Ротор Флеттнера
Ротор Флеттнера представляет собой гладкий цилиндр с торцевыми пластинами диска, который вращается вдоль его длинной оси, и, когда воздух проходит через него под прямым углом, эффект Магнуса вызывает возникновение аэродинамической силы в направлении, перпендикулярном как длинной оси, так и направление воздушного потока. [1] Роторный парус назван в честь немецкого авиационного инженера и изобретателя Антона Флеттнера , который начал разработку роторного паруса в 1920-х годах. [2]
В роторном корабле винты стоят вертикально, а подъемная сила создается под прямым углом к ветру, чтобы вести корабль вперед.
В винтокрылом самолете ротор выдвигается вбок вместо крыла, и создается подъемная сила вверх.
Отличный эффект
[ редактировать ]Эффект Магнуса назван в честь Густава Магнуса , немецкого физика, исследовавшего его. 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 Кутты – Жуковского лифт 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, как правило, не обязательно должен быть цилиндрическим. [1]
Морские применения
[ редактировать ]Роторные корабли
[ редактировать ]
На роторном корабле используется один или несколько роторов Флеттнера, установленных вертикально. Они вращаются двигателями корабля и действуют как паруса, приводя корабль в движение силой ветра. Для дополнительной эксплуатационной гибкости может быть предусмотрен подводный гребной винт с традиционным приводом.
Ранний прототип, « Баден-Баден» (бывший « Букау »), пересек Атлантику в 1925 году, но интерес к нему не возродился до тех пор, пока энергосбережение не стало главной проблемой в новом тысячелетии. был E-Ship 1 спущен на воду в 2008 году, и новые суда продолжают появляться. С тех пор было завершено несколько установок роторов, в том числе наклонные роторы, позволяющие проходить под мостами. [4] Сообщается, что, как правило, роторные паруса обеспечивают экономию топлива на 5-20%. [4]
Стабилизаторы
[ редактировать ]Ротор Флеттнера, установленный под ватерлинией корпуса корабля и выступающий вбок, будет обеспечивать стабилизацию корабля в сильном волнении. Контролируя направление и скорость вращения, сильную подъемную или прижимную силу . можно создать [5] Самое крупное внедрение системы на сегодняшний день произошло на моторной яхте Eclipse . [ нужна ссылка ]
Роторные самолеты
[ редактировать ]
Были построены некоторые летательные аппараты, которые используют 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 самолета 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]
Примерно в то же время французский дизайнер Жан де Шаппедел разработал свой Aérogyre. Прототип, основанный на модифицированном Caudron C.270 Luciole, поднялся в воздух в 1934 году с неподвижным винтом крыла. Он разбился во время следующего полета, но неизвестно, вращалось ли крыло во время этого полета. [8]
Похожие устройства
[ редактировать ]Ротор Флеттнера вдохновил Сигурда Йоханнеса Савониуса на изобретение [9] вращающееся вентиляционное устройство, созданное в результате сотрудничества двух изобретателей. Компания Антона Флеттнера Flettner Ventilator Limited приобрела патент Савониуса. [ нужна ссылка ] и до сих пор продает их в Великобритании. [10] Устройства часто называют «вентиляторами Флеттнера», хотя механизм больше напоминает ветряную турбину Савониуса , изобретение 1924 года, ставшее результатом того же сотрудничества.
Ссылки
[ редактировать ]- ^ Перейти обратно: а б Зейферт, Йост; « Обзор эффекта Магнуса в аэронавтике », Progress in Aerospace Sciences Vol. 55, 2012, стр. 17–45.
- ^ Музей, немецкий. «Немецкий музей: Ротор Флеттнера» . www.deutsches-museum.de . Проверено 25 января 2021 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Подъемник на вращающихся цилиндрах» . Исследовательский центр Гленна НАСА. 09.11.2010. Архивировано из оригинала 11 января 2014 г. Проверено 7 ноября 2013 г.
- ^ Перейти обратно: а б «Морской грузовой корабль станет первым в мире судном с наклоняемыми роторными парусами, прибывшим в Роттердам» . www.marineinsight.com . 14 января 2021 г. Проверено 25 января 2021 г.
- ^ «Квантовые роторные стабилизаторы» . Ютуб . 2 июня 2009 г. Архивировано из оригинала 21 июля 2013 г.
- ^ «Первые крылышки человека» . Коллиер . XLII (4). Нью-Йорк, штат Нью-Йорк: П. Ф. Коллиер и сын: 16–17, 26. 17 октября 1908 г. Проверено 19 июля 2024 г.
- ^ Вращающиеся катушки поднимают этот самолет . Популярная наука. Ноябрь 1930 года . Проверено 22 февраля 2013 г.
- ^ Карбонель, Жан-Кристоф. «Пионеры авиации Франции: Жан де Шаппеделен (снова)». Историк авиации . № 36. Июль 2021. С. 32–38.
- ^ Сигурд Дж. Савониус. «Устройство с приводом от потока воздуха для вентиляции закрытых помещений или для улучшения или поддержания тяги дымохода» .
- ^ Флеттнер Вентилятор Лимитед