Εφέ Magnus και turbosail

2024 Συγγραφέας: Seth Attwood | [email protected]. Τελευταία τροποποίηση: 2024-01-10 20:34

Στην Αυστραλία, ερασιτέχνες φυσικοί έχουν αποδείξει το φαινόμενο Magnus σε δράση. Το πειραματικό βίντεο, που δημοσιεύτηκε στη φιλοξενία του YouTube, έχει λάβει πάνω από 9 εκατομμύρια προβολές.

Το φαινόμενο Magnus είναι ένα φυσικό φαινόμενο που εμφανίζεται όταν ένα ρεύμα υγρού ή αερίου ρέει γύρω από ένα περιστρεφόμενο σώμα. Όταν ένα ιπτάμενο στρογγυλό σώμα περιστρέφεται γύρω του, τα κοντινά στρώματα αέρα αρχίζουν να κυκλοφορούν. Ως αποτέλεσμα, κατά την πτήση, το σώμα αλλάζει την κατεύθυνση της κίνησής του.

Για το πείραμα, ερασιτέχνες φυσικοί επέλεξαν ένα φράγμα ύψους 126,5 μέτρων και μια συνηθισμένη μπάλα μπάσκετ. Στην αρχή, η μπάλα απλά πετάχτηκε κάτω, πέταξε παράλληλα με το φράγμα και προσγειώθηκε στο σημειωμένο σημείο. Τη δεύτερη φορά, η μπάλα έπεσε, κάνοντας ελαφρά κύλιση γύρω από τον άξονά της. Η ιπτάμενη μπάλα πέταξε κατά μήκος μιας ασυνήθιστης τροχιάς, δείχνοντας ξεκάθαρα το φαινόμενο Magnus.

Το Magnus Effect εξηγεί γιατί σε ορισμένα αθλήματα, όπως το ποδόσφαιρο, η μπάλα πετάει σε μια περίεργη τροχιά. Το πιο εντυπωσιακό παράδειγμα της «ανώμαλης» πτήσης της μπάλας θα μπορούσε να φανεί μετά από ένα ελεύθερο λάκτισμα του ποδοσφαιριστή Roberto Carlos κατά τη διάρκεια του αγώνα της 3ης Ιουνίου 1997 μεταξύ των εθνικών ομάδων της Βραζιλίας και της Γαλλίας.

Το πλοίο είναι κάτω από πανιά turbo

Η διάσημη σειρά ντοκιμαντέρ «The Cousteau Team's Underwater Odyssey» γυρίστηκε από τον σπουδαίο Γάλλο ωκεανογράφο τις δεκαετίες 1960 – 1970. Το κύριο πλοίο του Κουστώ στη συνέχεια μετατράπηκε από το βρετανικό ναρκαλιευτικό «Calypso». Αλλά σε μια από τις επόμενες ταινίες - "Rediscovery of the World" - εμφανίστηκε ένα άλλο πλοίο, το γιοτ "Alcyone".

Βλέποντάς το, πολλοί θεατές έθεσαν στον εαυτό τους το ερώτημα: ποιοι είναι αυτοί οι περίεργοι σωλήνες που είναι εγκατεστημένοι στο γιοτ;.. Ίσως είναι σωλήνες λεβήτων ή συστήματα πρόωσης; Φανταστείτε την έκπληξή σας αν ανακαλύψετε ότι πρόκειται για ΠΑΝΙΑ … τουρμποσαλόνια …

Το ταμείο Cousteau απέκτησε τη θαλαμηγό "Alkion" το 1985 και αυτό το πλοίο θεωρήθηκε όχι τόσο ως ερευνητικό πλοίο, αλλά ως βάση για τη μελέτη της αποτελεσματικότητας των στροβιλοσανίδων - το αρχικό σύστημα πρόωσης του πλοίου. Και όταν, 11 χρόνια αργότερα, βυθίστηκε το θρυλικό «Καλυψώ», η «Αλκυώνα» πήρε τη θέση της ως το κύριο σκάφος της αποστολής (παρεμπιπτόντως, σήμερα το «Καλυψώ» ανυψώθηκε και βρίσκεται σε ημι-λεηλευμένη κατάσταση στην λιμάνι του Concarneau).

Στην πραγματικότητα, το turbosail εφευρέθηκε από τον Cousteau. Καθώς και εξοπλισμός κατάδυσης, ένα υποβρύχιο πιατάκι και πολλές άλλες συσκευές για την εξερεύνηση των βάθη της θάλασσας και της επιφάνειας των ωκεανών. Η ιδέα γεννήθηκε στις αρχές της δεκαετίας του 1980 και ήταν να δημιουργηθεί το πιο φιλικό προς το περιβάλλον, αλλά ταυτόχρονα βολικό και σύγχρονο σύστημα πρόωσης για ένα υδρόβιο πτηνό. Η χρήση της αιολικής ενέργειας φαινόταν να είναι ο πιο πολλά υποσχόμενος τομέας έρευνας. Αλλά εδώ είναι η κακή τύχη: η ανθρωπότητα εφηύρε ένα πανί πριν από αρκετές χιλιάδες χρόνια, και τι θα μπορούσε να είναι πιο απλό και λογικό;

Φυσικά, ο Κουστώ και η παρέα του κατάλαβαν ότι ήταν αδύνατο να ναυπηγηθεί ένα πλοίο που να κινείται αποκλειστικά με πανιά. Πιο συγκεκριμένα, ίσως, αλλά η οδηγική του απόδοση θα είναι πολύ μέτρια και εξαρτάται από τις ιδιοτροπίες του καιρού και της κατεύθυνσης του ανέμου. Ως εκ τούτου, αρχικά είχε προγραμματιστεί ότι το νέο «πανί» θα είναι μόνο μια βοηθητική δύναμη, που θα μπορούσε να βοηθήσει τους συμβατικούς κινητήρες ντίζελ. Ταυτόχρονα, ένα turbosail θα μείωνε σημαντικά την κατανάλωση καυσίμου ντίζελ και σε δυνατό άνεμο θα μπορούσε να γίνει η μόνη πρόωση του σκάφους. Και η ματιά της ερευνητικής ομάδας στράφηκε στο παρελθόν - στην εφεύρεση του Γερμανού μηχανικού Anton Flettner, του διάσημου σχεδιαστή αεροσκαφών, ο οποίος συνέβαλε σημαντικά στη ναυπηγική.

Ο ρότορας του Flettner και το φαινόμενο Magnus

Στις 16 Σεπτεμβρίου 1922, ο Anton Flettner έλαβε ένα γερμανικό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας για το λεγόμενο περιστροφικό σκάφος. Και τον Οκτώβριο του 1924, το πειραματικό περιστροφικό πλοίο Buckau άφησε τα αποθέματα της ναυπηγικής εταιρείας Friedrich Krupp στο Κίελο. Είναι αλήθεια ότι το σκαρί δεν κατασκευάστηκε από την αρχή: πριν από την εγκατάσταση των ρότορων του Flettner, ήταν ένα συνηθισμένο ιστιοφόρο.

Η ιδέα του Flettner ήταν να χρησιμοποιήσει το λεγόμενο φαινόμενο Magnus, η ουσία του οποίου είναι η εξής: όταν ένα ρεύμα αέρα (ή υγρού) ρέει γύρω από ένα περιστρεφόμενο σώμα, δημιουργείται μια δύναμη που είναι κάθετη προς την κατεύθυνση της ροής και δρα το σώμα. Το γεγονός είναι ότι ένα περιστρεφόμενο αντικείμενο δημιουργεί μια κίνηση δίνης γύρω από τον εαυτό του. Στην πλευρά του αντικειμένου, όπου η κατεύθυνση της δίνης συμπίπτει με την κατεύθυνση της ροής του υγρού ή του αερίου, η ταχύτητα του μέσου αυξάνεται και στην αντίθετη πλευρά, μειώνεται. Η διαφορά στην πίεση και δημιουργεί μια διατμητική δύναμη που κατευθύνεται από την πλευρά όπου η φορά περιστροφής και η φορά ροής είναι αντίθετες από την πλευρά όπου συμπίπτουν.

Αυτό το φαινόμενο ανακαλύφθηκε το 1852 από τον Βερολίνο φυσικό Heinrich Magnus.

Εφέ Magnus

Ο Γερμανός αεροναυπηγός και εφευρέτης Anton Flettner (1885-1961) έμεινε στην ιστορία της ναυσιπλοΐας ως άνθρωπος που προσπαθούσε να αντικαταστήσει τα πανιά. Είχε την ευκαιρία να ταξιδέψει για μεγάλο χρονικό διάστημα με ένα ιστιοφόρο πέρα από τον Ατλαντικό και τον Ινδικό ωκεανό. Στα κατάρτια των ιστιοφόρων εκείνης της εποχής είχαν τοποθετηθεί πολλά πανιά. Ο εξοπλισμός ιστιοπλοΐας ήταν ακριβός, περίπλοκος και αεροδυναμικά όχι πολύ αποδοτικός. Συνεχείς κίνδυνοι καραδοκούσαν ναυτικούς που, ακόμη και σε καταιγίδα, έπρεπε να πλεύσουν σε ύψος 40-50 μέτρων.

Κατά τη διάρκεια του ταξιδιού, ο νεαρός μηχανικός είχε την ιδέα να αντικαταστήσει τα πανιά, που απαιτούν περισσότερη προσπάθεια, με μια πιο απλή αλλά αποτελεσματική συσκευή, της οποίας η κύρια πρόωση θα ήταν επίσης ο άνεμος. Συλλογιζόμενος αυτό, θυμήθηκε αεροδυναμικά πειράματα που διεξήγαγε ο συμπατριώτης του φυσικός Heinrich Gustav Magnus (1802-1870). Βρήκαν ότι όταν ένας κύλινδρος περιστρέφεται σε μια ροή αέρα, προκύπτει μια εγκάρσια δύναμη με κατεύθυνση που εξαρτάται από την φορά περιστροφής του κυλίνδρου (φαινόμενο Magnus).

Ένα από τα κλασικά του πειράματα έμοιαζε με αυτό: «Ένας ορειχάλκινος κύλινδρος μπορούσε να περιστρέφεται μεταξύ δύο σημείων. Η ταχεία περιστροφή του κυλίνδρου μεταδόθηκε, όπως στην κορυφή, από ένα κορδόνι.

Ο περιστρεφόμενος κύλινδρος τοποθετήθηκε σε ένα πλαίσιο, το οποίο, με τη σειρά του, μπορούσε εύκολα να περιστραφεί. Ένας ισχυρός πίδακας αέρα στάλθηκε σε αυτό το σύστημα χρησιμοποιώντας μια μικρή φυγοκεντρική αντλία. Ο κύλινδρος παρέκκλινε σε κατεύθυνση κάθετη προς το ρεύμα αέρα και προς τον άξονα του κυλίνδρου, επιπλέον, προς την κατεύθυνση από την οποία οι κατευθύνσεις περιστροφής και ο πίδακας ήταν ίδιες "(L. Prandtl" The Magnus Effect and the Wind Ship ", 1925).

Ο A. Flettner σκέφτηκε αμέσως ότι τα πανιά θα μπορούσαν να αντικατασταθούν από περιστρεφόμενους κυλίνδρους που ήταν εγκατεστημένοι στο πλοίο.

Αποδεικνύεται ότι όπου η επιφάνεια του κυλίνδρου κινείται ενάντια στη ροή του αέρα, η ταχύτητα του ανέμου μειώνεται και η πίεση αυξάνεται. Στην άλλη πλευρά του κυλίνδρου, ισχύει το αντίθετο - η ταχύτητα της ροής του αέρα αυξάνεται και η πίεση μειώνεται. Αυτή η διαφορά πίεσης από διαφορετικές πλευρές του κυλίνδρου είναι η κινητήρια δύναμη που κάνει το σκάφος να κινείται. Αυτή είναι η βασική αρχή λειτουργίας του περιστροφικού εξοπλισμού, ο οποίος χρησιμοποιεί τη δύναμη του ανέμου για να μετακινήσει το σκάφος. Όλα είναι πολύ απλά, αλλά μόνο ο A. Flettner «δεν πέρασε», αν και το φαινόμενο Magnus είναι γνωστό για περισσότερο από μισό αιώνα.

Άρχισε να εφαρμόζει το σχέδιο το 1923 σε μια λίμνη κοντά στο Βερολίνο. Στην πραγματικότητα, ο Flettner έκανε ένα πολύ απλό πράγμα. Τοποθέτησε έναν χάρτινο κύλινδρο-ρότορα περίπου ένα μέτρο σε ύψος και 15 cm σε διάμετρο σε ένα δοκιμαστικό σκάφος μήκους ενός μέτρου και προσάρμοσε έναν μηχανισμό ρολογιού για να το περιστρέφει. Και το σκάφος απέπλευσε.

Οι καπετάνιοι των ιστιοφόρων χλεύαζαν τους κυλίνδρους του A. Flettner, με τους οποίους ήθελε να αντικαταστήσει τα πανιά. Ο εφευρέτης κατάφερε να ενδιαφέρει πλούσιους προστάτες της τέχνης με την εφεύρεσή του. Το 1924, αντί για τρεις ιστούς, τοποθετήθηκαν δύο κύλινδροι ρότορα στο 54μετρο σκαρί «Buckau». Αυτοί οι κύλινδροι τροφοδοτούνταν από μια γεννήτρια ντίζελ 45 ίππων.

Οι ρότορες του Bucau τροφοδοτούνταν από ηλεκτρικούς κινητήρες. Στην πραγματικότητα, δεν υπήρχε καμία διαφορά από τα κλασικά πειράματα του Magnus στο σχεδιασμό. Στην πλευρά όπου ο ρότορας περιστρεφόταν ενάντια στον άνεμο, δημιουργήθηκε μια περιοχή αυξημένης πίεσης, στην αντίθετη πλευρά μια περιοχή χαμηλής πίεσης. Η δύναμη που προκύπτει είναι αυτή που ώθησε το πλοίο. Επιπλέον, αυτή η δύναμη ήταν περίπου 50 φορές μεγαλύτερη από τη δύναμη της πίεσης του ανέμου σε έναν ακίνητο ρότορα!

Αυτό άνοιξε μεγάλες προοπτικές για τον Flettner. Μεταξύ άλλων, η περιοχή του ρότορα και η μάζα του ήταν αρκετές φορές μικρότερη από την επιφάνεια του ιστιοπλοϊκού, γεγονός που θα έδινε την ίδια κινητήρια δύναμη. Ο ρότορας ήταν πολύ πιο εύκολος στον έλεγχο και ήταν αρκετά φθηνή η κατασκευή του. Από πάνω, ο Flettner κάλυψε τους ρότορες με πλάκες - αυτό αύξησε την κινητήρια δύναμη κατά περίπου δύο φορές λόγω του σωστού προσανατολισμού των ροών αέρα σε σχέση με τον ρότορα. Το βέλτιστο ύψος και διάμετρος του ρότορα για το "Bukau" υπολογίστηκε με το φύσημα ενός μοντέλου του μελλοντικού πλοίου σε μια αεροδυναμική σήραγγα.

Ο ρότορας του Flettner αποδείχθηκε εξαιρετικός. Σε αντίθεση με ένα συνηθισμένο ιστιοπλοϊκό σκάφος, ένα περιστροφικό πλοίο πρακτικά δεν φοβόταν τις κακές καιρικές συνθήκες και τους ισχυρούς πλευρικούς ανέμους, μπορούσε εύκολα να πλεύσει με εναλλασσόμενες καρφίτσες υπό γωνία 25º προς τον αντίθετο άνεμο (για ένα κανονικό πανί, το όριο είναι περίπου 45º). Δύο κυλινδρικοί ρότορες (ύψος 13,1 m, διάμετρος 1,5 m) κατέστησαν δυνατή την τέλεια ισορροπία του σκάφους - αποδείχθηκε ότι ήταν πιο σταθερό από το ιστιοφόρο που ήταν το Bukau πριν από την αναδιάρθρωση.

Οι δοκιμές πραγματοποιήθηκαν σε ήρεμο καιρό και σε καταιγίδα και με σκόπιμη υπερφόρτωση - και δεν εντοπίστηκαν σοβαρές ελλείψεις. Το πιο πλεονέκτημα για την κίνηση του σκάφους ήταν η κατεύθυνση του ανέμου ακριβώς κάθετη στον άξονα του σκάφους και η φορά κίνησης (εμπρός ή πίσω) καθοριζόταν από την κατεύθυνση περιστροφής των ρότορων.

Στα μέσα Φεβρουαρίου 1925, το σκαρί Buckau, εξοπλισμένο με ρότορες του Flettner αντί για πανιά, έφυγε από το Danzig (τώρα Γκντανσκ) για τη Σκωτία. Ο καιρός ήταν κακός και τα περισσότερα ιστιοφόρα δεν τολμούσαν να φύγουν από τα λιμάνια. Στη Βόρεια Θάλασσα, το Buckau χρειάστηκε να αντιμετωπίσει σοβαρά τους ισχυρούς ανέμους και τα μεγάλα κύματα, αλλά η σκούνα έπλεε λιγότερο από ό,τι άλλα ιστιοφόρα.

Κατά τη διάρκεια αυτού του ταξιδιού, δεν ήταν απαραίτητο να καλέσετε το κατάστρωμα των μελών του πληρώματος για να αλλάξουν πανιά ανάλογα με τη δύναμη ή την κατεύθυνση του ανέμου. Αρκούσε ένας πλοηγός του ρολογιού, ο οποίος, χωρίς να βγει από την τιμονιέρα, μπορούσε να ελέγξει τη δραστηριότητα των ρότορων. Παλαιότερα, το πλήρωμα μιας τρικάταρτης σκούνας αποτελούνταν από τουλάχιστον 20 ναύτες, μετά τη μετατροπή της σε περιστροφικό πλοίο, αρκούσαν 10 άτομα.

Την ίδια χρονιά, το ναυπηγείο έθεσε τα θεμέλια για το δεύτερο περιστροφικό πλοίο - το πανίσχυρο πλοίο μεταφοράς φορτίου "Barbara", που προωθείται από τρεις ρότορες 17 μέτρων. Ταυτόχρονα, ένας μικρός κινητήρας με χωρητικότητα μόλις 35 ίππων ήταν αρκετός για κάθε ρότορα. (στη μέγιστη ταχύτητα περιστροφής κάθε ρότορα 160 rpm)! Η ώθηση του ρότορα ήταν ισοδύναμη με αυτή μιας έλικας με έλικα σε συνδυασμό με έναν συμβατικό κινητήρα ντίζελ πλοίου με χωρητικότητα περίπου 1000 ίππων. Ωστόσο, στο πλοίο ήταν διαθέσιμος και ένας κινητήρας ντίζελ: εκτός από τους ρότορες, έθεσε σε κίνηση μια προπέλα (που παρέμενε η μόνη προωστική συσκευή σε περίπτωση ήρεμου καιρού).

Τα πολλά υποσχόμενα πειράματα ώθησαν τη ναυτιλιακή εταιρεία Rob. M. Sloman από το Αμβούργο να ναυπηγήσει το πλοίο Barbara το 1926. Είχε προβλεφθεί εκ των προτέρων να εξοπλιστούν turbosails - ρότορες Flettner. Σε ένα σκάφος μήκους 90 μ. και πλάτους 13 μ., τοποθετήθηκαν τρεις ρότορες με ύψος περίπου 17 μ.

Η Barbara μεταφέρει με επιτυχία φρούτα από την Ιταλία στο Αμβούργο εδώ και αρκετό καιρό, όπως είχε προγραμματιστεί. Περίπου το 30–40% του χρόνου ταξιδιού το πλοίο έπλεε λόγω της δύναμης του ανέμου. Με άνεμο 4-6 πόντων η «Βαρβάρα» ανέπτυξε ταχύτητα 13 κόμβων.

Είχε προγραμματιστεί να δοκιμαστεί το περιστροφικό σκάφος σε μεγαλύτερα ταξίδια στον Ατλαντικό Ωκεανό.

Αλλά στα τέλη της δεκαετίας του 1920, χτύπησε η Μεγάλη Ύφεση. Το 1929 η εταιρεία ναύλωσης εγκατέλειψε την περαιτέρω μίσθωση του Barbara και πουλήθηκε. Ο νέος ιδιοκτήτης αφαίρεσε τους ρότορες και τοποθέτησε ξανά το πλοίο σύμφωνα με το παραδοσιακό σχέδιο. Ωστόσο, ο ρότορας έχασε από τις βιδωτές προπέλες σε συνδυασμό με μια συμβατική μονάδα παραγωγής ενέργειας ντίζελ λόγω της εξάρτησής του από τον άνεμο και ορισμένων περιορισμών σε ισχύ και ταχύτητα. Ο Flettner στράφηκε σε πιο προηγμένη έρευνα και το Baden-Baden τελικά βυθίστηκε κατά τη διάρκεια μιας καταιγίδας στην Καραϊβική το 1931. Και ξέχασαν τα περιστροφικά πανιά για πολύ καιρό …

Η αρχή των περιστροφικών σκαφών, φαίνεται ότι ήταν αρκετά επιτυχημένη, αλλά δεν έλαβαν ανάπτυξη και ξεχάστηκαν για μεγάλο χρονικό διάστημα. Γιατί; Πρώτον, ο «πατέρας» των περιστροφικών σκαφών A. Flettner βυθίστηκε στη δημιουργία ελικοπτέρων και έπαψε να ενδιαφέρεται για τις θαλάσσιες μεταφορές. Δεύτερον, παρά όλα τα πλεονεκτήματά τους, τα περιστροφικά σκάφη παρέμειναν ιστιοφόρα με εγγενή μειονεκτήματα, το κυριότερο από τα οποία είναι η εξάρτηση από τον άνεμο.

Οι ρότορες του Flettner ενδιαφέρθηκαν ξανά για τη δεκαετία του '80 του εικοστού αιώνα, όταν οι επιστήμονες άρχισαν να προτείνουν διάφορα μέτρα για τον μετριασμό της υπερθέρμανσης του κλίματος, τη μείωση της ρύπανσης και την πιο ορθολογική χρήση των καυσίμων. Ένας από τους πρώτους που τα ανακάλεσε ήταν ο Γάλλος εξερευνητής Ζακ-Υβ Κουστώ (1910–1997). Για να δοκιμαστεί η λειτουργία του συστήματος turbosail και να μειωθεί η κατανάλωση καυσίμου, το δίστηλο καταμαράν «Alcyone» (η Αλκυόνη είναι η κόρη του θεού των ανέμων Αιόλου) μετατράπηκε σε περιστροφικό σκάφος. Έχοντας ξεκινήσει ένα θαλάσσιο ταξίδι το 1985, ταξίδεψε στον Καναδά και την Αμερική, έκανε κύκλους στο Cape Horn, παρέκαμψε την Αυστραλία και την Ινδονησία, τη Μαδαγασκάρη και τη Νότια Αφρική. Μεταφέρθηκε στην Κασπία Θάλασσα, όπου έπλευσε για τρεις μήνες, κάνοντας διάφορες έρευνες. Η Alcyone εξακολουθεί να χρησιμοποιεί δύο διαφορετικά συστήματα πρόωσης - δύο πετρελαιοκινητήρες και δύο turbosails.

Turbo sail Cousteau

Τα ιστιοφόρα κατασκευάστηκαν σε όλο τον 20ό αιώνα. Στα σύγχρονα πλοία αυτού του τύπου, ο ιστιοπλοϊκός οπλισμός διπλώνεται με τη βοήθεια ηλεκτρικών κινητήρων, τα νέα υλικά καθιστούν δυνατό να ελαφρύνει σημαντικά τη δομή. Αλλά ένα ιστιοφόρο είναι ένα ιστιοφόρο και η ιδέα της χρήσης της αιολικής ενέργειας με έναν ριζικά νέο τρόπο ήταν στον αέρα από την εποχή του Flettner. Και την πήρε ο ακούραστος τυχοδιώκτης και εξερευνητής Ζακ-Υβ Κουστώ.

Στις 23 Δεκεμβρίου 1986, μετά την κυκλοφορία του Alcyone που αναφέρεται στην αρχή του άρθρου, ο Cousteau και οι συνάδελφοί του Lucien Malavar και Bertrand Charier έλαβαν κοινό δίπλωμα ευρεσιτεχνίας Νο. US4630997 για «μια συσκευή που δημιουργεί δύναμη μέσω της χρήσης κινούμενου υγρού ή αερίου. Η γενική περιγραφή έχει ως εξής: «Η συσκευή τοποθετείται σε περιβάλλον που κινείται προς μια συγκεκριμένη κατεύθυνση. στην περίπτωση αυτή προκύπτει μια δύναμη που δρα σε διεύθυνση κάθετη προς την πρώτη. Η συσκευή αποφεύγει τη χρήση ογκωδών πανιών, στα οποία η κινητήρια δύναμη είναι ανάλογη με την περιοχή των πανιών. Ποια είναι η διαφορά μεταξύ του turbosail του Cousteau και του περιστροφικού πανιού Flettner;

Σε διατομή, ένα turbosail είναι κάτι σαν μια επιμήκης σταγόνα που στρογγυλεύεται από το αιχμηρό άκρο. Στα πλαϊνά της "σταγόνας" υπάρχουν γρίλιες εισαγωγής αέρα, μέσω μιας από τις οποίες (ανάλογα με την ανάγκη κίνησης προς τα εμπρός ή προς τα πίσω) αναρροφάται αέρας. Για την πιο αποτελεσματική αναρρόφηση ανέμου, ένας μικρός ανεμιστήρας που κινείται από έναν ηλεκτρικό κινητήρα είναι εγκατεστημένος στην εισαγωγή αέρα στο πανί turbo.

Αυξάνει τεχνητά την ταχύτητα της κίνησης του αέρα από την υπήνεμη πλευρά του πανιού, ρουφώντας το ρεύμα αέρα τη στιγμή του διαχωρισμού του από το επίπεδο του στροβιλοπανιού. Αυτό δημιουργεί ένα κενό στη μία πλευρά του στροβιλοσανίδας ενώ αποτρέπει το σχηματισμό τυρβωδών στροβίλων. Και τότε δρα το φαινόμενο Magnus: αραίωση στη μία πλευρά, ως αποτέλεσμα - μια εγκάρσια δύναμη ικανή να θέσει το πλοίο σε κίνηση. Στην πραγματικότητα, ένα turbosail είναι ένα κατακόρυφα τοποθετημένο φτερό αεροσκάφους, τουλάχιστον η αρχή της δημιουργίας μιας προωθητικής δύναμης είναι παρόμοια με την αρχή της δημιουργίας ανύψωσης ενός αεροσκάφους. Για να διασφαλιστεί ότι το turbosail είναι πάντα στραμμένο προς τον άνεμο στην πιο συμφέρουσα κατεύθυνση, είναι εξοπλισμένο με ειδικούς αισθητήρες και τοποθετείται σε περιστρεφόμενο δίσκο. Παρεμπιπτόντως, το δίπλωμα ευρεσιτεχνίας του Κουστώ υπονοεί ότι ο αέρας μπορεί να αναρροφηθεί από το εσωτερικό ενός στροβιλοπανιού όχι μόνο από έναν ανεμιστήρα, αλλά και, για παράδειγμα, από μια αντλία αέρα - έτσι ο Κουστώ έκλεισε την πύλη για τους επόμενους «εφευρέτες».

Στην πραγματικότητα, για πρώτη φορά, ο Cousteau δοκίμασε ένα πρωτότυπο turbosail στο καταμαράν Moulin à Vent το 1981. Το μεγαλύτερο επιτυχημένο ταξίδι του καταμαράν ήταν ένα ταξίδι από την Ταγγέρη (Μαρόκο) στη Νέα Υόρκη υπό την επίβλεψη ενός μεγαλύτερου πλοίου αποστολής.

Και τον Απρίλιο του 1985, στο λιμάνι της Λα Ροσέλ, καθελκύστηκε το Alcyone, το πρώτο πλήρες πλοίο εξοπλισμένο με στρόβιλο. Τώρα βρίσκεται ακόμα σε κίνηση και σήμερα είναι η ναυαρχίδα (και, μάλιστα, το μοναδικό μεγάλο πλοίο) του στολίσκου Κουστώ. Τα πανιά τούρμπο σε αυτό δεν είναι το μόνο κίνητρο, αλλά βοηθούν τη συνήθη σύζευξη δύο ντίζελ και

αρκετές βίδες (που, παρεμπιπτόντως, μειώνει την κατανάλωση καυσίμου κατά περίπου ένα τρίτο). Αν ζούσε ο μεγάλος ωκεανογράφος, πιθανότατα θα είχε κατασκευάσει αρκετά περισσότερα παρόμοια πλοία, αλλά ο ενθουσιασμός των συνεργατών του μετά την αναχώρηση του Κουστώ μειώθηκε αισθητά.

Λίγο πριν πεθάνει το 1997, ο Κουστώ εργαζόταν ενεργά στο έργο του πλοίου «Calypso II» με στροβιλοσανίδα, αλλά δεν κατάφερε να το ολοκληρώσει. Σύμφωνα με τα τελευταία στοιχεία, τον χειμώνα του 2011 η «Αλκιώνα» βρισκόταν στο λιμάνι της Καέν και περίμενε νέα αποστολή.

Και πάλι ο Φλέτνερ

Σήμερα, γίνονται προσπάθειες να αναβιώσει η ιδέα του Flettner και να γίνουν τα περιστροφικά πανιά mainstream. Για παράδειγμα, η διάσημη εταιρεία του Αμβούργου Blohm + Voss, μετά την πετρελαϊκή κρίση του 1973, ξεκίνησε ενεργά την ανάπτυξη ενός περιστροφικού δεξαμενόπλοιου, αλλά μέχρι το 1986, οικονομικοί παράγοντες κάλυψαν αυτό το έργο. Μετά υπήρχε μια ολόκληρη σειρά ερασιτεχνικών σχεδίων.

Το 2007, φοιτητές στο Πανεπιστήμιο του Flensburg κατασκεύασαν ένα καταμαράν που τροφοδοτείται από ένα περιστροφικό πανί (Uni-cat Flensburg).

Το 2010, εμφανίστηκε το τρίτο πλοίο με περιστροφικά πανιά - το βαρύ φορτηγό E-Ship 1, το οποίο κατασκευάστηκε κατόπιν παραγγελίας της Enercon, ενός από τους μεγαλύτερους κατασκευαστές ανεμογεννητριών στον κόσμο. Στις 6 Ιουλίου 2010, το πλοίο καθελκύστηκε για πρώτη φορά και έκανε ένα σύντομο ταξίδι από το Emden στο Bremerhaven. Και ήδη τον Αύγουστο, πήγε στο πρώτο του ταξίδι εργασίας στην Ιρλανδία με ένα φορτίο εννέα ανεμογεννητριών. Το σκάφος είναι εξοπλισμένο με τέσσερις ρότορες Flettner και, φυσικά, ένα παραδοσιακό σύστημα πρόωσης σε περίπτωση ηρεμίας και για επιπλέον ισχύ. Ωστόσο, τα περιστροφικά πανιά χρησιμεύουν μόνο ως βοηθητικοί έλικες: για ένα φορτηγό 130 μέτρων, η ισχύς τους δεν είναι αρκετή για να αναπτύξει τη σωστή ταχύτητα. Οι κινητήρες είναι εννέα εργοστάσια παραγωγής ενέργειας της Mitsubishi και οι ρότορες τροφοδοτούνται από έναν ατμοστρόβιλο Siemens που χρησιμοποιεί ενέργεια από τα καυσαέρια. Τα περιστροφικά πανιά παρέχουν 30 έως 40% εξοικονόμηση καυσίμου στους 16 κόμβους.

Αλλά το turbosail του Cousteau παραμένει ακόμα σε κάποια λήθη: το "Alcyone" σήμερα είναι το μόνο πλήρους μεγέθους πλοίο με αυτό το είδος πρόωσης. Η εμπειρία των Γερμανών ναυπηγών θα δείξει αν έχει νόημα να αναπτυχθεί περαιτέρω το θέμα των πανιών που λειτουργούν με το φαινόμενο Magnus. Το κύριο πράγμα είναι να βρείτε μια επιχειρηματική περίπτωση για αυτό και να αποδείξετε την αποτελεσματικότητά του. Και εκεί, βλέπετε, όλη η παγκόσμια ναυτιλία θα κινηθεί προς την αρχή που περιέγραψε ένας ταλαντούχος Γερμανός επιστήμονας πριν από περισσότερα από 150 χρόνια.

Στις 2 Αυγούστου 2010, ο μεγαλύτερος κατασκευαστής αιολικών σταθμών στον κόσμο Enercon εκτόξευσε ένα περιστροφικό σκάφος 130 μέτρων, πλάτους 22 μέτρων, το οποίο αργότερα ονομάστηκε «E-Ship 1», στο ναυπηγείο Lindenau στο Κίελο. Στη συνέχεια δοκιμάστηκε με επιτυχία στη Βόρεια και στη Μεσόγειο Θάλασσα και αυτή τη στιγμή μεταφέρει ανεμογεννήτριες από τη Γερμανία, όπου παράγονται, σε άλλες ευρωπαϊκές χώρες. Αναπτύσσει ταχύτητα 17 κόμβων (32 km / h), μεταφέρει ταυτόχρονα περισσότερους από 9 χιλιάδες τόνους φορτίου, το πλήρωμά του είναι 15 άτομα.

Η ναυτιλιακή εταιρεία Wind Again με έδρα τη Σιγκαπούρη, μια τεχνολογία μείωσης καυσίμων και εκπομπών, προσφέρει ειδικά σχεδιασμένους ρότορες Flettner (αναδιπλούμενους) για δεξαμενόπλοια και φορτηγά πλοία. Θα μειώσουν την κατανάλωση καυσίμου κατά 30-40% και θα αποδώσουν σε 3-5 χρόνια.

Η φινλανδική εταιρεία ναυτικής μηχανικής Wartsila σχεδιάζει ήδη να προσαρμόσει τα turbosails σε κρουαζιερόπλοια. Αυτό οφείλεται στην επιθυμία της φινλανδικής εταιρείας φεριμπότ Viking Line να μειώσει την κατανάλωση καυσίμου και τη ρύπανση του περιβάλλοντος.

Η χρήση των ρότορων Flettner σε σκάφη αναψυχής μελετάται από το Πανεπιστήμιο του Flensburg (Γερμανία). Η αύξηση των τιμών του πετρελαίου και η ανησυχητική υπερθέρμανση του κλίματος φαίνεται να είναι ευνοϊκές συνθήκες για την επιστροφή των ανεμογεννητριών.