Turanor: самая большая яхта на солнечной энергии

Turanor: самая большая яхта на солнечной энергии

Когда вы читаете эти строки, крупнейшая в мире яхта на солнечной энергии Turanor, должно быть, уже завершила свою кругосветную экспедицию и покачивается у причала в бухте Монако. 600 дней и 50 000 километров вокруг Шарика позади.

Идея о кругосветном путешествии на судне, приводимом в движение исключительно солнечной энергией, пришла в голову помешанному на экологии швейцарскому экстремалу Рафаэлю Домжану еще в 2004 году. Пока Рафаэль безуспешно искал деньги и единомышленников, другой 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 приятелей совершили за 117 дней со средней скоростью 9 км/ч. Судя по спецификации, это был настоящий подвиг.

Ведь Sun21 — это не что иное, как усиленная версия Aquabus C60, типичного экскурсионного судна из стеклопластика и алюминия 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 внутри поплавков и два моторчика по 8 кВт. Вюсту невероятно повезло, что это плавучее недоразумение ни разу не накрыло шестиметровым штормовым валом.

Спустя год после триумфального завершения трансатлантической эпопеи Sun21 приятель Домжана Альбер Фалько, соратник Жак-Ива Кусто и капитан Calypso, сообщил ему, что некий богатый чудак, живущий в соседнем Цуге, носится с планами о постройке собственного экологически чистого тримарана с солнечным генератором. Этим чудаком оказался Иммо Строэр, страстный поклонник Джона Руэла Толкина и по совместительству владелец венчурного холдинга с соответствующим увлечению названием «Ривенделл».

Грандиозный план солнечной кругосветки Строэру понравился сразу, и в феврале 2008 года родился проект PlanetSolar. Дело оставалось за малым — построить яхту, название которой было придумано Строэром еще до исторической встречи с Домжаном. Он назвал ее «Туранор», что в переводе с толкиновского синдарина означает «Сила Солнца».

Несмотря на то что экипаж кругосветки — всего шесть человек, теоретически «Туранор» способен принять на борт до 200 гостей.

Третий лишний

Долго искать конструктора, способного реализовать замысел PlanetSolar, не пришлось. Легендарный французский мореплаватель и авантюрист Жерар Д’Абовилль, сумевший в 1980 и 1991 годах пересечь Атлантику и Тихий океан на одиночной гребной шлюпке, сразу же посоветовал друзьям обратиться к опытнейшему новозеландцу Крейгу Лумису, создателю рекордного гоночного тримарана Earthrace. В 2008 году этот острый как бритва 23-метровый «трезубец» обогнул земной шар всего за 60 дней, 23 часа и 49 минут, разгоняясь при этом на слабой волне до 60 км/ч.

Лумис принял заказ Строэра с энтузиазмом, но разнес базовую концепцию Turanor в пух и прах. Третий корпус для легкого тихоходного судна с постоянным дефицитом энергии на борту, в отличие от заряженного двумя 540-сильными турбодизелями Cummins тримарана Earthrace, был бы, по мнению Лумиса, бессмысленной гидродинамической обузой. В итоге в качестве отправной точки проекта была выбрана цельнокомпозитная двухкорпусная архитектура с соединяющим мостом палубного типа для комфортного размещения экипажа и солнечного генератора.

На самом деле Солнце — не единственный источник энергии на борту Turanor. Согласно предписанию экспертов Germanischer Lloyd и требованиям страховой компании в целях безопасности силовая установка яхты была оснащена двумя аварийными дизельными генераторами и небольшим запасом топлива. Перед отплытием из Монако при свидетелях они были опечатаны швейцарским адвокатом Домиником Кристеном. Миссия PlanetSolar будет признана успешной только после того, как тот же Кристен объявит о целостности печатей на финише.

«Примитивная схема, использованная в «спартанском» проекте Sun21, не устраивала Строэра с самого начала, ведь после окончания кругосветной миссии он намеревался превратить Turanor в роскошную прогулочную яхту, способную принять на борт до 40 пассажиров. Поэтому мост пришлось сделать трехэтажным, а повышение центра масс компенсировать размещением аккумуляторов и движителей в полупогруженных боковых поплавках-волнорезах, — рассказывает Крейг Лумис. — Для гашения ударных нагрузок на силовые опоры при зарывании в волну мост получил V-образный профиль, что улучшило его аэро- и гидродинамику, повысило жесткость, а также увеличило полезный объем практически без прибавки в весе. Силовая структура корпусов была построена по принципу продольного набора 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, после завершения восьмимесячной работы конструкторов и проведения цикла испытаний масштабных моделей яхты в бассейне и аэродинамической трубе, пакет технологической документации по Turanor лег на стол технического директора судовой верфи Knierim Yachtbau Штеффена Мюллера.


Хайтек по старинке

Строительство Turanor, в котором приняли участие более 100 инженеров и техников, началось в декабре 2008 года и потребовало 68 тысяч человеко-часов. Как ни странно, изготовление эксклюзивных яхт из дорогого высокотехнологичного сэндвича с формообразующим силовым слоем из конструкционного пенопласта и внешней карбоновой обшивкой — это грязная ручная работа. Уровень механизации даже на самых передовых верфях минимален. Так, в распоряжении команды Мюллера имелся лишь огромный 5-координатный фрезерный станок Stamma для изготовления матриц, пропиточной аппарат и компрессор, применяемый для вакуумной инфузии (пропитки большой площади сэндвича эпоксидной смолой) или для вакуумной компрессии (выдавливания излишков смолы из деталей, пропитанных вручную). Но эта техника использовалась лишь изредка. 90% времени техники орудовали обычными молотками, малярными кистями и валиками, брусками, обернутыми наждачкой, а также шпателями всевозможных форм и размеров.


Мама матрица

Изготовление любой композитной яхты начинается с создания матрицы (или «мамы», как ее называют профи) — основы для выклейки корпуса. Относительно простую матрицу для двух длинных боковых поплавков на верфи Knierim Yachtbau сделали вручную, на деревянном наборном каркасе, обшитом фанерой, снимая неизбежные неровности и миллиметровые отклонения от проверочных шаблонов при помощи эпоксидной шпатлевки и шлифовального инструмента. А вот матрицы элементов центрального моста с исключительно сложной геометрией фрезеровали из пенополистирола на компьютерном станке Stamma по цифровым 3D-моделям. Зеркальная гладкость болванкам была придана финишной шпатлевкой, наждачной бумагой и напылением специального покрытия — гелькоута. Доведя все матрицы до идеального соответствия шаблонам, их покрыли защитной пленкой, установили на козлы и передали бригаде укладчиков.

Без единого гвоздя: в корпусе Turanor нет ни одного разъемного соединения на болтах или заклепках. Зоны сопряжения силовых опор центрального моста судна с боковыми поплавками, которые во время плавания испытывают максимальные нагрузки на сжатие, скручивание и сдвиг, усилены несколькими слоями нетканого карбонового полотна Sigrafil.

Состав сэндвича для всех элементов судна и даже конкретные марки материалов были определены и утверждены экспертами агентства по судовой безопасности Germanischer Lloyd. Как ни странно, придирчивая опека ревизоров значительно упрощает конструкторам работу.

Поплавки, силовые опоры и центральный мост яхты, а также 11 поперечных переборок сделаны из пенопласта, карбоновой ткани и стеганого нетканого полотна с ориентацией волокон 0, 90, и 45 градусов. Расположение волокон очень 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 результате в корпусе яхты, состоящем из 27 крупногабаритных деталей, нет ни единого механического соединения: все элементы собраны в монолитную структуру при помощи карбоновой ленты и эпоксидной смолы Dupont.

Простая с виду процедура укладки сэндвича требует недюжинного хладнокровия и опыта, и новичка на эту операцию никогда не поставят. Избыток нанесенной смолы делает набор хрупким, а недостаток может привести к быстрому расслоению детали под нагрузкой. Переделка же «схватившегося» настила зачастую просто невозможна.

Без руля и тормозов

Легкий, как пушинка, и прочный, как скала, корпус «Туранор», безусловно, уникален. Не менее интересна и электрическая начинка яхты, разработка которой — прямая заслуга владельца судна Иммо Строэра и его друзей из швейцарской компании Drivetek AG. Базовый компонент силовой установки Turanor — «вандалоустойчивый» генератор из 825 фотопанелей площадью 536,65 м², расположенный на верхней палубе и трех распашных крыльях.

Система была собрана из 38 000 самых эффективных в мире серийных кремниевых монокристаллических элементов компании SunPower. В идеальных условиях они способны превращать в электричество до 24% излучения. Несмотря на то что панели у Turanor расположены неподвижно и не оснащены гелиостатом, КПД системы составляет солидные 18,8%. Разумеется, при условии, что команда не забывает о регулярной уборке палубы. Обо всем остальном — поддержании оптимальной выработки тока в зависимости от изменения уровня солнечной радиации и температуры элементов, о стабилизации напряжения и распределении потоков энергии между генератором, аккумулятором и двигателями — позаботится электронный мозг яхты.

Сборка солнечной яхты на верфи Knierim Yachtbau заняла 16 месяцев.

Вырабатываемый генератором постоянный ток поступает в собранные из шести автономных блоков литий-ионные аккумуляторы массой по 5,5 т с жидкостным охлаждением, емкость которых позволяет яхте на крейсерской скорости без подзарядки преодолеть более 700 км.

Цилиндрические 10-сантиметровые элементы производства немецкой компании GAIA, используемые в аккумуляторах Turanor, — самые крупные элементы такого 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 вполне достаточно, чтобы при необходимости разогнать 95-тонную махину до 26 км/ч. Но режим полной мощности используется командой Turanor только в экстремальных ситуациях, а ход с крейсерской скоростью 10−12 км/ч легко обеспечивают два маленьких мотора по 26,8 л.с. каждый.

На изображениях яхты вы не увидите никаких рулевых устройств. В традиционном смысле слова их на самом деле нет. И неспроста: рулевое перо на скоростях ниже 10 км/ч (а скорость Turanor колеблется как раз в районе этой цифры) практически бесполезно. Яхта Иммо Строэра управляется при помощи двух уникальных гребных винтов Vector Prop необычно большого диаметра (1960 мм). Почему уникальных? Во‑первых, Vector Prop — это винты «речного» полупогруженного типа. Их лопасти сделаны из стойкого к коррозии карбонового композита. Во‑вторых, винты оснащены механизмом изменения 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 наоборот. То есть сам винт направляет тягу в ту или иную сторону.

В сравнении с погруженными винтами Vector Prop на 30−40% эффективнее преобразует мощность двигателя в тягу за счет регулируемого упора лопастей и относительно медленного вращения. Кроме того, в случае поломки или попадания в винт остатков рыболовных 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 — огромный плюс.

31 марта 2010 года сверкающая необрастающей полиуретановой краской белоснежная «Туранор» под звон разбитой бутылки шампанского была бережно спущена на воду в Северном море. А 27 сентября шестеро смельчаков ступили на борт судна в Монако, чтобы совершить кругосветное путешествие. Команда уже сделала остановки у берегов Германии, Финляндии, США, Мексики, Бразилии. Если природа по‑прежнему будет благосклонна к эльфийской солнечной лодке, то одновременно с отправкой этого номера журнала в печать команда «Туранор» завершит свое плавание в Монте-Карло.

Благодарим морского архитектора Александра Михайлова за помощь в подготовке статьи

Статья «Туранор из Ривенделла» опубликована в журнале «Популярная механика» (№6, Июнь 2012).
Комментарии

Авторизуйтесь или зарегистрируйтесь,
чтобы оставлять комментарии.