El Turbosail o francés turbovoile es un sistema de propulsión marina utilizando una superficie vertical en forma de vela y una potencia de control de capa límite del sistema para mejorar la elevación en un amplio ángulo de ataque . Esto permite que la vela impulse el barco en cualquier dirección simplemente moviendo una sola aleta en la parte posterior de la vela, a diferencia de las velas convencionales que deben ajustarse continuamente para reaccionar a los cambios en el viento relativo.
La turbosail fue desarrollada por primera vez en una aplicación a gran escala por Jacques-Yves Cousteau, quien encargó al Alcyone que probara el concepto en producción. El Calypso II más grande también fue diseñado para usar un turboalimentado, pero ese diseño no fue construido.
Diseño técnico
Concepto
En 1980, Jacques Cousteau soñaba con crear un barco con un motor moderno que fuera impulsado, al menos en parte, por el viento, una fuente de energía limpia, gratuita y renovable.
Aerodinámica
Cousteau y sus asociados, el profesor Lucien Malavard y el doctor Bertrand Charrier, utilizaron un cilindro fijo que parecía una chimenea y funcionaba como el ala de un avión.
Consiste en un tubo aerodinámico , vertical y groseramente ovoidal , con un colgajo móvil que mejora la separación entre el intradós y el extradós . Un sistema de aspiración empuja aire hacia los tubos y se usa para aumentar la depresión en un lado de la vela; se produce una fuerza de reacción como resultado de la diferencia de presión. De esta manera, las velas actúan como alas , creando tanto sustentación como arrastre.
Un obturador de borde de salida móvil, similar a una aleta , y un sistema de aspiración tirado por abanico se utilizan para controlar y aumentar la magnitud de la fuerza de reacción máxima.
Como resultado de este diseño, la turbosail proporciona una fuerza de reacción, un componente de la cual, el empuje , está disponible para la dirección de desplazamiento. Al igual que una vela sin motor, el empuje no se puede obtener cuando se avanza directamente en contra del viento, ni se puede obtener sin viento. Sin embargo, el uso de aspiración con ventilador, que requiere potencia del motor, aumenta la fuerza de reacción generada en comparación con el dispositivo sin alimentación.
La propulsión a base de hélice se puede utilizar junto con las turbosails. Estos motores tradicionales, junto con los ángulos y la potencia de succión de las velas, se pueden coordinar con computadoras para controlar el barco.
Análisis de ingeniería
Según la Sociedad Cousteau, "cuando se compara con el coeficiente de empuje de las mejores velas jamás construidas (Marconi o de tipo cuadrado, es decir, barcos de la Copa Americana [sic] o el sistema de propulsión eólica japonés), el del turbosail es de 3,5 a 4 veces superior y le da al sistema una ventaja única para la propulsión económica de barcos ". [1]
Sin embargo, la eficiencia del sistema no se ha sometido a una investigación de ingeniería comparativa suficiente. Solo ha habido dos embarcaciones equipadas con turbosail en las que se ha realizado una investigación activa. El grupo Cousteau es la única organización con una gran cantidad de datos disponibles sobre turbosails. [ cita requerida ]
Desarrollo temprano 1981-1982: Moulin à Vent
Cousteau y su equipo de investigación montaron el invento en un catamarán bautizado como Moulin à Vent (Molino de viento).
El sistema constaba de un único mástil de turbosail, pintado de azul marino. El programa de investigación de esta embarcación fue diseñado para probar la eficiencia del empuje con el sistema de propulsión. Habiendo probado el concepto, el desarrollo del prototipo fue finalmente abandonado en 1982 cuando el grupo de Cousteau dirigió su atención a un buque más grande, el Alcyone .
El Alcyone
La experiencia de Cousteau se aprovechó para diseñar una nueva embarcación. Trabajando con ingenieros navales, diseñó un casco innovador de aluminio, ligero y resistente. [ cita requerida ] La popa similar a un catamarán le dio estabilidad. El monocasco de proa fue diseñado para dividir el oleaje y mejorar la navegación en mares agitados. Dos turbosalas se levantaron de su cubierta y dos motores diesel proporcionaron las fuerzas de succión necesarias. El barco se llamaba Alcyone , la hija del viento.
Cuando se lanzó el Alcyone en 1985, se benefició del desarrollo del turbosail original Moulin a Vent . Con dos turborreactores de relación de aspecto reducida, la tensión aplicada sobre el metal de las superficies de la vela se redujo mucho. Ambas velas también contenían turbinas axiales para la generación de energía, y con la disminución del costo de las computadoras, también presentaban controles impulsados por sensores para accionar las velas para un empuje óptimo.
La experiencia práctica con el barco vio al grupo Cousteau adoptar el barco como buque insignia y plataforma de investigación primaria en la década de 1980. Las computadoras optimizaron el funcionamiento de turbosails y motores. Para mantener una velocidad constante, los motores se activan automáticamente cuando el viento amaina y se detienen por completo cuando el viento tiene suficiente fuerza cuando sopla en la dirección correcta. Se requiere una tripulación de cinco para mantener el barco.
Mayor desarrollo
Con el interés de expandir la adopción del turbosail, se sugirió que los petroleros y otros buques grandes pronto instalarían turbosails como un medio para disminuir el consumo de combustible. [2] El sistema estaba destinado a alimentar el Calypso II , que aún no se ha construido.
Ver también
Referencias
- ^ "Turbosail" .
- ^ Crisafulli, Tricia. Sistema de propulsión "Turbosail" para colocar en barco francés . American Metal Market , 24 de junio de 1985.
enlaces externos
- Jean-Charles Nahon (Oficina de Arquitectura Naval de Mauric) y Bernard Deguy (Primer capitán de Alcyone): Experiencia con la propulsión asistida por vela: el ALCYONE (diapositivas de presentación, 2013. PDF, 13 MB)
- "Descripción de Turbosail" (PDF) . Sociedad Cousteau. Archivado desde el original (PDF) el 27 de septiembre de 2007.
- Artículo de simulación aerodinámica que describe el funcionamiento de la turbosail
- Patente de turbosail