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ローター船は、推進力としてマグヌス効果を利用するように設計された船の一種です。この船は、少なくとも部分的には、ローターセイルとも呼ばれる大型の垂直ローターによって推進されます。ドイツのエンジニア、アントン・フレットナーは、この力を推進力として利用しようとした船を初めて建造しました。「このアイデアはうまくいきましたが、生成された推進力は、標準的な船舶用プロペラに接続した場合にモーターが生成する力よりも小さいものでした。」[1]
このタイプのローターを使用する船は、フレットナー船と呼ばれることもあります。[2]
マグヌス効果は、移動する気流の中で回転する物体に作用する力であり、気流の方向とローターの軸の両方に垂直な力を生み出します。
動作原理
ローター船またはフレットナー船は、マグナス効果を推進力として利用するように設計されています。[3]マグナス効果は、移動する気流の中で回転する物体、または回転している移動物体（ボールなど）によって引き起こされ、表面摩擦を利用して空気を物体の片側に引き寄せ、一方からもう一方への気圧差を生み出します。これにより、物体に横方向の力が生じ、回転する物体は抵抗が最も少ない低圧側に移動します。船上では、この横方向の力は船体によって抵抗され、船の方向が概ね低圧ゾーン内にある限り、この力の成分を使用して船を前進させることができます。船の推進に使用されるマグナス・ローターはローター・セイルと呼ばれ、軸が垂直になるように取り付けられます。風が横から吹くと、マグナス効果によって前方への推力が生成されます。最も一般的なローター・セイルの形式はフレットナー・ローターです。[4] [検証失敗]風はローターに動力を与えず、ローターは自身の動力源によって回転する。
回転翼船は力の配置により、従来の帆船よりも風に近づいて航行することができる。その他の利点としては、保護された航行ステーションからの操縦が容易であること、荒天時に船体を巻き上げる必要がないことなどが挙げられる。[4]
船が風が反対側から来るように方向を変える場合、回転方向を逆にする必要があります。そうしないと、船は後ろ向きに推進されます。[4]
回転翼船を含む帆船には、低速時や無風時、または回転翼が停止しているときに操縦性と前進力を容易にするために、小型の従来型プロペラが付いていることが多い。ハイブリッド回転翼船では、プロペラが主な推進力源であり、回転翼はプロペラの負荷を軽減して全体的な燃費を向上させる役割を果たす。[4]回転翼帆は5～20%の燃料節約をもたらすと報告されている。[5]
歴史
パイオニア
ドイツの技術者アントン・フレットナーは、マグヌス効果を推進力として利用しようとした船を初めて建造した人物である。[6] [7]
のバックアウ
アルバート・ベッツ、ヤコブ・アッケレット、ルートヴィヒ・プラントルの協力を得て、フレットナーは実験的な回転翼船を建造した。1924年10月、ゲルマニアヴェルフトは、バックアウと名付けられた大型の2つの回転翼船の建造を完了した。 [ 8]この船は、高さ約15メートル（50フィート）、直径3メートル（10フィート）の2つのシリンダー（または回転翼）を搭載した改装されたスクーナーで、50馬力（37kW）の電力で駆動する電気推進システムを備えていた。[要出典]
1925年2月、バックアウ号はダンツィヒから北海を渡りスコットランドへ向かった。[9]この船は20～30度の風下でも転舵（風に向かって帆走）できたため、 [8]荒天でもローターの心配はなかった。[要出典]この船はドイツの温泉街にちなんでバーデン・バーデンと改名され、1926年3月31日に南米を経由してニューヨークへ出航し、5月9日にニューヨーク港に到着した。[10]
いくつかの情報源によれば、この航海で船は非効率であることが判明し、15メートルの高さのドラムの回転に消費される電力は、従来のプロペラと比較すると推進効果に比べて不釣り合いであったという。[11]
この見解は、「その素晴らしい性能により、バックアウ号は北大西洋とバルト海を横断するばら積み貨物の輸送に就航した（Seufert & Seufert, 1983）。1926年3月31日、バックアウ号（現在はバーデン・バーデン号と改名）は南米経由でニューヨークに向けて出航した。大西洋を横断する6,200海里の航海で使用された燃料油はわずか12トンだった。ローターのない同サイズのモーター船では45トン必要だった（Nuttall & John, 2016）。ニューヨーク港には5月9日に到着した（History of Flettner Rotor, nd）」と主張する他の見解とは対照的である。 [12]
後者の評価の方が正確であるように思われる。なぜなら、バックアウ実験の結果が次の回転翼船であるバーバラの開発につながったからである。
のバーバラ
1926年、3つのローターを備えたより大型の船、バーバラ号がブレーメンの造船所AGヴェーザーで建造された。 [13]同船は「1926年から1929年にかけて地中海で通常の貨物船として確実に機能することが証明された。1928年までにフレットナーはバーバラ級の新造船6隻の注文を確保した。しかし…世界的な経済危機により消費者の購買意欲が低下した。これに加えて、船舶用ディーゼル油（MDO）とそれを使用するのに必要な関連エンジン技術が容易に安価に入手できるようになった（ナットール＆ジョン、2016年）。当時の燃料価格は、回収期間が長いため、ローターによる節約は船会社にとって投資を検討するには小さすぎた」ことを意味していた。[12]
現代の船舶
1980年代には、従来型の動力船の燃料効率を高める方法として、回転翼帆への関心が再燃しました。この技術の恩恵を受ける船舶は2万隻にも上ると推定されています。[14]
エネルコンは2008年8月2日にハイブリッドローター船E-Ship 1を進水させた。2010年からは同社のタービン製品やその他の機器の輸送に使用されている。[15] [16]エネルコンは「同サイズの従来の貨物船と比較して最大25％の燃料節約が可能」と主張している。[17]
フレンスブルク大学は、ローター駆動式双胴船であるフレンスブルク双胴船、またはユニキャット・フレンスブルクを開発している。[18]
2007年、スティーブン・H・ソルターとジョン・レイサムは、地球温暖化を緩和するために1,500隻のロボット回転翼船の建造を提案した。船は海水を空中に噴霧して雲の反射率を高める。[19] [20]回転翼船のプロトタイプはディスカバリー・プロジェクト・アースでテストされた。回転翼はカーボンファイバー製で、改造された三胴船に取り付けられ、船を6ノットの速度で水中を安定して推進した。[要出典]
2009年、ヴァルチラは燃料消費量を削減する手段としてフレットナーローターを使用するクルーズフェリーを提案した。フィンランドのフェリー運航会社バイキングラインがこのアイデアを採用し、 2011年から2012年にかけてMSバイキンググレースが建造されたが、当初はローターは装備されていなかった。[21] 2018年にローターシステムが改造された。 [22]
2014年と2015年に、ノースパワーはフィンランドの海運会社ボア社のRoRo船M/Vエストラデンにツインローターセイルを設置した。[23] [24] [25] 2018年5月、ドイツに拠点を置くフェーンシップマネジメント社（レーア）の1996年建造の貨物船フェーンポルックスに、船首にエコフレットナータイプの全長18メートルのフレットナーローターが取り付けられた。[26]
2018年、ノースパワーは世界最大の海運会社マースクと共同でローターセイルを配備した。LR2クラスのタンカーであるマースクペリカンには、2つのノースパワーローターセイルが装備されている。[27] [28]
ばら積み貨物船MVアフロス（IMO 9746803）は1年以上にわたり4つの可動ローターを運用し、良好な結果を得ている。[29] [30] [31] [32]
2021年、ノースパワーはヴァーレ社が運航する鉄鉱石運搬船に5枚の傾斜ローターセイルを設置した。この傾斜設計は橋の下での操縦を可能にすることを目的としていた。[5] [33]
スキャンライン社は回転翼帆を備えたハイブリッドフェリー2隻、M/Fコペンハーゲン号とM/Fベルリン号を運航している。[34]
2023年10月、エアバスは、航空機部品を米国の組立ラインに輸送するために、2026年に就航予定のフレットナーローターを搭載した6隻の船舶を発注したと発表した。[35]
参照
参考文献
- ^ NASAウェブページ
- ^ ヒューバート・シャンソン（2013年8月30日）。応用流体力学入門。CRC Press。pp. 100– 。ISBN 978-1-315-86304-7。
- ^ abcd Gilmore, CP (1984). 「スピンセイル：船の推進力に神秘的なマグナス効果を利用」、Popular Science（1月）、70-73ページ、[1]を参照、2015年10月13日にアクセス。
- ^ ab 「ティルトローターセイルを搭載した世界初の貨物船がロッテルダムに到着」www.marineinsight.com 2021年1月13日2021年1月25日閲覧。
- ^ 匿名; 「アメリカ初の回転翼船」、ポピュラーサイエンスマンスリー、1925年9月、27ページ。
- ^ GA Tokaty (2013年2月20日). 流体力学の歴史と哲学. Courier Corporation. pp. 150–. ISBN 978-0-486-15265-3。
- ^ ab ゾウフェルト、ヴォルフ＆スーフェルト、ウルリッヒ; 「Flettner's Ships を巡る批評家たち」、『New Scientist』、1983 年 3 月 10 日、656-659 ページ。
- ^ GA Tokaty (1994). 流体力学の歴史と哲学。Courier Corporation。pp. 152– 。ISBN 978-0-486-68103-0。
- ^ 米国海軍研究所 (1970)。議事録。
- ^ レイ、キース（2016年2月）。『史上最も奇妙な航空機』ストラウド、グロスターGL5 2QG：The History Press。p. 48。ISBN 9780750960977。
{{cite book}}: CS1 メンテナンス: 場所 (リンク) - ^ ab 「フレットナーローターの歴史」。
- ^ Fred M Walker (2010 年 5 月 5 日)。船舶と造船業者: 設計と建設の先駆者。Seaforth Publishing。220 ページ～。ISBN 978-1-84832-072-7。
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- ^ バフマン・ゾフリ（2016年9月3日）。中間熱交換器による水素生成のための原子力エネルギー：再生可能エネルギー源。シュプリンガー。pp. 23– 。ISBN 978-3-319-29838-2。
- ^ ケネディ、ジョン（2010年）。「ディスカバリー：最先端の貨物船が風力タービンの運搬船をドッキング」。シリコンリパブリック（オンライン、8月10日） 。 2015年10月12日閲覧。
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- ^ Bryce, Emma (2018年5月29日). 「安い石油が帆船を殺した。今や帆船は復活し、すっかり元気になっている」Wired UK . 2018年5月29日閲覧。
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- ^ 「テクノロジーの現状」（PDF）。2022年5月10日。
- ^ 「Norsepower」www.norsepower.com . 2016年11月25日閲覧。
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- ^ 「世界初、マールスクのタンカーにローターセイルを装備」2018年8月30日。
- ^ 「ノースパワーのローターセイル、マースク・ペリカンプロジェクトで燃料と関連CO2を8.2%削減」2019年10月24日。
- ^ Shipping, Green (2019年3月13日). 「Blue Planet ShippingがGREEN4SEA Dry Bulk Operator Awardを受賞」. SAFETY4SEA . 2019年4月6日閲覧。
- ^ 「ビデオ：ANEMOI Flettner Rotor System – MV Afros Sailing」。YouTube。2018年6月4日。2021年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ 「動画：ANEMOI 移動式フレットナーローターシステム - MV アフロス停泊」YouTube 2018年11月26日。2021年12月21日時点のオリジナルよりアーカイブ。
- ^ Almendral, Aurora (2021-06-24). 「巨大貨物船は風力を利用して環境に優しくなれるか？」ニューヨークタイムズ 。ISSN 0362-4331 。2021年6月29日閲覧。
- ^ 「Norsepower：Valeがチャーターした鉱石運搬船に5つの傾斜可能なローターセイルを設置」。Offshore Energy。2021年5月14日。 2021年6月9日閲覧。
- ^ 「M/S Berlinが新しい回転翼帆を取得：Ingeniørenがプロセスを観察」ING 2022年5月30日2022年9月14日閲覧。
- ^ 「エアバス、A320neoの増産需要に応えるため海上輸送船隊を更新」2023年10月25日. 2023年10月25日閲覧。
外部リンク
ウィキメディア・コモンズには、ローター船に関連するメディアがあります。
- テクノロジー研究センターの記事
- ニューヨーク港のバーデンバーデンの写真
- Ro-Ro船でノースパワー・ローターセイルの試験運用開始
- バイキング グレース号に搭載されたローター セイルのビデオ
- 特定の航路における凧とフレットナーローターの推進力寄与