Нет ничего удивительного в том, что в эпоху использования атомной энергии авторы книги обратились к ветру и парусам. Эта книга - не панегирик великому прошлому парусных судов. Она обращена в будущее - посвящена проблеме возрождений парусных судов и вовлечения в мировой энергетический баланс неиссякаемой и даровой силы ветра. Интерес к этой проблеме с каждым годом возрастает. На протяжении многих лет в Лондоне и Ливерпуле проводятся международные конференции по транспортным парусным судам. Многие ученые, инженеры и исследователи заняты решением данной проблемы.

В нашей стране работы по ветроэнергетическим установкам для судов и наземных транспортных средств проводятся учеными и инженерами-кораблестроителями г. Николаева. С 1976 г. в Николаеве организуются симпозиумы по возрождению парусных судов.

В Николаевском кораблестроительном институте (НКИ) в 1977 г. была создана специальная лаборатория по исследованию судов с экологически чистыми двигателями (ЛИСЭД). В лаборатории изучается использование судов-ветроходов для нужд народного хозяйства. В настоящее время завершен цикл работ по механике движения судов с ветродвигателями, проблеме остойчивости и безопасности, строительной механике парусного вооружения, технико-экономическому обоснованию круизных парусных судов и т. д. Проводятся работы по автоматическому управлению парусными судами, по проблемам накопления ветровой энергии, технико-экономическому обоснованию транспортных судов, разработке конструкций вспомогательных ветродвигателей и парусного вооружения.

Работы ЛИСЭД НКИ завершаются на уровне изобретений! получены авторские свидетельства на оригинальное парусное вооружение с высокой эффективностью, аварийно-спасательное устройство для парусных судов, ветроэнергетические установки для транспортных средств.

Исследования показали, что энергия ветра может о успехом использоваться в настоящее время в качестве главного или вспомогательного источника для следующих групп судов: океанских транспортных судов для перевозки навалочных грузов или танкеров, круизных судов морского и смешанного плавания, океанских исследовательских судов, пассажирских судов местных линий (для лиманов и водохранилищ), транспортных каботажных судов, судов для специальных научных исследований, автономных радиогидроакустических буев и т. д.

По договору о творческом содружестве с Речфлотом УССР в ЛИСЭД НКИ выполнены предэскизная проработка и технико-экономическое обоснование круизного моторно-парусного судна смешанного плавания для рейсов Киев - Одесса - Крым (Днепр - Лиман - Черное море). В содружестве с ЛИСЭД НКИ группа николаевских конструкторов-судостроителей разработала эскизный проект и технико-экономическое обоснование транспортного парусного судна-рудовоза для океанских линий дедвейтом около 50 тыс. т, каботажного судна для Черного моря.

Несмотря на широко развернувшийся фронт работ по транспортным парусным судам, проводимых как за рубежом, так и у нас в стране, иногда высказывается мнение, что будущее - только за атомными судами. С таким мнением нельзя согласиться. Убедительный пример - западногерманское транспортное атомное судно “Отто Ган”, которое после нескольких лет бесславной эксплуатации принесло государству миллион убытков и поставлено на прикол. Но главное - даже не в экономике, а в экологии: природа настоятельно требует экологической разгрузки от загрязнений; это связано, в конце концов, с возможностью дальнейшего существования человечества. Атомные энергетические установки, по свидетельству ряда ученых, несут в себе опасные продукты загрязнения и требуют специальных мер по охране природной среды.

Ветер и парус - экологически чистые энергетические средства, и развитие судов-ветроходов обусловлено жизненной потребностью. Проблема использования энергии ветра наряду с другими проблемами изучалась в 1980 г. Всесоюзным научно-исследовательским институтом комплексных топливно-энергетических проблем Госплана СССР, что говорит об актуальности темы. Эта работа послужила основой для включения проблемы в новый пятилетний план 1981-1985 гг.

На XXVI съезде КПСС были приняты “Основные направления экономического и социального развития СССР на 1981 - 1985 годы и на период до 1990 года”, в которых предписано: “...увеличить масштабы использования в народном хозяйстве возобновляемых источников энергии (гидравлической, солнечной, ветровой, геотермальной)”. Таким образом, проблема использования энергии ветра для движения судов приобрела государственное значение.

Энергию ветра можно с успехом применить для шоссейных транспортных средств. Например, дополнение электромобиля ветродвигателем с передачей энергии на движение и подзарядку батарей намного повышает его экономичность и автономность.

Парусные колесные экипажи, на которых были покорены великие пустыни мира - Сахара, Гоби и Каракумы, могут использоваться в качестве надежного транспортного средства для геологов, исследователей, нефтегазодобытчиков, жителей отдельных районов и т. п. В условиях тундры применимы небольшие парусные суда типа американских скутеров, которые могут плавать на воде, скользить по снегу и льду и с хода выходить из разводий на лед. Еще в начале XX в. скутера использовались для почтовой службы в тундровых районах Канады. Сейчас в связи с топливным кризисом они снова возрождаются на севере Америки. В настоящее время в ЛИСЭД НКИ разработаны основы теории движения наземных парусных средств.

Таким образом, уже сейчас человечество не может и не должно отказываться от использования энергии ветра для транспортных целей. Не существует никаких технических проблем для решения этого вопроса. Мы находимся на пороге разработки реальных конструкций. Необходимо без колебаний перейти от работы на общественных началах к государственному решению задачи.

Предлагаемая читателям книга - первый опыт обобщения результатов современных исследований и анализа перспектив развития транспортных парусных судов. Работая над книгой, авторы в значительной мере опирались на собственные исследования и личный опыт.

Авторы надеются, что обширная библиография отечественных и зарубежных работ по теории, расчету и проектированию транспортных парусных судов поможет специалистам глубже изучить рассматриваемую проблему.

Крылья М. Райта. Моррис Райт (США), пытаясь найти эффективное парусное вооружение, провел испытания двух вертикальных крыльев, каждое из которых установлено на поворотном основании и оба на поворотном круге катамарана. По его расчетам эта система в 1,77 раза эффективнее обычных парусов: она меньше по площади и легче. Во время движения катамарана крылья находятся под оптимальным углом. С помощью мгновенного изменения профиля крыла судно может двигаться и вперед и назад. Изменение профиля происходит от наибольшего его значения, например, на правом борту через “нейтральное” (симметричное) до такого же значения на левом борту, причем, по утверждению автора проекта, все промежуточные профили аэродинамически совершенны. Подогнать профиль паруса по скорости ветра заманчиво, но насколько это практически осуществимо и надежно на большом судне, сказать трудно, поскольку механизм изменения профиля неясен. Подобное крыло с плавно изменяемым профилем было применено и в катамаране “Мисс Л.” в 1978 г., а в 1980 г. - на итальянском катамаране “Синьор Джи”, принимавшем участие в гонках на Малый Кубок Америки.

Жесткие крылья лишены многих недостатков, присущих и полужестким парусам. Шотландский инженер X. М. Баркла разработал несколько схем использования жестких крыльев на яхтах, а затем и на пассажирском судне. Развитие механизации самолетных, крыльев, применение крыльев на буерах вновь вдохновили изобретателей. Основным препятствием для установки жесткого крыла была симметрия профиля, несоответствие его изменению скорости воздушного потока по высоте. В авиации проблема решена в результате применения 3-4-секционного крыла. Изменение профиля позволяет регулировать подъемную силу. Для крыла, установленного на судне, задача усложняется - крыло должно работать с двух сторон, да и размеры его во много раз больше (на Ил-86 размах крыла не превышает 25 м).

Доктор Дж. Велликам из Саутгемптонского университета (Англия) провел исследования различных типов вооружения. Он предварил их некоторыми соображениями, в частности, по конструкции крыла.

На судно размером с “Динашиф” он предложил установить одно на 20 процентов меньшее по площади крыло, но равное по эффективности парусному вооружению. В силу необходимости обеспечения прочности крыло должно быть металлическим. Масса его составит около 850 т при высоте 146 м от ватерлинии и хорде 78 м, тогда как масса вооружения “Динаринг” на “Динашифе” равна 370 т. Площадь крыла соответствует восстанавливающему моменту при крене 15 градусов и ветре 18 м/с, но его масса и расположение центра тяжести таковы, что требуется увеличение ширины судна на 38 процентов. В свою очередь, это скажется на скорости. Кроме того, если даже вообразить, как такая махина, реагируя на ветер, будет дергать судно, и не принимать это во внимание, то высота крыла не позволит войти ни в один порт даже с самым высоким мостом. В общем, проблем много, а эффективность симметричного крыла не так велика, чтобы компенсировать остроту хода к ветру.