Не боги горшки обжигают, и гаечные ключи в руках держат тоже не они. Любая, даже самая совершенная техника рано или поздно ломается и требует срочного визита деловитых ребят в спецовках. Морские ветрогенераторы не исключение из правил.

Когда-то Британская корона гордо именовалась владычицей морей. Сегодня она претендует на титул владычицы ветров — к 2050 году не менее 40% всего энергопотребления страны будет обеспечиваться за счет морских ветровых энергоферм. Точнее, гигантских энергоплантаций, «засеянных» тысячами турбин нетто-мощностью до 10 МВт. Очередной шаг к этой цели был сделан правительством в 2010 году, когда консорциум крупных европейских компаний, в который вошли датская Dong Energy, немецкая EON, норвежские Statkraft и Statoil, получил пакет лицензий на строительство генерирующих мощностей объемом 33 000 МВт в девяти районах Северного и Ирландского морей.

Особенность этого, третьего по счету этапа освоения энергоресурсов территориальных вод Британии заключается в том, что компаниям придется покинуть обжитые берега. В буквальном смысле слова. К примеру, условная граница продуваемой всеми ветрами отмели Доггер-банка, на дне которой к 2020 году будут покоиться мертвые якоря и силовая разводка полутора тысяч 200-метровых ветряков, расположена в 125 км от большой земли. У моряков эти места имеют дурную славу. Штормовые пятиметровые волны здесь — обычное дело, а трехметровая «рябь» наблюдается 300 дней в году. Без сомнения, возведение огромных конструкций на Доггер-банке и в других районах будет связано с серьезными проблемами.

Но построить энергоферму и уложить на дне шлейфы силовых кабелей — только полдела. Гораздо сложнее будет обеспечить регулярное обслуживание тысяч турбин. Хотя современные ветряки проектируются с огромным запасом прочности и оснащаются системами телемониторинга, не менее четырех раз в год инженерам необходимо производить визуальный осмотр несущей башни, лопастей ротора, менять рабочие жидкости, подшипники, предохранители и т. д. Катера, которые используются сейчас для доставки ремонтных бригад к прибрежным ветрогенераторам, «держат» волну высотой до 1,5 м и для работы в экстремальных условиях совершенно непригодны. Поэтому до 2014 года, на который намечено начало освоения энергетического Эльдорадо, инженерам во что бы то ни стало надо разработать и запустить в серию совершенно новые типы малотоннажных судов, способных противостоять трехметровым валам, а также системы безопасной швартовки и спуско-подъемные устройства для плавучих ремонтных баз. И эта работа уже началась в рамках технологического конкурса Offshore Wind Accelerator, организованного некоммерческим партнерством Carbon Trust, осуществляющим научную и финансовую поддержку альтернативной энергетики.

Поплавок с грузилом

В конкурсе, стартовавшем летом прошлого года, рассматривалось 450 различных концепций и готовых технических решений. В финал же вышли всего 13, но лишь две из них в итоге получат гранты от Carbon Trust и техническую поддержку в процессе коммерциализации. В числе претендентов на победу в Offshore Wind Accelerator имеются вполне традиционные концепции судов. Например, платформа на воздушной подушке норвежской компании Umoe Mandal, судно Fjellstrand Windserver со сложной, гасящей колебания формой корпуса и катер со встроенной системой перехода к турбине от North Sea Logistics. Но наибольший интерес экспертов Carbon Trust вызвали два оригинальных проекта, не имеющих аналогов в истории кораблестроения. Это «морской конек» TranSPAR, придуманный канадским инженером Питером Гиффордом, и 4-Рlay, странная конструкция компании Nauti-Craft из Австралии, напоминающая гигантскую водомерку.

TranSPAR внешне напоминает рыбацкий поплавок. Его водоизмещающая капсула, принимающая на себя весь вес судна, располагается на глубине 20−30 м в спокойном слое воды, подобно подводной лодке. Она имеет обтекаемую форму и оснащена тремя поворотными винтовыми движителями. Тяжелый киль удерживает машину в строго вертикальном положении. Надводная часть TranSPAR парит в 7−10 м над ватерлинией. Она представляет собой гондолу для экипажа, запчастей и инструмента. Трубы, соединяющие гондолу с водоизмещающей частью, имеют обтекаемое эллипсовидное сечение.

«Морской конек» не блещет динамикой (да она ему и не нужна), но зато демонстрирует потрясающую устойчивость при штормовой волне. Пятиметровые волны яростно беснуются промеж несущих труб, не оказывая ни малейшего влияния на положение судна.

Десяток таких аппаратов, базирующихся по периметру материнской плавбазы и оснащенных устройствами стыковки с башней, смогут обеспечить гарантированный доступ к тысячам ветряков в течение 365 дней в году, считает директор Carbon Trust Бенджи Сайкс. Немаловажно, что по стоимости изготовления, надежности и эксплуатационным издержкам TranSPAR выигрывает у своих высокотехнологичных конкурентов «в одни ворота» даже если его делать не из стали, а из композитов.

Регата Париж — Дакар

Пожалуй, единственным серьезным соперником Питера Гиффорда в конкурсе Offshore Wind Accelerator может стать… художник из провинциального австралийского местечка Дюнсборо Крис Хайринг. И если ценителям прекрасного имя Хайринга мало о чем говорит, то раллийные пилоты Citroёn и Mitsubishi при упоминании его имени уважительно оттопыривают вверх большой палец.

Вряд ли о Крисе Хайринге кто-либо услышал бы за пределами его родного Дюнсборо, если б не морская болезнь. Неженку Криса укачивало до обмороков не только на борту прогулочной яхты, но даже в кресле внедорожника (другие машины в Западной Австралии не в почете). Прочитав в журнале о сверхкомфортной ситроеновской гидропневмоподвеске и прикупив по случаю старый Citroёn DS, любопытный Хайринг залез в его чрево и не поверил своим глазам. С точки зрения художника, французская система с гидравлическим насосом, питавшимся от двигателя, была неоправданно сложна. Вот почему шикарная плавность хода у Citroёn DS сочеталась с пугающими кренами на поворотах и характерными приседаниями «жидкой» подвески при резких стартах и торможениях из-за моментального провала давления.

А ведь это шанс, подумал Крис, и, посовещавшись с женой, заложил в банке всю свою недвижимость, потратив полученную ссуду на оформление патента, регистрацию компании и покупку полноприводного пикапа Toyota Hilux для экспериментов. Изобретенная Хайрингом подвеска Kinetic, которая сегодня стоит на многих крупных внедорожниках, состояла всего-то из четырех гидроцилиндров и двух расширительных бачков.

Если представить, что поршень делит гидроцилиндры на две половины, то нижние половины правых цилиндров Хайринг соединил с верхними половинами левых, и наоборот. В повороте накреняющийся кузов приводит к росту давления под поршнями внешних цилиндров. Гидравлическая жидкость при этом давит сверху на внутренние поршни, прижимая к земле и противоположную часть кузова. В результате вся подвеска становится жестче, управление обостряется, кузов прижимается к дороге, а крена не происходит. На прямых же участках подвеска остается мягкой, и колеса легко отрабатывают неровности. Через три года испытаний Хайринг продал бренд вместе с технологией за $52 млн американской корпорации Tenneco.

Триумфальное шествие изобретения Хайринга, по иронии судьбы, началось с раллийной команды Citroёn, «съевшей собаку» на гидропневматике. В ходе World Rally Championship 2003 года боевые Citroёn Xzara, экипированные подвеской Kinetic RFS, наголову разбили основных конкурентов из Peugeot и Subaru.

К сожалению, эпоха доминирования детища Хайринга на спортивных трассах продлилась недолго — в 2006 году организаторы WRC в целях сохранения «здоровой конкуренции» запретили использование любых типов подвески со связанными стабилизаторами реверсивного действия. Но нет худа без добра — запрет в спорте подтолкнул Tenneco к реализации технологии в массовых моделях внедорожников.

Впрочем, все эти перипетии Хайринга уже не касались. У себя в Дюнсборо он со старой командой основал новую компанию, Nauti-Craft, и продолжил работу над очередной версией Kinetic. Теперь уже для морских внедорожников Королевского австралийского военно-морского флота. Почему бы и нет? Ведь для судна, перемещающегося с высокой скоростью, поверхность моря становится чем-то вроде барханов Дакара.

Первый же рабочий восьмиметровый аппарат с четырьмя лыжами-поплавками на пассивно-реактивной подвеске под названием 4-Play, собранный Хайрингом, вызвал у военных огромный интерес. И не только у военных — подобные суда могут стать идеальными экскурсионными и пассажирскими катерами для прибрежного сообщения. По словам изобретателя, имеющийся прототип Kinetic «морского исполнения» настолько точно отрабатывает мелкие и средние ухабы, что на палубе можно спокойно потягивать шампанское из бокала даже при сильной волне.

Независимо от участия в конкурсе Offshore Wind Accelerator, Nauti-Craft вскоре спустит на воду катамаран с большой полезной площадью длиной 30 м с четырьмя гидравлическими «лапами». Следом за ним появится 50-метровый тетрамаран в пассажирской и транспортной версиях, а также ряд военных десантных и патрульных катеров. Максимальный ход подвески у них будет превышать 5 м, а значит, они смогут сохранять стабильность даже при штормовой волне.

Джакузи для ремонтников

Ремонтные суда — это лишь одна из трех категорий в конкурсе Offshore Wind Accelerator. Во второй категории соревнуются проекты механизмов перехода с ремонтного судна на сваю ветрогенератора. Некоторые предложения здесь поражают своей бескомпромиссной сложностью. К примеру, прототип MOTS из Германии представляет собой роботизированную руку с четырьмя степенями свободы, на конце которой закреплена гондола для людей и оборудования. В то время как лодку болтает во все стороны на волнах, манипулятор, опираясь на показания датчиков, удерживает гондолу в строго вертикальном положении на заданной высоте. Чтобы оценить скорость и точность работы механизма, представьте себе, что вы удерживаете вертикально стоящую трость на указательном пальце, стоя в качающейся лодке.

Третья категория — это плавучая база. Это большое судно, постоянно дежурящее на ферме и служащее для маленьких ремонтных судов источником топлива, материалов, всевозможного оборудования и, наконец, портом. Самое популярное решение в этой номинации — судно с большим «бассейном» в середине, в котором и обитают ремонтные суда, укрываясь от штормовых волн.

Статья «» опубликована в журнале «Популярная механика» (№3, Март 2012).