Turbosail es un sistema de propulsión de barcos que utiliza energía eólica, basado en el efecto Magnus [1] .
Las turbovelas giratorias del ingeniero alemán Anton Flettner se probaron con éxito por primera vez en la goleta " Bukau " en 1924 [2] .
Para ello, la goleta de tres mástiles "Bukau" fue convertida en un buque rotatorio con dos "velas" de 13 metros de altura. La embarcación podría moverse incluso en un ángulo de 25 grados con respecto al viento de frente, lo que es imposible en el caso de los veleros clásicos [3] . Con estas "velas" el barco cruzó el Océano Atlántico , demostrando que tal diseño tiene futuro. El resultado de este avance en el diseño fue la construcción del buque rotativo de carga seca "Barbara", que ya estaba equipado con 3 cilindros de 17 metros [3] .
En la década de 1980, ingenieros franceses dirigidos por el oceanógrafo Jacques-Yves Cousteau desarrollaron una forma más sofisticada de turbovela . Fue utilizado con mayor éxito en el barco Alsion .
A principios de la década de 1980, Jacques-Yves Cousteau comenzó a pensar en construir una embarcación de propulsión moderna impulsada, al menos en parte, por el viento, una fuente de energía limpia, gratuita y renovable . Décadas antes de Cousteau, ya había surgido la idea de utilizar para este fin un cilindro metálico hueco giratorio, el rotor Flettner , cuya eficacia había sido probada y comprobada en la práctica. Cousteau y un grupo de ingenieros decidieron revivir el proyecto de propulsión.
Cousteau y sus asistentes, el profesor Lucien Malavar y el Dr. Bertrand Charrier, utilizaron un cilindro que parecía una chimenea y funcionaba con el mismo principio que el ala de un avión.
La base del motor es un perfil aerodinámico , un tubo metálico vertical con una sección transversal casi ovoide, con un escudo móvil que mejora la separación aerodinámica de las superficies exterior e interior. El sistema de bombeo bombea aire a la tubería, creando el vacío necesario en un lado de la vela; el movimiento se produce en una dirección perpendicular a la presión. Así, la vela funciona como un ala: por un lado, su aire fluye más lentamente que por el otro, creando una fuerza propulsora.
Una aleta móvil y un sistema de inyección de aire basado en ventiladores han aumentado la eficiencia de la nueva vela. En las pruebas en túnel de viento , los modelos de pequeño tamaño se comportaron de manera excelente, dando así origen al sistema Turbosail.
La característica principal de una turbovela, debido a su diseño, es que siempre puedes llevar la fuerza motriz en la dirección correcta, sin importar en qué dirección sople el viento . Una embarcación equipada con una turbovela puede incluso moverse contra el viento, obteniendo energía de la diferencia de presión creada por los remolinos de aire dentro y fuera de la vela.
Las hélices convencionales también se pueden utilizar junto con una turbovela. Al mismo tiempo, es más conveniente transferir la turbovela bajo el control de una computadora, que establecerá la ubicación de las "velas" en el espacio y la presión del aire en el sistema.
En comparación con las mejores velas convencionales (como las que se utilizan en la Copa América ), una vela turbo proporciona entre 3,5 y 4 veces más empuje. Este resultado se obtuvo en el curso de la investigación sobre Alcyone .
Sin embargo, la eficacia del sistema aún no ha sido objeto de un análisis comparativo exhaustivo. El sistema Turboparus solo ha tenido éxito en dos barcos, y el grupo Cousteau es la única organización en el mundo que tiene una gran cantidad de datos en este dispositivo. La página de Alcyone en el sitio web del Equipo Cousteau informa que el Turbosail es capaz de ahorrar hasta un 35% de combustible [4] .
Cousteau y su equipo de investigación instalaron su invento en un catamarán llamado "Moulin à Vent" (del francés - "molino de viento") y probaron el sistema en un viaje de Tánger a Nueva York . La travesía estaba llegando a su fin cuando, frente a las costas americanas, el barco tuvo que hacer frente a vientos que superaban los 50 nudos . Las soldaduras que mantenían erguida la turbovela reventaron y el prototipo se estrelló contra el mar.
El sistema prototipo constaba de un solo tubo pintado de azul oscuro. El programa de investigación del buque tenía como objetivo determinar la eficiencia de la propulsión del sistema. Aunque la turbovela proporcionó empuje y potencia, fue en cantidades más pequeñas que las velas convencionales y los generadores a los que reemplazó. Los problemas estructurales en el sistema provocaron deformaciones estructurales y grietas en la base de la vela (debido a la fatiga del metal ). Todo esto redujo significativamente la eficiencia de la turbovela. Después de que se confirmó la idea básica, Cousteau y su grupo abandonaron el trabajo en el prototipo, concentrándose por completo en el buque más grande, el Alcyone.
Cousteau utilizó la experiencia adquirida en la construcción de un nuevo buque. Junto con los ingenieros de construcción naval, desarrolló un casco de aluminio resistente y ligero. Una popa tipo catamarán le dio estabilidad al barco, y se incorporó una sola proa a la estructura para cortar las olas y facilitar el movimiento en mares agitados. Dos turbovelas estaban montadas en cubierta y dos motores diesel impulsaban los sobrealimentadores. El barco lleva el nombre de Alcione , hija del antiguo dios griego de los vientos, Eolo .
Durante la construcción de "Alsion" (iniciada en 1985), se tuvieron en cuenta los resultados del trabajo con "Moulin a Vent". Con el uso de dos turbovelas con una relación de aspecto reducida, las cargas sobre el metal de las superficies se redujeron significativamente. Ambas velas también incluían turbinas axiales para generar energía, y el sistema estaba controlado por computadoras, cuyo precio había bajado en ese momento. Las computadoras coordinaron las turbovelas y los diésel, arrancando estos últimos cuando el viento se había calmado por completo y deteniéndolos cuando la velocidad del viento era suficiente. Solo 5 personas fueron suficientes para controlar la nave.
En la década de 1980, Cousteau hizo del Alsion el buque insignia de su grupo y la principal base flotante para la investigación. El barco dio la vuelta al mundo, recopilando información sobre el uso de una turbovela en diversas condiciones climáticas, al tiempo que confirmaba completamente la intención de los creadores.
Se asumió que la turbovela podría instalarse en petroleros , graneleros y otras embarcaciones pesadas para reducir el consumo de combustible. [5] El Calypso II , aún por construir , también estará equipado con una turbovela.
Desde 2010, el buque de carga E-Ship 1 se opera en Alemania con velas de rotor Flettner como propulsión auxiliar.
En marzo de 2017, Royal Dutch Shell y Maersk anunciaron planes para equipar un petrolero de 245 metros de largo y casi 110 000 TPM con velas de rotor. Las velas, de 30 metros de altura y 5 metros de diámetro, se construirán con materiales compuestos de fibra de carbono ligeros . Se espera que las velas se instalen en la primera mitad de 2018 y se prueben antes de finales de 2019. Según representantes de la empresa, esta tecnología permitirá ahorrar hasta un 10% de combustible en promedio en rutas estándar [6] .
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