На пути к «зеленому» яхтингу люди не оставляют попыток создать суперяхту, которая сможет пересекать океаны без использования ископаемого топлива. Пока ближе всего к этому подошли парусники, и до недавнего времени одним из самых ярких примеров оставалась яхта Black Pearl с вооружением DynaRig. К сожалению, из-за преждевременного ухода ее владельца она так и не отправилась в заявленный рекордный переход через Атлантику, однако я не сомневаюсь, что мы еще о ней услышим.
Тем временем на горизонте появился новый проект, за которым стоит организация Foundation Zero. Она объединяет физиков, аналитиков, конструкторов и специалистов по аккумуляторным батареям и системам управления энергией. Все они, включая серьезных инвесторов, сплотились в стремлении к тому, чтобы имеющиеся и будущие инновации применялись в судостроении с максимальным эффектом.
Своей миссией Foundation Zero называет разработку первой и единственной в своем роде по-настоящему экологичной суперяхты. Эта задача подразумевает привлечение нового целостного междисциплинарного подхода, методов и технологий, позволяющих объединить разрозненные технические решения в единую выверенную систему. Вообще надо отметить, что сейчас в индустрии все больше говорят о системном подходе, который должен прийти на смену существующему положению дел, когда верфи просто интегрируют инженерные решения от разных разработчиков, и на выходе получается далекий от оптимального результат. Эта проблема обострилась, когда производители массово повернулись к электрификации флота и начали задействовать альтернативные источники энергии.
.jpg)
О самой лодке с кодовым названием Zero пока известно крайне мало. В прессе этот проект особо не афишируют, и первая его презентация прошла в рамках приуроченного к METS 2022 симпозиума HISWA по дизайну и проектированию яхт. Наружный и внутренний дизайн разработала студия Vripack, конструированием занимается Dykstra Naval Architects, а строить ее будут на верфи Vitters. Когда яхту завершат, она станет прорывом в плане системного использования инноваций, и на нее будут ориентироваться те, кто пойдет следом. А пока разберемся, какие технологии используются на Zero.
«Энергия ветра, необходимая для перемещения этого кеча, составляет порядка 1,5 мВт, — поясняет Марк Лесли-Миллер, конструктор из Dykstra. — Это сравнимо с производительностью современного ветряка с диаметром ротора 70 м».
Чтобы «поймать» часть этой кинетической энергии (примерно 1/6) и перевести ее в электричество, применяют гидрогенерацию на гребных винтах. Это далеко не новая технология: она давно используется на гоночных и круизных парусниках. Самое сложное в ней — подобрать геометрию лопастей так, чтобы получить достаточно энергии и не ухудшить ходовые качества судна. Кроме того, лопасти должны менять положение в зависимости от режима использования. В одном случае нужен хороший упор, в другом — минимальное сопротивление с адекватной гидрогенерацией. Поскольку на валах это сделать трудно, конструкторы решили оснастить яхту двумя азимутальными колонками. Одна, более крупная, установлена в районе миделя за килем и оптимизирована для пропульсии, тогда как вторая находится в носовой части и лучше подходит для гидрогенерации. При этом колонки совместно используются для маневрирования вместо подруливающих устройств. Очевидно, что чем выше скорость под парусом, тем больше электричества можно произвести. Однако и тут предстоит найти баланс между генерацией и потерей скорости, определив наиболее подходящий диаметр винтов. В случае Zero суммарное дисковое отношение, по расчетам, составит 2,9 кв. м.
.jpg)
Поскольку суперяхты ходят гораздо меньше, чем стоят, инженеры Foundation Zero обратились к солнечным панелям и подошли к этому вопросу очень серьезно. Они разработали свои высокоэффективные панели, которые разместят исключительно на крыше надстройки, чтобы не испортить дизайн. Их уникальность в том, что они улавливают не только 20% солнечной энергии, но и 3/4 из тех 80% тепловой энергии, которая теряется в обычных панелях. Происходит это благодаря тому, что под наклеенными на алюминиевую основу фотогальваническими ячейками проложены трубки с водой. За счет эффективной изоляции теплопотери на поверхностях панелей незначительны, а проходящая через них вода нагревается, затем поступая в водопровод и абсорбционный холодильник. По словам Боба ван Сомерена, физика и консультанта по переходу на новые источники энергии, от таких панелей удается собрать 500–600 Вт/кв. м за счет тепла и еще 200 Вт/кв. м от гальванических ячеек, то есть до 80% от поступающей солнечной энергии. Таким образом, компенсируется существенная часть расхода энергии на отдельные нужды, и, по предварительным оценкам, экономия достигает 50–65% по сравнению с обычной парусной суперяхтой такой длины.
Чтобы уменьшить затраты электричества на кондиционирование воздуха в помещениях, инженеры пересмотрели подход к теплоизоляции палубы, уменьшив теплообмен с окружающей средой. Решение оказалось гениально простым: всего‑то нужно было положить на алюминиевую палубу под тик слой пробки толщиной 30 мм, чтобы максимальная температура приходилась не на металл с его высокой теплопроводностью, а на изоляцию.
С корпусом так не сделать, поэтому здесь к проблеме подошли иначе. Чтобы уменьшить нагрев вертикальных поверхностей, можно использовать добавку в краску, которая усиливает отражение волн инфракрасного диапазона. Проведенные в конце лета натурные эксперименты показали, что покрытая такой краской поверхность нагревается на 3,5–4 °C меньше, и ожидается, что в тропиках разница может доходить до 7 °C. Вместе с теплоизолирующей шпатлевкой эта добавка позволяет почти на четверть снизить поступление тепла через корпус в жарком климате и, что важно, не влияет на цвет краски.
Это далеко не всё. Среди перспективных направлений — сбор и использование дождевой воды, геймификация взаимодействия с пользователями и маршрутизация с учетом погоды и возможности вырабатывать энергию в пути. Так, в Foundation Zero уже разработали софт, который строит маршрут с учетом уровня заряда батарей. Ожидается, что яхта сможет пересекать Атлантику, чередуя свободное движение под парусом, гидрогенерацию и режим мотосейлера примерно в равных пропорциях.
Проект стартовал почти четыре года назад. За это время на исследования потратили порядка 45 000 человеко-часов и в сентябре заложили киль судна. Инженерные изыскания еще продолжаются, и самое важное то, что все данные и результаты, а также опыт, полученный в ходе строительства Zero, будут доступны в виде научных публикаций, чего не было в случае Black Pearl. Инвесторы считают, что именно так можно объединить разрозненные исследовательские «острова» и быстрее поставить инновации на службу человечеству.
.jpeg)
