Не так давно я упоминал об Антоне Флеттнере, который искал альтернативу дорогому и громоздкому парусному вооружению. Вначале он хотел ввести металлические паруса, подобные крыльям металлических аэропланов, которые должны были устанавливаться по ветру автоматически, при помощи вспомогательных рулей. Эти эксперименты потерпели неудачу по многим причинам. Когда ему сообщили о геттингенских опытах с вращающимся цилиндром, он быстро решил исследовать применимость таких цилиндров для своего парусного корабля. Так мы узнали о роторах Флеттнера.
Идея использования аэродинамического профиля крыла в качестве вспомогательного движителя морского судна спустя годы пришла прославленному исследователю и учёному Жаку Иву Кусто.
Кусто и его помощники, профессор Люсьен Малавар и доктор Бертран Шарье, использовали вертикальную металлическую трубу сечения, близкого к яйцевидному, и действующую по тому же принципу, что и крыло самолёта. Труба-крыло имеет подвижный щиток, улучшающий аэродинамическое разделение внешней и внутренней поверхностей. В боковые поверхности трубы вмонтированы по всей высоте две перфорированные стенки, через одну из которых (в зависимости от необходимости движения вперед или назад) производится отсос воздуха вентилятором, приводимым в движение электромотором. Он искусственно повышает скорость движения воздуха с подветренной стороны паруса, всасывая воздушную струю в момент ее отрыва от плоскости турбопаруса. Это создает разрежение с одной из сторон турбопаруса, одновременно предотвращая образование турбулентных вихрей. А дальше действует эффект Магнуса: разрежение с одной стороны, как результат — поперечная сила, способная приводить судно в движение. Главная особенность турбопаруса, в том, что всегда можно получить движущую силу в нужном направлении, независимо от того, куда дует ветер. Судно, оборудованное турбопарусом, может двигаться даже против ветра, получая энергию из разницы давлений, создаваемой завихрениями воздуха внутри паруса и вне его. Таким образом, принцип создания движущей силы схож с принципом создания подъемной силы самолета. Для того чтобы турбопарус всегда был повернут к ветру наиболее выгодной стороной, он оборудован специальными датчиками и установлен на поворотной платформе.
Впервые Кусто испытал прототип турбопаруса на катамаране «Ветряная мельница» (Moulin à Vent) в 1981 году. Самым крупным успешным плаванием катамарана было путешествие из Танжера (Марокко) в Нью-Йорк под присмотром более крупного корабля экспедиции.
Переход подходил к концу, когда недалеко от американского берега судну пришлось столкнуться с ветрами, скорость которых превышала 50 узлов. Сварочные швы, удерживавшие турбопарус в вертикальном положении, лопнули, и прототип рухнул в море. Исследовательская программа судна ставила целью определить эффективность тяги системы. Хотя турбопарус и давал тягу и энергию, но в меньших количествах, чем обычные паруса и генераторы, которые он замещал. Конструктивные проблемы системы привели к короблению конструкции и появлению трещин у основания паруса (за счёт усталости металла). Всё это значительно снизило эффективность турбопаруса. После того, как основная идея получила подтверждение, Кусто и его группа прекратили работу над прототипом, полностью сосредоточившись на более крупном судне, «Алсионе».
При постройке «Алкиона» (начатой в 1985 году) Кусто учёл приобретённый опыт и совместно с инженерами-судостроителям разработал алюминиевый корпус, прочный и лёгкий. Судно имело кормовую часть, подобную катамарану, которая придавала судну остойчивость, а одиночный нос был заложен в конструкцию, чтобы разрезать волны и облегчать движение в бурном море. С использованием двух турбопарусов с уменьшенным соотношением сторон нагрузки на металл поверхностей значительно уменьшились. Оба паруса включали также осевые турбины для выработки энергии, а управление системой осуществляли компьютеры, которые также координировали работу турбопарусов и дизелей, запуская последние, когда ветер полностью стихал, и останавливая их при достаточной скорости ветра. Для управления судном достаточно было всего 5 человек. Судно было названо по имени Алкионы, дочери древнегреческого бога ветров Эола.
Турбопарус, работая как вспомогательный движитель, прилично сберегает энергию дизельного двигателя. Специалисты считают, что с помощью турбопаруса можно экономить до сорока процентов топлива в год. Турбопарус не занимает много места на палубах больших судов. Он прост в управлении и ему не нужна многочисленная команда. Электроника с автоматикой поставят и сориентируют турбопарус в считанные секунды. Наконец, турбопарус экологичен – экономя топливо, он способствует уменьшению загрязнения окружающей среды. Уже в ходе своего первого длительного трансатлантического плавания в мае-июне 1985 «Алкиона» блестяще продемонстрировала все преимущества и прогрессивность технических новинок, заложенных в её конструкции. Она прошла четыре тысячи миль через штормы и штили от французского порта Ла-Рошель до Нью-Йорка, посетив Азорские и Бермудские острова, заглянув в Бермудский треугольник и благополучно миновав его…
1. Фильм «Одиссея Жака Кусто — Алкиона: Дочь ветра» 1992-1993гг. Студия — The Cousteau Society, Inc., режиссёр — Филипп Кусто, Жак-Ив Кусто;
2. Популярная механика.
