Turanor: самая большая яхта на солнечной энергии

Ведь Sun21 — это не что иное, как усиленная версия Aquabus C60, типичного экскурсионного судна из стеклопластика и алюминия с метровой осадкой, предназначенного для неспешных прогулок по спокойной воде швейцарских озер. Вся его нехитрая силовая начинка — это 65 квадратов кремниевых солнечных панелей на крыше, свинцовые батареи емкостью 520 А•ч внутри поплавков и два моторчика по 8 кВт. Вюсту невероятно повезло, что это плавучее недоразумение ни разу не накрыло шестиметровым штормовым валом.

Спустя год после триумфального завершения трансатлантической эпопеи Sun21 приятель Домжана Альбер Фалько, соратник Жак-Ива Кусто и капитан Calypso, сообщил ему, что некий богатый чудак, живущий в соседнем Цуге, носится с планами о постройке собственного экологически чистого тримарана с солнечным генератором. Этим чудаком оказался Иммо Строэр, страстный поклонник Джона Руэла Толкина и по совместительству владелец венчурного холдинга с соответствующим увлечению названием «Ривенделл».

Грандиозный план солнечной кругосветки Строэру понравился сразу, и в феврале 2008 года родился проект PlanetSolar. Дело оставалось за малым — построить яхту, название которой было придумано Строэром еще до исторической встречи с Домжаном. Он назвал ее «Туранор», что в переводе с толкиновского синдарина означает «Сила Солнца».

Долго искать конструктора, способного реализовать замысел PlanetSolar, не пришлось. Легендарный французский мореплаватель и авантюрист Жерар Д’Абовилль, сумевший в 1980 и 1991 годах пересечь Атлантику и Тихий океан на одиночной гребной шлюпке, сразу же посоветовал друзьям обратиться к опытнейшему новозеландцу Крейгу Лумису, создателю рекордного гоночного тримарана Earthrace. В 2008 году этот острый как бритва 23-метровый «трезубец» обогнул земной шар всего за 60 дней, 23 часа и 49 минут, разгоняясь при этом на слабой волне до 60 км/ч.

Лумис принял заказ Строэра с энтузиазмом, но разнес базовую концепцию Turanor в пух и прах. Третий корпус для легкого тихоходного судна с постоянным дефицитом энергии на борту, в отличие от заряженного двумя 540-сильными турбодизелями Cummins тримарана Earthrace, был бы, по мнению Лумиса, бессмысленной гидродинамической обузой. В итоге в качестве отправной точки проекта была выбрана цельнокомпозитная двухкорпусная архитектура с соединяющим мостом палубного типа для комфортного размещения экипажа и солнечного генератора.

«Примитивная схема, использованная в "спартанском" проекте Sun21, не устраивала Строэра с самого начала, ведь после окончания кругосветной миссии он намеревался превратить Turanor в роскошную прогулочную яхту, способную принять на борт до 40 пассажиров. Поэтому мост пришлось сделать трехэтажным, а повышение центра масс компенсировать размещением аккумуляторов и движителей в полупогруженных боковых поплавках-волнорезах, — рассказывает Крейг Лумис. — Для гашения ударных нагрузок на силовые опоры при зарывании в волну мост получил V-образный профиль, что улучшило его аэро- и гидродинамику, повысило жесткость, а также увеличило полезный объем практически без прибавки в весе. Силовая структура корпусов была построена по принципу продольного набора с опорами, связанными в монолит с несущими переборками моста. Что же касается габаритов судна, то они были продиктованы размерами фотоэлектрического генератора мощностью 100 кВт и бюджетом проекта».

В ноябре 2008 года, после завершения восьмимесячной работы конструкторов и проведения цикла испытаний масштабных моделей яхты в бассейне и аэродинамической трубе, пакет технологической документации по Turanor лег на стол технического директора судовой верфи Knierim Yachtbau Штеффена Мюллера.

Изготовление любой композитной яхты начинается с создания матрицы (или «мамы», как ее называют профи) — основы для выклейки корпуса. Относительно простую матрицу для двух длинных боковых поплавков на верфи Knierim Yachtbau сделали вручную, на деревянном наборном каркасе, обшитом фанерой, снимая неизбежные неровности и миллиметровые отклонения от проверочных шаблонов при помощи эпоксидной шпатлевки и шлифовального инструмента. А вот матрицы элементов центрального моста с исключительно сложной геометрией фрезеровали из пенополистирола на компьютерном станке Stamma по цифровым 3D-моделям. Зеркальная гладкость болванкам была придана финишной шпатлевкой, наждачной бумагой и напылением специального покрытия — гелькоута. Доведя все матрицы до идеального соответствия шаблонам, их покрыли защитной пленкой, установили на козлы и передали бригаде укладчиков.

Состав сэндвича для всех элементов судна и даже конкретные марки материалов были определены и утверждены экспертами агентства по судовой безопасности Germanischer Lloyd. Как ни странно, придирчивая опека ревизоров значительно упрощает конструкторам работу.

Поплавки, силовые опоры и центральный мост яхты, а также 11 поперечных переборок сделаны из пенопласта, карбоновой ткани и стеганого нетканого полотна с ориентацией волокон 0, 90, и 45 градусов. Расположение волокон очень важно. 60% карбоновых волокон в корпусе Turanor ориентированы на 0 и 90 градусов к продольной оси, а остальные 40% — на 45 и минус 45. В результате в корпусе яхты, состоящем из 27 крупногабаритных деталей, нет ни единого механического соединения: все элементы собраны в монолитную структуру при помощи карбоновой ленты и эпоксидной смолы Dupont.

Простая с виду процедура укладки сэндвича требует недюжинного хладнокровия и опыта, и новичка на эту операцию никогда не поставят. Избыток нанесенной смолы делает набор хрупким, а недостаток может привести к быстрому расслоению детали под нагрузкой. Переделка же «схватившегося» настила зачастую просто невозможна.

Легкий, как пушинка, и прочный, как скала, корпус «Туранор», безусловно, уникален. Не менее интересна и электрическая начинка яхты, разработка которой — прямая заслуга владельца судна Иммо Строэра и его друзей из швейцарской компании Drivetek AG. Базовый компонент силовой установки Turanor — «вандалоустойчивый» генератор из 825 фотопанелей площадью 536,65 м², расположенный на верхней палубе и трех распашных крыльях.

Система была собрана из 38 000 самых эффективных в мире серийных кремниевых монокристаллических элементов компании SunPower. В идеальных условиях они способны превращать в электричество до 24% излучения. Несмотря на то что панели у Turanor расположены неподвижно и не оснащены гелиостатом, КПД системы составляет солидные 18,8%. Разумеется, при условии, что команда не забывает о регулярной уборке палубы. Обо всем остальном — поддержании оптимальной выработки тока в зависимости от изменения уровня солнечной радиации и температуры элементов, о стабилизации напряжения и распределении потоков энергии между генератором, аккумулятором и двигателями — позаботится электронный мозг яхты.

Вырабатываемый генератором постоянный ток поступает в собранные из шести автономных блоков литий-ионные аккумуляторы массой по 5,5 т с жидкостным охлаждением, емкость которых позволяет яхте на крейсерской скорости без подзарядки преодолеть более 700 км.

Цилиндрические 10-сантиметровые элементы производства немецкой компании GAIA, используемые в аккумуляторах Turanor, — самые крупные элементы такого типа в мире, а их суммарная производительность (более 1 МВт•ч) эквивалентна 130 000 батареек для ноутбука.

Двум парам асинхронных электродвигателей компании Buhler суммарной мощностью 135,6 л.с., установленных в кормовых частях поплавков, этого вполне достаточно, чтобы при необходимости разогнать 95-тонную махину до 26 км/ч. Но режим полной мощности используется командой Turanor только в экстремальных ситуациях, а ход с крейсерской скоростью 10−12 км/ч легко обеспечивают два маленьких мотора по 26,8 л.с. каждый.

На изображениях яхты вы не увидите никаких рулевых устройств. В традиционном смысле слова их на самом деле нет. И неспроста: рулевое перо на скоростях ниже 10 км/ч (а скорость Turanor колеблется как раз в районе этой цифры) практически бесполезно. Яхта Иммо Строэра управляется при помощи двух уникальных гребных винтов Vector Prop необычно большого диаметра (1960 мм). Почему уникальных? Во-первых, Vector Prop — это винты «речного» полупогруженного типа. Их лопасти сделаны из стойкого к коррозии карбонового композита. Во-вторых, винты оснащены механизмом изменения циклического шага, как на вертолете. Это значит, что по команде капитана угол атаки лопастей, проходящих справа от оси вращения, может становиться больше угла атаки левых лопастей, и наоборот. То есть сам винт направляет тягу в ту или иную сторону.

В сравнении с погруженными винтами Vector Prop на 30−40% эффективнее преобразует мощность двигателя в тягу за счет регулируемого упора лопастей и относительно медленного вращения. Кроме того, в случае поломки или попадания в винт остатков рыболовных снастей устранить проблему несложно — ступица находится на 15−20 см ниже ватерлинии, и для доступа к ней достаточно откинуть легкий кожух на корме поплавка. В дальнем путешествии ремонтопригодность — огромный плюс.

31 марта 2010 года сверкающая необрастающей полиуретановой краской белоснежная «Туранор» под звон разбитой бутылки шампанского была бережно спущена на воду в Северном море. А 27 сентября шестеро смельчаков ступили на борт судна в Монако, чтобы совершить кругосветное путешествие. Команда уже сделала остановки у берегов Германии, Финляндии, США, Мексики, Бразилии. Если природа по-прежнему будет благосклонна к эльфийской солнечной лодке, то одновременно с отправкой этого номера журнала в печать команда «Туранор» завершит свое плавание в Монте-Карло.

Благодарим морского архитектора Александра Михайлова за помощь в подготовке статьи