Ротор Флеттнера представляет собой гладкий цилиндр с дисковыми торцевыми пластинами, который вращается вдоль своей длинной оси, и, когда воздух проходит через него под прямым углом, эффект Магнуса вызывает создание аэродинамической силы в направлении, перпендикулярном как длинной оси, так и направлению воздушного потока. [1] Роторный парус назван в честь немецкого авиационного инженера и изобретателя Антона Флеттнера , который начал разрабатывать роторный парус в 1920-х годах. [2]
В роторном судне роторы установлены вертикально, а подъемная сила создается под прямым углом к ветру, что обеспечивает движение судна вперед.
В роторном самолете ротор выступает вбок вместо крыла и создает подъемную силу, направленную вверх.
Эффект Магнуса назван в честь Густава Магнуса , немецкого физика, который его исследовал. Он описывает силу, создаваемую потоком жидкости над вращающимся телом, под прямым углом как к направлению потока, так и к оси вращения. Эта сила, действующая на вращающийся цилиндр, известна как подъемная сила Кутты–Жуковского , в честь Мартина Кутты и Николая Жуковского (или Жуковского), которые впервые проанализировали этот эффект. [3]
Ротор Флеттнера — это всего лишь одна из форм ротора Магнуса, который в общем случае не обязательно должен быть цилиндрическим. [1]
.jpg/1280px-E-Ship_1_(20037221244).jpg)
В роторном судне используется один или несколько роторов Флеттнера, установленных вертикально. Они вращаются двигателями судна и действуют как паруса, приводя судно в движение силой ветра. Для дополнительной эксплуатационной гибкости может быть предусмотрен подводный винт с обычным приводом.
Ранний прототип, Baden Baden (ранее Buckau ), пересек Атлантику в 1925 году, но интерес не возродился, пока энергосбережение не стало главной заботой в новом тысячелетии. E-Ship 1 был спущен на воду в 2008 году, и новые суда продолжают появляться. С тех пор было завершено множество установок роторов, включая наклонные роторы, позволяющие проходить под мостами. [4] Как правило, сообщалось, что роторные паруса обеспечивают экономию топлива в размере 5–20%. [4]
Ротор Флеттнера, установленный под ватерлинией корпуса судна и выходящий сбоку, будет стабилизировать судно в условиях сильного волнения. Управляя направлением и скоростью вращения, можно создать сильную подъемную или прижимную силу . [5] Самое крупное применение этой системы на сегодняшний день — на моторной яхте Eclipse . [ требуется цитата ]
Были построены некоторые летательные аппараты, использующие эффект Магнуса для создания подъемной силы с помощью вращающегося цилиндра в передней части крыла, что позволяет летать на более низких горизонтальных скоростях. [3]
Первая попытка использовать эффект Магнуса для летательного аппарата тяжелее воздуха была предпринята в 1908 году членом Конгресса США Батлером Эймсом из Массачусетса. [6]
Более поздним примером был Plymouth AA-2004 начала 1930-х годов, построенный тремя изобретателями в штате Нью-Йорк. [7]
Французский конструктор Жан де Шаппеделейн разработал свой Aérogyre примерно в то же время. Прототип, основанный на модифицированном Caudron C.270 Luciole, был поднят в воздух в 1934 году с неподвижным ротором крыла. Он разбился во время своего следующего полета, но вращалось ли крыло во время этого полета, неизвестно. [8]
Ротор Флеттнера вдохновил Сигурда Йоханнеса Савониуса на изобретение [9] вращающегося вентиляционного устройства после сотрудничества двух изобретателей. Компания Антона Флеттнера Flettner Ventilator Limited приобрела патент Савониуса [ необходима ссылка ] и до сих пор продает их в Соединенном Королевстве. [10] Устройства часто называют «вентиляторами Флеттнера», хотя механизм больше напоминает ветряную турбину Савониуса , которая была изобретением 1924 года, появившимся в результате того же сотрудничества.