Турбопарус — судовойдвижитель, использующий энергию ветра, на основеэффекта Магнуса^[1].

Впервые роторные турбопаруса немецкого инженераАнтона Флеттнера были успешно испытаны на шхуне «Букау^[нем.]» в 1924 году^[2].

Для этого трёхмачтовую шхуну «Букау» переоборудовали в роторное судно с двумя «парусами» высотой в 13 метров. Судно могло двигаться даже под углом в 25 градусов к встречному ветру, что невозможно в случае с классическими парусниками^[3]. С этими «парусами» судно пересеклаАтлантический океан, доказав, что такая конструкция имеет будущее. Результатом данного конструкторского прорыва стала постройка роторного сухогруза «Барбара», который оснастили уже 3-мя 17-метровыми цилиндрами^[3].

В 1980-х годах более сложная форма турбопаруса была разработана французскими инженерами под руководствомокеанологаЖака-Ива Кусто. Наиболее успешно она применялась на судне «Алкиона».

В начале 1980-хЖак-Ив Кусто задумался над созданием судна с современным движителем, мощность которого хотя бы частично обеспечивал ветер — чистый, бесплатный,возобновляемый источник энергии. За несколько десятилетий до Кусто уже возникала идея использовать для этого вращающийся полый металлический цилиндр, ротор Флеттнера, эффективность которого была проверена и доказана на практике. Кусто и группа инженеров решили возродить проект движителя.

Кусто и его помощники, профессор Люсьен Малавар и доктор Бертран Шарье, использовали цилиндр, похожий на дымовую трубу и действующий по тому же принципу, что и крыло самолёта.

Основу движителя составляет аэродинамическийпрофиль, вертикальная металлическая труба сечения, близкого к яйцевидному, с подвижным щитком, улучшающим аэродинамическое разделение внешней и внутренней поверхностей. Насосная система нагнетает в трубу воздух, создавая с одной стороны паруса необходимое разрежение; движение происходит в направлении, перпендикулярном давлению. Таким образом, парус работает как крыло: с одной стороны его воздух протекает медленнее, чем с другой, создавая движущую силу.

Подвижная заслонка и система нагнетания воздуха, основанная на вентиляторах, повысили эффективность нового паруса. На испытаниях ваэродинамической трубе малогабаритные модели повели себя превосходно, дав тем самым рождение системе Турбопарус.

Главная особенность турбопаруса, обусловленная его конструкцией, в том, что всегда можно получить движущую силу в нужном направлении, независимо от того, куда дуетветер. Судно, оборудованное турбопарусом, может двигаться даже против ветра, получая энергию из разницы давлений, создаваемой завихрениями воздуха внутри паруса и вне его.

Совместно с турбопарусом можно использовать и обычные движители. Турбопарус при этом удобнее передать под управление компьютера, который будет задавать расположение «парусов» в пространстве и давление воздуха в системе.

В сравнении с лучшими из обычных парусов (теми, например, что используются наКубке Америки) турбопарус обеспечивает в 3,5-4 раза больший коэффициент тяги. Такой результат был получен в ходе исследований на «Алкионе».

Эффективность системы, однако, до сих пор не подвергалась обстоятельному сравнительному анализу. Турбопарус успешно действовал только на двух судах, и группа Кусто — единственная в мире организация, располагающая большим объёмом данных об этом устройстве. Страница, посвящённая «Алкионе» на сайтеКоманды Кусто, сообщает, что турбопарус способен обеспечить экономию до 35 % горючего^[4].

Кусто и его исследовательская команда установили своё изобретение на катамаран под названием «Moulin à Vent» (с фр. — «ветряная мельница») и опробовали систему в плавании изТанжера вНью-Йорк. Переход подходил к концу, когда недалеко от американского берега судну пришлось столкнуться с ветрами, скорость которых превышала 50узлов.Сварные швы, удерживавшие турбопарус в вертикальном положении, лопнули, и прототип рухнул в море.

Прототип системы состоял из единственной трубы, выкрашенной в тёмно-синий цвет. 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 счётусталости 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, «Алкионе».

Кусто использовал приобретённый опыт при постройке нового судна. Совместно с инженерами-судостроителями он разработалалюминиевый корпус, прочный и лёгкий. Кормовая часть, аналогичная катамарану, придавала судну стабильность, а одиночный нос был заложен в конструкцию, чтобы разрезать волны и облегчать движение в бурном море. Два турбопаруса были установлены на палубе, а два дизельных двигателя давали питание нагнетателям. Судно было названо по имениАлкионы, дочеридревнегреческого бога ветровЭола.

При постройке «Алкионы» (начатой в 1985 году) учитывались результаты работы с «Moulin a Vent». 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, подешевевшие к тому времени. Компьютеры 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.

В 1980-х годах Кусто сделал «Алкиону» флагманским судном своей группы и основной плавучей базой для исследований. Судно обошло вокруг света, собирая информацию об использовании турбопаруса в различных погодных условиях, полностью подтверждая при этом замысел создателей.

Предполагалось, что турбопарус можно устанавливать натанкеры,балкеры и другие тяжёлые суда для уменьшения расхода топлива.^[5] На «Калипсо II», постройка которой ещё предстоит, также должен быть установлен турбопарус.

С 2010 года в Германии эксплуатируется грузовое судноE-Ship 1 с роторными парусами Флеттнера в качестве вспомогательных движителей.

В марте 2017 года компанииRoyal Dutch Shell иMaersk объявили о планах по оборудованию роторными парусами нефтяного танкера длиной 245 метров идедвейтом почти 110 000 тонн. Паруса высотой 30 метров и диаметром 5 метров будут построены из лёгкихкомпозитных материалов изуглеродного волокна. Предполагается, что паруса будут установлены в первой половине 2018 года и протестированы до конца 2019 года. По оценкам представителей компаний, данная технология позволит экономить в среднем до 10 % топлива на стандартных маршрутах^[6].

• Популярная механика| Паруса в виде колонн: эффект Магнуса
• Описание турбопаруса (англ.)
• Статья, описывающая действие системы с точки аэродинамики (англ.)
• Турбопарус на сайте Общества Кусто (англ.)
• Патент на турбопарус (англ.)

• Движители
• Ветроэнергетика

• Википедия:Статьи с нерабочими ссылками
• Страницы, использующие волшебные ссылки ISBN
• Википедия:Шаблон «Внешние ссылки» пуст