Роторный корабль — это тип корабля , разработанный для использования эффекта Магнуса для движения . Корабль приводится в движение, по крайней мере частично, большими вертикальными роторами , иногда называемыми роторными парусами . Немецкий инженер Антон Флеттнер был первым, кто построил корабль, который пытался использовать эту силу для движения, и корабли, использующие его тип ротора, иногда называют кораблями Флеттнера . [1]
Эффект Магнуса — это сила, действующая на вращающееся тело в движущемся воздушном потоке, которая создает силу, перпендикулярную как направлению воздушного потока, так и оси ротора.
Ротор или корабль Флеттнера спроектированы для использования эффекта Магнуса для движения. [2] Эффект Магнуса вызывается вращающимся телом в движущемся воздушном потоке или движущимся телом, которое вращается (например, мяч), которое тянет воздух к одной стороне объекта, используя поверхностное трение, создавая разницу в давлении воздуха с одной стороны на другую. Это вызывает боковую силу на объекте, заставляя вращающееся тело двигаться к стороне низкого давления, где сопротивление наименьшее. На корабле эта боковая сила встречает сопротивление корпуса, и компонент этой силы может быть использован для движения корабля вперед, при условии, что направление корабля, как правило, находится в зоне низкого давления. Ротор Магнуса, используемый для движения корабля, называется роторным парусом и устанавливается с вертикальной осью. Когда ветер дует сбоку, эффект Магнуса создает прямую тягу. Наиболее распространенной формой роторного паруса является ротор Флеттнера . [3] [ проверка не пройдена ] Ветер не приводит в действие ротор, который вращается собственным источником энергии.
Благодаря распределению сил роторное судно может плыть ближе к ветру, чем обычное парусное судно. Другие преимущества включают в себя простоту управления с защищенных навигационных станций и отсутствие необходимости в закрутке в штормовую погоду. [3]
Если судно меняет галс так, что ветер дует с другой стороны, направление вращения должно быть изменено на противоположное; в противном случае судно будет двигаться назад. [3]
Парусные суда, включая роторные суда, часто также имеют небольшой обычный гребной винт, чтобы обеспечить легкость маневрирования и движения вперед на малых скоростях и когда ветер не дует или ротор остановлен. В гибридном роторном судне гребной винт является основным источником движения, в то время как ротор служит для его разгрузки и, таким образом, увеличивает общую экономию топлива. [3] Сообщается, что роторные паруса обеспечивают экономию топлива на 5-20%. [4]
Немецкий инженер Антон Флеттнер был первым, кто построил корабль, который пытался использовать эффект Магнуса для движения. [5] [6]
При содействии Альберта Беца , Якоба Акерета и Людвига Прандтля Флеттнер построил экспериментальное роторное судно; в октябре 1924 года Germaniawerft завершила строительство большого двухроторного судна под названием Buckau . [7] Судно представляло собой переоборудованную шхуну , на которой были установлены два цилиндра (или ротора) высотой около 15 метров (50 футов) и диаметром 3 метра (10 футов), приводимые в движение электрической двигательной установкой мощностью 50 л. с. (37 кВт). [ необходима цитата ]
Buckau отплыл из Данцига в Шотландию через Северное море в феврале 1925 года. [8] Судно могло лавировать ( идти против ветра) при 20–30 градусах, [7] поэтому роторы не вызывали беспокойства в штормовую погоду. [ требуется ссылка ] Судно было переименовано в Баден-Баден в честь немецкого курортного города и 31 марта 1926 года отплыло в Нью-Йорк через Южную Америку, прибыв в гавань Нью-Йорка 9 мая. [9]
Некоторые источники утверждают, что судно оказалось неэффективным в этих плаваниях, поскольку мощность, потребляемая вращением 15-метровых барабанов, была несоразмерна тяговому эффекту по сравнению с обычными винтами. [10]
Эта точка зрения контрастирует с другими, которые утверждают: «Благодаря впечатляющим характеристикам Buckau был введен в эксплуатацию для перевозки насыпных 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; на путешествие длиной 6200 морских миль через Атлантику было потрачено всего 12 тонн мазута по сравнению с 45 тоннами для моторного судна того же размера без роторов (Nuttall & John, 2016), и судно прибыло в гавань Нью-Йорка 9 мая (History of Flettner Rotor, nd)». [11]
Последняя оценка представляется более точной, поскольку результатом эксперимента в Букау стала разработка следующего роторного корабля — « Барбары» .
В 1926 году на верфи AG Weser в Бремене было построено более крупное судно с тремя роторами — Barbara . [12] Оно надежно работало «как обычное грузовое судно в Средиземном море между 1926 и 1929 годами. К 1928 году Флеттнер получил заказы на шесть новых судов класса Barbara. Однако... произошел глобальный экономический крах, вызвавший снижение потребительской уверенности в покупке. В дополнение к этому, судовое дизельное топливо (MDO) и соответствующая технология двигателей, необходимая для его использования, стали легкодоступными и дешевыми (Nuttall & John, 2016). Цены на топливо на тот момент означали, что любая экономия, достигнутая за счет ротора, была слишком мала для судоходных компаний, чтобы рассматривать инвестиции из-за длительного периода окупаемости». [11]
Интерес к роторным парусам возродился в 1980-х годах как способу повышения топливной эффективности судна с обычным двигателем. Было подсчитано, что около 20 000 судов могли бы извлечь выгоду из этой технологии. [13]
Компания Enercon спустила на воду гибридное роторное судно E-Ship 1 2 августа 2008 года. С 2010 года оно используется для транспортировки турбинной продукции компании и другого оборудования. [14] [15] Enercon заявляет об «экономии эксплуатационного топлива до 25% по сравнению с обычными грузовыми судами того же размера». [16]
Университет Фленсбурга разрабатывает катамаран Фленсбург или Uni-Cat Flensburg , катамаран с роторным приводом . [17]
В 2007 году Стивен Х. Солтер и Джон Лэтэм предложили построить 1500 роботизированных роторных кораблей для смягчения глобального потепления . Корабли будут распылять морскую воду в воздух для улучшения отражательной способности облаков . [18] [19] Прототип роторного корабля был испытан в рамках проекта Discovery Project Earth . Роторы были изготовлены из углеродного волокна и прикреплены к модернизированному тримарану и обеспечивали устойчивое движение судна по воде со скоростью шесть узлов. [ необходима ссылка ]
В 2009 году Wärtsilä предложила круизный паром , который будет использовать роторы Flettner в качестве средства снижения расхода топлива. Финский паромный оператор Viking Line принял эту идею, и MS Viking Grace был построен в 2011–2012 годах, изначально без роторов. [20] Роторная система была модернизирована в 2018 году. [21]
В 2014 и 2015 годах компания Norsepower установила двухроторные паруса на судне RoRo M/V Estraden финской судоходной компании Bore . [22] [23] [24] В мае 2018 года грузовое судно Fehn Pollux, построенное в 1996 году немецкой компанией Fehn Shipmanagement ( Leer ), было оснащено 18-метровым ротором Флеттнера типа EcoFlettner спереди. [25]
В 2018 году Norsepower развернула роторные паруса совместно с крупнейшей в мире судоходной компанией Maersk . Maersk Pelican , танкер класса LR2, был оснащен двумя роторными парусами Norsepower. [26] [27]
На сухогрузе MV Afros (IMO 9746803) в течение года эксплуатировались четыре подвижных ротора с положительными результатами. [28] [29] [30] [31]
В 2021 году компания Norsepower установила пять наклонных роторных парусов на судне для перевозки железной руды, эксплуатируемом компанией Vale; наклонная конструкция была предназначена для маневрирования под мостами. [4] [32]
Scandlines эксплуатирует два гибридных парома с роторным парусом: M/F Копенгаген и M/F Берлин. [33]
В октябре 2023 года компания Airbus объявила, что заказала шесть судов с роторами Флеттнера, которые будут введены в эксплуатацию в 2026 году для транспортировки секций самолетов на сборочную линию в США. [34]
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка )