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A história dos barcos movidos por ondas

Utilizar ondas para impulsionar um barco para a frente está longe de ser uma idéia nova. É sabido que baleeiros ao longo da história cortavam as nadadeiras das baleias que tinham matado, pois observavam que uma baleia morta impulsionava-se para a frente a uma velocidade de cerca de 1 nó devido à ação do mar (Bose e Lien, 1990). Não é impensável que isso poderia ter provocou a idéia de usar o mesmo princípio para impulsionar um barco contra as ondas, entre alguns dos baleeiros que testemunharam este fenômeno.

1850 - 1899

O mais antigo documento conhecido, descrevendo um barco movido a onda é uma patente dos E.U. por Daniel Vrooman de Hudson, Ohio (Vrooman, 1858), de 1858. Em sua patente, ver fig. 1, ele descreve a "[...] uma melhoria nova e útil em navios e outras embarcações para habilitar seus up e moção do rolamento do mar e outras causas e o correspondente movimento da água para ajudar na propelindo-os em seu curso [...] ". Vrooman explica como isso pode ser alcançado, anexando elásticas barbatanas ou asas para a proa, esgoto correr e contador do navio. Parece, contudo, que Vrooman não construiu seu barco movido a onda, como sua patente lê: "Permitir que outros hábeis na arte de fazer e utilizar a minha invenção, continuarei a descrever a sua construção e operação." Não se sabe se é ou não alguém construiu Vrooman barco de s.

Fig 1: Desenhos de patente especificação do Vrooman. Vista lateral do casco para a vista esquerda, popa do casco para a direita.

Hermann Linden da estação Zoológica em Nápoles, Itália, solicitou uma patente britânica para um barco movido a onda em 1895 (Linden, 1895), ver fig. 3. Linden, construiu um barco de 13 pés longo chamado Autonaut (Burnett, 1979), ver fig. 2, que mudou-se contra as ondas de três a quatro milhas por hora, alimentadas apenas pela energia das ondas. O barco obtidos seu impulso de duas chapas de aço debaixo d'água, uma na proa e na popa. As placas foram fixadas em uma extremidade e penas como peixe barbatanas como o barco movido acima e para baixo devido às ondas. Linden, passou a construir um barco longo 24 ft, sendo capaz de rebocar dois barcos de 10 pés, cada um contendo dois passageiros, a cerca de quatro milhas por hora.

Fig. 2: Um desenho da Autonaut da revista Pearson, de dezembro de 1898 (Burnett, 1979).

Fig. 3: Desenhos de patente especificação do Linden.

1900 - 1949

Outros métodos de utilizar a energia das ondas para a propulsão do através de aletas diretamente foram também pensei de mais de 100 anos atrás. Otto Schulze de Brooklyn, Nova York, teve uma ideia de utilizar a onda induzida por cima e para baixo movimento de bóias ao longo do casco do barco para dirigir uma hélice ordinária na popa, ver fig. 4 (Schulze, 1911). Schulze também considerou o uso da energia das ondas para gerar eletricidade para uso posterior, ou para a condução da hélice, ou para outros fins. Novamente, não se sabe se é ou não o barco foi construído.

Fig. 4: Desenho de patente especificação do Schulze.

Apesar de receber elogios nos jornais contemporâneos de Nova Iorque (The New York Times, 1898) a Nova Zelândia (Ashburton Guardian, 1897), barco de Linden s devem ter sido esquecido pela comunidade científica, porque em 1935, Popular Science afirma que permaneceu por um inventor de Long Beach, Califórnia, cujo nome não é mencionado, para projetar um mecanismo onda-operado para impulsionar um barco (ciência Popular 1935), ver fig. 5.Duas aletas na proa e uma barbatana na popa anexada para juntas flexíveis desde a propulsão. O modelo de 18 polegadas, construído pelo inventor alegadamente poderia alcançar um ritmo de cinco milhas por hora, com suas barbatanas relativamente grandes em comparação com a área de flutuação do casco, conforme ilustrado na Fig. 6.

Fig. 5: O inventor sem nome de Long Beach com seu modelo de onda-powered barco em 1935 (Popular Science, 1935).

Fig. 6: Exibição de close-up do barco modelo movidos a onda de 1935(Popular Science, 1935).

Fig. 7: Barco de John S. McCubbin de 1950 (Popular Science, 1950).

1950 - 1975

Na segunda metade do século XX, apareceram mais histórias sobre pessoas que tinham construído um barco movido a onda. Essas pessoas incluem John S. McCubbin de Victoria, Austrália (Popular Science, 1950)e Joseph A. Gause de Burlington, Ontário, Canadá (Mechanix Illustrated, 1972). Gause arquivado sua primeira patente para um barco movido a onda em 1966 (Gause, 1966).Barco de 34 ft s Gause, Gausefin eu, alcançou uma velocidade máxima de 5 km/h no Lago Ontário, usando a energia da onda única, testemunhada por cinco oficiais do governo canadense que foram cruzeiro ao lado. Gausefin eu tinha três pares de barbatanas fixas, rigidamente ligadas ao casco. As aletas foram gradualmente afiladas para fora em direção a uma fina borda direita, permitindo as aletas para flex e mais grossa na raiz quando atingido por uma onda. De acordo com o artigo de Mechanix Ilustrated, [...] o tamanho, ângulo, a espessura e a flexibilidade das barbatanas foram chegou através de guesstimating. Gause, um escultor e pintor, certamente sabia que o fundo histórico de barcos movidos a onda, como ele cita tanto Vrooman e o artigo da Popular Science de 1950 em um dos seu quatro patentes (Gause, 1967).

Fig. 8: O Gausefin eu: curvar-se para a esquerda e a popa para a direita(Mechanix Illustrated, 1972).

1975 - 2000

Einar Jakobsen começou seus experimentos em barcos movidos a onda na Noruega em 1978. Em 1981, ele apresentou resultados (Jakobsen, 1981) de experimentos realizados nos laboratórios de hidrodinâmica norueguês (hoje MARINTEK) em Trondheim, Noruega. Barco de modelo Jakobsen s de comprimento m 1,025, mudou-se a uma velocidade de 0,824 m/s nas ondas do mar de cabeça regular com 0,05 m de altura e período 1.2 s, de acordo com o relatório sobre os experimentos (Kj rland, 1980), mas figuras no mesmo relatório indicam que a velocidade nessa condição era de fato cerca de 0,55 m/s. O modelo tinha uma folha com mola em uma extensão para fora do arco e outra folha com mola em uma extensão à ré da popa. Einar Jakobsen denominado o dispositivo um "foilpropeller".

Fig. 9: A proa do casco 7,5 m usado em testes na "Foilpropeller" onda controle empresa (anon., 1983).

Einar Jakobsen em "O mundo de amanhã" na BBC

Einar Jakobsen na "Norge Rundt" na NRK

Jakobsen e sua empresa de controle de onda utilizado combinações de duas e quatro folhas, cada medição de 0,5 m² em um casco de veleiro longo de 7,5 m, ver fig. 9 (anon., 1983). Uma velocidade máxima de seis nós foi gravada em um occation. O governo norueguês patrocinado NOK 450 000 para caber a 20 m de comprimento e 180 toneladas de pesca do navio de pesquisa Kystfangst, possuído pelo Instituto de pesca tecnologia para pesquisa, com uma proa de bolbo e duas folhas com uma área total de 3 m² (anon., 1983; Berg, 1985), ver fig. 10. Em um seastate de cerca de 3 m de altura de onda, as películas produziram uma força propulsiva, correspondente a 15-20% da resistência total de s de navio (Berg, 1985). A velocidade do navio estava 4-8 nós.Observaram-se reduzido movimento lançamento da embarcação em mares de cabeça e movimento de rolamento reduzido nos seguintes mares.

Os períodos de onda de 7-7,5 segundos que Kystfangst foi testado em dar comprimentos de onda de cerca de 80 m, ou 4 vezes o comprimento doKystfangst. Modelo de testes (Kj rland, 1979; Nagata et al, 2010) têm mostrado que as maiores velocidades de navios movidos a onda ocorrem quando o comprimento de onda é aproximadamente 1.1 - 1.2 vezes o comprimento do navio em feixe e seguintes mares e 1.5 - 2.2 vezes o comprimento do navio no mar de cabeça. Em outras palavras, Kystfangst teria beneficiado mais das películas ela tinha sido mais tempo.

Fig. 10: Kystfangst em 1986 (Dybdahl, 1988).

Simultaneamente com o trabalho de s Jakobsen, Hiroshi Isshiki do Instituto de pesquisa técnica, Hitachi Shipbuilding & Engineering Co., Ltd., em Osaka, Japão começou um estudo aprofundado de teórico e experimental de barcos movidos a onda (Isshiki, 1982a, b; Isshiki e Murakami, 1983, 1984). Isshiki usou o termo "onda devorando propulsão", alegadamente proposto pelo Prof. T. Y. Wu do Instituto de tecnologia da Califórnia, em 1980. Yutaka Terao de Universidade de Tokai, no Japão também estava trabalhando na "onda devorando propulsão" no momento (Terao, 1982). Em 1991, Isshiki e Terao apresentou resultados de testes em escala completa na embarcação de pesca longo de 15,7 m (Terao e Isshiki, 1991), ver fig. 11. A área de hidrofólio projetada foi 7,4% da área de flutuação do navio s. Usando a folha de proa resultou em redução de movimento arremessar, arco reduzido batendo e um aumento de velocidade em ondas.

Fig. 11: O navio de pesca de 20 toneladas, equipado com uma folha de arco testado em 1988/89 (Terao e Isshiki, 1991).

Fig. 12: Traineira russa com arco montado folhas (Nikolaev et al., 1995).

2000 - presente

Em 2008, marinheiro japonês e ambientalista Kenichi Horie navegavam o onda-powered catamarã Suntory Mermaid II, ver fig. 13 e 14, de Honolulu, Havaí, para o canal Kii, Japão (Geoghegan, 2008). O sistema de propulsão do barco s foi desenhado por Yutaka Terao. A viagem levou 110 dias, que era maior do que o previsto, devido ao tempo excepcionalmente bom e mar calmo.A viagem é até à data a viagem mais longa conhecida por um barco tripulado movido a onda. A Suntory Mermaid II foi amplamente, no entanto, erradamente, descrito na Internet como "O mundo s primeira onda-barco movido".

https://youtu.be/KLJ8bwIWwWI

Fig. 13: Kenichi Horie a bordo o Suntory Mermaid II, que partiu do Havaí para o Japão em 2008 (Fabre, 2008).

Fig. 14: O mecanismo de propulsão da Suntory Mermaid II (Popular Science, 2008).

Nagata et al. (2010) realizaram testes de modelo de um modelo longo de 2 m de um navio de recipiente longo de 80 m. A nave estava equipada com um propulsor de onda-folha na proa, de span feixe de 2.34 vezes o navio. Nas ondas do mar de cabeça do comprimento de onda 3.12 vezes o comprimento da nave (Lpp) e altura de 0,10 m, o navio navegava a cerca de 0,7 m/s, alimentado apenas pelas ondas. Quase na mesma velocidade foi conseguida na sequência do mar com a mesma altura de onda, mas com um comprimento de onda de 0,96 vezes Lpp. Froude-escalada em escala completa, isto é o equivalente de um navio de 80 m, navegando a 8,6 km/h em ondas de 4 m de altura.