В конце 2018 года известный российский путешественник Фёдор Конюхов планировал совершить одиночный переход на весельной лодке «АКРОС» от Австралии до мыса Горн. Начальной точкой маршрута был выбран австралийский остров Тасмания, затем Конюхов планировал пройти южнее Новой Зеландии в Тихий океан, где перед ним раскинулся бы самый большой отрезок Южного океана. Общая протяженность всего маршрута составила 9000 км.
Морякам широты от 40 до 60 градусов южной широты известны как «Ревущие сороковые». Средняя скорость ветра в этих широтах составляет 10–15 м/с (6-7 баллов по шкале Босфора), достигая 30–40 м/с во время сильных штормов, которые случаются здесь регулярно.
Айсберги могут встречаться в любое время года по всему Южному океану. Некоторые из них способны достигать нескольких сотен метров в высоту.
В основу проекта новой лодки «АКРОС» положена конструкция весельной лодки «ТУРГОЯК», на которой Конюхов в 2016 году совершил рекордное кругосветное путешествие. Лодка будет доработана с учетом экстремальных условий плавания.
Для создания новой весельной лодки был приглашен британский дизайнер Phil Morrison, который ранее спроектировал для Конюхова две лодки: «УРАЛАЗ» и «ТУРГОЯК». Размер новой лодки составляет 9 метров. Носовая часть лодки разделена на два водонепроницаемых отсека и усилена дополнительным «краш-боксом».
Предварительные расчеты показали, что переход через океан в условиях низкой температуры воздуха потребует дополнительного источника электроэнергии для обогрева кормового отсека, в котором находится навигационная рубка, камбуз и отсек для отдыха.
В лодке «ТУРГОЯК» основным источником электроэнергии были солнечные панели. В качестве дополнительного источника электроэнергии на лодке «АКРОС» было предложено использовать несколько небольших коммерческих микро ветряных турбин с диаметром ротора не более 500 мм, например, Rutland 504. Две подобные при скорости ветра 15 м/с вырабатывают около 80 Вт/ч электроэнергии.
На встрече с Фёдором Конюховым я предложил свой альтернативный вариант малоразмерной ветряной турбины оригинальной конструкции, которая решает проблемы с остойчивостью судна и несущественно увеличивает удельное сопротивление лодки.
Основным элементом конструкции разработанной ветряной турбины является аэродинамическая поверхность в форме крыла, в теле которого выполнен профилированный канал, соединяющий противоположные поверхности крыла. Засасываемый в этот канал воздух приводит во вращение турбину и связанный с ней электрогенератор. В базовой конструкции крыла все её элементы имеют фиксированное положение, что повышает надёжность ветряной турбины.
Для выбора оптимальной геометрии крыла и ротора турбины я использовал специальное программное обеспечение для оптимизации. По результатам предварительного компьютерного моделирования мощность турбины при скорости ветра 15 м/с и быстроходности 0,3 составила 100 Вт. После оптимизации мощность ветряной турбины была увеличена до 135 Вт, что эквивалентно использованию трех турбин типа Rutland 504.
Аналогичная ветряная турбина горизонтально-осевого типа, с учетом наложенных ограничений на размеры турбины, производит не более 35–40 Вт при более высокой быстроходности.
Вот так современные компьютерные технологии инженерного анализа помогают проектировать инженерам и конструкторам инновационные изделия. И в разы сокращают процесс проектирования.
