Väderkvarnskepp

Ett väderkvarnskepp , ett fartyg för ett vindenergiomvandlingssystem eller ett skördarfartyg för vindenergi driver sig själv med hjälp av ett vindturbin för att driva en propeller .

De använder vindkraft genom en mekanisk eller elektrisk transmission till propellern. Där överföringen är elektrisk, kan ackumulatorbatterier också användas för att tillåta kraft som genereras vid ett tillfälle att användas för framdrivning senare.

Väderkvarnsfartyg ska inte förväxlas med rotorfartyg , som istället förlitar sig på Magnus-effekten för framdrivning.

Segelpunkter

Utrustad med en vindomvandlingsanordning som kan rotera 360° oavsett i vilken riktning fartyget är på väg, kan ett väderkvarnskepp segla i vilken riktning som helst.

• Den kan röra sig direkt mot vinden, en seglingspunkt som är ouppnåelig för andra segelbåtar. Här driver ett vindkraftverk en vattenpropeller. Eftersom den producerade kraften beror på den skenbara vindstyrkan, överförs en stor mängd kraft till propellern. För att fungera effektivt i den typiskt långsamma hastigheten genom vattnet måste propellern vara tillräckligt stor för att generera mer uppvindskraft än vindkraftverkets kombinerade nedvindskraft och luft- och vattenmotståndet hos själva fartygsstrukturen.

• Med vinden från sidan, dvs på räckhåll, trycker vindkraftverkets dragkraft fartyget i sidled, som därför bör ha en sidoyta såsom en köl för att minska spelrummet. På så sätt utrustad kan vindturbinen även användas i ett autogyroläge. Det vill säga att ingen roterande kraft överförs och vindturbinen fungerar på samma sätt som ett statiskt segel och fartygens hastighet kan överstiga vindhastigheten på samma sätt som med många andra segelbåtar.

• Om man seglar medvind, minskar den skenbara vinden ju mer fartyget rusar upp och vid exakt den sanna vindhastigheten, skulle sjunka till noll, så att vindturbinen inte kan generera någon kraft och inte heller någon dragkraft om den används i autogyroläget. Därför är väderkvarnsfartyg begränsade till mindre än vindhastigheten när de färdas direkt medvind, som med andra segelbåtar. Teoretiskt skulle vindturbinen istället kunna användas som luftpropeller och vattenpropellern som vattenturbin. Kraftens riktning vänds då och ett sådant väderkvarnskepp skulle kunna accelerera genom området med noll skenbar vind och överskrida vindhastigheten direkt medvind. Eftersom detta kräver att både luft- och vattenanordningarna är konstruerade annorlunda än vanligt och extremt lågt vattenmotstånd från skrovet, har detta hittills inte uppnåtts med fartyg, utan har uppnåtts med landyachter. Dessa färdas på hjul som ger mycket lite motstånd vid höga hastigheter jämfört med även de bästa skrov genom vatten.

Typer

Flera typer kan göras; dessa inkluderar fartyg endast för vindkraftverk samt hybridfartyg som lagrar vindkraft från turbinen när fartyget inte behöver framdrivas. För att minska energin som krävs för att driva båten, är väderkvarnskepp ofta utrustade med lågfriktionsskrovdesigner, såsom flerskrov , eller så är de bärplansbåtar . Båtar utan lågfriktionsskrov eller bärplansbåtar kan utrustas med vindturbiner, men ofta räcker inte den kraft som genereras av turbinerna enbart för att driva farkosten. I detta fall ger turbinerna endast extra kraft till konventionella segel eller andra framdrivningssystem.

För närvarande pågår forskning och de bästa typerna av bladbladsrotorer måste fortfarande fastställas. Till exempel har väderkvarnar med hög horisontell axel visat sig göra fartyget mindre stabilt. Därför föredras ibland vindkraftverk med vertikal axel (t.ex. Savonius-turbiner ). Dessutom måste väderkvarnen vara mycket hållbar eftersom marina miljöer tenderar att bryta ned väderkvarnar snabbare än vad som är vanligt på land.

Nuvarande fartyg

Få väderkvarnskepp har byggts hittills; dessa inkluderar:

• Jim Bates Te whaka
• Lindsay Olens Thrippence
• Peter Worsleys väderkvarnsdrivna båt http://www.sailwings.net/rotaryhome.html
• Jim Wilkinsons uppenbarelse 2
• Blackbird (vinddrivet fordon)

Filmen Waterworld med Kevin Costner i huvudrollen innehöll en trimaran som drivs av ett Darrieus-vindkraftverk med vertikal axel .