Введение

Корабль с роторами Флетнера в качестве парусов Роторный корабль - это тип корабля, предназначенный для использования эффекта Магнуса для движения. Корабль движется, по крайней мере частично, большими вертикальными роторами, иногда известными как роторные паруса. Немецкий инженер Антон Флетнер был первым, кто построил корабль, который пытался использовать эту силу для движения, и корабли, использующие его тип ротора, иногда называются кораблями Флетнера. Эффект Магнуса - это сила, действующая на вращающееся тело в движущемся воздушном потоке, которая производит силу, перпендикулярную как направлению воздушного потока, так и оси ротора.

Принципы работы

Роторный или флетнерский корабль предназначен для использования эффекта Магнуса для движения. Эффект Магнуса вызван вращающимся телом в движущемся воздушном потоке или вращающимся движущимся телом (например, мячом), который тянет воздух в одну сторону объекта, используя трение кожи, создавая разницу в давлении воздуха с одной стороны на другую. Это вызывает боковую силу на объект, заставляя вращающееся тело двигаться в сторону низкого давления, где сопротивление наименьшее. На судне, эта боковая сила сопротивляется корпусу, и компонент этой силы может быть использован для продвижения судна вперед, при условии, что направление судна, как правило, в пределах зоны низкого давления. Ротор Магнуса, используемый для движения корабля, называется роторным парусом и устанавливается с вертикальной осью. Когда ветер дует со стороны, эффект Магнуса создает движение вперед. Наиболее распространенной формой роторного паруса является ротор Флетнера. Роторные паруса позволяют сэкономить 5-20% топлива.

Пионеры

Немецкий инженер Антон Флетнер был первым, кто построил корабль, который пытался использовать эффект Магнуса для движения.

Букау

Вместе с Альбертом Бетцем, Якобом Акеретом и Людвигом Прандтлем Флетнер построил экспериментальное роторное судно; в октябре 1924 года германский завод завершил строительство большого двухроторного судна под названием Буккау. Судно было переоборудованной шхуной, которая несла два цилиндра (или ротора) приблизительно высокого и диаметра, приводимых в движение электрической силовой установкой. В феврале 1925 года "Букау" отплыл из Данцига в Шотландию через Северное море. Судно могло прицепиться (плавать в направлении ветра) на 20°30°. Некоторые источники утверждают, что судно оказалось неэффективным в этих путешествиях, что энергия, потребляемая при вращении 15 метровых барабанов, была несоразмерна пропорциональному эффекту, по сравнению с обычными винтами. Эта точка зрения противоречит другим, которые утверждают, что "в связи с впечатляющими характеристиками Buckau был введен в эксплуатацию для перевозки сыпучих грузов через Северную Атлантику и Балтийское море (Seufert & Seufert, 1983). 31 марта 1926 года Buckau, теперь переименованный в Baden Baden, отплыл в Нью-Йорк через Южную Америку. Путешествие в 6200 морских миль через Атлантику потребовало всего 12 тонн мазута, по сравнению с 45 тоннами для моторного судна того же размера без роторов (Nuttall & John, 2016), прибывшего в гавань Нью-Йорка 9 мая (История Flettner Rotor, n. d) " Последняя оценка кажется более точной, поскольку результат эксперимента Буккау привел к разработке следующего роторного корабля "Барбара".

Барбара

В 1926 году на верфи А. Г. Весер в Бремене было построено более крупное судно с тремя роторами, Барбара. Он оказался надежным "как обычный грузовой корабль в Средиземном море в период между 1926 и 1929 годами. К 1928 году Флетнер получил заказы на шесть новых кораблей класса "Барбара". Однако произошел глобальный экономический крах, в результате чего снизилась покупательская уверенность потребителей. Кроме того, морское дизельное масло (MDO) и связанная с ним технология двигателя, необходимая для его использования, стала легко и дешево доступной (Nuttall & John, 2016). Цены на топливо в тот момент означали, что любые экономии, достигнутые ротором, были слишком малы для судоходных компаний, чтобы рассматривать инвестиции из-за длительного периода окупаемости". Enercon утверждает, что "экономят топливо до 25% по сравнению с обычными грузовыми судами того же размера". Университет Фленсбурга разрабатывает катамаран Flensburg или Uni Cat Flensburg, катамаран с роторным приводом. В 2007 году Стивен Х. Салтер и Джон Лэтам предложили построить 1500 робототехнических кораблей для смягчения глобального потепления. Корабли распыляли морскую воду в воздух, чтобы увеличить отражение облаков. Прототип роторного корабля был испытан на проекте "Дискавери" на Земле. Роторы были сделаны из углеродного волокна и были прикреплены к модернизированному тримарану и двигали судно стабильно по воде со скоростью шесть узлов. В 2009 году Wärtsilä предложила круизный паром, который будет использовать роторы Flettner в качестве средства сокращения потребления топлива. Финский паромный оператор Viking Line принял эту идею, и MS Viking Grace был построен в 2011-2012 годах, первоначально без роторов. В 2018 году была модернизирована роторная система. В 2014 и 2015 годах Norsepower установила паруса с двойным ротором на судно M/V Estraden финской судоходной компании Bore. В мае 2018 года грузовой корабль Fehn Pollux, построенный в 1996 году, был оснащен 18-метровым ротором Flettner типа EcoFlettner спереди. В 2018 году Norsepower развернула роторные паруса с крупнейшей в мире судоходной компанией Maersk. Maersk Pelican, танкер класса LR2, был оснащен двумя роторными парусами Norsepower. Грузовой корабль MV Afros (IMO 9746803) эксплуатировал четыре подвижных ротора более года с положительными результатами. В 2021 году Norsepower установила пять наклоняющихся роторных парусов на железорудный корабль, эксплуатируемый Vale; наклоняющаяся конструкция предназначена для маневрирования под мостами. Scandlines эксплуатирует два гибридных парома с роторным парусом, M / F Copenhagen и M / F Berlin. В октябре 2023 года Airbus объявил, что заказал шесть кораблей с роторами Flettner для ввода в эксплуатацию в 2026 году для транспортировки авиационных деталей на сборочную линию в США.