motorlu yelken "Barbara" ( tıklanabilir)
Anton Flettner sistemi "Buckau"nun rotor yelkenli ilk, henüz deneme aşamasında olan gemisi, tasarım değerlerine yakın parametreler gösterdikten sonra, Alman deniz denizcileri, onu değerlendirmek için sektörden başka bir gemi, ancak bu sefer tam teşekküllü bir taşıyıcı sipariş etti. gerçek ticari operasyonda. Ve 1926'da "Barbara" gemisi suya indirildi.
Benzersiz bir geminin başlatılması
İlk proje, 28 (!) yüksekliğinde ve yaklaşık yedi metre çapında bir rotor içeriyordu. Ancak ne yazık ki gerekli boyutta rulman mevcut değildi. Yani, oradaydılar - ancak yalnızca kayan yataklar vardı ve kayıp seviyesiyle eşleşmiyorlardı. Bu nedenle mevcut olanlardan yola çıkarak 17 metre yüksekliğinde ve 4 metre çapında üç adede kadar alüminyum rotor takmak zorunda kaldık. Her biri tabanda ve yüksekliğin 2/3'ünde iki mesnet üzerine asıldı.
Dönüşleri 41 hp gücünde elektrik motorları tarafından sağlandı. her birinin dönüş hızı 160 rpm idi. 8,5 m/s rüzgarda her rotorun hesaplanan itme kuvveti 4 tondu. 2850 ton deplasmanlı bir gemi için bu fazla değil, katılıyorum. Ama sonuçta bu saf bir yelkenli tekne değil. Ana enerji santrali, her biri 530 hp gücünde iki Bauart AG-Weser/MAN dizel motordan oluşuyordu. Her. Jeneratörlerin yanı sıra normal pervaneler üzerinde de çalıştılar ve tamamen sakin bir durumda bile 10 deniz mili hız sağladılar.
limanda döner yelkenli gemi ( tıklanabilir)
Gemi başarıyla test edildi, "yelkenlerin" itme kuvvetinin tasarıma yakın olduğu ortaya çıktı ve Avrupa çevresinden Akdeniz'e düzenli bir hat üzerinden gönderildi. Doğal olarak, tüm limanlarda ve rota boyunca bir sansasyon yarattı, ancak hiçbir özel çalışma veya yarış yapılmadı; pragmatik Almanlar, geminin operasyonunun teknik ve ekonomik parametrelerini amaçladıkları gibi incelediler.
Geminin nadiren saf "yelken" itiş gücüyle hareket ettiği açıktır. Rotorlar ya seyahat hızını artırmak ya da yakıt tasarrufu sağlamak için kullanılıyordu ki bu oldukça dikkat çekiciydi.
her taraftan... ( tıklanabilir)
Gerçekten de, hafif bir esintide yalnızca 120 hp maliyetle 12 tonluk itme gücü. - bu çok fazla. Hatta bunun ÇOK olduğunu bile söyleyebilirim. Rüzgar hızı artsaydı belki daha da fazla olurdu, ekonomik açıdan öyle görünüyor. her şey iyiydi. Sorun çıktığında gemi üç yıldır başarılı bir şekilde çalışıyordu: evet, evet, hepsi bu. "Büyük Buhran". Navlun hacimleri keskin bir şekilde düştü ve en önemlisi yakıt fiyatları da düştü. Tamamen anlamsız miktarlara. Ve sonra hoş olmayan bir şey netleşti:
motorlu yelkenli modeli
Evet. Yakıt tasarrufu gözle görülür düzeyde. Ancak o kadar kuruşa mal oluyor ki, üç rotordan oluşan kırk tonluk bir yapının tüm ek sistemleriyle (basınçlı yağlama, elektrik motorları için dişli kutuları ve elektrik motorlarının kendisi) maliyeti o kadar ek masraf getiriyor ki, artık yakıt tasarrufu yapmak istemiyorsunuz. Rotorsuz basit bir motorlu geminin kargo taşıması daha ucuz olacaktır.
Bu yüzden gemi buhran sırasında iki yıl bile dayanamadı ve 1931'de "basitleştirildi", rotor yelkenleri söküldü ve hiçbir şikayet olmaksızın normal bir kargo gemisine dönüştürüldü. Not: Ve şimdi konuya olan ilgi yeniden canlanıyor. Basit, kontrol edilmesi kolay rotorlar kullanarak rüzgardan yararlanmak iyi bir fikir olarak kabul edilir.
Deniz Bilimleri Adayı V. DYGALO, profesör, tuğamiral. Yazarın çizimleri.
Rus dört direkli barikatı "Kruzenshtern", "uçan hat P"nin bugüne kadar ayakta kalan tek temsilcisidir. 1926 yılında Almanya'da inşa edilen ve halen eğitim gemisi olarak hizmet veren gemi, yeni nesil Rus Donanması subaylarının yetiştirilmesine yardımcı oluyor.
Yelkenli gemiler arasında şampiyon beş direkli dev Preussen'dir.
En hızlı yelkenli gemi, çay kesme makinesi "Cutty Sark".
Hasta. 1. Magnus etkisi.
İlk döner gemi "Bukau".
Yelken kanadı rüzgar tahrikine sahip bir gemi.
Kargo gemisi "Dina-Schiff".
Tanker "Shin Eitoku Maru".
Döner tip dikey hava türbinlerine sahip bir gemi.
Tıpkı Avrasya kıtasının farklı yerlerinde arkeologlar tarafından bulunan ünlü Paleolitik "Venüsler"in - ilkel kadın heykellerinin - yazarını isimlendirmenin imkansız olduğu gibi, yelkenin ne zaman icat edildiği sorusuna da cevap vermek imkansızdır. Belki ikisi de - yelken ve "Venüs" - Eski Taş Devri'nde aynı anda ortaya çıktı? Bu konuda ancak tahmin yürütebiliriz. Kesin olarak söyleyebileceğimiz tek şey, yelkenin 6000 yıl önce zaten mevcut olduğudur; Mısırlılar, Nil boyunca seyrederken düz bir yelken kullanıyorlardı.
Yelkenin gelişimi, insanlığın gelişimine paralel ilerlemiş ve ünlü "rüzgar sıkacakları" - çay makaslarının ortaya çıktığı 19. yüzyılın ortalarında zirveye ulaşmış ve 20. yüzyılın başlarında - daha az değil. Hamburg şirketi "Laesh"in "Flyins P" tipi ("Flying P") ünlü gemileri. Beş direkli gemisi "Preussen", 20. yüzyılın başında dünyanın en büyük yelkenli gemisi olarak kabul edildi: kayıt kapasitesi - 5081 ton, deplasman - 11.000 ton Rekor, 6500 metrelik 45 yelkenli alanda kaldı. (Beş direk üzerindeki 30 tanesi düzdü). Buhar motoruyla çalışan ilk demir gemilerin rolü ne kadar büyük olursa olsun, ahşap yelkenli gemilerin haklı olarak en parlak dönemi olarak adlandırılabilecek dönem 19. yüzyıldı. kargo gemileri. Tasarımcılar, ticaret şirketlerinin artan rekabetinin ana faktörlerinden biri haline gelen hızlarını artırmaya çalışarak yelkenli gemilerin kalitesini artırmak için çalışmaya devam ettiler. Gemi inşa yarışmasında iki ülke öne çıktı: ABD ve İngiltere.
Amerikalılar çok hafif, ince ve hızlı gemiler (kırpıcılar) yapan ilk kişilerdi. Ancak İngilizler geride kalmadı ve çok geçmeden İngiliz ve Amerikan yelkenli gemileri arasında gerçek rekabetler başladı.
Gemilerin ortalama deplasmanı 1000-2000 tondu ama bazılarının deplasmanı 3500-4000 tona kadar çıkıyordu. Boyları genişliklerinin altı katıydı. Sonra gemi yapımının iyi bilinen prensibi ortaya çıktı - "uzun mesafeler". Gemi yapımcıları bu tür bir gemi yaratarak gerçek bir mucize yarattılar. Kırpıcının gövdesi kompozitti: omurga ve çerçeveler demirdendi, gövde ahşaptı ve yosun kirlenmesini önlemek için su altı kısmı bakır levhalarla kaplanmıştı. Bu sayede geminin yapısının hafifliği ve sağlamlığından ödün verilmemesi sağlandı.
Mürettebat sayısını 23-28 kişiye düşürmek ve bu yelkenli teknelerde denizde çalışmalarını kolaylaştırmak için 19. yüzyılın ortalarındaki teknolojik gelişmeler kullanıldı: vidalı direksiyon tahrikleri, dişli tahrikli el vinçleri, volanlı pompalar ve diğer mekanizmalar. "Denizin köpürtücülerinde" her şey en yüksek hıza ulaşmaya bağlıydı. Uzun ve ince, yılan balığı gövdesi kadar pürüzsüz bir gövdeye sahip olan kırkıcı gemilerin, dalgaları bir bıçak gibi kesen, zarif bir şekilde kavisli, keskin gövdeleri vardı. "Gökdelen" direkleri ve süper uzun bastonlar o kadar çok yelken taşıyordu ki, artık aşılması mümkün değildi. Ünlü çay kesme makineleri en hızlıları olarak kabul ediliyordu: hızları 20 knot'a (37 km/saat) ulaşıyordu. Saniyede on metreden fazla; bin tonluk, keskin burunlu gemi dalgadan dalgaya bu kadar hızlı uçtu (doğru, uçtu!). Ticaret şirketleriÇin'den yeni hasat çayı getiren ilk gemi olacak gemiye her yıl özel bir ödül veriliyordu; adı da buradan geliyor. Önceki yüzyılların yelken teçhizatı türleri ile karşılaştırıldığında, şimdiye kadar alışılagelmiş üç veya istisnai durumlarda dört sıralı düz yelken yerine, her direk üzerinde yediye kadar düz yelken taşıyan tam teçhizatlı bir makas vardı. İngiliz denizciler arasındaki isimleri (alttan başlayarak) şu şekilde geliyordu: alt yelken (ön yelken veya ana yelken), alt üst yelken, üst üst yelken, üst üst yelken, üst üst yelken, “kraliyet” yelken, “gökyüzü” yelken, “ay” yelken ( veya “gökdelen”). Yanlarda sıralanan ana yelkenlere ek olarak, arkadan rüzgar olması durumunda ince yuvarlak "ağaçların" üzerine ilave tilki yelkenleri, avlular boyunca uzanan liseller ve direklerin arasına ise kalas yelkenleri yerleştirildi. Tüm yelkenlerin toplam alanı 3300 m2 veya daha fazlaydı. Clipper olumlu bir rüzgarla tam yelkenle seyrederken, yandan bakıldığında okyanus yüzeyi üzerinde beyaz bir bulut uçuyormuş gibi görünüyordu. Zarafetleri, aerodinamik şekilleri, yelkenlerinin bolluğu ve hızları nedeniyle kesme makinesine başka bir isim verildi - "rüzgar sıkıştırıcıları" ("rüzgar sıkıştırıcıları").
Çay yarışları hız konusunda gerçek bir rekabete dönüştü. Örneğin, 1866'da, çay kargosunu taşıyan beş kesme makinesi neredeyse aynı anda Fuzhou'dan (Çin) ayrıldı. Bu hız yarışı dünyanın öbür ucundaki en heyecan verici deniz yolculuklarından biriydi. Beş hırslı kaptanın her biri önce Londra'ya gelmenin hayalini kuruyordu. Yarışta her şey tehlikedeydi. Yelkenli gemilerden biri olan Ariel, Atlantik Okyanusu'nda şiddetli bir fırtına sırasında saatlerce büyük bir listeyle yol aldı. Kesme makinesinin güvertesi boyunca dik dalgalar yuvarlandı. Ancak mürettebat, en az bir yelkeni çıkarmak yerine, ambar kapaklarını ve diğer tüm açıklıkları brandayla sıkıca kapattı. Denizciler denize düşmemek için iş yerlerinde kendilerini özel halatlarla bağladılar. Elementlere karşı mücadele neredeyse yarım gün sürdü. Gemi zaferle çıktı. 6 Eylül'de 99 günden az bir süre kalan "Ariel" İngiltere'ye geldi... 1869'da Süveyş Kanalı'nın açılmasının ardından "çay" hattındaki yelkenli gemi uçuşları kârsız hale geldi. "Ariel" İngiltere'den Japonya ve Avustralya'ya kömür taşımak gibi ufak tefek işler yaptı.
Yine de kısa bir süre için kesme gemiler yeniden moda oldu. Avustralya, Avrupa ve Amerika'nın ihtiyaç duyduğu çok sayıda yün üretmeye başladı. İlave kömür yüklemeden bu kadar uzun mesafelere gidebilecek yeterli buharlı gemi yoktu, bu yüzden yelkenli gemilerin hizmetlerine başvurmak zorunda kaldık. Ekim 1885'te, altı makas Avustralya'nın Sidney limanından İngiltere'ye doğru yola çıktı; bunların arasında, güzel çizgileri, muazzam yelken kapasitesi ve denize elverişliliği nedeniyle "Denizlerin Kraliçesi" olarak adlandırılan Cutty Sark da vardı. Yolculuğun altmış yedinci gününde Cutty Sark Londra'ya herkesten önce ulaştı. Bu, yelkenli gemiler için benzeri görülmemiş bir rekordu. Ve sadece yelken değil, aynı zamanda buhar da. Dönüş yolunda, kesme makinesi o zamanın en hızlı yolcu gemisi olan Britannia'yı geride bıraktı. Kaptanı uyandıran nöbetçi subayın şunları söylediğini söylüyorlar:
Sayın! Köprüye çıkın, olağanüstü bir şey oluyor - bir yelkenli bizi solluyor!
Kaptan gülümsedi ve yerinden kıpırdamadı.
Neden gidelim? Sonuçta bu Cutty Sark ve onunla rekabet etmenin faydası yok!
Kırpıcı gemilerin çağı, son güzelliklerden biri olan Hasperus'un hurdaya çıkarıldığı 1924 yılında sona erdi. Ve sadece Cutty Sark 1949'a kadar yelken açtı.
Ancak askeri ve nakliye yelkenli filosunun sona ermesiyle birlikte yelken de bitmedi. Spor gemileri ve tekneler için bir tahrik aracı olarak yelken, denizcilerin eğitiminde uzun süre büyük bir rol oynuyor ve oynamaya devam edecek.
Hızlı teknolojik ilerlemeye ciddi sorunların ortaya çıkması eşlik etmiştir. Çevre sorunları bazen doğaya onarılamaz zararlar veriyor. Petrol tankerlerinin yol açtığı felaketler ve açık denizdeki büyük yangınlar bunu doğruluyor. Yeni fikirler ve çözümler, dünya deniz filosunun çevre dostu olmasına yardımcı olmalıdır. Ve yelken yenilik taşıyabilir.
Neyse ki insanlık için, başkalarının fark etmediklerini görebilen ve tükenmez bir meraka sahip insanlar her zaman vardır; bu, tüm mucitlerin ayrılmaz bir özelliğidir.
Böyle bir kişi Alman mühendis Anton Flettner'dı (1885-1961). Bir keresinde bir yelkenliyle seyrederken, fırtınada 40-50 m yükseklikteki yelkenlerle çalışan denizcilerin çabalarını izlerken şöyle düşündü: Aynı rüzgar kuvvetini kullanarak klasik yelkeni başka bir şeyle değiştirmek mümkün mü? Düşünceler, Flettner'ı, 1852'de çevresinden akan bir sıvı veya gaz akışı içinde dönen bir cisme etki eden sonuçta ortaya çıkan enine kuvvetin, akış hızının olduğu yöne yönlendirildiğini kanıtlayan yurttaşı fizikçi Heinrich Gustav Magnus'u (1802-1870) hatırlamaya zorladı. ve gövdelerin eşleştiği rotasyon.
Magnus daha sonra pullarla yapılan bir deneyde böyle bir etkinin varlığını doğruladı. Kaselerden birinin üzerine yatay olarak motor bağlı bir silindir, diğerine ise dengeleme ağırlıkları yerleştirildi. Silindire hava üflendi ancak motor çalıştırılıncaya kadar hareketsiz kaldı ve terazinin dengesi bozulmadı. Bununla birlikte, bulunduğu çanak, dönüşün yönüne bağlı olarak yükselip alçaldığından, yalnızca motoru çalıştırmak ve böylece silindirin dönmesini sağlamak gerekiyordu. Bilim adamı bu deneyle şunu ortaya koydu: Dönen bir silindire hava akışı akarsa, silindirin bir tarafındaki akış ve dönüş hızları toplanır, diğer tarafındakiler çıkarılır. Dan beri yüksek hızlar Daha düşük basınçlara karşılık geldiğinde, hava akışına yerleştirilen dönen bir silindir üzerinde akışa dik bir itici kuvvet ortaya çıkar. Silindirin daha hızlı veya daha yavaş döndürülmesi durumunda artırılabilir veya azaltılabilir. Flettner'a gemideki yelkeni dönen bir silindirle değiştirme fikrini veren Magnus'un deneyleriydi. Ancak hemen şüpheler ortaya çıktı. Nitekim büyük bir gemide bu tür rotorlar 20-25 m yüksekliğinde devasa kulelere benzeyecek ve bu da fırtınada gemi için devasa bir tehlike yaratacaktır. Bu soruların yanıtlanması gerekiyordu ve Flettner araştırmasına başladı.
1923 yılının Haziran ayının son günlerinde modelle ilk deneylerini Berlin yakınlarındaki Wannsee Gölü'nde gerçekleştirdi. Çapı yaklaşık 15 cm ve yüksekliği yaklaşık 1 m olan kağıt silindirli, uzunluğu bir metreden kısa bir tekneydi. Onu döndürmek için bir saat mekanizması kullanıldı. Deneyler başarılıydı ancak dönüş sırasında rotorda ortaya çıkan kuvvetler de dahil olmak üzere pek çok soru kaldı.
Diğer tüm çalışmalar ve ilgili ölçümler laboratuvarda gerçekleştirildi. Sonuçları aşağıdaki gibiydi.
Dönen bir rotorun yüzeyi rüzgara maruz kalırsa, ikincisinin hızı değişir. Yüzeyin rüzgara doğru hareket ettiği yerde hızı azalır ve basınç artar. Rotorun karşı tarafında ise tam tersine hava akış hızı artar ve basınç düşer. Ortaya çıkan basınç farkı, kabı hareket ettirmek için kullanılabilecek bir itici güç yaratır.
Ancak Flettner'ın araştırmasındaki en şaşırtıcı şey başka bir şeydi. Ortaya çıkan itici gücün, sabit rotor üzerindeki rüzgar basıncından kat kat daha fazla olduğu ortaya çıktı. Hesaplamalar, kullanılan rüzgar enerjisinin, rotorun döndürülmesi için harcanan enerjiden yaklaşık 50 kat daha fazla olduğunu ve rotorun dönüş frekansına ve rüzgar hızına bağlı olduğunu gösterdi. Bir başka önemli durum da netleşti - döner bir gemiyi rüzgara karşı, rüzgar hattına yakın alternatif rotalar (tramo) ile seyretme olasılığı. Başka bir deyişle, böyle bir gemi için sıradan yelkenli gemilerin kullandığı doğal seyir kanunları geçerliliğini korudu. Ancak aynı zamanda, rotorun alanı, döner bir gemiyle yer değiştirme açısından karşılaştırılabilir olan geleneksel bir yelkenli teknenin yelken alanına göre yalnızca yüzde 0,1-0,15 olduğundan, beklentileri basitçe zekice değerlendirildi. ve (rotor) kütlesi, toplam yelkenli silah kütlesinden yaklaşık 5 kat daha azdı.
Doğal olarak silindirin dönmesi nedeniyle elde edilen kuvvetin bir kısmı sürüklenme (hareket halindeki geminin rota hattından ayrılması) oluşturmaya, diğer kısmı ise gemiyi ileri hareket ettirmeye harcanır.
Rüzgar tünelinde üfleme şunu gösterdi: Silindirin üstünü, çapı silindirin kendi çapından daha büyük olan bir diskle (düz bir plaka şeklinde) kaplarsanız bu itici güç neredeyse 2 kat artırılabilir. . Ayrıca rüzgar hızı ile rotorun açısal dönüş hızı arasındaki gerekli ilişkileri bulmak da önemliydi. Dönmeden kaynaklanan kuvvetin büyüklüğü buna bağlıdır; Bu nedenle rotorlar önce rüzgar tünelinde, ardından da maket gemide test edildi. Deney, deneysel bir gemi için optimum boyutların belirlenmesini mümkün kıldı ve o zamandan beri bu alışılmadık tahrik ünitesine "Flettner rotoru" adı verildi.
980 tonluk deplasmana sahip üç direkli gulet "Bukau", onu test eden ilk deney gemisi olarak kullanıldı. 1924 yılında üç direk yerine 13,1 m yüksekliğinde ve 1,5 m çapında iki silindir rotor kullanıldı. üzerine kurulu 220 V voltajlı iki DC elektrik motoruyla çalıştırıldılar. Elektrik, 33 kW (45 hp) kapasiteli küçük bir dizel jeneratör tarafından üretildi.
Testler Baltık'ta başladı ve başarıyla sona erdi. Şubat 1925'te gemi İngiltere'ye doğru “özgür şehir Danzig” den ayrıldı. Kuzey Denizi'nde Bukau güçlü denizlerle mücadele etmek zorunda kaldı, ancak uygun yeniden dengeleme nedeniyle uskuna sıradan gemilere göre daha az sallandı. Ağır rotorların geminin dengesini olumsuz yönde etkileyeceği veya yuvarlanma sırasında kendilerinin zarar göreceği korkusu gerçekleşmedi; yüzeylerindeki rüzgar basıncı büyük değerlere ulaşmadı. Aynı zamanda hava o kadar kötüydü ki Bukau ile aynı deplasmana sahip birçok gemi yakındaki limanlara sığındı. İngiliz gazeteleri, "Tek bir yelkenli gemi, bir döner guletin yaptığı yolculuğu tamamlayamazdı" diye yazdı.
Cuxhaven'a dönüş yolculuğuna da fırtınalar eşlik etti. Bu kez Bukau su hattı boyunca kömürle yüklendi ve diğer yelkenli gemilere göre avantajlarını bir kez daha gösterdi. Dalgalar güverteyi devirdi ve cankurtaran filikasını parçaladı, ancak rotorlar herhangi bir hasar almadı. Daha sonra guletin adı Baden-Baden olarak değiştirildi ve zorlu bir yolculuk daha yaptı: Biscay Körfezi'nde şiddetli bir fırtınaya dayandıktan sonra Atlantik Okyanusu'nu geçti ve New York'a sağ salim ulaştı.
Döner tahrik sistemi büyük övgü aldı. Bakımının geleneksel yelkenlere göre daha kolay olduğu ortaya çıktı ve hızla çalışma moduna girdiler ve bu nedenle testlere devam etmeye karar verdiler. 1924 yılında tersanede anonim şirket"Weser" (Almanya), döner tahrikle yelken açmak için özel olarak tasarlanmış ilk gemiydi. Adı "Barbara" idi ve Güney Amerika limanlarından Almanya'ya meyve taşıması amaçlanmıştı. 85 uzunluğunda, 15,2 genişliğinde ve 5,4 m draftına sahip olan geminin yaklaşık 3000 ton kargo kapasitesi vardı. İlk tasarıma göre 90 m yüksekliğinde dev bir rotorla donatılması gerekiyordu. ve 13,1 m çapında, ancak daha sonra "Bukau" guletinin deneyimi dikkate alınarak, devasa rotorun yerini 17 m yüksekliğinde ve 4 m çapında üç tane daha küçük olan aldı. Duvarlı alüminyum alaşımlarından yapılmışlardı. bir milimetreden biraz daha kalın. Her rotor için 26 kW (35 hp) gücünde, 150 rpm geliştiren bir motor vardı. Uygun yönde (105-110 derece yön açısı) 5 rüzgar kuvveti (8-11 m/s) ile döner iticilerin itme kuvveti, 780 kW (1060 hp) güce sahip bir motorun çalışmasına eşdeğerdi. ). Ek olarak, pervaneyi çalıştıran 750 kW'lık (1.020 hp) tek şaftlı dizel ünite, rotor itiş gücünü destekleyerek geminin 10 deniz mili (18,5 km/saat) hızla ilerlemesine olanak sağladı.
Esasen yelkenli gemiler olan döner gemilerin onlara göre çok büyük avantajları vardı. Artık yelkenleri temizlemek ve ayarlamak için mürettebatı güverteye çağırmaya gerek yoktu; yalnızca bir subay (köprüde) birkaç kolu kullanarak rotorların hareketini kontrol ediyordu. Bu gemiler, yakın mesafelerde (rüzgara karşı) 30 dereceye kadar seyrederken, sıradan yelkenli teknelerin çoğunda rüzgarın yönü ile hareket yönü arasındaki açı en az 40-50 derecedir. Seyahat hızı, rotorların dönüş hızıyla düzenlendi ve manevra, dönüş yönleri değiştirilerek kontrol edildi. Döner gemiler tersine bile dönebilir.
Bununla birlikte, döner iticilerin tasarımının karmaşıklığı ve en önemlisi, bunlarla donatılmış gemilerin, ilki tamamen rüzgara bağımlılık olan tüm dezavantajlarla birlikte yelkenli gemi olarak kalmaya devam etmesi, bunların yaygın kullanımına yol açmadı. .
Yine de tasarımcılar rüzgar enerjisini kullanma fikrine tekrar tekrar geri döndüler. Yirminci yüzyılın 60'lı yıllarının ortalarında, birçok denizcilik ülkesinde, rüzgar tahriki sorunuyla, yani bir geminin rüzgar motorları ve rüzgar iticileri yardımıyla hareketi ile ilgilenen özel tasarım büroları oluşturuldu. İlk durumda, rüzgar enerjisinin itiş gücüne dönüşümü zincir boyunca gerçekleşir: rüzgar motoru - şanzıman (mekanik veya elektrik) - pervane. Tasarım gereği, rüzgar türbinleri yatay dönme ekseniyle (1-, 2-, 3- veya çok kanatlı türbin) ve dikey eksenle, örneğin tambur tipi bir türbinle ayırt edilir; dönme hızı açısından - yüksek hız, yüksek dönme hızına sahip (dönme frekansı açısından elektrik jeneratörleriyle iyi bir şekilde birleşir) ve düşük hız, doğrudan pervane üzerinde büyük bir tork oluşturur. Bir rüzgar motoru kullanıldığında, gemi rüzgarın yönüne göre bir rota seçme konusunda sınırlı değildir, ancak rüzgar motorunun tekrarlanan enerji dönüşümü nedeniyle verimliliği düşüktür. Rüzgar motoru, 3-4 ila 12-14 m/s arasındaki rüzgar hızlarında etkilidir ve gemi, arkadan esen rüzgarlara göre karşı rüzgarlarda daha iyi hareket eder; 15-20 m/s rüzgar hızında, yok olma tehlikesi olduğundan durdurulması gerekiyor.
Çeşitli tasarımlardaki deneysel rüzgar türbinleri yatlarda başarıyla test edilmiştir. Bununla birlikte, büyük nakliye gemilerinde elektrik jeneratörleri için tahrik olarak bile kullanılmıyorlar, ancak bu yönde deneyler devam ediyor.
İkinci durumda, gemiyi çeken çekiş kuvveti doğrudan rüzgar türbini üzerinde ortaya çıkar, ancak doğrudan rüzgara karşı ve bu yöne yakın belirli bir rota açıları aralığında seyretmek imkansızdır; bu tür gemilerin hızları rüzgar hızına bağlıdır ve nispeten düşüktür - 7-10 deniz mili (13-18,5 km/saat). Rüzgar iticilerinin ana türleri arasında, halihazırda bildiğimiz Flettner rotoru, kanat yelkeni ve halen geliştirilmekte olan ve yaratılış çizgisi boyunca klasik yelken bulunmaktadır. en yeni malzemeler. Kırışmaya dayanıklı lavsan ve ısıya dayanıklı nitron, plastik ve sentetik elyaftan yapılmış, artan mukavemet ve hafiflik ile karakterize edilen malzemeler ortaya çıktı. Yelkenli tahrikli modern gemilerde kullanılırlar.
Rüzgar türbinleriyle ilgili ilk tam ölçekli çalışmalar 1960-1967'de Hamburg Gemi İnşa Enstitüsü'nde gerçekleştirildi; burada 17.000 tonluk ölü ağırlığa sahip bir kargo gemisi tasarımı geliştirildi. Rüzgar tünelinde 50 model ve deney havuzunda yapılan testler, 1982 yılında "Dina-Schiff" gemisinin inşa edilmesini mümkün kıldı. uzun zamandır dünyada hiçbir analogu yoktu. 16.500 ton yük taşıyabilen ve etkileyici boyutlara sahip bir yelkenli teknedir: uzunluk - 160,5 m, genişlik - 21 m, yan yükseklik - 13 m, taslak - 9,1 m Altı dönen direğin her biri, beş adet düz yelken taşır. boşluksuz profilli avlulara gerilmiş ve bir bütün olarak 1200 m2 alana sahip etkili (yüksek ve dar) dev bir yelken oluşturmuştur (tüm yelkenlerin toplam alanı 7200 m2'ye ulaşmıştır). 30 yelkenden herhangi birini kaldıran veya geri çeken elektrik motorları, bilgisayarın kurulu olduğu kontrol odasından vardiya zabiti tarafından kontrol ediliyor. Din-Schiff, yelkenlere ek olarak üç adet 330 kW (448 hp) dizel motorla donatılmıştı. Gemi ortalama 12 knot hıza ulaştı ve uygun rüzgarlarla 16 knot'a kadar çıktı.
Dyna-Schiff projesinin daha da geliştirilmesi, Almanya'nın Ahrensburg şehrinden Friedrich Weiss Araştırma Topluluğu tarafından sürdürüldü. Her biri profilli bir avluda bulunan bir şafta sarılmış yelkenlerin otomatik olarak geri çekilmesiyle muhteşem bir yelkenli kargo gemisi yarattı. Dökme yük gemisinin uzunluğu 65 m'dir; 1000 ton kargo taşıyabilmektedir. Üç döner direğin her biri beş düz yelken taşır; Ayrıca havanın sakin olması durumunda gemiye 350 kW (476 hp) gücünde yardımcı dizel motor takıldı. Yalnızca yelken tahrikini kullanan bu tür gemiler, 12-14 deniz mili hıza ulaşabilir ve güçlü bir kuvvetle arka rüzgar- 20'ye kadar (37 km/saat). Bu, modern bir konteyner gemisinin hızına karşılık gelir.
"Dina-Schiff" ve Ahrensburg'dan gelen dökme yük gemisi mevcut deniz yollarında yalnız değiller - Haziran 1990'dan bu yana, onlara Greenpeace örgütünün amiral gemisi olan ve Hamburg'da şu şekilde dönüştürülen "Rainbow-Urrior" eşlik ediyor " Dina-Schiff". Rüzgar kuvveti 5 olduğunda gemi 12 deniz milinin (22 km/saat) üzerinde bir hız geliştirir.
Bahsi geçen gemilerin iyi performansı dikkate alınarak, 900 ila 2000 ton taşıma kapasiteli kuru yük yelkenli gemileri tasarlanmaya çalışılıyor. Rüzgar kıyılarına yakın esiyor ve sıradan kuru yük gemilerine ve konteyner gemilerine yüzde 10-25 oranında yakıt tasarrufu sağlayacak ek yelken ekipmanı donatılması öneriliyor.
Rüzgar türbinlerinin ve rüzgar türbinlerinin geliştirilmesi, özellikle doğal petrol rezervlerinin sınırlı olduğu veya hiç bulunmadığı ülkelerde ciddiye alınmaktadır. Böylece, Japonya'da yalnızca 1980-1986 döneminde, mekanik tahrikin yanı sıra rüzgar tahrikine sahip 10 gemi işletmeye alındı. Bunların tipik bir temsilcisi, Temmuz 1980'de Imamura Shipbuilding tarafından denize indirilen 1.600 ton deplasmanlı kıyı tankeri Shin Eitoku Maru'dur. Ana boyutları: uzunluk - 66, genişlik - 10,6, taslak - 4,4 m Her biri 97 m2 alana sahip iki yelken ve 1177 kW (1600 hp) gücünde bir motorla donatılmıştır. Tankerin ortalama hızı 12 deniz milidir (22 km/saat). Yıllık yelkencilikte geçirdiği süre toplamın yüzde 15'i kadardır.
"Mekanik motor artı rüzgar tahriki" şemasını kullanan gemilerin inşasındaki en yüksek başarı, Japon gemisi "Usiki Pioneer" oldu. 26 bin ton deplasmanla 162,4 uzunluğa, 25,2 genişliğe ve 10,6 m su çekimine, 2427 kW (3300 hp) gücünde iki ana motora ve her biri 320 m2'lik iki yelkene sahiptir. Yelken ve motorlardan birinin birlikte kullanılmasıyla gemi ortalama 13,5 knot (25 km/saat) hızla seyredebilmektedir. Rüzgar tahrik sistemi bilgisayar komutlarıyla kontrol edilir.
Japon mühendisler ayrıca 17 bin ton yük ve 250 yolcu taşıyabilen yelkenli tekne için de tasarım geliştirdi. Yelkenlerin ayarlanması ve temizlenmesi ile ilgili tüm işler tamamen mekanize edilecektir. Bu, bir kişinin bilgisayar kullanarak altı direğe yerleştirilmiş 1500 m 2 yelkeni 20 saniyede idare etmesine olanak tanıyacak. Geminin maksimum hızı yaklaşık 20 deniz milidir (37 km/saat). En ufak bir esintiyi “yakalayabilir”. Tamamen sakinleşme durumunda motorların montajı sağlanır.
Yelken seçeneklerinin çok amaçlı ve oldukça pahalı testleri 1985 yılında Polonyalı bilim adamları ve tasarımcılar tarafından gerçekleştirildi. 550 ton deplasmanlı 50 metrelik deneysel gemi "Okyanusya" üzerine dayanıklı ve üç direk yerleştirildi. hafif alaşım toplam 700 m2 alana sahip düz yelkenli. Hidrolik tahrikler ve ağır hizmet tipi sentetik malzemeden (Kevlar) yapılmış özel dişliler kullanılarak takılıp çıkarıldılar. Rüzgar arttığında yelkenlerin alanı azalıyor, rüzgar 25 m/s'yi aştığında ise direk etrafında kutular halinde katlanıyordu.
Bu deneyim, Gdansk tersanesindeki gemi yapımcılarının 1986 yılında yelken teçhizatı Okyanusya'da kurulu olana neredeyse benzeyen Gwarek kruvaziyer gemisini inşa etmelerine olanak sağladı. "Gwarek", "Seyahat Bürosu"nun malı oldu. tekne evi Yolcuların 100 adet konforlu çift kişilik kabinde ağırlandığı rekreasyon. Geminin tüm kontrolü bilgisayar ve hidrolik sistemler kullanılarak köprüüstünden yapılmaktadır.
Yeni yelkenler daha modern sabitleme ve temizleme gerektiriyordu. Çeşitli direk tasarımları geliştirilmiştir ve her birinin kendi "önemli noktaları" vardır. Böylece bazı direkler dönen platformlara monte ediliyor ve yelkenler bir film ekranı gibi tersanelerden uzatılıp içlerine çekiliyor. Ve 1977 yılında Szczecin'den Polonyalı mucit A. Borowsky, ağır hizmet tipi sentetik malzemeden yapılmış ince bir dış kabuk ile birbirine bağlanan çok sayıda metal borudan oluşan bir direk için patent aldı. Bu tasarım normalden daha hafiftir ve gücünden daha düşük değildir.
Spor tekneler için de yeni tip yelkenler geliştirildi. Özellikle yeni bir tahrik cihazı - yelken kanadı - halihazırda uygulama alanı bulmuştur. Tasarım olarak bir planör veya uçağın kanadına benzer, ancak simetrik bir kesit profiline sahip, sert bir yelken şeklinde yapılmıştır. Düşük hücum açılarında çalıştığı, yüksek hızlar geliştiren buz teknelerine ve yelkenli katamaranlara kurulur. Daha da etkili olanı, saldırı açısına ve geminin veya teknenin kontra yönüne bağlı olarak değişen dışbükey-içbükey profile sahip kanat yelkendir. Örneğin Patient Lady U (ABD) katamaranında kullanılan tasarımda kanat-yelken, rüzgara belirli açılarda bilgisayar kullanılarak otomatik olarak takılan altı parçadan oluşuyor. Kontrplak, fiberglas, köpük ve sentetik kumaştan yapılmış olup, 28 m 2 alana sahip ağırlığı sadece 46 kg'dır.
Rüzgar tahriki ve motorlarıyla ilgilenen tasarımcılar, gemilerin hızını 20 knot'a çıkarmayı, yani çay kesme makinelerinin hızına ulaşmayı mümkün kılan projelere en çok ilgi duyuyor. Hoverkraft ve hidrofoil tahrik prensibi kullanılarak yelken filosunu modern bir temelde yeniden canlandırmak için girişimlerde bulunuluyor.
Yeni tip rüzgar türbinlerinin geliştirilmesinde de olumlu gelişmeler yaşanıyor. Böylece Alman mühendisler, altı polyester düzlemin iki dikey eksende yerleştirildiği ve birbirine 60 derecelik bir açıyla döndürüldüğü "atlıkarınca tipi" bir motor önerdiler. Bu tür hava türbinlerine etki eden rüzgar, onların dönmesine neden olur ve böylece kinetik enerjisini, geminin pervane şaftının mekanik dönme enerjisine dönüştürür.
Bugün oldukça fazla var çeşitli projeler Rüzgar türbinleri ve rüzgar türbinleri, hem uygulanmış hem de geliştirme aşamasındadır. Aralarından seçim yapabileceğiniz çok şey var, ancak uzmanlar en uygun seçeneğin deniz ve nehir gemilerine ana mekanik motora ek olarak rüzgar tahrik sistemi kurmak olduğu sonucuna varmışlardır. Bu, yüzde 25-30 yakıt tasarrufu sağlayacak ve gemilere 16 knot gibi oldukça kabul edilebilir bir hız sağlayacak ve ayrıca güçlü yerine enerji santrali nispeten az uygulayın. Bir şey daha gerekli koşul: Tüm yeni yelkenli tahrik türlerinin kullanılması, bilgisayarların yaygın olarak kullanılmasını gerektirir. Yalnızca yüksek hızlı bilgi işlem teknolojisi, geminin hareketini etkileyen tüm parametreleri hesaba katabilir ve böylece navigasyonun güvenliğini artırabilir.
Resimler için başlıklar
Hasta. 1. Şekilden de görülebileceği gibi dönen silindire hava akış yönüne çapraz bir kuvvet etki etmeye başlar. Dolayısıyla, döner bir gemi için en uygun rotanın rüzgarın doğrudan gemiye esmesi olduğu açıktır. Ve hareketin yönü yalnızca rotorun saat yönünde mi yoksa saat yönünün tersine mi döndüğüne bağlıdır.
Hasta. 2. Yakın rüzgar, bu açı 66°'den fazla ise tam, daha az ise dik rüzgar olarak adlandırılır. İleriye doğru hareket, yelkenli teknenin rotasıyla çakışan rüzgar basıncı bileşeni (a) tarafından sağlanırken, yanal bileşenin (b) hareketi geminin omurgası tarafından nötrleştirilir.
Görünüşe göre teknik yaratıcılıkta kabaca şişe modelleme olarak adlandırılabilecek bir fenomen ortaya çıktı. Gerçek şu ki, modelciler en çok çeşitli yönler giderek daha fazla... plastik şişeler kullanılıyor. Bu hafif ve aynı zamanda dayanıklı gemilerden yat ve katamaran modelleri için güzel gövdeler, uçak ve araba modellerinin hava motorlarını tahrik etmek için basınçlı hava silindirleri yapılır. İnce şeffaf plastik, uçak modelleri için fener yapmak için ideal bir malzeme haline geldi.
Ve işte tasarımında plastik kapların kullanıldığı başka bir model. Bu, orijinal döner rüzgar tahrik sistemine sahip bir katamarandır.
Başlangıç olarak, rotorun nasıl itici bir aerodinamik kuvvet ürettiğine dair birkaç sözle başlayalım. Dönen bir silindirin bir hava akışına yerleştirilmesi durumunda, akış yönüne dik bir kuvvetin silindire etki edeceği uzun zamandır bilinmektedir. Gerçek şu ki, silindir döndüğünde, yüzeyinin parçalarından birinin hareket yönü hava akış yönü ile çakışıyor ve karşı parçanın dönüşü de onunla çakışıyor.
Hava akış hızı ile içindeki basınç arasındaki ilişkiyi kuran Bernoulli yasasına göre akış hızı arttıkça içindeki basınç azalır. Silindirik yüzeyin ve akışın karşıt hareketi olan bir bölgede dönen bir silindiri üflerken, basınç, silindirik yüzey ve havanın birlikte hareket ettiği bölgedeki basınçtan daha azdır. Bir basınç farkının ortaya çıkması, hava akışının daha yüksek basınç bölgesinden daha düşük basınç bölgesine hareketine dik olarak yönlendirilmiş bir kuvvetin oluşmasına neden olur.
Zaman zaman gemileri hareket ettirmek için rotorların kullanılmasına yönelik girişimlerde bulunulmuştur. En başarılı olanlardan biri Jacques-Yves Cousteau'nun araştırma gemisi Calypso'ya kurulan tahrik ünitesidir. Geminin merkez düzlemine monte edilen döner silindirler, okyanus geçişlerinde büyük miktarda yakıt tasarrufu sağlar.
1 - köprü traversi (kontrplak s15.2 adet); 2- köprü platformu (çam, çıtalar 60×15); 3 - rotor muhafazaları; Katamaran model gövdesinin 4 ön kısmı; 5 - omurga; 6 - katamaran modelinin gövdesinin arka kısmı; 7 - direksiyon cihazı; 8- rondelalar; 9 - M5 cıvatası; 10 - ara parça rondelası (kauçuk); 11 - M5 somunu; 12,17,21,22 - geniş rondelalar (çelik); 13 - valf somunu (2 adet); 14 - makaralı valf (bisikletin iç borusundan); 15 iplikli fiş; 16-sızdırmazlık rondelası (kauçuk); 18 - ara parça manşonu (duralumin); 19 - rulman (2 adet); 20 - rotor mili (çelik); 23 - M6 somunu; 24 - yatak muhafazası (duralumin)
Calypso'daki rotorların küçük bir yardımcı motor tarafından döndürüldüğüne dikkat edilmelidir. Ancak hava akışıyla çalıştırılan cihazlar da iyi sonuçlar verir.
Önerilen katamaran modelinde rotorlar aynı zamanda hava akışıyla da döndürülmektedir. Rotorların her biri plastik şişe Yüzeyinde çok sayıda bıçağın bulunduğu - üflendiğinde, yataklara dikey olarak monte edilen böyle bir şişe eksenel dönüş alır.
Bununla birlikte, katamaranı gövdelerle yapmaya başlamak mantıklıdır - her biri iki adet bir buçuk veya iki litrelik şişe gerektirecektir. Plastik kaplar tek bir gövdede alt kısımda birleştirilir ve bir M5 cıvata, somun ve pullarla (iki çelik ve bir kauçuk) bağlanır. Bu bağlantının çok sağlam olduğu ortaya çıkıyor ve kesinlikle doğru hizalama sağlıyor. Gerçek şu ki, bir geminin alt çıkıntıları diğerinin çöküntülerine düşüyor.
Böyle bir bağlantı için özel aletler gereklidir - uzatılmış bıçağı olan bir tornavida ve uzun bir lokma anahtar. Şişelerin içine bağlantı elemanları yerleştirmek için sıradan hamuru kullanarak aletlere bir cıvata, somun ve rondela yapıştırılabilir.
1 - kaplama (huş ağacı, şerit 12×10, 2 adet); 2 - plaka (kontrplak s5)
Rotor muhafazası(rotor tabanı 1,5 veya 2 l kapasiteli plastik bir şişedir)
Dört şişenin de mantarlarına bisiklet iç lastiklerinden valfler yerleştirilir, gövdeler köprülerin çapraz çubuklarına somunlarla sabitlenir. Ek olarak, valfler aracılığıyla, muhafazaların içinde aşırı hava basıncı oluşturmak için sıradan bir bisiklet pompası kullanabilirsiniz, bu da onların sağlamlığını önemli ölçüde artırır.
Bu şekilde hazırlanan tekneler, bir platform (60x15 mm kesitli çam tahtası) ve iki çapraz elemandan (15 mm kalınlığında kontrplak) oluşan bir köprü kullanılarak tek bir katamarana monte edilir. Köprü parçaları 4 mm çapında uzun vidalarla bağlanır. Çapraz çubuklarda vanalar için delikler açılır. Bitmiş köprü zımparalanır, boyanır ve iki veya üç kat parke verniği ile kaplanır.
Katamaranın omurgası 5 mm kalınlığında kontrplaktan kesilmiş ve üst kısmına epoksi reçine ile iki huş ağacı bloğu yapıştırılmıştır. Omurganın ön kısmı yuvarlatılmış, arka kısmı kama şeklinde taşlanmıştır. Bitmiş omurga zımparalanır ve iki kat parke verniği ile kaplanır. Gerektiğinde katamaranın stabilitesi yetersiz ise omurganın ucuna kurşun ampul asılabilir. Omurganın köprü platformuna 4 mm çapında dört vidayla sabitlenmesi.
Katamaranın direksiyon cihazı kontrplak bir direksiyon simidi ve bir yeke dingilinden oluşur. İkincisi 4 mm çelik telden bükülür ve bir ucunda bir M4 iplik kesilir. Kuyruk tüyü, yuvarlatılmış ön kısmı ve sivri arka kenarları olan simetrik bir profile sahiptir. Tüyün bitirilmesi standarttır: zımparalama, boyama ve parke verniği ile kaplama.
Tüy ile yeke aksı arasındaki bağlantı, epoksi yapıştırıcı kullanılarak tek parçadır. Ancak katamaranın periyodik olarak sökülmesi gerekiyorsa, aksı tüyün içine yapıştırırken üzerindeki dişlerin ince bir tabaka gres ile kaplanması gerekir. Reçine sertleştikten sonra aksın kalemden sökülmesi kolay olacaktır. Dümen cihazının bir çift somun ve pul ile köprü platformuna sabitlenmesi.
Ve şimdi asıl mesele, döner bir tahrik ünitesinin imalatıdır. Daha önce de belirtildiği gibi, rotorların her biri, yüzeyinde çok sayıda bükülmüş bıçağın bulunduğu bir platforma menteşelenen bir buçuk veya iki litrelik plastik bir şişedir. Böyle bir rotor, bir hava akışıyla üflendiğinde dönmeye başlar. Bıçakların düzgün ve düzgün olmasını sağlamak için, rotor şişesinin duvarını kesmek için bir çalışma aleti olarak bir elektrikli brülör veya ev yapımı bir elektrikli termal kesici kullanılması tavsiye edilir.
1 - kesme parçası (nikrom, d0,5 tel); 2 - porselen blok (lamba yuvasından); 3 - tanıtıcı (bir dosyadan); 4 - iki telli kablonun bağlanması
Direksiyon kutusu:
1 - yeke ekseni (çelik, d4 tel); 2- köprü platformu; 3 - M4 somunları; 4 - direksiyon tüyü (kontrplak s6); 5 - rondelalar
İkincisinin bir dosyadan ahşap bir saptan, akkor lamba soketinden bir porselen bloktan ve 0,5 mm çapında nikrom telden montajı kolaydır. Cihaz LATR tarafından desteklenmektedir. Voltaj, nikrom telin, plastiğin yalnızca eriyeceği, ancak hiçbir durumda yanmayacağı şekilde ısıtılmasını sağlamalıdır.
Bıçakların dış hatlarının yüzeydeki ince bir keçeli kalemle bir şablona göre işaretlenmesi tavsiye edilir - bıçağın boyutuna göre içine bir pencere kesilmiş bir teneke levha. Kesmeden önce penceredeki birkaç deliği eritmek ve ardından bıçağın konturu boyunca yarıklar açmak mantıklıdır. İyi havalandırılmış bir alanda, tercihen açık bir pencerenin yakınında bir termal kesiciyle çalışmanız gerektiğine dikkat edilmelidir. Bu şekilde hazırlanan bir rotorda kanatlar yaklaşık 35° bükülür.
Rotor menteşe üniteleri, kelimenin tam anlamıyla en hafif esintiden bile son derece kolay bir şekilde dönmelerini sağlamalıdır. Bu sadece bilyalı rulmanlar kullanılarak yapılabilir. İki litrelik şişeler için 18 (dış) ve 6 (iç) mm çapında ve 6 mm genişliğinde rulmanlar oldukça uygundur.
Yatakları şişenin boynuna sabitlemek için duralumin bir muhafazaya ihtiyacınız vardır; boyunda 8 mm çapında delikli standart bir şişe kapağı ile sabitlenir. Üzerinde yatakların ve buna bağlı olarak rotorun döndüğü kademeli makara çelikten yapılmıştır; köprü platformuna M6 somunla sabitlenmiştir. Rotorun kolay dönmesini sağlamak için, yatakları mahfazaya monte etmeden önce, üzerlerindeki gresi çıkarın (yatakları gazyağı ile durulayın) ve dikiş makinelerine yönelik makine yağını uygulayın.
Deniz denemeleri sırasında, uygun şekilde ayarlanmış bir katamaranın döner tahrik ünitesi kolayca döner ve rüzgara doğru yana doğru yönlendirilen tekne hızla hızlanır ve otomatik olarak rüzgarın yönüne göre rotasını korur. Modelin sürüklenmesi veya düşmesi durumunda, omurgayı ileri veya geri hareket ettirerek yanal direnç merkezini kaydırmak gerekir.
Döner bir katamaranın, rüzgarın doğrudan gemiye estiği körfez rüzgarı rotasında değil, aynı zamanda daha dolgun veya daha keskin rotalarda da yelken açabileceği unutulmamalıdır. Elbette klasik yelkenli bir katamaran rüzgara doğru biraz daha dik seyredebilir.
Ünlü belgesel dizisi “Cousteau Ekibinin Sualtı Odyssey'i”, 1960'larda ve 1970'lerde büyük Fransız oşinograf tarafından çekildi. Cousteau'nun ana gemisi daha sonra İngiliz mayın tarama gemisi Calypso'dan dönüştürüldü. Ancak sonraki filmlerden birinde - "Dünyanın Yeniden Keşfi" - başka bir gemi ortaya çıktı, "Halcyone" yatına bakıldığında, birçok TV izleyicisi kendilerine şu soruyu sordu: yatta ne tür garip borular var? Belki bunlar kazan veya motor boru tesisatıdır, bunların YELKEN... turboyelken olduğunu öğrenirseniz ne kadar şaşıracağınızı hayal edin.
Cousteau Vakfı, Alcyone yatını satın aldı. 1985 ve bu gemi bir araştırma gemisi olarak değil, turbo yelkenlerin etkinliğini incelemek için bir üs olarak mı görülüyordu? - orijinal gemi tahrik sistemi. Ve 11 yıl sonra efsanevi “Calypso” battığında, seferin ana gemisi olarak “Alcyone” yerini aldı (bu arada, bugün “Calypso” Concarneau limanında kaldırılmış ve yarı yağmalanmış durumda) ) Aslında turbo yelkeni Cousteau tarafından icat edildi. Tıpkı denizin derinliklerini ve Dünya Okyanusunun yüzeyini keşfetmek için tüplü dalış ekipmanı, su altı tabağı ve diğer birçok cihaz gibi. Fikir 1980'lerin başında doğdu ve aşağıdakilerden oluşuyordu? su kuşları için en çevre dostu ama aynı zamanda kullanışlı ve modern tahrik cihazını yaratmak. Rüzgar enerjisinin kullanımı en çok görülüyor umut verici yön araştırma. Ancak sorun şu: İnsanoğlu yelkeni birkaç bin yıl önce icat etti ve bundan daha basit ve daha mantıklı ne olabilir?
Elbette Cousteau ve arkadaşları, yalnızca yelkenle hareket eden bir gemi inşa etmenin imkansız olduğunu anlamıştı. Belki daha doğrusu, ancak sürüş performansı çok vasat olacak ve hava ve rüzgar yönü değişkenliklerine bağlı olacaktır. Bu nedenle başlangıçta yeni “yelkenin” yalnızca geleneksel dizel motorlara yardım etmek için kullanılan bir yardımcı güç olması planlanmıştı. Aynı zamanda turbo yelken, dizel yakıt tüketimini önemli ölçüde azaltacak ve kuvvetli rüzgarlarda geminin tek tahrik cihazı haline gelebilecektir. Ve araştırma ekibi dikkatlerini geçmişe, gemi yapımına ciddi katkılarda bulunan ünlü uçak tasarımcısı Alman mühendis Anton Flettner'in icadına çevirdi.
Turbo yelken, özel bir pompayla donatılmış içi boş bir silindirdir. Pompa, yelkenin bir tarafında vakum oluşturarak yelkenin içine hava pompalar ve dışarıdaki hava, turboyelkenin etrafından akmaya başlar. farklı hızlarda ve gemi hava basıncına dik yönde hareket etmeye başlar. Bu, bir uçağın kanadına etki eden kaldırma kuvvetini çok andırır; basınç kanadın altından daha fazladır ve yukarı doğru iter. Turboyelken, yeterli pompa gücü olduğu sürece geminin her türlü rüzgara karşı hareket etmesini sağlar. Geleneksel deniz motoru için yardımcı sistem olarak kullanılır. Cousteau'nun "Halcyon" ekibinin gemisine kurulan iki turbo yelken, %50'ye varan yakıt tasarrufu sağladı.
Flettner rotoru ve Magnus etkisi
16 Eylül 1922'de Anton Flettner, döner gemi olarak adlandırılan gemi için bir Alman patenti aldı. Ve Ekim 1924'te deneysel döner gemi Buckau, Kiel'deki Friedrich Krupp gemi inşa şirketinin kızaklarından ayrıldı. Doğru, gulet sıfırdan inşa edilmedi: Flettner'ın rotorlarının kurulumundan önce, sıradan bir yelkenli gemiydi, Flettner'ın fikri, özü aşağıdaki olan Magnus etkisini kullanmaktı: hava (veya sıvı) olduğunda. ) akış dönen bir cisim etrafında akar, akış yönüne dik olan ve cismi etkileyen bir kuvvet oluşturulur. Sorun şu ki? dönen bir nesnenin kendi etrafında bir girdap hareketi yaratması. Nesnenin girdap yönünün sıvı veya gaz akış yönü ile çakıştığı tarafta ortamın hızı artar, karşı tarafta ise azalır. Basınç farkı, dönme yönü ile akış yönünün zıt olduğu taraftan, çakıştığı tarafa doğru yönlendirilen enine bir kuvvet oluşturur.
Louis Prandtl, Alman mühendisin gelişimi hakkındaki makalesinde "Flettner'ın rüzgar gemisi, alışılmadık derecede gayretli gazete propagandası sayesinde herkesin dilinde" diye yazdı. Bu etki, 1852'de Berlinli fizikçi Heinrich Magnus tarafından keşfedildi.
Magnus etkisi
Alman havacılık mühendisi ve mucit Anton Flettner (1885–1961), denizcilik tarihine yelkenleri değiştirmeye çalışan adam olarak geçti. Atlantik ve Hint okyanuslarını yelkenliyle uzun süre seyahat etme fırsatı buldu. O dönemin yelkenli gemilerinin direklerine çok sayıda yelken takılıydı. Yelken ekipmanı pahalıydı, karmaşıktı ve aerodinamik açıdan pek verimli değildi. Fırtına sırasında bile 40-50 metre yükseklikte yelkenler üzerinde çalışmak zorunda kalan denizcileri sürekli tehlikeler bekliyordu. Yolculuk sırasında genç mühendisin aklına, büyük çaba gerektiren yelkenleri yenisiyle değiştirme fikri geldi. Ana itici gücü aynı zamanda rüzgar olan daha basit ama etkili bir cihaz. Bunu düşünürken vatandaşı fizikçi Heinrich Gustav Magnus'un (1802-1870) yaptığı aerodinamik deneyleri hatırladı. Silindir hava akışında döndüğünde, silindirin dönüş yönüne bağlı olarak yönde bir enine kuvvetin ortaya çıktığını (Magnus etkisi) bulmuşlardır.
Klasik deneylerinden biri şu şekildeydi: “Pirinç bir silindir iki nokta arasında dönebilir; Silindire, üstte olduğu gibi bir kordonla hızlı dönüş sağlandı. Dönen silindir, kolaylıkla dönebilen bir çerçeveye yerleştirildi. Bu sistem, küçük bir santrifüj pompa kullanılarak güçlü bir hava akışına maruz bırakıldı. Silindir, hava akımına dik bir yönde saptırıldı ve? üstelik silindirin eksenine, dönme yönlerinin ve jetin aynı olduğu yönde" (L. Prandtl, "Magnus Etkisi ve Rüzgar Gemisi", 1925). A. Flettner hemen şunu düşündü: yelkenlerin yerini gemiye monte edilen döner silindirler alabilir. Silindir yüzeyinin hava akışına karşı hareket ettiği yerde rüzgar hızının azaldığı ve basıncın arttığı ortaya çıktı. Silindirin diğer tarafında ise bunun tersi doğrudur; hava akış hızı artar ve basınç düşer. Silindirin farklı taraflarındaki basınç farkı, gemiyi hareket ettiren itici güçtür. Bu, gemiyi hareket ettirmek için rüzgarın kuvvetini kullanan döner ekipmanın temel çalışma prensibidir. Her şey çok basit, ancak Magnus etkisi yarım yüzyıldan fazla bir süredir bilinmesine rağmen yalnızca A. Flettner "geçmedi". Planı 1923'te Berlin'den çok uzak olmayan bir gölde uygulamaya başladı. Aslında Flettner oldukça basit bir şey yaptı. Bir metre uzunluğundaki bir test teknesine yaklaşık bir metre yüksekliğinde ve 15 cm çapında bir kağıt silindir-rotor yerleştirdi, öyle mi? onu döndürmek için bir saat mekanizması kullanıldı. Ve tekne yelken açtı. Yelkenli gemilerin kaptanları, A. Flettner'ın yelkenleri değiştirmek istediği silindirleriyle alay etti. Mucit, icadıyla sanatın zengin patronlarının ilgisini çekmeyi başardı. 1924 yılında, 54 metrelik Buckau guletine üç direk yerine iki döner silindir monte edildi. Bu silindirler 45 hp'lik bir dizel jeneratör tarafından döndürülüyordu. Bukau rotorları elektrik motorlarıyla çalıştırılıyordu. Aslında tasarım açısından Magnus'un klasik deneylerinden hiçbir farkı yoktu. Rotorun rüzgara doğru döndüğü tarafta yüksek basınç alanı, karşı tarafta ise düşük basınç alanı oluşturuldu. Ortaya çıkan kuvvet gemiyi hareket ettirdi. Üstelik bu kuvvet, sabit bir rotor üzerindeki rüzgar basıncı kuvvetinden yaklaşık 50 kat daha büyüktü! Bu, Flettner için çok büyük umutların kapısını açtı. Diğer şeylerin yanı sıra, rotorun alanı ve kütlesi, eşit itici güç sağlayacak olan yelken teçhizatının alanından birkaç kat daha küçüktü. Rotorun kontrolü çok daha kolaydı ve üretimi oldukça ucuzdu. Flettner yukarıdan rotorları plaka benzeri düzlemlerle kapladı - bu, hava akışlarının rotora göre doğru yönlendirilmesi nedeniyle tahrik kuvvetini yaklaşık iki katına çıkardı. Bukau için optimum rotor yüksekliği ve çapı, gelecekteki geminin bir modelinin bir rüzgar tünelinde üflenmesiyle hesaplandı.
Cousteau'nun turbo yelkeni -
Alkyone, 2011 yılı itibarıyla dünyada Cousteau turbo yelkenli tek gemidir. Büyük oşinografın 1997'deki ölümü, ikinci benzer gemi Calypso II'nin inşasına son verdi ve diğer gemi yapımcıları alışılmadık tasarımdan korkuyor... Flettner rotoru kendini mükemmel bir şekilde gösterdi. Geleneksel bir yelkenli geminin aksine, döner gemi pratikte kötü hava koşullarından ve kuvvetli yan rüzgarlardan korkmuyordu ve 25°'lik bir açıyla alternatif yönlerde kolayca yelken açabiliyordu. karşı rüzgara (geleneksel bir yelken için sınır yaklaşık 45°'dir). İki silindirik rotor (yükseklik 13,1 m, çap 1,5 m) geminin mükemmel şekilde dengelenmesini mümkün kıldı - Bukau'nun yeniden yapılanmadan önce olduğu yelkenli tekneden daha stabil olduğu ortaya çıktı. Testler sakin koşullarda, fırtınalarda ve kasıtlı aşırı yük altında gerçekleştirildi ve ciddi bir eksiklik tespit edilmedi. Geminin hareketi için en avantajlı yön, rüzgarın gemi eksenine tam olarak dik olan yönüydü ve hareket yönü (ileri veya geri), rotorların dönüş yönüne göre belirleniyordu. 1925 yılı Şubat ayının ortalarında, yelken yerine Flettner rotorlarıyla donatılmış gulet Buckau, Danzig'i (şimdiki Gdansk) İskoçya'ya bıraktı. Hava kötüydü ve yelkenli gemilerin çoğu limanlardan ayrılmaya cesaret edemiyordu. Kuzey Denizi'nde Buckau, kuvvetli rüzgarlar ve büyük dalgalarla mücadele etmek zorunda kaldı, ancak gulet, karşılaşılan diğer yelkenli gemilere göre daha az yana yattı. Bu yolculuk sırasında, kuvvete bağlı olarak yelkenleri değiştirmek için hiçbir mürettebat üyesinin güverteye çağrılmasına gerek yoktu. veya yön rüzgarı. İhtiyaç duyulan tek şey, kaptan köşkünü terk etmeden rotorların faaliyetlerini kontrol edebilen bir saat navigatörüydü. Daha önce üç direkli bir guletin mürettebatı en az 20 denizciden oluşuyordu; döner gemiye dönüştürüldükten sonra 10 kişi yeterliydi.
Aynı yıl, tersane ikinci döner gemisini - 17 metrelik üç rotorla sürülen güçlü kargo gemisi Barbara'yı - inşa etti. Aynı zamanda her rotor için yalnızca 35 hp gücünde bir küçük motor yeterliydi. (saatte azami hız her rotorun dönüşü 160 rpm)! Rotorların itme kuvveti, yaklaşık 1000 hp güce sahip geleneksel bir gemi dizel motoruyla birleştirilmiş vidalı bir pervanenin itme kuvvetine eşdeğerdi. Bununla birlikte, gemide aynı zamanda bir dizel motor da vardı: rotorlara ek olarak pervaneyi de çalıştırıyordu (bu, sakin havalarda tek tahrik cihazı olarak kaldı). 1926'da "Barbara" gemisini inşa etti. Turbo yelkenler - Flettner rotorları ile donatılması önceden planlanmıştı. Yaklaşık 17 m yüksekliğinde, 90 m uzunluğunda ve 13 m genişliğinde üç rotor monte edildi. Barbara, planlandığı gibi bir süreliğine meyveleri İtalya'dan Hamburg'a başarıyla taşıdı. Yolculuğun yaklaşık% 30-40'ı rüzgarla sağlandı. 4-6 puanlık bir rüzgarla "Barbara" 13 knot hıza ulaştı. Döner geminin Atlantik Okyanusu'nda daha uzun yolculuklarda test edilmesi planlandı. Ancak 1920'lerin sonlarında Büyük Buhran yaşandı. 1929'da charter şirketi Barbara'yı kiralamaya devam etmeyi reddetti ve Barbara satıldı. Yeni sahibi rotorları çıkardı ve gemiyi geleneksel şemaya göre yeniden donattı. Yine de rotor, rüzgara bağımlı olması ve güç ve hız üzerindeki belirli sınırlamalar nedeniyle geleneksel dizel enerji santraliyle birlikte kullanılan vidalı pervanelerden daha düşüktü. Flettner daha ileri araştırmalara yöneldi ve Baden-Baden sonunda Karayip Denizi'ndeki bir fırtına sırasında battı. 1931. Ve uzun süre rotor yelkenlerini unuttular...
Döner gemilerin başlangıcı oldukça başarılı görünüyordu, ancak geliştirilmediler ve uzun süre unutuldular. Neden? İlk olarak, döner gemilerin "babası" A. Flettner, helikopter yaratma işine daldı ve ilgilenmeyi bıraktı. deniz taşımacılığı ile. İkincisi, tüm avantajlarına rağmen, döner gemiler, esas olarak rüzgara bağımlılık olan, bilim adamlarının iklim ısınmasını azaltmak için çeşitli önlemler önermeye başladıkları yirminci yüzyılın 80'li yıllarında yeniden ilgilenmeye başlayan, doğasında olan dezavantajları olan yelkenli gemiler olarak kaldı. , kirliliğin azaltılması, daha rasyonel yakıt tüketimi. Onları ilk hatırlayanlardan biri derinliklerin kaşifi Fransız Jacques-Yves Cousteau'ydu (1910–1997). Turboyelken sisteminin çalışmasını test etmek ve giderek pahalılaşan yakıt tüketimini azaltmak için iki direkli katamaran "Alcyone" (Alcyone, rüzgar tanrısı Aeolus'un kızıdır) döner bir gemiye dönüştürüldü. 1985 yılında yelken açarak Kanada ve Amerika'yı ziyaret etti, Horn Burnu'nu turladı, Avustralya, Endonezya, Madagaskar ve Güney Afrika çevresini dolaştı. Hazar Denizi'ne nakledildi ve orada çeşitli araştırmalar yaparak üç ay boyunca yelken açtı. Alcyone hala iki farklı tahrik sistemi kullanıyor; iki dizel motor ve iki turbo yelken.
Turboyelken Kusto
Yelkenli tekneler de 20. yüzyıl boyunca inşa edildi. Bu tip modern gemilerde yelkenler elektrik motorları kullanılarak sarılır ve yeni malzemeler tasarımı önemli ölçüde daha hafif hale getirir. Ancak yelkenli bir yelkenli teknedir ve rüzgar enerjisini tamamen yeni bir şekilde kullanma fikri Flettner'ın zamanından beri havadaydı. Ve yorulmak bilmeyen maceracı ve kaşif Jacques-Yves Cousteau tarafından ele geçirildi. 23 Aralık 1986'da, makalenin başında bahsedilen Halcyone piyasaya sürüldükten sonra Cousteau ve meslektaşları Lucien Malavard ve Bertrand Charrier, US4630997 numaralı ortak patenti aldı. "Hareketli bir sıvı veya gazın kullanımı yoluyla kuvvet üreten bir cihaz" için. Genel açıklamaşuna benziyor: “Cihaz, hareket eden bir ortamın içine mi yerleştirildi? bir yönde; bu durumda birinciye dik yönde etki eden bir kuvvet ortaya çıkar. Cihaz, itici gücün yelken alanıyla orantılı olduğu devasa yelkenlerin kullanımını ortadan kaldırıyor." Cousteau turbo yelkeninin Flettner rotor yelkeninden farkı nedir? Enine kesitte turbo yelken, keskin ucu yuvarlatılmış uzun bir damlaya benzer. "Düşmenin" yanlarında, birinden (ileri veya geri hareket etme ihtiyacına bağlı olarak) havanın emildiği hava giriş ızgaraları vardır. Rüzgarın hava girişine maksimum verimli şekilde emilmesini sağlamak için, turbosail üzerine bir elektrik motoruyla çalıştırılan küçük bir fan monte edilmiştir.
Yelkenin rüzgâraltı tarafındaki hava hareketinin hızını yapay olarak arttırır ve turboyelken düzleminden ayrıldığı anda hava akımını emer. Bu, turboyelkenin bir tarafında bir vakum yaratırken aynı zamanda türbülanslı girdapların oluşumunu da önler. Ve sonra Magnus etkisi harekete geçer: sonuç olarak bir tarafta seyrekleşme - gemiyi harekete geçirebilecek enine bir kuvvet. Aslında turboyelken dikey olarak yerleştirilmiş bir uçak kanadıdır, en azından itici güç oluşturma prensibi, uçak kaldırma prensibine benzer. Turboyelkenin her zaman doğru dönmesi için mi? Rüzgarın en avantajlı yanı ise özel sensörlerle donatılmış olması ve döner tabla üzerine monte edilmesidir. Bu arada, Cousteau'nun patenti, turbo yelkenin içinden havanın yalnızca bir fan tarafından değil, aynı zamanda örneğin bir hava pompası tarafından da emilebileceğini mi ima ediyor? - böylece Cousteau sonraki "mucitler" için kapıyı kapattı.
Aslında Cousteau, turbo yelken prototipini ilk kez 1981 yılında “Windmill” (Moulin Vent) katamaranında test etti. Katamaranın en büyük başarılı yolculuğu, daha büyük bir keşif gemisinin gözetiminde Tangier'den (Fas) New York'a yaptığı yolculuktu. Ve Nisan 1985'te, turbo yelkenlerle donatılmış ilk tam teşekküllü gemi olan Halcyone, La limanında suya indirildi. Rochelle. Şimdi hala hareket halinde ve bugün Cousteau takım filosunun amiral gemisi (ve aslında tek büyük gemisi). Üzerindeki turbo yelkenler tek itici güç olarak hizmet etmiyor, ancak iki dizel motorun ve birkaç pervanenin olağan şekilde bağlanmasına yardımcı oluyorlar (bu arada, yakıt tüketimini yaklaşık üçte bir oranında azaltmanıza olanak tanıyor). Büyük oşinograf hayatta olsaydı, muhtemelen birkaç tane daha benzer gemi inşa ederdi, ancak Cousteau'nun 1997'deki ölümünden kısa bir süre önce arkadaşlarının coşkusu gözle görülür şekilde azaldı. Cousteau, Calypso II gemisi projesi üzerinde aktif olarak çalışıyordu. bir turbo yelken, ancak onu tamamlayacak zamanım yoktu. Son verilere göre 2011 kışında Alkyone Kaen limanındaydı ve yeni bir sefer bekliyordu.
Ve yine Flettner
Bugün Flettner'in fikrini yeniden canlandırmak ve rotor yelkenlerini yaygınlaştırmak için girişimlerde bulunuluyor. Örneğin, ünlü Hamburg şirketi Blohm + Voss, 1973 petrol krizinden sonra aktif bir döner tanker geliştirmeye başladı, ancak? 1986 yılında ekonomik faktörler bu projeyi kapattı. Sonra bir dizi amatör tasarım vardı.
2007 yılında Flensburg Üniversitesi'ndeki öğrenciler rotor yelkeniyle (Uni-cat Flensburg) çalışan bir katamaran inşa ettiler.
İÇİNDE? 2010? Aynı yıl, tarihteki rotor yelkenli üçüncü gemi ortaya çıktı - dünyanın en büyük rüzgar jeneratörü üreticilerinden biri olan Enercon'un siparişi üzerine inşa edilen ağır kamyon E-Ship?1. 6 Temmuz 2010'da gemi ilk kez suya indirildi ve Emden'den Bremerhaven'a kısa bir yolculuk yaptı. Ve daha Ağustos ayında, dokuz rüzgar jeneratörü yüküyle İrlanda'ya ilk çalışma yolculuğuna çıktı. Gemi dört Flettner rotoru ile donatılmıştır ve? Tabii ki, sakinleşme durumunda ve ek güç elde etmek için geleneksel bir enerji santrali. Yine de rotor yelkenleri yalnızca yardımcı tahrik görevi görüyor: 130 metrelik bir kamyon için güçleri uygun hızı geliştirmek için yeterli değil. Motorlar dokuz Mitsubishi güç ünitesi tarafından çalıştırılıyor ve rotorlar, egzoz gazı enerjisini kullanan bir Siemens buhar türbini tarafından çalıştırılıyor. Rotorlu yelkenler 16 deniz mili hızında yakıttan %30 ila %40 tasarruf etmenizi sağlar. Ancak Cousteau'nun turbo yelkeni hala unutulmaya yüz tutmuştur: Alkyone bugün bu tip itiş gücüne sahip tek tam boyutlu gemidir. Alman gemi yapımcılarının deneyimi, Magnus etkisiyle desteklenen yelken temasını daha da geliştirmenin mantıklı olup olmadığını gösterecek. Önemli olan onu bulmaktır ekonomik gerekçe ve etkililiğini kanıtlayın. Ve sonra, görüyorsunuz, tüm dünya denizciliği, yetenekli bir Alman bilim adamının 150 yıldan fazla bir süre önce tanımladığı prensibe geçecek.
2010 yılında Kuzey Denizi'nde garip bir gemi olan “E-Ship 1” görülebiliyordu. Üst güvertesinde dört adet uzun, yuvarlak baca var ama onlardan asla duman çıkmıyor. Bunlar, geleneksel yelkenlerin yerini alan Flettner rotorlarıdır. Dünyanın en büyük rüzgar enerjisi santrali üreticisi Enercon, 2 Ağustos 2010'da Kiel'deki Lindenau tersanesinde 22 m genişliğinde 130 metrelik rotorlu bir gemiyi denize indirdi. daha sonra "E-Ship 1" olarak adlandırıldı. Daha sonra Kuzey ve Akdeniz'de başarıyla test edilen gemi, şu anda rüzgar jeneratörlerini üretildiği Almanya'dan diğer Avrupa ülkelerine taşıyor. 17 knot (32 km/saat) hıza ulaşıyor, aynı anda 9 bin tondan fazla kargo taşıyor, mürettebatı 15 kişi.
Yakıt tüketimini ve emisyonları azaltmaya yönelik teknolojiler yaratan Singapur merkezli gemi inşa şirketi Wind Again, tankerlere ve kargo gemilerine özel tasarlanmış Flettner rotorlarının (katlanabilir) takılmasını öneriyor. Yakıt tüketimini %30-40 oranında azaltacaklar ve 3-5 yıl içinde kendilerini amorti edecekler.
Finlandiyalı deniz mühendisliği şirketi Wartsila, yolcu feribotlarına turboyelken yerleştirmeyi planlıyor. Bunun nedeni Finlandiyalı feribot operatörü Viking Line'ın yakıt tüketimini ve çevre kirliliğini azaltma isteğidir. Flettner rotorlarının gezi teknelerinde kullanımı Flensburg Üniversitesi (Almanya) tarafından araştırılmaktadır. Artan petrol fiyatları ve endişe verici derecede ısınan iklim, rüzgar türbinlerinin geri dönüşü için uygun koşullar yaratıyor gibi görünüyor.
John Marples tarafından tasarlanan Cloudia yat, yeniden inşa edilmiş bir Searunner 34 trimarandır. Yat ilk testlerini Şubat 2008'de ABD'nin Florida eyaletindeki Fort Pierce kentinde gerçekleştirdi. yaratılışı Discovery Channel tarafından finanse edildi. "Claudia" inanılmaz derecede manevra kabiliyetine sahip olduğunu gösterdi: birkaç saniye içinde durdu ve geri döndü ve rüzgara yaklaşık 15°'lik bir açıyla serbestçe hareket etti. Geleneksel Flettner rotoruyla karşılaştırıldığında performanstaki gözle görülür iyileşme, trimaranın ön ve arka rotorlarına takılan ek enine disklerden kaynaklanmaktadır.
Turboyelken, Magnus etkisi olarak bilinen fiziksel bir olay sayesinde rüzgar enerjisinden itme gücü oluşturan, rotor tipi bir deniz tahrik cihazıdır.
Bir turboyelken, Magnus etkisi olarak bilinen, dönen silindirik veya yuvarlak bir gövde etrafında bir sıvı veya gaz aktığında meydana gelen fiziksel bir sürece dayalı olarak çalışır. Bu fenomen adını, onu 1853'te tanımlayan Prusyalı bilim adamı Heinrich Magnus'un adından almıştır.
Onları yıkayan bir gaz veya sıvı akışında dönen bir top veya silindir hayal edelim. Bu durumda silindirik gövdenin uzunlamasına ekseni boyunca dönmesi gerekir. Bu işlem sırasında vektörü akış yönüne dik olan bir kuvvet ortaya çıkar. Bu neden oluyor? Vücudun dönme yönü ile akış vektörünün çakıştığı tarafta havanın veya sıvı ortamın hızı artar ve Bernoulli yasasına göre basınç azalır. Dönme ve akış vektörlerinin çok yönlü olduğu gövdenin karşı tarafında ortamın hızı yavaşlamış gibi azalır ve basınç artar. Dönen bir cismin karşıt taraflarında oluşan basınç farkı, enine kuvvet üretir. Aerodinamikte havadan ağır taşıtları uçuşta tutan kaldırma kuvveti olarak bilinir. Rotor yelkenleri durumunda bu, güverteye dikey olarak monte edilen ve uzunlamasına eksen boyunca dönen bir rotor yelkenine etki eden, rüzgarın yönüne dik bir vektöre sahip bir kuvvettir.
Flettner dönen yelkenler
Tanımlanan fiziksel olay, Alman mühendis Anton Flettner tarafından yeni bir deniz motoru türü oluştururken kullanıldı. Rotor yelkeni, dönen silindirik rüzgar enerjisi kulelerine benziyordu. 1922'de mucit, cihazı için bir patent aldı ve 1924'te tarihteki ilk döner gemi olan dönüştürülmüş gulet Bukau stoklardan ayrıldı.
Bukau turbo yelkenleri elektrik motorlarıyla çalıştırılıyordu. Rotor yüzeyinin rüzgara doğru döndüğü tarafta Magnus etkisine uygun olarak artan basınç alanı, karşı tarafta ise azalan basınç alanı oluşturuldu. Sonuç olarak, yan rüzgarın varlığına bağlı olarak gemiyi hareket ettiren bir itme kuvveti ortaya çıktı. Flettner, silindir etrafındaki hava akışının daha iyi yönlendirilmesi için rotor silindirlerinin üstüne düz plakalar yerleştirdi. Bu, itici gücün iki katına çıkarılmasını mümkün kıldı. Yanal itme kuvveti oluşturmak için Magnus etkisini kullanan dönen içi boş metal silindir rotora daha sonra yaratıcısının adı verildi.
Testler sırasında Flettner'ın turbo yelkenleri mükemmel performans gösterdi. Geleneksel bir yelkenli teknenin aksine, güçlü bir yan rüzgar yalnızca deney gemisinin performansını artırdı. İki silindirik rotor, geminin daha iyi dengelenmesini mümkün kıldı. Aynı zamanda rotorların dönüş yönünü değiştirerek geminin ileri veya geri hareketini değiştirmek mümkün oldu. Tabii ki en çok karlı yönİtme kuvveti yaratan rüzgar, geminin boylamasına eksenine kesinlikle dikti.
Cousteau'dan Turboyelken
Yelkenli tekneler 20. yüzyılda inşa edildi ve 21. yüzyılda hala inşa ediliyor. Modern yelkenler daha hafif ve daha güçlü sentetik malzemelerden yapılıyor ve yelken teçhizatı elektrik motorları tarafından hızla katlanarak insanları fiziksel işten kurtarıyor.
Ancak fikir temelde yeni sistem Geminin itme kuvvetini oluşturmak için rüzgar enerjisini kullanan gemi havadaydı. Fransız kaşif ve mucit Jacques-Yves Cousteau tarafından ele geçirildi. Bir oşinograf olarak, ücretsiz, yenilenebilir ve kesinlikle çevre dostu bir enerji kaynağı olan rüzgarın itici güç olarak kullanılmasından çok etkilendi. 1980'lerin başında modern gemiler için bu tür itici güçler yaratma çalışmalarına başladı. Flettner'ın turbo yelkenlerini temel aldı, ancak sistemi önemli ölçüde modernize ederek daha karmaşık hale getirdi, ancak aynı zamanda verimliliğini de artırdı.
Cousteau turbo yelkeni ile Flettner tahrik sistemi arasındaki fark nedir? Cousteau'nun tasarımı, aerodinamik profile sahip ve uçak kanadıyla aynı prensipte çalışan, dikey olarak monte edilmiş içi boş bir metal borudur. Borunun kesiti damla şeklinde veya yumurta şeklindedir. Yanlarında, havanın bir pompa sistemi aracılığıyla pompalandığı hava giriş ızgaraları bulunmaktadır. Ve sonra Magnus etkisi devreye giriyor. Hava türbülansı yelkenin içinde ve dışında basınç farkı yaratır. Borunun bir tarafında vakum, diğer tarafında ise sızdırmazlık oluşturulur. Sonuç olarak geminin hareket etmesine neden olan yanal bir kuvvet ortaya çıkar. Esas itibariyle bir turboyelken dikey olarak monte edilmiş bir yelkendir. aerodinamik kanat: hava bir tarafta diğerine göre daha yavaş akar, bu da basınç farkı ve yanal itme yaratır. Benzer bir prensip uçakta kaldırma kuvveti oluşturmak için kullanılır. Turboyelken otomatik sensörlerle donatılmıştır ve bilgisayar tarafından kontrol edilen dönen bir platform üzerine monte edilmiştir. Akıllı makine, rüzgarı dikkate alarak rotoru konumlandırıyor ve sistemdeki hava basıncını ayarlıyor.
Cousteau, turbo yelkeninin bir prototipini ilk kez 1981 yılında Atlantik Okyanusu'nu geçerken Moulin à Vent katamaranında test etti. Yolculuk sırasında katamarana güvenlik açısından daha büyük bir sefer gemisi eşlik etti. Deneysel turbo yelken, geleneksel yelken ve motorlardan daha az itme gücü sağladı. Ayrıca yolculuk sonunda metal yorgunluğu nedeniyle rüzgarın baskısı altında kaynak dikişleri patladı ve yapı suya düştü. Ancak fikir doğrulandı ve Cousteau ile meslektaşları daha büyük bir döner gemi olan Halsion'u geliştirmeye odaklandılar. 1985 yılında denize indirildi. Üzerindeki turbo yelkenler, iki dizel motor ve birkaç pervanenin birleşimine ek olarak yakıt tüketiminde üçte bir oranında tasarruf sağlıyor. Yaratıcısının ölümünden 20 yıl sonra bile Alsion hâlâ hareket halinde ve Cousteau filosunun amiral gemisi olmaya devam ediyor.
Turbosail ve kanvas kanatlar
En iyi modern yelkenlerle karşılaştırıldığında bile turbo yelken rotoru 4 kat daha fazla itme katsayısı sağlar. Yelkenli tekneden farklı olarak, güçlü bir yandan rüzgar, dönen bir gemi için sadece tehlikeli olmakla kalmaz, aynı zamanda ilerlemesi için de faydalıdır. 250 derecelik bir açıyla karşıdan esen rüzgarda bile iyi hareket eder. Aynı zamanda, geleneksel yelkenli bir gemi, en çok arkadan esen rüzgarı "seviyor".
Sonuçlar ve beklentiler
Artık Flettner'ın yelkenlerinin tam analogları, Alman kargo gemisi E-Ship-1'e yardımcı itici güçler olarak kuruluyor. Geliştirilmiş modelleri ise Jacques-Yves Cousteau Vakfı'na ait Alsion yatında kullanılıyor.
Dolayısıyla Turbosail sistemi için şu anda iki tip tahrik sistemi bulunmaktadır. 20. yüzyılın başında Flettner tarafından icat edilen geleneksel bir rotor yelkeni ve Jacques-Yves Cousteau tarafından modernize edilmiş versiyonu. Birinci modelde net kuvvet dönen silindirlerin dışından kaynaklanmaktadır; ikinci, daha karmaşık versiyonda, elektrikli pompalar içi boş bir borunun içindeki hava basıncında bir fark yaratır.
İlk turbo yelken, gemiyi yalnızca yan rüzgarlarda itme yeteneğine sahiptir. Bu nedenle Flettner'ın turbo yelkenleri dünya gemi yapımında yaygınlaşamadı. Tasarım özelliği Cousteau'nun turbo yelkenleri rüzgarın yönünden bağımsız olarak itici güç elde etmenizi sağlar. Bu tür itici güçlerle donatılmış bir gemi, rüzgara karşı bile yol alabilir; bu, hem geleneksel yelkenlere hem de rotor yelkenlere göre yadsınamaz bir avantajdır. Ancak bu avantajlara rağmen Cousteau sistemi de üretime alınmadı.
Bu, Flettner'ın fikrini hayata geçirmek için bugünlerde girişimlerde bulunulmadığı anlamına gelmiyor. Çok sayıda amatör proje var. 2010 yılında, Bukau ve Alsion'dan sonra tarihteki üçüncü gemi, 130 metrelik Alman Ro-Lo sınıfı bir kamyon olan rotor yelkenleriyle inşa edildi. Tahrik sistemi Gemi, sakin durumda ve ek çekiş gücü yaratmak için iki çift dönen rotor ve bir dizel motor bağlantısıyla temsil ediliyor. Rotor yelkenleri yardımcı motorların rolünü oynuyor: 10,5 bin ton deplasmanlı bir gemi için güvertede dört rüzgar enerjisi kulesi yeterli değil. Ancak bu cihazlar her uçuşta %40’a varan yakıt tasarrufu sağlayabiliyor.
Ancak projenin ekonomik fizibilitesi kanıtlanmış olmasına rağmen Cousteau sistemi haksız yere unutulmaya mahkum edildi. Bugün Alsion, bu tür itiş gücüne sahip tek tam teşekküllü gemidir. Sistemin neden ticari amaçlarla, özellikle de kargo gemilerinde kullanılmadığı açık değil; çünkü dizel yakıtta %30'a kadar tasarruf sağlıyor; para.
