VPLP и CNIM разработали проект парусов OceanWings, которые можно будет использовать на торговых судах

Две французские компании: проектировщик скоростных яхт VPLP (основана Марком Ван Петегемом и Винсентом Лорио-Прево) и инженерная фирма CNIM разработали новую концепцию крыльевых парусов получивших название OceanWings. За основу была взята идея предложенная VPLP. Как сообщает в своей статье общество DNV GL, концепция была заимствована из авиационной промышленности.

В последние годы в судоходной отрасли идет поиск технологий и альтернативных источников энергии, которые позволили бы значительно снизить выбросы углекислого газа и других вредных выбросов с судов.

В частности, было несколько попыток объединить принцип движения традиционных парусных судов с аэродинамической эффективностью крыла самолета, оборудованного закрылком, выдвигающимся при старте или во время посадки. «Между двумя элементами крыла есть щель, и воздух, проходящий через эту щель, ускоряет поток и направляет турбулентность к задней кромке», – объясняет Марк Ван Петегем, кораблестроитель и соучредитель компании VPLP Design.

В течение некоторого времени эта концепция была предметом различных экспериментальных разработок, включая надувные, а также жесткие или сегментированные прототипы паруса с жестким корпусом. Несмотря на то, что были достигнуты значительные улучшения эффективности паруса, управление им было довольно сложно и требовало исключительных навыков и опыта.

В конструкции паруса OceanWings использован иной подход: каждая из двух прямых лопастей имеет собственную мачту и состоит из нескольких горизонтальных сегментов, при этом «тело» каждого сегмента образовано гибкой тканью. Поднятие или опускание этих сегментов вдоль мачты позволяет увеличить или уменьшить площадь поверхности паруса, или «зарифить» парус, а опускание всех сегментов до самого нижнего положения позволяет полностью сложить парус. Угол между двумя частями паруса можно регулировать по желанию; каждая лопасть может вращаться на 360 градусов вокруг своей мачты.

Второй ключевой элемент концепции OceanWings заключается в том, что устраняются сложности, связанные с выбором правильного положения для заданного состояния ветра и желаемого направления движения, поскольку весь крыльевой парус полностью контролируется компьютером. Все, что нужно сделать оператору, это выбрать курс, и компьютер сам настроит две части паруса для достижения оптимальной тяги, регулируя изгиб и поворот крыла по мере необходимости. Такой крыльевой парус был успешно испытан на яхтах VPLP, включая катамаран Energy Obsever, работающий на водородном топливном элементе, запущенный в 2017 году и использующийся в коммерческих целях. Как заверяет Марк Ван Петегем, проектировщик судов в DNV GL Naval и соучредитель VPLP Design, использование парусов OceanWings помогут снизить расход топлива на 18–42%, в зависимости от типа судна, маршрута и расположения паруса. По его мнению пришло время перенести технологию, разработанную для яхтенного сегмента, на коммерческие суда, использовать ее в судоходстве для обеспечения экологичности операций отрасли.

Для этого продукта потребуется получить разрешение на эксплуатацию типа изделия. DNV GL, безусловно, обладает необходимым опытом и инженерными знаниями в этой области. Хассо Хоффмайстер, главный инженер DNV GL: «Преимуществами парусного крыла является то, что его трехмерное поперечное сечение улучшает аэродинамическую эффективность по сравнению с обычным парусом. Следовательно, он достигает значительно большей тяги на квадратный метр площади поверхности паруса».

С другой стороны, силы, действующие на любой парус, движут судно не только вперед, но и вбок, что означает, что при определении площади поверхности паруса необходимо учитывать остойчивость судна. Хотя, по мнению главного инженера DNV GL, паруса, предназначенные для обеспечения вспомогательной тяги на большом торговом судне, обычно небольшие по площади, чтобы как-то сказаться на его остойчивости. Примером того, как используется сила ветра в движительном комплексе, является предложенная конструкторским бюро Dykstra Naval Architects концепция парусного грузового судна WASP с очень большой площадью поверхности парусов и, следовательно, с соответствующей формой корпуса. Стандарт на сертификацию DNV GL для таких судов был опубликован в ноябре 2019 года под названием DNVGL-ST 0511 «Судовые движители использующие энергию ветра».

Такие проекты, как установка роторных парусов консорциумом MariGreen и Norsepower, имеющие сертификацию DNV GL, а также OceanWings и другие типы парусов, дали обнадеживающие результаты. По мнению экспертов DNV GL, «сейчас отрасль нуждается в значительных капиталовложениях в эти проверенные технологии на основе ветряной энергии, чтобы они могли стать частью основного тренда и раскрыть свои потенциал для сокращения выбросов углерода и экономии топлива».

DNV GL предлагает отрасли три услуги, относящиеся к ветровым движителям. Собственная независимая консультативная сеть общества обладает уникальным опытом в расчете количественных факторов вспомогательной силовой установки или топливной экономии, которые определенные ветряные системы будут генерировать на конкретном судне на заданном маршруте. Это делается с помощью моделирования и статистических данных о погоде для конкретного маршрута, и результаты для различных парусных систем можно сравнить для выбора наиболее эффективной и подходящей. Вторая услуга - это расчет конструктивного индекса энергетической эффективности для данной гибридной движительной установки. Включение энергии ветра в этот расчет допустимо в соответствии с уставами IMO. Третья услуга - это нотация нового класса, включающая техническую сертификацию и утверждение безопасности, устойчивость конструкции и устойчивости в экстремальных условиях судна, использующего паруса в качестве вспомогательные движителя. Эта процедура основана на правилах класса и включает в себя системы управления и контроля, а также интеграцию парусной системы в конструкцию судна.

DNV GL входит в тройку лидирующих организаций в мире по сертификации. Классификационное общество было создано в результате слияния 12 сентября 2013 года двух обществ - DNV и GL. Помимо услуг по сертификации и освидетельствованию для морской отрасли компания оказывает классификационные и консультационные услуги для нефтяной и газовой промышленности, по возобновляемым источникам энергии и энергоэффективности. Компания также разрабатывает собственное программное обеспечение, предоставляет независимые экспертные заключения для морской и энергетической отраслей. DNV GL работает в 100 странах, со штатом сотрудников из 16 тыс. человек.