Роторный корабль
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 известными как роторные паруса . 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.
Принципы работы
[ редактировать ]
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 трение кожи, создавая разницу в воздухе. давление 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 пройти проверку ] Ветер не приводит в действие ротор, который вращается за счет собственного источника энергии.
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]
Если судно меняет курс так, что ветер дует с другого борта, направление вращения необходимо изменить на противоположное; в противном случае корабль откатился бы назад. [2]
Парусные суда, в том числе роторные, часто также имеют небольшой обычный гребной винт для обеспечения легкости маневренности и движения 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]
История
[ редактировать ]
Пионеры
[ редактировать ]Немецкий инженер Антон Флеттнер был первым, кто построил корабль, попытавшийся использовать эффект Магнуса для движения. [4] [5]
Букау
[ редактировать ]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) высотой примерно 15 метров (50 футов) и диаметром 3 метра (10 футов), приводимыми в движение электрической силовой установкой мощностью 50 л.с. (37 кВт). [ нужна ссылка ]
« Букау» отплыл из Данцига в Шотландию через Северное море в феврале 1925 года. [7] Корабль мог поворачивать (плыть против ветра) под углом 20–30 градусов, [6] следовательно, несущие винты не вызывали беспокойства в штормовую погоду. [ нужна ссылка ] Корабль был переименован в Баден-Баден в честь немецкого курортного города и 31 марта 1926 года отправился 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» .
Барбара
[ редактировать ]в Бремене был построен более крупный трехвинтовой корабль «Барбара» В 1926 году на верфи AG Weser . [11] Он доказал свою надежность «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 сокращение потребительских покупок. В дополнение к этому, морское дизельное топливо (MDO) и соответствующая технология двигателей, необходимая для его использования, стали легко и дешево доступны (Наттолл и Джон, 2016 г.) мала для судоходных компаний, чтобы рассматривать инвестиции из-за длительного периода окупаемости». [10]
Современные суда
[ редактировать ]
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 с роторным приводом , катамаран . [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 ссылка ]
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 Флеттнера типа EcoFlettner в передней части. [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 транспортировки секций самолетов на сборочную линию в США. [32]
См. также
[ редактировать ]Ссылки
[ редактировать ]- ^ Юбер Шансон (30 августа 2013 г.). Прикладная гидродинамика: Введение . ЦРК Пресс. стр. 100–. ISBN 978-1-315-86304-7 .
- ^ Jump up to: а б с д Гилмор, CP (1984). «Вращающийся парус: использует таинственный эффект Магнуса для движения корабля», Popular Science (январь), стр. 70–73, см. [1] , по состоянию на 13 октября 2015 г.
- ^ Jump up to: а б «Морской грузовой корабль станет первым в мире судном с наклоняемыми роторными парусами, прибывшим в Роттердам» . www.marineinsight.com . 13 января 2021 г. Проверено 25 января 2021 г.
- ^ Анон.; «Первая роторная лодка Америки» , Popular Science Monthly , сентябрь 1925 г., стр. 27.
- ^ Г.А. Токаты (20 февраля 2013 г.). История и философия механики жидкости . Курьерская компания. стр. 150–. ISBN 978-0-486-15265-3 .
- ^ Jump up to: а б Зойферт, Вольф и Зойферт, Ульрих; «Критики в недоумении по поводу кораблей Флеттнера» , New Scientist , 10 марта 1983 г., стр. 656–659.
- ^ Г.А. Токаты (1994). История и философия механики жидкости . Курьерская компания. стр. 152–. ISBN 978-0-486-68103-0 .
- ^ Военно-морской институт США (1970). Слушания .
- ^ Рэй, Кейт (февраль 2016 г.). Самый странный самолет всех времен . Страуд, Глостер GL5 2QG: The History Press. п. 48. ИСБН 9780750960977 .
{{cite book}}: CS1 maint: местоположение ( ссылка ) - ^ Jump up to: а б «История роторов Флеттнера» .
- ^ Фред М. Уокер (5 мая 2010 г.). Корабли и судостроители: пионеры проектирования и строительства . Издательство Сифорт. стр. 220–. ISBN 978-1-84832-072-7 .
- ^ Бахман Зохури (3 сентября 2016 г.). Ядерная энергетика для производства водорода с помощью промежуточных теплообменников: возобновляемый источник энергии . Спрингер. стр. 23–. ISBN 978-3-319-29838-2 .
- ^ Кеннеди, Джон (2010). «Дискавери: современное грузовое судно пришвартовано для перевозки ветряных турбин» . Кремниевая Республика (онлайн, 10 августа) . Проверено 12 октября 2015 г.
- ^ Анон. (2012). «PM E-Ship1 Ergebnisse DBU» (PDF) . Enercon.de. Архивировано из оригинала (PDF) 7 июня 2014 года . Проверено 12 октября 2015 г.
- ^ Анон. (2015). «Ротор Флеттнера» . Тииинк Холдинг . Проверено 12 октября 2015 г.
- ^ Лэтэм, Джон (2007). «Футуристический флот «посевщиков облаков» (15 февраля)» . Би-би-си. Архивировано из оригинала 25 августа 2012 г. Проверено 25 июля 2012 г.
- ^ Солтер, Стивен; Сортино, Грэм; Лэтэм, Джон (2008). «Морское оборудование для метода альбедо облаков, позволяющего обратить вспять глобальное потепление» . Фил. Пер. Р. Сок. А. 366 (1882, 13 ноября): 3989–4006. Бибкод : 2008RSPTA.366.3989S . дои : 10.1098/rsta.2008.0136 . ПМИД 18757273 . Проверено 27 июля 2009 г.
- ^ Рейникайнен, Кари (2009). «Дизайн круизного парома Wartsila с использованием энергии ветра и сжиженного природного газа» . Круизный бизнес онлайн (22 июня). Архивировано из оригинала 8 июля 2011 г. Проверено 19 января 2010 г.
- ^ Брайс, Эмма (29 мая 2018 г.). «Дешевая нефть убила парусные корабли. Теперь они вернулись и стали полностью трубчатыми» . Проводная Великобритания . Проверено 29 мая 2018 г.
- ^ «ESTRADEN с ротором Флеттнера находится в стадии реализации» . 10 декабря 2014 г.
- ^ «Состояние технологий» (PDF) . 10 мая 2022 г.
- ^ «Норспауэр» . www.norsepower.com . Проверено 25 ноября 2016 г.
- ^ С помощью энергии ветра Флеттнера . В: Hansa International Maritime Journal , 9/2018, Гамбург 2018, стр. 58/59
- ^ «Роторные паруса впервые в мире установлены на танкере Maersk» . 30 августа 2018 г.
- ^ «Norsepower Rotor Sails подтвердила экономию 8,2% топлива и связанного с ним CO2 в проекте Maersk Pelican» . 24 октября 2019 г.
- ^ Доставка, Зеленый (13 марта 2019 г.). «Blue Planet Shipping получает награду GREEN4SEA для оператора сухогрузов» . БЕЗОПАСНОСТЬ4МОРЕ . Проверено 6 апреля 2019 г.
- ^ «Видео: Роторная система ANEMOI Flettner – MV Afros Sailing» . Ютуб . 4 июня 2018 г. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г.
- ^ «Видео: ANEMOI перемещает роторную систему Флеттнера - швартовка MV Afros» . Ютуб . 26 ноября 2018 г. Архивировано из оригинала 21 декабря 2021 г.
- ^ Альмендраль, Аврора (24 июня 2021 г.). «Могут ли огромные грузовые корабли использовать ветер, чтобы стать экологичными?» . Нью-Йорк Таймс . ISSN 0362-4331 . Проверено 29 июня 2021 г.
- ^ «Norsepower: 5 поворотных роторных парусов установлены на зафрахтованном компанией Vale рудовозе» . Оффшорная энергетика . 14 мая 2021 г. Проверено 9 июня 2021 г.
- ^ «Т/с «Берлин» получает новый роторный парус: Ingeniøren наблюдает за процессом» . ИНГ . 30 мая 2022 г. Проверено 14 сентября 2022 г.
- ^ «Airbus обновляет флот океанских транспортных судов, чтобы удовлетворить растущий спрос на A320neo» . 2023-10-25 . Проверено 25 октября 2023 г.
Внешние ссылки
[ редактировать ]