Настоящий windjammer, с моторными ветровыжималками: "Buckau"

[strangernn]

роторно-парусное судно "Buckau" (кликабельно)

В ответ на справедливые упреки отвечаю: полагал, что про "Buckau" знают все. Ошибся, виноватъ. Исправляюсь. Так вот, вышепоименованное судно - первый полноразмерный эксперимент Антона Флеттнера с придуманными ими вращающимися парусами, использующими т.н. эффект Магнуса, довольно интересное и известное еще с 1853 года (в скобках замечу, что эмпирически открытый эффект пытались использовать еще в эпоху гладкоствольной артиллерии, раскручивая ядро в вертикальной плоскости специальными выступами на стволе или изогнутым стволом. Дальность стрельбы при этом повышалась заметно, но кривоствольные пушки были очень сложны в изготовлении и обслуживании). Но так или иначе, а в 1924 году первое роторно-парусное судно "Buckau" было спущено на воду в Киле.

"Buckau" на Балтике во время испытаний. (кликабельно)

Два ротора высотой по 18.3 метра и диаметром 2.8 м приводились в движение персональными электродвигателями по 10л.с. (другой источник говорит про 10кВт) от генератора, который крутил 45-сильный ДВС Гребной винт (а куда без него) приводился в движение 220-сильным дизелем, сообщавшим 625-тонному судну скорость в штиль порядка 7 узлов.

Просите, а как же роторы? Отвечаю: при оптимальных условиях (эмпирически установлено, что окружная скорость д.б. примерно в 3,5 раза больше скорости ветра, что ограничило максимальный используемый ветер 12м/с, и разумеется, - строго сбоку) - судно с дополнительными затратами в 45л.с. - разгонялось уже до 11 узлов, т.е., тяга роторов Флеттнера весьма и весьма высокая получалась. Считается, что зависимость потребляемой мощности от скорости чуть ли не в третьей степени для водоизмещающих судов, - вот и считайте, сколько ветра ловили эти паруса.

"Buckau" ге-то на коммерческой линии (кликабельно)

Судно бегало по Балтике производя неизменный фурор, а в 1926 году пересекло Атлантику, поразив видавших виды жителей Нью-Йорка своими необычными очертаниями.

Правда, была у этого судна и одна нехорошая черта: Если ветер задувал сильно с передних углов, так что смысла включать вращение не было - то неподвижные роторы, конечно, сильно портили все дело. Парусность у них весьма заметная, и неубираемая. Нет, конечно, можно двигаться галсами, но при этом расход топлива тоже растет, сообразно пройденному пути. Совершенно не факт, что хорошо будет.

еще один кадр в море (кликабельно)

К сожалению, в 1931 году судно погибло в Карибском море во время урагана. Но не роторы были тому виной, их к тому времени уже сняли, - кризис обрушил цены на топливо и сложная роторно-парусная система уже себя не окупала.

---

+ "Buckau" в море

Comments

[mankuzo.livejournal.com]

спасибо

[stepsa.livejournal.com]

Вот интересно, а ротор савониуса, да с приводом на винты — не поэффективнее во всех смыслах?

[alex-ak.livejournal.com]

Это уже совсем другой принцип. Кстати, думаю, что эффективнее - хотя бы потому, что на ветряных турбинах с приводом на винт можно ходить в лоб против ветра, чего не позволяет никакой другой вид ветряного движителя. А если задуматься - зачем тогда ротор Савониуса, можно же использовать обычные лопастные ветряки, у них КПД намного выше, чем у виндроторов. Такие суда (правда, небольшие яхты) реально строятся, я их видел. Они действительно могут идти против довольно сильного ветра, не очень быстро, но 3-4 узла точно дают. Кстати, лопастной ветряк еще и безопаснее за счет возможности изменения шага, вплоть до полного флюгирования в случае урагана. А виндротор никуда не спрячешь.

[stepsa.livejournal.com]

Да кто бы спорил, что другой… Просто роторы Савониуса — первое, с чем ассоциируется фото, вот и заинтересовался.

Про пробемы я понимаю, там ещё инерционнось, но и плюсов по сравнению с крыльчатками есть. Те тоже не сказать, что такой уж подарок. А савониусы™ можно прятать, выдвижные, в смысле. Всё равно экономия за счёт моторноно отделения. Это усложнит конструкцию, но даже для начала прошлого века подъёмно.

В общем, интересная, но непонятная мне вещь. Всё хорошо, но как-то… избыточно, что ли.

[alex-ak.livejournal.com]

В общем, интересная, но непонятная мне вещь. Всё хорошо, но как-то… избыточно, что ли.

+500

[biglebowsky.livejournal.com]

Я уже не пытаюсь править русскую Википедию по поводу эффекта Магнуса, но по привычке (Карфаген должен быть разрушен) добавлю ссылку на правильное объяснение в комментарий к Вашему тексту:

Л. Прандтль «Эффект Магнуса и ветряной корабль» (1) (1925) http://ufn.ru/ru/authors/prandtl_l/

[alex-ak.livejournal.com]

А что не так в этой статье? Кстати, там статья Прандтля указана в качестве источника.

[biglebowsky.livejournal.com]

Очень приближенно оценить то, что получается при обтекании вращающегося цилиндра, можно так.
Разбить поток на 2 области.
1) Пограничный слой. Очень велики вязкостные эффекты, та часть пограничного слоя, которая примыкает к цилиндру, движется со скоростью цилиндра. Теорема Бернулли не выполняется.

2) Воздух вне пограничного слоя. Постулируется, что вязкость равна нулю. Выполняется теорема Бернулли. Но скорость этого воздуха никак не привязана к скорости поверхности цилиндра (мы постулировали, что нет трения).

Вот этот приближенный подход как раз и предложен Прандтлем. А что еще делать? Там уравнения, в общем виде, аналитически не решаются.


Сейчас в Википедии пытаются продвинуть распространенное заблуждение, смешав 1) и 2). Рассуждают, куда именно поверхность цилиндра ускоряет воздух (есть трение), и к этому ускоренному воздуху пытаются применить Бернулли (отсутствует трение).

Ссылка на статью Прандтля в Википедии есть, но она ведет в никуда.
Корректная ссылка (чтобы статью Прандтля можно было открыть) есть только в обсуждении.

[alex-ak.livejournal.com]

А, теперь ясно. Спасибо. Интересно, что в англоязычной статье на первых же строках есть оговорка, что связь эффекта Магнуса с принципом Бернулли ошибочна, а в русской только туманно сказано про совместное действие эффекта Бернулли и пограничного слоя. Кстати, лично я еще со школы запомнил, что это явление связано с пограничным слоем, а упоминание эффекта Бернулли в статье заметил только после того, как вы на него указали.

Собственно, ссылка не то чтобы ведет в никуда, скорее она никуда не ведет. Статья просто упомянута. Я имел в виду, что автор статьи сослался именно на Прандтля, а не на кого-то еще. Теоретически, можно ногами пойти в бумажную библиотеку и найти.

[biglebowsky.livejournal.com]

Hint.

В Википедии имеет смысл открывать раздел "обсуждение".
И там может быть информация, затертая в основной части статьи.

В данном случае оно выглядит так: http://ru.wikipedia.org/wiki/Обсуждение:Эффект_Магнуса

[alex-ak.livejournal.com]

Я знаю, но в обсуждения заглядываю редко. Там часто бывает бессмысленный и беспощадный срач, в котором сложно найти полезные зерна.

[sergeyvf.livejournal.com]

Зависимость сопротивления от скорости вполне себе вторая, а не третья степень.
А так... Забавно, но без особого смысла. Косые паруса на грузовых кранах как-то универсальнее и удобнее.

[alex-ak.livejournal.com]

Насколько я помню, таки пропорционально кубу скорости. Илья специально отметил - для водоизмещающих судов, потому что основная доля сопротивления у них приходится на волнообразование. Все эти ухищрения - бульб, полупогруженные корпуса, подводные крылья, глиссирование - для того и придуманы, чтобы уйти от волнообразования. Вот у подводной лодки зависимость квадратичная.

[sergeyvf.livejournal.com]

Я прошу прощения, но вы написали гм... вернее описали свои заблуждения. Во-первых, на этих скоростях зависимость весьма точно квадратичная. Во-вторых, «подводные крылья, глиссирование» - это совсем не водоизмещающие суда, это суда с динамическим поддержанием. В-третьих, полупогружные суда, они же суда с малой площадью ватерлинии, строятся необязательно для достижения высоких скоростей (кстати, у них большая доля сопротивления трения за счет роста смоченной поверхности). СМПВ дают возможность получить плавную качку при небольшом водоизмещении, что труднодостижимо другими методами.

[alex-ak.livejournal.com]

Вы чрезмерно упрощаете проблему. Зависимость сопротивления водоизмещающих судов от скорости на самом деле весьма сложная и не может быть универсально описана для всех режимов. Очень схематично, она складывается из сопротивления трения, которое имеет квадратичную зависимость, и волнового сопротивления, которое зависит от скорости в четвертой степени (см. например здесь (http://library.fentu.ru/book/ksi/405/22____.html)). Соответственно, на малой скорости, когда волнообразование незначительно, общая зависимость ближе к квадратичной, а если мы пытаемся разогнать тихоходное судно выше оптимальной скорости, зависимость может стать круче кубической. Поэтому в популярных мурзилках (http://www.seaships.ru/speed.htm), не вдаваясь в подробности, условно пишут, что зависимость приблизительно кубическая.

Я тоже не стал вдаваться в подробности и специально выделять суда с динамическим принципом поддержания с малой площадью ватерлинии и т.д., остановившись на главном, ради чего все это делается, а именно любой ценой уйти от волнообразования. Разумеется, у них основная доля сопротивления представлена трением, от волн-то мы избавились. И этому рады, потому что теперь платим за скорость всего лишь в квадрате, а не в четвертой степени.

Про СМПВ лет двадцать назад писали прямо противоположное, а именно - что их создавали из тех соображений, что тонкие ножевидные пилоны волн не создают, а на погруженные корпуса опять же действует только трение. Но возможно, с тех пор теория несколько изменилась. Кстати, в отношении полупогружных буровых платформ, например, более верна ваша версия, так как для них быстроходность вообще не играет роли.

[sergeyvf.livejournal.com]

Да, прошло двадцать лет, как мне вручили диплом инженера-кораблестроителя. Наука ушла вперед.

[abananamat.livejournal.com]

эмпирически открытый эффект пытались использовать еще в эпоху гладкоствольной артиллерии, раскручивая ядро в вертикальной плоскости специальными выступами на стволе или изогнутым стволом

Так вот откуда Hop UP взялся!

[alex-ak.livejournal.com]

Крученые мячи, "сухой лист" - тоже из этой же оперы.

[andy flo (from livejournal.com)]

Тоже сразу про страйкбольные привода вспомнил... :)

[patetlao.livejournal.com]

Интересно, почему сейчас такое не пытаются ставить, хотя бы на Западе? Цена на топливо отнюдь не дешёвая. Немцы вон, парус пытались на сухогруз поставить, но это же вроде реалистичнее.

[andy flo (from livejournal.com)]

На Западе пытаются... немножко конечно, но пытаются... :)
en.wikipedia.org/wiki/E-Ship_1

[patetlao.livejournal.com]

Спасибо