За «гарпуном»-змеем также потянется трос. И когда змей поднимется на достаточную высоту, сработает автоматика раскрытия его конструкции и «коробочку» подхватит ветер. А за тем, чтобы канат был все время туго натянут – иначе змей потеряет устойчивость, – будет следить специальная система, управляющая натяжением троса. Она все время будет выбирать слабину под управлением компьютера. Тот же компьютер, получая информацию с метеоспутника, выберет оптимальный маршрут следования судна и проведет по нему транспорт до порта назначения.
Кстати, по мнению главного конструктора системы Томаса Майера, первые парусники ходили, в основном, по ветру. И возили, стало быть, грузы прежде всего туда, куда нес их ветер. А достигнув берега и отыскав удобную бухточку, наши предки основывали там порт. Стало быть, получается, большинство современных портов и поныне расположено на трассах господствующих ветров. А это, согласитесь, на руку создателям парусников XXI века. По их мнению, до 80 % ныне существующих трасс может быть обслужено именно парусниками.
Штефан Враге уже инвестировал в своей проект около 3 млн евро и полагает, что эти деньги вовсе не выброшены просто на ветер. Возглавляемая им фирма «Скай сейлз ГМБХ & Ко. Кг» начала получать заказы. Первым клиентом стало германское грузовое пароходство «Белуга шиллинг ГМБХ» (Бремен), которое заказало два паруса. За «Белугой» последовали другие пароходства.
Как отмечают эксперты, паруса идеально подходят для тихоходных танкеров и сухогрузов с максимальной скоростью до 15 узлов. Важную роль играет и район Мирового океана, по которому проходит маршрут. К примеру, трасса из Роттердама в Южную Америку считается наиболее предпочтительной – из-за постоянных и сильных ветров.
По оценке экспертов, применение парусов позволит совершить подлинную революцию в морских грузовых перевозках. До 2015 года фирма «Скай сейлз ГМБХ & Ко. Кг» планирует оснастить парусами по меньшей мере 3,5 % мирового флота торговых судов. А также около 360 крупных океанских яхт. Переговоры на сей счет уже ведутся. Вообще же, как считает Враге, новая система может найти применение на 40 тыс. морских судов.
Естественно, новая технология имеет свою цену. Самый маленький воздушный парус с блоком управления стоит свыше 150 000 евро. Однако за счет снижения расхода топлива он окупится уже через пять лет. По оценке изобретателя, парус обеспечивает экономию топлива на 10–35 %. А при благоприятных условиях – и до 50 %.
Парусники без парусов
Впрочем, разработка Штефана Враге – не единственная в своем роде. Еще в 1931 году в Германии появилось небольшое грузовое судно «Букау». И хотя на нем не было парусов, именно под действием ветра оно не раз пересекало Атлантический океан.
На палубе «Букау» располагались два цилиндра высотою 15,6 и диаметром 2,8 м. Вращаясь, они подобно парусам гнали корабль по волнам благодаря физическому эффекту, который первыми обнаружили… артиллеристы.
В середине XIX века на вооружение армии поступила нарезная артиллерия. Снаряды ее вращались, и это повышало меткость стрельбы. Но вели себя снаряды все же странно: при боковом ветре их дальность полета то возрастала, то значительно уменьшалась.
Причину этого явления выяснил в 1852 году немецкий ученый Густав Магнус. Он обнаружил, что на вращающийся цилиндр, обдуваемый сбоку ветром, действует сила, перпендикулярная его направлению (это явление стали называть эффектом Магнуса). Снаряд нарезного орудия – это, в сущности, и есть вращающийся цилиндр. Потому, когда ветер дул на него с одного бока, он поднимался и летел дальше, а когда дул с другой стороны, то терял высоту.
Физическую суть эффекта Магнуса прояснил профессор Геттингенского университета Л. Прандтль в начале прошлого века. Вот что происходит на поверхности вращающегося цилиндра, обдуваемого воздушным потоком. На одной его стороне направление вращения совпадает с направлением потока, а с другой – ему противоположно.
Яхта «Мальтийский сокол»
Воздух, коснувшийся поверхности цилиндра, образует на ней так называемый пограничный слой, в котором чем ближе к поверхности, тем меньше его скорость относительно этой поверхности. На самой же поверхности воздух относительно неподвижен, он как бы к ней прилипает. По мере поворота цилиндра «прилипший» к ней пограничный слой устремляется навстречу внешнему потоку, отрывается от поверхности цилиндра и возникает давление, направленное перпендикулярно потоку, омывающему цилиндр.
Такая же сила возникает и на парусе, и на крыле самолета. Но у цилиндра она примерно в десять раз больше. Поэтому вращающиеся цилиндры – роторы – были использованы немецким инженером Флеттнером вместо парусов судна «Букау». При совсем небольшом ветре 8 м/с на каждом цилиндре возникала сила тяги в 2300 кг. Цилиндры вращались электромоторами мощностью 18 л.с., получавшими энергию от дизельной электростанции.
Под действием ветра судно двигалось со скоростью 40 км/ч, при этом на преодоление силы сопротивления расходовалась мощность около 700 л.с. Сравните: если то же судно двигать при помощи винтов, то понадобятся двигатели общей мощностью около 1000 кВт! А будь «Букау» парусником, для обслуживания парусов понадобились бы 20 человек. Между тем для обслуживания роторов Флеттнера хватало одного механика.
В свое время суда с ротором Флеттнера не получили широкого распространения и были вытеснены теплоходами. Интерес к ним возродился в 70-е годы ХХ века в связи с ростом цен на топливо и повышением внимания к вопросам экологии. Французский исследователь океана Ж. И. Кусто в 1980 году построил судно «Калипсо», оснащенное двумя роторными ветродвижителями. На каждом его роторе имелся щиток, направляющий поток воздуха. Изменяя его положение, можно было получать тягу в нужном направлении независимо от того, куда дует ветер. К сожалению, опыты с такими судами были прекращены после кончины ученого и более не возобновлялись.
Но в будущем вполне возможно использование роторных ветродвижителей, например, на спортивных и туристских судах. Например, в отличие от Романа Абрамовича, для которого недавно спустили на воду очередную моторную мегаяхту, американец Том Перкинс – любитель парусных судов. Впрочем, и его 88-метровый «Мальтийский сокол» – вершина инженерной мысли.
Дебютировав на выставке в Монако, яхта собрала все возможные награды за дизайн и технические характеристики. Она имеет весьма отдаленное отношение к традиционным клиперам. Прямое парусное вооружение, характерное для судов времен Колумба, – не более чем внешнее сходство. На яхте использована уникальная технология «Dyna Rig» с вращающимися мачтами. Каждая рея имеет сенсоры, передающие на пульт управления данные о силе и направлении ветра. Компьютер затем рассчитывает оптимальное поло* парусов. Максимальная скорость – 19,5 узла, заметно больше, чем у дизельных танкеров.
Самые быстрые морские суда
Чем больше и тяжелее корабль, тем больше сопротивление толщи разрезаемой им воды. Такое сопротивление воды существенно гасит скорость корабля. Суда небольшого размера и веса при большой скорости обычно глиссируют, то есть как бы скользят по поверхности воды.
