Рис. Грузовое судно с парусами обновленной телескопической конструкцией

Можно уверено утверждать, что такие слова, как парус, парусник, клипер, бриг, бригантина, барк, баркентина и другие, связанные с историей парусного флота никогда не перестанут волновать людей и особенно молодое поколение. Вот что об этом написал в редакцию академик РАТ Виктор Воронцов, всю жизнь посвятивший служению русскому флоту.

– Сначала поговорим просто о парусе. «Парус» – это движитель, предназначенный для преобразования энергии ветра в работу полезной тяги судна. Впервые парус появился 5-6 тысяч лет назад в Египте и Месопотамии, а затем независимо и в Китае, Океании, Южной Америке и других.

Вначале это был один прямой парус, укрепляемый на съемной мачте. По мере развития судостроения и совершенствования парусного вооружения, оно сводилось в основном к следующим типам: прямое вооружение, косое вооружение и парусное вооружение смешанного типа.

Заслуженно одним из красивейших парусных судов своего времени считаются чайные клиперы – быстроходные трех или четырех мачтовые парусные суда для перевозки ценных грузов (чая, пряностей и др.), распространенные в ХIХ веке. Они имели сильно развитую парусность, водоизмещение в среднем 1000-2000 т. и развивали скорость до 18-20 узлов

Сегодня красавцы парусники в основном сохранились как учебные парусные суда и состоят, как правило, на балансе морских академий и училищ.

Одним из таких красавцев российский четырех мачтовый барк «Крузенштерн» построенный в 1926 г. в Германии первоначально назывался «Падуя». После разгрома немцев в 1945 году Красной Армией парусник был взят СССР в качестве репараций и назван «Крузенштерн». В январе 1946 года на судне был поднят военно-морской флаг. В 1959-1961 гг. прошел капитальный ремонт и был переоборудован в учебное судно. Некоторое время использовался как океанографическое судно, но впоследствии был передан МРХ СССР для подготовки морских кадров.

Общая площадь парусов судна 3631 кв. м, водоизмещение 6700 т, длина с бушпритом 114 м, ширина по миделю 14 м, осадка 7,2 м.

В 1953 г., после окончания ремесленного училища №1 в Ленинграде, автор пришел на Кронштадтский морской завод в бригаду слесарей – трубопроводчиков проводивших на стоящем в Петровском доке красавце паруснике «Крузенштерн» пожарную систему по всей длине корпуса. Тогда судно управлялось еще командой военных моряков.

Рис. Один из немногих сохранившихся парусных кораблей – барк «Крузенштерн» / commons.wikimedia.org

Сегодня учеными, практиками и просто любителями плавания под парусами в разных странах прикладывается много усилий с целью повысить аэродинамическую эффективность классического парусного вооружения судов и упростить работу моряков с парусами.

Работа продвигается медленно, хотя сама проблема и попытки ее решения имеют давнюю историю. Остановимся на этой истории более подробно.

Ротор Флеттнера и эффект Магнуса

Например, А. Флеттнер предположил, что паруса можно заменить установленными вращающимися цилиндрами. Оказывается, что там, где поверхность цилиндра движется против потока воздуха, скорость ветра уменьшается, а давление – увеличивается. С другой стороны цилиндра все наоборот – скорость воздушного потока возрастает, а давление – падает. Эта разница в давлениях с разных сторон цилиндра и является движущей силой, которая заставляет судно двигаться.

Таков основной принцип действия роторного оборудования, которое использует силу ветра для движения судна. Все очень просто, однако только Флеттнер не прошел мимо того, что, более полувека назад, установил физик Генрих Густав Магнус, а именно то, что при вращении цилиндра в потоке воздуха возникает поперечная сила с направлением, зависящим от направления вращения цилиндра.

В 1924 году на 54-метровой шхуне «Buckau» вместо трех мачт были смонтированы два роторных цилиндра. Вращение цилиндров осуществлялось с помощью электродвигателей, получавших питание от дизель-генератора мощностью 45 л.с.

В середине февраля 1925 г. шхуна «Buckau», вместо парусов снабженная роторами Флеттнера, вышла из Данцига (с 1945 года это польский Гданьск) в Шотландию. Погода была плохой и большинство парусников не осмеливались выходить из портов. В Северном море «Buckau» пришлось серьезно сразиться с сильными ветрами и большими волнами, однако шхуна накренялась на борт меньше, чем другие встреченные парусники.

Многообещающие опыты побудили судоходную компанию «Rob.M.Sloman» из Гамбурга в 1926 году построить грузовое судно «Барбара». На нем заранее намечалось оборудовать роторы Флеттнера. На судне длиной 90 м и шириной 13 м были смонтированы три ротора высотой около 17 м. При этом для каждого ротора хватало одного маленького моторчика мощностью всего 35 л.с. (при максимальной скорости вращения каждого ротора 160 об/мин). Тяга роторов была эквивалентна тяге винтового движителя вкупе с обычным судовым дизелем мощностью около 1000 л.с.

«Барбара», как и планировалось, в течение некоторого времени успешно перевозила фрукты из Италии в Гамбург. Примерно 30-40 % времени рейса судно шло благодаря силе ветра. Вместе с тем, «Барбара» имела определенные ограничения по мощности и быстроходности и о роторных парусах надолго забыли.

В 2010 году появилось третье в истории судно с роторными парусами – тяжелый грузовик E-Ship 1, который был построен по заказу компании «Enercon», одного из крупнейших производителей ветрогенераторов в мире. 6 июля 2010 года он был спущен на воду на судоверфи Линденау в Киле. 130-метровое судно шириной 22 м грузоподъемностью более 9 тыс. тонн с экипажем 15 человек совершило короткое плавание из Эмдена в Бремерхафен. А уже в августе оно отправилось в свой первый рабочий рейс в Ирландию.

Рис. E-Ship 1 с роторами Флеттнера / commons.wikimedia.org

Судно оборудовано четырьмя роторами Флеттнера и, конечно, традиционной силовой установкой на случай безветрия и для получения дополнительной мощности. Все-таки роторные паруса служат лишь вспомогательными движителями: для 130-метрового грузовика их мощности маловато, чтобы развивать должную скорость. Однако, надо отметить, что роторные паруса позволяют сэкономить от 30 до 40% топлива на скорости 16 узлов.

Аэродинамическое крыло

Норвежский инженер Терье Ладе, согласно сообщениям в прессе, предложил совершенно оригинальный подход в вопросе замены традиционных парусов. Проект «Vindskip» – это торговое судно, приводимое в движение ветром и газом, причем сам корпус судна является парусом или скорее аэродинамическим крылом. Суть изобретения в том, что программное обеспечение ученых позволяет оптимальное использование энергии ветра в любое время и при любом направлении, лишь бы он был.

Рис. Проект «Vindskip»

В случае штиля или для того, чтобы осуществить маневр в открытом море при сохранении постоянной скорости хода, судно предполагается оборудовать экологически чистой и экономичной энергетической установкой, работающей на сжиженном природном газе (СПГ).

Другие новые проекты

Из других наиболее серьезных разработок новых видов транспортных судов с парусным вооружением можно назвать созданный в ФРГ проект парусника – «Dynaschiff» с прямым парусным вооружением «DynaRig». Этот проект парусного вооружения характеризуется полной механизацией всех операций с парусами при маневрировании, включая постановку и уборку.

Рис. Парусная яхта Maltese Falcon с системой «DynaRig»

Японские ученые предлагают одновременно и старый и новый способ движения судна, сократив за счет этого расход топлива на грузовых морских судах. Они разработали паруса обновленной телескопической конструкции шириной 20 м и высотой 50 метров.

На грузовом судне устанавливается целый массив парусов автоматически управляемых с помощью интеллектуальной навигационной системы.

В новой версии для изготовления парусов используются композитные материалы из алюминия и укрепленного волокном пластика. Обеспечивается экономия топлива не менее 25%. Единственным недостатком конструкции является ее стоимость. Каждый парус стоит 2,5 млн. долларов. Тем не менее, учитывая прогресс в разработках аналогичной системы, разработчики надеются, что такое судно может появиться уже скоро.