Роторный корабль — это тип корабля , предназначенный для использования эффекта Магнуса в качестве двигателя . Корабль приводится в движение, по крайней мере частично, мощными вертикальными роторами , иногда называемыми роторными парусами . Немецкий инженер Антон Флеттнер был первым, кто построил корабль, который попытался использовать эту силу для движения, а корабли, использующие его тип ротора, иногда называют кораблями Флеттнера .
Эффект Магнуса — это сила, действующая на вращающееся тело в движущемся воздушном потоке, которая создает силу, перпендикулярную как направлению воздушного потока, так и оси ротора.
Роторный корабль или корабль Флеттнера спроектирован так, чтобы использовать эффект Магнуса для движения. [1] Эффект Магнуса вызывается вращающимся телом в движущемся воздушном потоке или вращающимся движущимся телом (например, мячом), которое притягивает воздух к одной стороне объекта, используя поверхностное трение, создавая разница давления воздуха с одной стороны на другую. Это вызывает боковую силу, действующую на объект, заставляющую вращающееся тело двигаться в сторону низкого давления, где сопротивление наименьшее. На корабле этой боковой силе противостоит корпус, и часть этой силы может использоваться для продвижения корабля вперед при условии, что направление движения корабля обычно находится в зоне низкого давления. Ротор Магнуса, используемый для приведения корабля в движение, называется роторным парусом и устанавливается с вертикальной осью. Когда ветер дует сбоку, эффект Магнуса создает тягу вперед. Наиболее распространенной формой роторного паруса является ротор Флеттнера . [2] [ не удалось проверить ]
Благодаря расположению сил роторный корабль способен плыть ближе к ветру, чем обычный парусник. Другие преимущества включают простоту управления с закрытых навигационных станций и отсутствие требований к скрутке в плохую погоду. [2]
Однако если корабль меняет курс так, что ветер дует с другой стороны, то направление вращения необходимо изменить на противоположное, иначе корабль будет отброшен назад. [2]
Ветер не приводит в действие сам ротор, который должен иметь собственный источник энергии. Как и другие парусные суда, роторные корабли часто также имеют небольшой обычный гребной винт, чтобы обеспечить легкость маневренности и движение вперед на малых скоростях, когда ветер не дует или винт остановлен. В гибридном роторном корабле гребной винт является основным источником движения, а ротор служит для его разгрузки и, таким образом, увеличения общей экономии топлива. [2] Сообщается, что роторные паруса обеспечивают экономию топлива на 5-20%. [3]
Немецкий инженер Антон Флеттнер был первым, кто построил корабль, попытавшийся использовать эффект Магнуса для движения. [4] [5]
При содействии Альберта Бетца , Якоба Акерета и Людвига Прандтля Флеттнер построил экспериментальное роторное судно; В октябре 1924 года компания Germaniawerft завершила постройку большого двухвинтового корабля « Букау» . [6] Судно представляло собой переоборудованную шхуну с двумя цилиндрами (или роторами) примерно 15 метров (50 футов) в высоту и 3 метра (10 футов) в диаметре, приводимых в движение электрической силовой установкой мощностью 50 л.с. (37 кВт). . [ нужна цитата ]
«Букау » отплыл из Данцига в Шотландию через Северное море в феврале 1925 года. [7] Корабль мог поворачивать оверштаг (плыть против ветра) под углом 20–30 градусов, [6] поэтому несущие винты не давали повода для беспокойства в штормовую погоду. [ нужна цитата ] Корабль был переименован в Баден-Баден в честь немецкого курортного города и 31 марта 1926 года отплыл в Нью-Йорк через Южную Америку и прибыл в гавань Нью-Йорка 9 мая. [8]
Некоторые источники утверждают, что корабль в этих рейсах оказался неэффективным, что мощность, потребляемая при вращении 15-метровых барабанов, была непропорциональна движительному эффекту по сравнению с обычными гребными винтами. [9]
Эта точка зрения контрастирует с другими утверждениями: «Благодаря впечатляющим характеристикам « Букау» был введен в эксплуатацию для перевозки навалочных грузов через Северную Атлантику и Балтийское море (Seufert & Seufert, 1983). 31 марта 1926 года «Букау » , теперь переименованный в Баден-Баден , он отправился в Нью-Йорк через Южную Америку, в плавании длиной 6200 морских миль через Атлантику было использовано всего 12 тонн мазута по сравнению с 45 тоннами для теплохода того же размера без несущих винтов (Nuttall & John, 2016). , прибывший в гавань Нью-Йорка 9 мая (История Флеттнер Ротора, дата даты)». [10]
Последняя оценка кажется более точной, поскольку в результате эксперимента в Букау была разработана следующая роторная лодка — « Барбара» .
В 1926 году на верфи AG Weser в Бремене был построен более крупный трехвинтовой корабль « Барбара» . [11] Он оказался надежным «как обычное грузовое судно в Средиземноморье в период с 1926 по 1929 год». К 1928 году Флеттнер получил заказы на шесть новых кораблей класса «Барбара». Однако ... произошел глобальный экономический кризис, вызвавший снижение Кроме того, судовое дизельное масло (MDO) и соответствующая технология двигателей, необходимая для его использования, стали легко и дешево доступны (Nuttall & John, 2016). Цены на топливо на тот момент означали, что любая экономия, достигнутая за счет роторы были слишком малы для судоходных компаний, чтобы рассмотреть возможность инвестиций из-за длительного периода окупаемости». [10]
Интерес к роторным парусам возродился в 1980-х годах как к способу повышения топливной эффективности корабля с традиционным двигателем.
Enercon спустила на воду гибридное роторное судно E-Ship 1 2 августа 2008 года. С 2010 года оно используется для перевозки турбинной продукции и другого оборудования компании. [12] [13] Enercon заявляет, что «эксплуатационная экономия топлива достигает 25% по сравнению с обычными грузовыми судами того же размера». [14]
Университет Фленсбурга разрабатывает катамаран Flensburg или Uni-Cat Flensburg , катамаран с роторным приводом . [15]
В 2007 году Стивен Х. Солтер и Джон Лэтэм предложили построить 1500 роторных роботизированных кораблей для смягчения последствий глобального потепления . Корабли будут распылять морскую воду в воздух, чтобы улучшить отражательную способность облаков . [16] [17] Прототип роторного корабля был испытан в рамках проекта Discovery Earth . Роторы были изготовлены из углеродного волокна и были прикреплены к модернизированному тримарану и стабильно двигали судно по воде со скоростью шесть узлов. [ нужна цитата ]
В 2009 году компания Wärtsilä предложила круизный паром , в котором будут использоваться роторы Флеттнера в качестве средства снижения расхода топлива. Финский паромный оператор Viking Line принял эту идею, выпустив MS Viking Grace в 2011–2012 годах, первоначально без роторов. [18] В 2018 году была модернизирована роторная система. [19]
В 2014 и 2015 годах Norsepower установила двухроторные паруса на судно ро-ро финской судоходной компании Bore M/V Estraden . [20] [21] [22] В мае 2018 года построенное в 1996 году грузовое судно Fehn Pollux немецкой компании Fehn Shipmanagement ( Leer ) было оснащено 18-метровым ротором Flettner типа EcoFlettner спереди. [23]
В 2018 году Norsepower установила роторные паруса совместно с крупнейшей в мире судоходной компанией Maersk . Танкер класса LR2 Maersk Pelican оснащен двумя роторными парусами Norsepower. [24] [25]
Сухогруз MV Afros (IMO 9746803) за год отработал четыре подвижных винта с положительными результатами. [26] [27] [28] [29]
В 2021 году Norsepower установила пять парусов с наклоняемым ротором на транспортер железной руды, управляемый Vale; наклонная конструкция, позволяющая маневрировать под мостами. [3] [30]
Scandlines управляет двумя гибридными паромами с роторным парусом: M/F Copenhagen и M/F Berlin. [31]
В октябре 2023 года Airbus объявил, что ввел в эксплуатацию шесть кораблей с роторами Флеттнера для ввода в эксплуатацию в 2026 году для перевозки секций самолетов на сборочную линию в США. [32]
{{cite book}}
: CS1 maint: местоположение ( ссылка )