Turanor: самая большая яхта насолнечной энергии
Мысль о кругосветном путешествии на судне, приводимом в перемещение только солнечной энергией, пришла в голову помешанному на экологии швейцарскому экстремалу Рафаэлю Домжану еще в 2004 году. До тех пор пока Рафаэль бесполезно искал единомышленников и деньги, второй швейцарец — Марк Вюст, технолог компании-производителя легких прогулочных судов с электроприводом — на 14-метровом катамаране Sun21 сумел покорить Атлантику.
Беспрецедентный вояж протяженностью 7000 морских миль по историческому маршруту Христофора Колумба, попавший в Книгу рекордов Гиннесса, Вюст и пятеро его друзей совершили за 117 дней со средней скоростью 9 км/ч. Если судить по спецификации, это был настоящий подвиг.
Так как Sun21 — это не что иное, как усиленная версия Aquabus C60, обычного экскурсионного судна из алюминия и стеклопластика с метровой осадкой, предназначенного для неспешных прогулок по спокойной воде швейцарских озер. Вся его нехитрая силовая начинка — это 65 квадратов кремниевых солнечных панелей на крыше, свинцовые батареи емкостью 520 А•ч в поплавков и два моторчика по 8 кВт. Вюсту поразительно повезло, что это плавучее недоразумение ни разу не накрыло шестиметровым штормовым валом.
Спустя год по окончании триумфального завершения трансатлантической эпопеи Sun21 друг Домжана Альбер Фалько, соратник Жак-Ива Кусто и капитан Calypso, сказал ему, что некоторый богатый чудак, живущий в соседнем Цуге, носится с замыслами о постройке собственного экологически чистого тримарана с солнечным генератором. Этим чудаком был Иммо Строэр, страстный поклонник Джона Руэла Толкина и по совместительству обладатель венчурного холдинга с соответствующим увлечению заглавием «Ривенделл».
Грандиозный замысел солнечной кругосветки Строэру понравился сходу, и в феврале 2008 года появился проект PlanetSolar. Дело оставалось за малым — выстроить яхту, наименование которой было придумано Строэром еще до исторической встречи с Домжаном. Он назвал ее «Туранор», что в переводе с толкиновского синдарина свидетельствует «Сила Солнца».
Третий лишний
Продолжительно искать конструктора, талантливого реализовать план PlanetSolar, не было нужно. Легендарный авантюрист и французский мореплаватель Жерар Д Абовилль, сумевший в 1980 и 1991 годах пересечь Тихий океан и Атлантику на одиночной гребной шлюпке, сразу же дал совет приятелям обратиться к умелому новозеландцу Крейгу Лумису, создателю рекордного гоночного тримарана Earthrace. В 2008 году данный острый как бритва 23-метровый «трезубец» обогнул земной шар всего за 60 дней, 23 минут и 49 часа, разгоняясь наряду с этим на не сильный волне до 60 км/ч.
Лумис принял заказ Строэра очертя голову, но разнес базисную концепцию Turanor в прах и пух. Третий корпус для легкого тихоходного судна с постоянным недостатком энергии на борту, в отличие от заряженного двумя 540-сильными турбодизелями Cummins тримарана Earthrace, был бы, согласно точки зрения Лумиса, тщетной гидродинамической обузой. В итоге в качестве отправной точки проекта была выбрана цельнокомпозитная двухкорпусная архитектура с соединяющим мостом палубного типа для комфортного солнечного генератора и размещения экипажа.
«Примитивная схема, использованная в «спартанском» проекте Sun21, не устраивала Строэра сначала, поскольку по окончании окончания кругосветной миссии он собирался перевоплотить Turanor в шикарную прогулочную яхту, талантливую принять на борт до 40 пассажиров. Исходя из этого мост было нужно сделать трехэтажным, а увеличение центра весов компенсировать размещением движителей и аккумуляторов в полупогруженных боковых поплавках-волнорезах, — говорит Крейг Лумис. — Для гашения ударных нагрузок на силовые опоры при зарывании в волну мост взял V-образный профиль, что улучшило его аэро- и гидродинамику, повысило жесткость, и увеличило нужный количество фактически без прибавки в весе.
Силовая структура корпусов была выстроена по принципу продольного комплекта с опорами, связанными в монолит с несущими переборками моста. Что же касается габаритов судна, то они были продиктованы размерами фотоэлектрического генератора мощностью 100 кВт и бюджетом проекта».
В ноябре 2008 года, по окончании завершения восьмимесячной проведения цикла и работы конструкторов опробований масштабных моделей яхты в аэродинамической трубе и бассейне, пакет технологической документации по Turanor лег на стол технического директора судовой верфи Knierim Yachtbau Штеффена Мюллера.
Мама матрица
Изготовление любой композитной яхты начинается с создания матрицы (либо «мамы», как ее именуют профи) — базы для выклейки корпуса. Довольно несложную матрицу для двух долгих боковых поплавков на верфи Knierim Yachtbau сделали вручную, на древесном наборном каркасе, обшитом фанерой, снимая миллиметровые отклонения и неизбежные неровности от проверочных шаблонов при помощи эпоксидной шлифовального инструмента и шпатлевки.
А вот матрицы элементов центрального моста с только сложной геометрией фрезеровали из пенополистирола на компьютерном станке Stamma по цифровым 3D-моделям. Зеркальная гладкость болванкам была придана финишной шпатлевкой, напылением и наждачной бумагой особого покрытия — гелькоута. Доведя все матрицы до совершенного соответствия шаблонам, их покрыли защитной пленкой, установили на козлы и передали бригаде укладчиков.
Состав сэндвича для всех элементов судна а также конкретные марки материалов были выяснены и утверждены специалистами агентства по судовой безопасности Germanischer Lloyd. Как ни необычно, придирчивая опека ревизоров существенно упрощает конструкторам работу.
Поплавки, центральный мост и силовые опоры яхты, и 11 поперечных переборок сделаны из пенопласта, карбоновой ткани и стеганого нетканого полотна с ориентацией волокон 0, 90, и 45 градусов. Размещение волокон крайне важно. 60% карбоновых волокон в корпусе Turanor ориентированы на 0 и 90 градусов к продольной оси, а остальные 40% — на 45 и минус 45.
В следствии в корпусе яхты, складывающемся из 27 крупногабаритных подробностей, нет ни единого механического соединения: все элементы собраны в монолитную структуру при помощи карбоновой эпоксидной смолы и ленты Dupont.
Несложная с виду процедура укладки сэндвича требует опыта и недюжинного хладнокровия, и новичка на эту операцию ни при каких обстоятельствах не поставят. Избыток нанесенной смолы делает комплект хрупким, а недочёт может привести к стремительному расслоению подробности под нагрузкой. Переделка же «схватившегося» настила обычно легко неосуществима.
Без тормозов и руля
Легкий, как пушинка, и прочный, как гор, корпус «Туранор», непременно, неповторим. не меньше увлекательна и электрическая начинка яхты, разработка которой — прямая заслуга обладателя судна Иммо Строэра и его друзей из швейцарской компании Drivetek AG. Базисный компонент силовой установки Turanor — «вандалоустойчивый» генератор из 825 фотопанелей площадью 536,65 м?, расположенный на верхней палубе и трех распашных крыльях.
Совокупность была собрана из 38 000 самых действенных в мире серийных кремниевых монокристаллических элементов компании SunPower. В совершенных условиях они способны превращать в электричество до 24% излучения. Не обращая внимания на то что панели у Turanor расположены без движений и не оснащены гелиостатом, КПД совокупности образовывает солидные 18,8%.
Очевидно, при условии, что команда не забывает о регулярной уборке палубы. Обо всем остальном — поддержании оптимальной выработки тока в зависимости от трансформации уровня солнечной радиации и температуры элементов, о стабилизации напряжения и распределении потоков энергии между генератором, двигателями и аккумулятором — позаботится электронный мозг яхты.
Вырабатываемый генератором постоянный ток поступает в собранные из шести независимых блоков литий-ионные аккумуляторная батареи массой по 5,5 в первых рядах с жидкостным охлаждением, емкость которых разрешает яхте на крейсерской скорости без подзарядки преодолеть более 700 км.
Цилиндрические 10-сантиметровые элементы производства германской компании GAIA, применяемые в аккумуляторная батареях Turanor, — самые большие элементы для того чтобы типа в мире, а их суммарная производительность (более 1 МВт•ч) эквивалентна 130 000 батареек для ноутбука.
Двум парам асинхронных электродвигателей компании Buhler суммарной мощностью 135,6 л.с., установленных в кормовых частях поплавков, этого достаточно, дабы при необходимости разогнать 95-тонную махину до 26 км/ч. Но режим полной мощности употребляется командой Turanor лишь в экстремальных обстановках, а движение с крейсерской скоростью 10−12 км/направляться легко снабжают два мелких мотора по 26,8 л.с. любой.
На изображениях яхты вы не заметите никаких рулевых устройств. В классическом смысле слова их в действительности нет. И неспроста: рулевое перо на скоростях ниже 10 км/ч (а скорость Turanor колеблется именно в районе данной цифры) фактически безтолку. Яхта Иммо Строэра управляется при помощи двух неповторимых гребных винтов Vector Prop необычно громадного диаметра (1960 мм). Из-за чего неповторимых? Во-первых, Vector Prop — это винты «речного» полупогруженного типа.
Их лопасти сделаны из стойкого к коррозии карбонового композита. Во-вторых, винты оснащены механизмом трансформации циклического шага, как на вертолете. Это значит, что по команде капитана угол атаки лопастей, проходящих справа от оси вращения, может становиться больше угла атаки левых лопастей, и напротив.
Другими словами сам винт направляет тягу в ту либо иную сторону.
В сравнении с загружёнными винтами Vector Prop на 30−40% действеннее преобразует мощность двигателя в тягу за счет регулируемого упора лопастей и довольно медленного вращения. Помимо этого, при поломки либо попадания в винт остатков рыбацких снастей устранить проблему несложно — ступица находится на 15−20 см ниже ватерлинии, и для доступа к ней достаточно откинуть легкий кожух на корме поплавка. В дальнем путешествии ремонтопригодность — громадный плюс.
31 марта 2010 года сверкающая необрастающей полиуретановой краской белая как снег «Туранор» под звон разбитой бутылки шампанского была аккуратно построена в Северном море. А 27 сентября шестеро смельчаков ступили на борт судна в Монако, дабы совершить кругосветное путешествие. Команда уже сделала остановки у берегов Германии, Финляндии, США, Мексики, Бразилии.
В случае если природа так же, как и прежде будет благосклонна к эльфийской солнечной лодке, то в один момент с отправкой этого номера издания в печать команда «Туранор» завершит собственный плавание в Монте-Карло.
Благодарим морского архитектора
Александра Михайлова за помощь в подготовке статьи
Туранор из Ривенделла
Протяженность / с кормовой откидной панелью: 31/35 м Ширина макс. / с боковыми
откидными панелями: 15/23 м Высота над ватерлинией: 6,1 м
Осадка: 1,55 м
Крейсерская скорость яхты
Turanor равна 14 км/ч; большая скорость: 26 км/ч
Площадь фотоэлектрического генератора в развернутом состоянии: 536,65 м?.
Площадь монокристаллического кремниевого элемента: 141 см?
Количество элементов / модулей: 38 000 / 825
Большая мощность: 93,5 кВт/ 127 л.с.
Запасной парашют
В действительности Солнце — не единственный источник энергии на борту Turanor. В соответствии с предписанию специалистов Germanischer Lloyd и требованиям страховой компании, в целях безопасности силовая установка яхты была оснащена двумя аварийными небольшим запасом и дизельными генераторами горючего. Перед отплытием из Монако они были опечатаны при свидетелях швейцарским юристом Домиником Кристеном.
Миссия PlanetSolar будет признана успешной лишь по окончании того, как тот же Кристен заявит о целостности печатей на финише.
Покоритель океанов: Многоликий Х-маран
- 1
2
3
4
Не обращая внимания на то что экипаж кругосветки — всего шесть человек, теоретически «Туранор» способна принять на борт до 200 пассажиров.
1. «Туранор» выстроена по схеме катамарана. Это разрешает сделать корпус судна максимально широким и плоским, предоставив максимум площади для фотоэлектрических панелей.
2. Масштабная модель корпуса яхты испытана в аэродинамической трубе. Обводы судна доведены до совершенства в гидродинамическом бассейне. Обтекаемая форма сводит к минимуму упрочнение, нужное для приведения лодки в перемещение.
3. Катамаран либо тримаран — тяжело сообщить. В штиль центральный корпус яхты парит в воздухе, не касаясь водной глади. Но в шторм поплавки-волнорезы частично уходят под воду, и лодка опирается на воду «всем телом». «Туранор» пытается пройти через волны, вместо того дабы покорно качаться на них вверх-вниз.
4. По завершении рекордного плавания «Туранор» станет роскошной прогулочной яхтой.
Хайтек по старинке
- Диаметр полупогружного гребного винта — 1970 мм
Строительство Turanor, в котором участвовали более 100 техников и инженеров, началось в декабре 2008 года и потребовало 68 000 человеко-часов. Как ни необычно, изготовление эксклюзивных яхт из дорогого высокотехнологичного сэндвича с формообразующим силовым слоем из конструкционного пенопласта и внешней карбоновой обшивкой- это нечистая ручная работа. Уровень механизации кроме того на самых передовых верфях минимален.
Так, в распоряжении команды Мюллера имелся только громадный 5-координатный фрезерный станок Stamma для того чтобы, компрессор и пропиточный аппарат, используемый для вакуумной инфузии (пропитки громадной площади сэндвича эпоксидной смолой) либо для вакуумной компрессии (выдавливания излишков смолы из подробностей, пропитанных вручную). Но эта техника употреблялась только иногда. 90% времени рабочие орудовали простыми молотками, валиками и малярными кистями, брусками, обернутыми наждачкой, и шпателями всевозможных размеров и форм.
Кожа да кости: облегченный корпус «Туранор»
- Сборка солнечной яхты на верфи Knierim Yachtbau заняла 16 месяцев
Без единого гвоздя: в корпусе Turanor нет ни одного разъемного соединения на болтах либо заклепках.
Территории сопряжения силовых опор центрального моста судна с боковыми поплавками, каковые на протяжении плавания испытывают большие нагрузки на сжатие, сдвиг и скручивание, усилены несколькими слоями нетканого карбонового полотна Sigrafil.
Статья «Туранор из Ривенделла» размещена в издании «Популярная механика» (№116, июнь 2012).
<
h4>