în vânt.

Celebrul serial documentar „Odiseea subacvatică a echipei Cousteau” a fost filmat de marele oceanograf francez în anii 1960 și 1970. Nava principală a lui Cousteau la acea vreme era Calypso, transformată dintr-un dragă mine britanic. Dar într-unul dintre filmele ulterioare, „Redescoperirea lumii”, a apărut o altă navă, iahtul Alcyone. Privind-o, mulți telespectatori și-au pus întrebarea: ce sunt aceste catarge și pânze ciudate instalate pe iaht?...

Fundația Cousteau a achiziționat Halcyone în 1985, iar această navă a fost considerată nu atât ca o navă de cercetare, ci ca o bază pentru studierea eficienței turbosailelor - sistemul original de propulsie a navei. Iar când unsprezece ani mai târziu, legendarul Calypso s-a scufundat, Alkyon i-a luat locul ca navă principală a expediției (apropo, astăzi Calypso-ul este înălțat și stă în stare semi jefuită în portul Concarneau).

De fapt, turbosailul a fost inventat de Cousteau. La fel ca echipamentul de scuba, o farfurie subacvatică și multe alte dispozitive pentru a explora adâncurile mării și suprafața oceanelor lumii. Ideea s-a născut la începutul anilor optzeci și era de a crea cel mai prietenos cu mediul, dar în același timp convenabil și modern dispozitiv de propulsie pentru păsările de apă. Utilizarea energiei eoliene părea a fi cel mai promițător domeniu de cercetare. Dar iată problema: omenirea a inventat vela cu câteva mii de ani în urmă și ce ar putea fi mai simplu și mai logic?

Desigur, Cousteau și compania au înțeles că este imposibil să construiești o navă propulsată doar cu vele. Mai precis, poate, dar performanțele sale de condus vor fi foarte mediocre și vor depinde de capriciile vremii și ale direcției vântului. Prin urmare, inițial a fost planificat ca noua „vela” să fie doar o forță auxiliară folosită pentru a ajuta motoarele diesel convenționale. În același timp, un turbosail ar reduce semnificativ consumul de motorină, iar în vânt puternic ar putea deveni singurul dispozitiv de propulsie al navei.

Și echipa de cercetători a privit în trecut - la invenția inginerului german Anton Flettner, un designer de avioane celebru care a adus o contribuție serioasă la construcția de nave.

Rotor Flettner și efect Magnus

La 16 septembrie 1922, Anton Flettner a primit un brevet german pentru așa-numitul „vas rotativ”. Și în octombrie 1924, nava experimentală rotativă Buckau a părăsit rampele companiei de construcții navale Friedrich Krupp din Kiel. Adevărat, goeleta nu a fost construită de la zero: înainte de instalarea rotoarelor Flettner, era o navă cu vele obișnuită.

„Nava eoliană a lui Flettner este pe buzele tuturor datorită propagandei neobișnuit de zeloase din ziar”, a scris Louis Prandtl în articolul său despre dezvoltarea inginerului german.

Ideea lui Flettner a fost să folosească așa-numitul efect Magnus, a cărui esență este următoarea: Când un flux de aer (sau lichid) curge în jurul unui corp în rotație, se generează o forță perpendiculară pe direcția fluxului și acționează asupra corpului. . Faptul este că un obiect care se rotește creează o mișcare vortex în jurul său. Pe partea obiectului în care direcția vârtejului coincide cu direcția curgerii lichidului sau gazului, viteza mediului crește, iar pe partea opusă scade. Diferența de presiune creează o forță transversală îndreptată dinspre partea în care direcția de rotație și direcția de curgere sunt opuse, spre partea în care acestea coincid.

Acest efect a fost descoperit în 1852 de către fizicianul berlinez Heinrich Magnus. Unul dintre experimentele sale clasice a mers astfel: „Un cilindru de alamă se poate roti între două puncte; rotația rapidă a fost dată cilindrului, ca într-un vârf, printr-un cordon. Cilindrul rotativ a fost plasat într-un cadru, care, la rândul său, se putea roti cu ușurință. Acest sistem a fost expus unui curent puternic de aer folosind o pompă centrifugă mică. Cilindrul a deviat într-o direcție perpendiculară pe fluxul de aer și pe axa cilindrului, în plus, în direcția din care direcțiile de rotație și fluxul erau aceleași” (L. Prandtl, „Efectul Magnus și nava vântului”, 1925). ).

De fapt, Flettner a făcut un lucru destul de simplu. El a instalat un rotor-cilindru de hârtie de aproximativ un metru înălțime și 15 centimetri în diametru pe o barcă de testare lungă de un metru și a adaptat un mecanism de ceas pentru a-l roti. Și barca a navigat. După ce a demonstrat în practică posibilitatea utilizării forței laterale rezultată din efectul Magnus, Flettner a decis să transforme Bukau cu trei catarge într-o navă rotativă.

Astăzi, Alkyon este singura navă din lume cu turbosail Cousteau. Moartea marelui oceanograf în 1997 a pus capăt construcției unei a doua nave similare, Calypso II, iar alți constructori de nave se feresc de designul neobișnuit...

Rotoarele Bukaului erau antrenate de motoare electrice. De fapt, nu a existat nicio diferență în design față de experimentele clasice ale lui Magnus. Pe partea în care rotorul se rotește spre vânt, a fost creată o zonă de presiune ridicată, iar pe partea opusă, o regiune de presiune scăzută. Forța rezultată a mișcat nava. În plus, această forță a fost de multe ori mai mare decât forța presiunii vântului pe un rotor staționar - de aproximativ 50 de ori! Acest lucru a deschis perspective enorme pentru Flettner. Printre altele, aria rotorului și masa acestuia au fost de câteva ori mai mici decât aria platformei cu vele, ceea ce ar oferi o forță motrice egală. Rotorul era mult mai ușor de controlat și era destul de ieftin de produs. De sus, Flettner a acoperit rotoarele cu plăci plane - acest lucru a dublat aproximativ forța de antrenare datorită orientării corecte a fluxurilor de aer față de rotor. Înălțimea și diametrul optime ale rotorului pentru Bukau au fost calculate prin suflarea unui model al viitoarei nave într-un tunel de vânt.

Rotorul Flettner a funcționat excelent. Spre deosebire de o navă cu vele convențională, o navă rotativă practic nu se temea de vreme rea și de vânturile laterale puternice, putea naviga cu ușurință pe viraje alternante la un unghi de 25° față de vântul în față (pentru o velă convențională limita este de aproximativ 45°). Două rotoare cilindrice (înălțime - 13,1 m, diametru - 1,5 m) au făcut posibilă echilibrarea perfectă a navei - s-a dovedit a fi mai stabilă decât barca cu pânze care era Bukau înainte de restructurare. Nava a fost testată în condiții calme, pe furtuni și cu supraîncărcare deliberată - și nu au fost identificate deficiențe grave. Cea mai avantajoasă direcție pentru deplasarea navei era direcția vântului exact perpendiculară pe axa navei, iar direcția de mișcare (înainte sau înapoi) era determinată de sensul de rotație al rotoarelor.

Deja în februarie 1925, Bukau a navigat cu succes de la Danzig în Scoția peste Marea Nordului, iar un an mai târziu nava (renumită Baden Baden) a făcut o călătorie din Europa în America, peste Oceanul Atlantic. În același an, șantierul naval a așezat a doua sa navă rotativă - puternicul vagon de marfă Barbara, condus de trei rotoare de 17 metri. În același timp, un motor mic cu o putere de doar 35 CP era suficient pentru fiecare rotor. (la o viteza maxima de rotatie a fiecarui rotor de 160 rpm)! Împingerea rotoarelor era echivalentă cu forța unei elice cu șurub cuplată cu un motor diesel convențional de navă cu o putere de aproximativ 1000 CP. Pe navă era însă prezentă și motorină: pe lângă rotoare, acesta conducea elicea (care rămânea singurul dispozitiv de propulsie în caz de vreme calmă).

Dar la sfârșitul anilor douăzeci a lovit Marea Depresiune. În 1929, compania charter a refuzat să continue să închirieze Barbara și ea a fost vândută. Noul proprietar a scos rotoarele și a remontat nava conform designului tradițional. Totuși, sistemul de propulsie rotativă a fost inferior sistemelor de propulsie cu șurub în combinație cu o centrală diesel convențională datorită dependenței sale de vânt și a anumitor limitări ale puterii și vitezei. Flettner a apelat la cercetări mai avansate, iar Baden Baden s-a scufundat în cele din urmă în timpul unei furtuni în Caraibe în 1931. Și au uitat mult timp de pânzele rotorului...

Turbosail Cousteau

Au fost construite și bărci cu pânze pe tot parcursul secolului al XX-lea. La navele moderne de acest tip, pânzele sunt înfășurate cu motoare electrice, iar materialele noi fac designul semnificativ mai ușor. Dar o barcă cu pânze este o barcă cu pânze, iar ideea de a utiliza energia eoliană într-un mod radical nou a fost în aer încă de pe vremea lui Flettner. Și a fost preluat de neobositul aventurier și explorator Jacques-Yves Cousteau.

Iahtul proiectat de John Marples, Cloudia, este un trimaran reconstruit Searunner 34. Primele teste ale iahtului au avut loc în februarie 2008 în Fort Pierce, Florida, SUA, iar crearea sa a fost finanțată de canalul Discovery TV. „Claudia” s-a dovedit a fi incredibil de manevrabilă - s-a oprit și a intrat în marșarier în câteva secunde și s-a deplasat liber la un unghi de aproximativ 15 ° față de vânt. Îmbunătățirea vizibilă a performanței în comparație cu rotorul tradițional Flettner se datorează discurilor transversale suplimentare instalate pe rotoarele din față și din spate ale trimaranului.

La 23 decembrie 1986, după ce Halcyone menționat la începutul articolului a fost lansat, Cousteau și colegii săi Lucien Malavar și Bertrand Charrier au primit un brevet comun US4630997 pentru „Dispozitiv care generează forță prin utilizarea unui lichid sau gaz în mișcare”. Descrierea generală a dispozitivului brevetat este următoarea: „Dispozitivul este plasat într-un mediu care se mișcă într-o anumită direcție; în acest caz, apare o forță care acționează într-o direcție perpendiculară pe prima. Dispozitivul evită utilizarea velelor masive, în care forța motrice este proporțională cu suprafața velei.” Care este diferența dintre un turbosail Cousteau și o velă cu rotor Flettner?

În secțiune transversală, turbosail este ceva ca o picătură alungită, rotunjită la capătul ascuțit. Pe părțile laterale ale „picăturii” există grile de admisie a aerului, prin intermediul cărora (în funcție de necesitatea de a deplasa înainte sau înapoi) aerul este aspirat. Pentru a maximiza aspirația vântului în admisia de aer, pe turbosail este instalat un mic ventilator acționat de un motor electric. Mărește artificial viteza de mișcare a aerului pe partea sub vânt a pânzei, aspirând curentul de aer în momentul separării acestuia de planul turbovelei. Acest lucru creează un vid pe o parte a turbosailului, prevenind simultan formarea de vortexuri turbulente. Și apoi efectul Magnus acționează: rarefacție pe o parte, ca rezultat - o forță transversală care poate pune nava în mișcare. De fapt, un turbosail este o aripă de avion plasată vertical; cel puțin principiul creării unei forțe motrice este similar cu principiul creării forței de ridicare a unui avion. Pentru a vă asigura că turbosailul este întotdeauna îndreptat spre partea cea mai avantajoasă a vântului, este echipat cu senzori speciali și instalat pe o placă turnantă.

În mod ciudat, în timpul nostru, pânzele destul de familiare sunt folosite în industrie. Companiile de construcții navale includ adesea în proiectarea tancurilor și camioanelor mari posibilitatea de a instala echipamente de tachelaj și navigație. Cel mai cunoscut proiect este nava de transport germană MS Beluga SkySails, lansată la 1 ianuarie 2008. Nava dezvoltă aproximativ 15-20% din puterea sa datorită unui zmeu gigant cu o suprafață de 160 m2, compania intenționează să-l mărească la 320 m2. Zmeul este atașat de prova navei pe o frânghie, comportamentul său este controlat de un computer. De obicei, plutește la o altitudine de aproximativ 100 m și la o distanță de aproximativ 500 m de navă, în timp ce trage nava împreună cu ea. Până în 2013, specialiștii de la SkySails GmbH & Co. KG intenționează să echipeze aproximativ 400 de nave cu sistemul lor - fiecare astfel de „ajustare” va reduce semnificativ consumul de combustibil și cantitatea de emisii nocive în atmosferă.

De fapt, Cousteau a testat pentru prima dată un prototip de turbovela pe catamaranul „Moara de vânt” (Moulin à Vent) în 1981. Cea mai mare călătorie de succes a catamaranului a fost o călătorie de la Tanger (Maroc) la New York - sub „supravegherea” unei nave de expediție mai mare.

Și în aprilie 1985, în portul La Rochelle a fost lansată Halcyone, prima navă cu drepturi depline echipată cu turbosail. Astăzi este încă în mișcare și astăzi este nava amiral (și, de fapt, singura navă mare) a echipei Cousteau. Turbosailele de pe el nu servesc ca unica propulsie, dar ajuta la cuplarea obisnuita a doua motoare diesel si a mai multor elice (ceea ce permite reducerea consumului de combustibil cu aproximativ o treime, de altfel). Dacă marele oceanograf ar fi fost în viață, probabil că ar fi construit mai multe nave similare, dar entuziasmul asociaților săi s-a diminuat vizibil după plecarea lui Cousteau. Cu puțin timp înainte de moartea sa în 1997, Cousteau lucra activ la proiectul navei Calypso II cu turbosail, dar nu a avut timp să-l finalizeze. Potrivit ultimelor date, în iarna lui 2011, Alkyon se afla în portul Kaen și aștepta o nouă expediție.

Și din nou Flettner

Astăzi, se încearcă să reînvie ideea lui Flettner și să răspândească pânzele cu rotor. De exemplu, celebra companie din Hamburg Blohm & Voss a început dezvoltarea activă a unei cisterne rotative după criza petrolului din 1973 - dar până în 1986 factorii economici au „închis” acest proiect. Apoi au existat o serie de modele de amatori; de exemplu, în 2007, studenții de la Universitatea din Flensburg au construit un catamaran propulsat de o velă cu rotor (Uni-cat Flensburg).

Și abia în 2010 a văzut lumina zilei a treia navă din istorie cu pânze cu rotor - camionul greu E-Ship 1, construit la comanda Enercon, unul dintre cei mai mari producători de generatoare eoliene din lume. Pe 6 iulie 2010, nava a fost lansată pentru prima dată și a făcut o scurtă călătorie de la Emden la Bremerhaven. Și deja în august a pornit în prima sa călătorie de lucru în Irlanda cu o încărcătură de nouă generatoare eoliene.

Nava este echipată cu patru rotoare Flettner și, desigur, un sistem tradițional de propulsie în caz de vreme calmă și pentru putere suplimentară. Cu toate acestea, pânzele rotorului servesc doar ca propulsoare auxiliare - pentru un camion de 130 de metri, puterea lor nu este suficientă pentru a dezvolta viteza corespunzătoare. Motoarele sunt alimentate de nouă unități de putere Mitsubishi, iar rotoarele sunt antrenate de o turbină cu abur Siemens alimentată de gaze de eșapament. Pânzele rotorului pot economisi 30 până la 40% combustibil la 16 noduri.

Dar turbosailul lui Cousteau rămâne într-o oarecare uitare deocamdată: Alkyon este încă singura navă de dimensiuni mari cu acest tip de propulsie. Experiența constructorilor de nave germani va arăta dacă are sens să se dezvolte în continuare tema pânzelor alimentate de efectul Magnus. Principalul lucru este să găsiți o justificare economică pentru aceasta și să dovediți eficacitatea acesteia. Și apoi, vezi tu, toate transporturile maritime mondiale vor trece la principiul pe care un talentat om de știință german l-a descris acum mai bine de 150 de ani.

După două teste independente în Marea Nordului, compania finlandeză Norsepower, care proiectează și produce pânze cu rotor pentru nave, a confirmat economii de combustibil de 5 până la 20%. Tehnologia se numește Rotor Sail Solution și este o versiune îmbunătățită a rotorului Flettner.

În timpul funcționării turbosailului, cilindrul se rotește în jurul axei sale. Funcționarea unui motor se bazează pe un fenomen fizic în care fluxul de aer care curge în jurul unui corp în rotație creează forță suplimentară.


Compania susține că tehnologia permite economisirea de până la 20% din combustibil pe an, în funcție de condițiile meteorologice.

Primele teste ale pânzelor rotorului au avut loc la sfârșitul anului 2014. Nava a operat continuu intre Olanda si Marea Britanie pe Marea Nordului cu o viteza de 16 noduri.


Un centru de cercetare tehnică din Finlanda a colectat date pe o perioadă de șase luni, timp în care vela rotorului a funcționat 99% din timp. Rezultatele au confirmat că vela rotorului este capabilă să producă cantități mari de forță de propulsie, ceea ce duce la economii semnificative de combustibil.

„Testarea cu succes a energiei noastre eoliene este un moment revoluționar nu numai pentru Norsepower, ci și pentru dezvoltarea mai largă a tehnologiei energiei eoliene pentru transport maritim. Descoperirile sugerează că atunci când tehnologia Norsepower este implementată la scară, poate produce economii nete de până la 20% a costurilor de combustibil, cu o perioadă de amortizare de mai puțin de patru ani la prețurile curente ale combustibilului, confirmând că tehnologiile eoliene sunt soluții viabile din punct de vedere comercial, care reduc

navigatie cu motor "Barbara" ( pe care se poate face clic)

După ce prima navă, încă experimentală, cu pânze cu rotor al sistemului Anton Flettner „Buckau” a arătat parametri apropiați de cei de proiectare, marinarii navali germani au comandat o altă navă din industrie, dar de data aceasta un transportor cu drepturi depline, pentru a-l evalua. în exploatare comercială reală. Și în 1926 a fost lansată nava „Barbara”.

Lansarea unui vas unic

Proiectul inițial a implicat un rotor de 28 (!) înălțime și aproximativ șapte metri în diametru. Dar, din fericire, nu existau rulmenți de dimensiunea necesară. Adică erau acolo - dar numai rulmenți de alunecare și nu se potriveau cu nivelul pierderilor. Prin urmare, a trebuit să pornim din ceea ce era disponibil și să instalăm până la trei rotoare de aluminiu cu o înălțime de 17 metri și un diametru de 4 metri. Fiecare dintre ele era suspendat pe doi rulmenti, la baza si la 2/3 din inaltime.

Rotația lor era asigurată de motoare electrice cu o putere de 41 CP. fiecare, viteza de rotație a fost de 160 rpm. Cu un vânt de 8,5 m/s, forța calculată a fiecărui rotor a fost de 4 tone. Pentru o navă cu o deplasare de 2850 de tone, nu este mult, sunt de acord. Dar aceasta nu este o barcă cu pânze pură, până la urmă. Centrala principală era formată din două motoare diesel Bauart AG-Weser/MAN, de 530 CP fiecare. fiecare. Au lucrat, pe lângă generatoare, pe elice normale, furnizând cei 10 noduri contractați chiar și în calm deplin.

navă cu vele rotativă în port ( pe care se poate face clic)

Nava a fost testată cu succes, împingerea „pânzelor” s-a dovedit a fi apropiată de cea de proiectare - și a fost trimisă pe o linie regulată în jurul Europei până la Marea Mediterană. Desigur, a făcut furori în toate porturile și de-a lungul rutei, dar nu au fost efectuate studii sau curse speciale, germanii pragmatici au studiat, așa cum au intenționat, parametrii tehnici și economici ai funcționării navei.

Este clar că nava a navigat rareori sub propulsie pură „pânză”. Rotoarele au fost folosite fie pentru a crește viteza de deplasare, fie pentru a economisi combustibil, ceea ce era destul de vizibil.

din toate părțile... ( pe care se poate face clic)

Într-adevăr, 12 tone de tracțiune într-o adiere ușoară la un cost de doar 120 CP. - asta e mult. Aș spune chiar că asta este MULT. Daca viteza vantului ar fi crescut, poate ar fi iesit si mai mult, asa se pare din punct de vedere economic. totul era bine. Nava funcționa cu succes de trei ani când au apărut probleme: da, da, asta a fost. „Marea Depresiune”. Volumul de marfă a scăzut brusc și, cel mai important, a scăzut și prețul combustibilului. La sume complet frivole. Și atunci ceva neplăcut a devenit clar:

model de vele cu motor

Da. Economiile de combustibil sunt vizibile. Dar costă atât de bănuți încât costul unei structuri de patruzeci de tone de trei rotoare cu toate sistemele lor suplimentare (ungere sub presiune, cutii de viteze pentru motoare electrice și motoare electrice în sine) introduce o astfel de cheltuială suplimentară încât nu mai vrei să faci economii de combustibil. O navă cu motor simplă fără rotoare va fi mai ieftin de transportat de marfă.

De aceea, nava nu a rezistat nici măcar doi ani în timpul crizei, iar în 1931 a fost „simplificată”, dezbrăcat de pânzele rotorului și transformată într-o navă de marfă obișnuită fără nicio plângere. P.S. Și acum interesul pentru subiect este reînviat. Utilizarea vântului folosind rotoare simple, ușor de controlat este considerată o idee bună.