La turbovela o turbovoile en francés es un sistema de propulsión marina que utiliza una superficie vertical similar a una vela y un sistema de control de capa límite motorizado para mejorar la sustentación en un amplio ángulo de ataque . Esto permite que la vela impulse el barco en cualquier dirección simplemente moviendo un solo alerón en la parte posterior de la vela, a diferencia de las velas convencionales que deben ajustarse continuamente para reaccionar a los cambios en el viento relativo.
La turbovela fue desarrollada por primera vez en una aplicación a gran escala por Jacques-Yves Cousteau , quien encargó el Alcyone para probar el concepto en producción. El Calypso II, de mayor tamaño, también fue diseñado para utilizar una turbovela, pero ese diseño no se construyó.
En 1980, Jacques Cousteau soñó con crear un barco con un motor moderno que fuera propulsado, al menos en parte, por el viento, una fuente de energía limpia, gratuita y renovable.
Cousteau y sus colaboradores, el profesor Lucien Malavard y el doctor Bertrand Charrier, utilizaron un cilindro fijo que parecía una chimenea y funcionaba como el ala de un avión.
Consiste en un tubo aerodinámico vertical y groseramente ovoide, con un flap móvil que mejora la separación entre el intradós y el extradós . Un sistema de aspiración introduce aire en los tubos, y se utiliza para aumentar la depresión en un lado de la vela; se produce una fuerza de reacción como resultado de la diferencia de presión. De esta manera, las velas actúan como alas , creando tanto sustentación como resistencia.
Para controlar y aumentar la magnitud de la fuerza de reacción máxima se utiliza un obturador de borde de salida móvil en forma de aleta y un sistema de aspiración accionado por ventilador.
Como resultado de este diseño, la turbovela proporciona una fuerza de reacción, un componente de la cual, el empuje , está disponible para la dirección de la marcha. Al igual que una vela sin motor, el empuje no se puede obtener al avanzar directamente con viento en contra, ni tampoco se puede obtener sin viento. Sin embargo, el uso de la aspiración con ventilador, que requiere la potencia del motor, aumenta la fuerza de reacción generada en comparación con el dispositivo sin motor.
La propulsión a base de hélices se puede utilizar en combinación con las turbovelas. Estos motores tradicionales, junto con los ángulos y la potencia de succión de las velas, se pueden coordinar con computadoras para controlar el barco.
Según la Sociedad Cousteau, "si lo comparamos con el coeficiente de empuje de las mejores velas jamás construidas ( tipo Marconi o cuadrado , es decir, los barcos de la Copa Americana [sic] o el sistema de propulsión eólica japonés) el de la turbovela es de 3,5 a 4 veces superior y confiere al sistema una ventaja única para la propulsión económica de los barcos". [1]
Sin embargo, la eficiencia del sistema no ha sido objeto de suficientes investigaciones comparativas de ingeniería. Sólo se han llevado a cabo investigaciones activas en dos buques equipados con turbovelas. El grupo Cousteau es la única organización que dispone de una gran cantidad de datos sobre turbovelas. [ cita requerida ]
Cousteau y su equipo montaron el invento en un catamarán bautizado Moulin à Vent (Molino de viento).
El sistema consistía en un único mástil de turbovela, pintado de azul marino. El programa de investigación de este buque estaba diseñado para probar la eficiencia del empuje con el sistema de propulsión. Una vez probado el concepto, el desarrollo del prototipo se abandonó finalmente en 1982, cuando el grupo de Cousteau centró su atención en un buque más grande, el Alcyone .
La experiencia de Cousteau se aprovechó al máximo para diseñar un nuevo buque. Trabajando con ingenieros navales, diseñó un casco innovador de aluminio, ligero y resistente. [ cita requerida ] La popa, parecida a la de un catamarán, le daba estabilidad. El monocasco delantero estaba diseñado para dividir las olas y mejorar el desplazamiento en mares agitados. Dos turbovelas se elevaban desde su cubierta y dos motores diésel proporcionaban las fuerzas de succión necesarias. El barco se llamó Alcyone , la hija del viento.
Cuando se lanzó el Alcyone en 1985, se benefició del desarrollo de la turbovela original Moulin a Vent . Con dos turbovelas de relación de aspecto reducida, las tensiones ejercidas sobre el metal de las superficies de la vela se redujeron mucho. Ambas velas también contenían turbinas axiales para la generación de energía y, con la disminución del costo de las computadoras, también presentaban controles accionados por sensores para accionar las velas para un empuje óptimo.
La experiencia práctica con el barco hizo que el grupo Cousteau lo adoptara como buque insignia y plataforma de investigación principal en los años 80. Los ordenadores optimizaron el funcionamiento de las turbovelas y los motores. Para mantener una velocidad constante, los motores se ponen en marcha automáticamente cuando el viento amaina y se detienen por completo cuando el viento tiene la fuerza suficiente y sopla en la dirección correcta. Se necesita una tripulación de cinco personas para mantener el barco.
Con el interés de expandir la adopción de la turbovela, se sugirió que los petroleros y otros buques grandes pronto instalarían turbovelas como un medio para disminuir el consumo de combustible. [2] El sistema estaba destinado a impulsar el Calypso II , que aún no se ha construido.