Ротор Флеттнера вместо паруса

16 сентября 1922 года Антон Флеттнер получил немецкий патент на так называемое роторное судно. А в октябре 1924 года экспериментальное роторное судно Buckau сошло со стапелей кораблестроительной компании Friedrich Krupp в Киле.

Правда, строилась шхуна не с нуля: до установки роторов Флеттнера она была обычным парусным судном.

Идея Флеттнера заключалась в использовании так называемого эффекта Магнуса, суть которого состоит в следующем: когда воздушный (или жидкостный) поток обтекает вращающееся тело, образуется сила, перпендикулярная направлению потока и воздействующая на тело. Дело в том, что вращающийся объект создает вокруг себя вихревое движение. С той стороны объекта, где направление вихря совпадает с направлением потока жидкости или газа, скорость движения среды растет, а с противоположной — падает. Разница давлений и создает поперечную силу, направленную от стороны, где направление вращения и направление потока противоположны, к стороне, где они совпадают.

В 1924 году на 54-метровой шхуне «Buckau» вместо трех мачт были смонтированы два роторных цилиндра. Эти цилиндры приводил в движение дизельный генератор мощностью 45 л.с. Сами роторы «Букау» вращались от электродвигателей.

Ротор Флеттнера показал себя прекрасно. В отличие от обычного парусного судна, роторный корабль практически не боялся непогоды и сильных боковых ветров, легко мог идти переменными галсами под углом 25º квстречному ветру (для обычного паруса предел около 45º — но это достигается тяжелой ценой). Два цилиндрических ротора (высота 13,1 м, диаметр 1,5 м) позволили отлично сбалансировать судно — оно оказалось устойчивее парусника, которым «Букау» был до перестройки.

Испытания проводили и в штиль, и в шторм, и с намеренной перегрузкой — и никаких серьезных недостатков выявлено не было. Наиболее выгодным для движения судна было направление ветра точно по перпендикуляру к оси судна, а направление движения (вперед или назад) определялось направлением вращения роторов.

В середине февраля 1925 г. шхуна «Buckau», вместо парусов снабженная роторами Флеттнера, вышла из Данцига (ныне – Гданьск) в Шотландию. Погода была плохой, и большинство парусников не осмеливались выходить из портов. В Северном море «Buckau» пришлось серьезно сразиться с сильными ветрами и большими волнами, однако шхуна накренялась на борт меньше, чем другие встреченные парусники.

Во время этого плавания не требовалось вызывать на палубу членов команды, чтобы они меняли паруса в зависимости от силы или направления ветра. Хватило одного вахтенного штурмана, который, не выходя из рубки, мог управлять деятельностью роторов. Раньше команда трехмачтовой шхуны состояла как минимум из 20 матросов, после ее переделки в роторный корабль хватило 10 человек.

В том же году на верфи был заложен второй роторный корабль — могучий грузовой лайнер «Барбара», приводимый в движение тремя 17-метровыми роторами. При этом для каждого ротора хватало одного маленького моторчика мощностью всего 35 л.с. (при максимальной скорости вращения каждого ротора 160 об/мин)! Тяга роторов была эквивалентна тяге винтового движителя вкупе с обычным корабельным дизелем мощностью около 1000 л.с. Впрочем, дизель на судне тоже наличествовал: в дополнение к роторам он приводил в движение винт (который оставался единственным движителем в случае безветренной погоды).

«Барбара», как и планировалось, в течение некоторого времени успешно перевозила фрукты из Италии в Гамбург. Примерно 30–40 % времени рейса судно шло благодаря силе ветра. При ветре в 4–6 баллов «Барбара» развивала скорость 13 узлов.

Планировалось испытать роторное судно в более длительных рейсах в Атлантическом океане.

Но в конце 1920-х грянула Великая депрессия. В 1929 году чартерная компания отказалась от дальнейшей аренды «Барбары», и ее продали. Новый владелец снял роторы и переоборудовал корабль по традиционной схеме. Все-таки ротор проигрывал винтовым движителям в сочетании с обычной дизельной силовой установкой из-за своей зависимости от ветра и определенных ограничений по мощности и быстроходности.

Флеттнер обратился к более перспективным исследованиям, а «Баден-Баден» в итоге затонул во время шторма в Карибском море в 1931 году. И о роторных парусах надолго забыли…

PS. Флеттнер занялся вертолетами, причем и там он предложил оригинальную схему с перекрещивающимися винтами, которую успешно реализовали нацисты. На фото — сам Флеттнер на фоне своих вертолетов:

Это вертолеты Flettner FL 282 Колибри — первые серийные вертолеты, использованные на поле боя. Причем вполне успешно использованные.

У вертолета Флеттнера винты не имеют никаких механизмов циклического шага и перекоса лопастей, два двухлопастных несущих винта крутятся встречно-синхронно, в результате нет необходимости использовать хвостовой винт.

Схема так и не стала общепринятой, однако она успешно используется по сию пору.

По этой схеме американцы построили очень популярный в своё время спасательный вертолет HH-43 Huskie:

Между прочим, это первый в мире серийный вертолет с газотурбинным двигателем. Хотя первые серии этих вертолетов имели более привычный поршневой мотор. Больше того — это первый в мире серийный вертолет с газоструйной системой управления.

Вертолет полетел, страшно сказать — в 1947 году. И, в отличие от тогдашних машин Сикорского, сразу зарекомендовал себя очень надежным. Это и неудивительно — схема Флеттнера технически очень проста, в ней практически нечему ломаться.

Серийное производство — с 1950 года, всего выпущено около 400 машин в различных модификациях. Вертолёт использовался в поисково-спасательных операциях, в том числе — в ходе Вьетнамской войны. Аппарат весьма вместительный — кроме двух пилотов, он брал на борт от 8 до 11 пассажиров, по тем временам это было круто, тем более с единственным мотором в 860 л.с.

Схема Флеттнера не стала популярной из-за специфических ограничений — например, вертолет такой схемы летает относительно медленно, как раз из-за отсутствия механизма циклического шага роторов. Максимальная скорость Хаски — 190 км/ч, крейсерская 169 км/ч. Современный Kaman K-MAX летает со схожей скоростью, повышать ее не имеет смысла — начинает быстро расти потребная мощность. Зато эта схема позволяет получить превосходную подъемную силу и довольно высокий КПД — поэтому ее выгодно использовать для вертолетов, применяющихся в качестве подъемных кранов. Современные Kaman K-MAX активно применяются для вывоза стволов деревьев с лесосек, вместо трелевочных тракторов — они поднимают до 2.7 тонны, это значительно больше их собственного веса.

Вот такая вот интересная судьба у Флеттнера — предложил множество оригинальных идей, всё прекрасно работало, но популярными его системы так и не стали.

В 2010 году появился третий в истории корабль с роторными парусами — тяжелый грузовик E-Ship1, который был построен по заказу компании Enercon, одного из крупнейших производителей ветрогенераторов в мире. 6 июля 2010 года корабль был впервые спущен на воду и совершил короткое плавание из Эмдена в Бремерхафен. А уже в августе он отправился в свой первый рабочий вояж в Ирландию с грузом из девяти ветрогенераторов.

Судно оборудовано четырьмя роторами Флеттнера и, конечно, традиционной силовой установкой на случай безветрия и для получения дополнительной мощности. Все-таки роторные паруса служат лишь вспомогательными движителями: для 130-метрового грузовика их мощности маловато, чтобы развивать должную скорость.

Двигателями служат девять силовых установок Mitsubishi, а роторы вращаются с помощью паровой турбины производства Siemens, использующей энергию отработавших газов. Роторные паруса позволяют сэкономить от 30 до 40% топлива на скорости 16 узлов.

Настоящий материал самостоятельно опубликован в нашем сообществе пользователем Proper на основании действующей редакции Пользовательского Соглашения. Если вы считаете, что такая публикация нарушает ваши авторские и/или смежные права, вам необходимо сообщить об этом администрации сайта на EMAIL abuse@newru.org с указанием адреса (URL) страницы, содержащей спорный материал. Нарушение будет в кратчайшие сроки устранено, виновные наказаны.

You may also like...

6 Комментарий
старые
новые
Встроенные Обратные Связи
Все комментарии
Владимир
Владимир
5 месяцев назад

Оригинально!)

Базилевс
Базилевс
5 месяцев назад

Якши.

i RobaD〄
i RobaD〄
5 месяцев назад

Разнитса в давлении? Этим пользуются и футболисты и тенесисты)

Gena
Gena
5 месяцев назад

Закрылки Флеттнера до сих пор используют.

dgonni_nik
dgonni_nik
5 месяцев назад

Интересная тема

Чтобы добавить комментарий, надо залогиниться.