Возвращение энергии ветра в судостроение

Впервые роторные турбопаруса, разработанные немецким инженером Антоном Флеттнером, были испытаны на шхуне Buckau еще в 1924 году. Этот опыт не увенчался успехом из-за тяжести металлических "мачт", замедляющих скорость судна. 
 

Шхуна Buckau - первое судно, оборудованное турбопарусами

 

Более сложная форма турбопаруса была разработана уже в 1980-х гг. французскими инженерами под руководством исследователя Мирового океана Жака-Ива Кусто. Такой парус наиболее успешно был применен на гидрографическом судне Alcyone. Для создания тяги паруса использовали отсос пограничного слоя.

После некоторого затишья достаточно громкое возвращение роторам Флеттнера обеспечила компания Norsepower, которая разработала паруса из углеродного волокна, гораздо более легкие, по сравнению с теми, что были установлены на судне Buckau.

Нельзя сказать, что спрос на технологию высокий, но он постепенно растет. Одним из ярких примеров является судно класса Ro-Lo E-Ship 1. Оно оборудовано четырьмя вертикально установленными цилиндрами, которые приводятся в движение от основного гребного вала. Их вращение помогает судну идти за счёт эффекта Магнуса — при обтекании вращающегося цилиндра потоком воздуха образуется сила, воздействующая на цилиндр и направленная перпендикулярно направлению потока.

Судно E-Ship 1 было построено в 2008 году в Германии. 

Также можно отметить паром Estraden и недавно (весной 2018 года) оборудованное "парусом" круизное судно Viking Grace. 
 

Круизное судно Viking Grace, оборудованное ротором Флеттнера

29 сентября 2018 года в порт Саудовской Аравии прибыл нефтеналивной танкер компании Maersk, Maersk Pelican. Это первый рейс судна с момента установки на нем двух роторных турбопарусов длиной 30 м. 
 

Танкер Maersk Pelican, оборудованный роторами Флеттнера

Паруса полностью автоматизированы, для их обслуживания не нужна дополнительная рабочая сила. А самое главное — расход топлива при их использовании сокращается примерно на 7-10%, что также позволяет снизить объем выбросов углерода в атмосферу. 

Правда одним из существенных минусов роторов компании Norsepower является их высокая цена и достаточно длительный срок окупаемости. Стоимость установки турбопарусов составляет порядка 1-2 млн евро, при низких затратах на топливо технология может окупиться лишь через 5 лет. 

Однако каждый случай индивидуален, многие компании используют сочетание технологий, что позволяет еще больше сократить топливные расходы. У компании Norsepower также есть мысль производства "парусов" в Китае, что, несомненно, удешевит конструкцию, но скажется на ее качестве. 

Существуют и другие способы использования энергии ветра на судах. Так, например, судоходная компания Beluga Projects испытала на одном из своих грузовых судов MS Beluga SkySails огромного воздушного змея, способного генерировать достаточно движительной энергии для снижения потребления топлива на 35% (по заявлениям разработчика, компании SkySails). 

Интересен также проект "самого экологичного" круизного лайнера в мире, разработанного испанским проектным бюро "Oliver Design". На судне будет установлено 10 выдвигающихся парусов, выполненных из солнечных панелей общей площадью 6 тыс. кв. м. Паруса будут играть роль движителей, а также генерировать энергию мощностью 750 кВт. 

Суда с выдвижными жесткими парусами разрабатываются в Японии, однако на практике мы пока наблюдаем только развитие судов с использованием роторов Флеттнера. 

Текст: Анна Красавцева

Фото: olharvianadocastelo.blogspot.com

Источники

Популярная механика. Паруса в виде колонн: эффект Магнуса
The Economist. Wind-powered ships are making a comeback