로터선

Rotor ship
로터선 E-선박 1호

로터선은 마그누스 효과를 추진에 이용하도록 설계된 선박의 일종이다. 그 배는, 적어도 부분적으로는, 때로는 로터 돛이라고 알려진, 동력을 받는 대형 수직 로터에 의해 추진된다. 독일의 기술자 안톤 플레트너는 추진력을 위해 이 힘을 두드리려고 한 배를 처음 건조했으며, 그의 로터를 사용하는 선박은 때때로 플레트너 선박으로 알려져 있다.

마그너스 효과는 움직이는 기류에서 회전하는 몸에 작용하는 힘으로서, 기류의 방향과 로터의 축에 모두 수직으로 작용하는 힘을 생성한다.

작동 원리

공기 흐름에서 백스핀 실린더로 묘사된 마그너스 효과. 화살표는 배의 추진력을 돕는 데 사용될 수 있는 그 결과의 측면 힘을 나타낸다. 곱슬곱슬한 유선은 격동적인 경각심을 나타낸다. 기류는 회전 방향으로 꺾여 있다.

로터나 플레트너 배는 마그누스 효과를 추진에 사용하도록 설계되었다.[1] '마그너스 효과'는 움직이는 기류에서 회전하는 몸체, 즉 공과 같이 회전하는 몸체(예: 공)가 피부마찰을 이용하여 공기를 물체의 한쪽으로 끌어당겨 한쪽에서 다른 쪽으로 기압의 차이를 만들어 내는 것에 의해 발생한다. 이것은 물체에 측면의 힘을 일으켜 회전하는 차체가 저항이 가장 적은 저압 쪽으로 이동하게 한다. 배에서 이 횡력은 선체에 의해 저항을 받으며, 선박 방향이 일반적으로 저압 구역 내에 있는 경우 이 힘의 구성 요소를 사용하여 배를 앞으로 추진시킬 수 있다. 배를 추진하기 위해 사용되는 마그누스 로터는 로터 돛이라고 불리며 축을 수직으로 하여 탑재된다. 옆에서 바람이 불면 마그너스 효과가 앞으로 추력을 일으킨다. 로터 돛의 가장 흔한 형태는 플레트너 로터다.[2]

힘의 배열로 인해 로터선은 기존 범선보다 바람 가까이 항해할 수 있다. 또 다른 장점으로는 보호구역의 통제 용이성, 혹한시 털갈이 요건의 결여 등이 있다.[2]

그러나 바람이 반대쪽에서 불어오도록 배가 방향을 바꾸면 회전 방향이 뒤바뀌거나 배가 뒤쪽으로 몰릴 수밖에 없다.[2]

바람은 자체 동력원이 있어야 하는 로터 자체에 동력을 공급하지 않는다. 다른 범선과 마찬가지로 회전자 선박도 소형 재래식 프로펠러를 장착해 저속과 바람이 불지 않거나 회전자가 정지할 때 기동성을 높이고 전진 추진력을 제공하는 경우가 많다. 하이브리드 로터 선박에서 프로펠러는 1차 추진원이 되는 반면, 로터는 프로펠러를 오프로드하여 전체적인 연비를 높이는 역할을 한다.[2] 로터 돛이 5-20%의 연료 절감 효과를 낸다고 보고되었다.[3]

역사

로터선부카우호
바르셀로나의 로터선 "바르바라"

개척자

독일의 엔지니어 안톤 플레트너는 마그누스 효과를 추진에 이용하려고 시도한 배를 처음 건조했다.[4][5] 알버트 베츠, 야콥 애크레트, 루드비히 프란드틀의 도움을 받아 플레트너는 실험용 로터 선박을 건조했다; 게르마니아워프트는 1924년 10월 부카우라는 이름의 대형 2회전 선박의 건설을 마쳤다.[6] 이 선박은 50hp(37kW)의 전력 추진 시스템에 의해 구동되는 약 15m(50ft) 높이와 3m(10ft)의 실린더(또는 로터) 2개를 운반하는 재장착된 슈누너였다.[citation needed]

Buckau는 1925년 2월 단치히에서 북해를 가로질러 스코틀랜드로 항해했다.[7] 그 배는 20-30도로 정박할 수 있었고,[6] 따라서 로터들은 폭풍우 치는 날씨에도 걱정을 끼치지 않았다.[citation needed] 이 배는 독일의 스파타운을 따라 바덴바덴으로 개칭되었고 1926년 3월 31일 남미를 거쳐 뉴욕으로 항해되어 5월 9일 뉴욕항에 도착했다.[8]

일부 소식통들은 이 배가 이러한 항해에서 비효율적인 것으로 판명되었고, 15m 높이의 드럼통을 돌리면서 소비되는 동력은 기존의 프로펠러와 비교할 때 추진 효과와 불균형하다고 주장한다.[9]

이 같은 견해는 "인상적인 성과로 인해, 북대서양과 발트해(Seufert & Seuffert, 1983년)를 가로지르는 벌크 화물을 운반하기 위해 Buckau가 투입되었다"고 주장하는 다른 사람들과는 대조적이다. 31일 3월 1926년에는, Buckau, 지금 바덴바덴을 뉴욕에 남 아메리카, 대서양을 가로질러 분인 6,200해리 항해 1-LSB-(Flettner 로터, n.d.의 역사)." 연료 석유의 오직 12톤, 45톤을 같은 크기의 회전 날개(Nuttall&존, 2016년)없이 발동기선, 뉴욕 항구에 5월 9일에 도착하는 것에 비해 사용을 통해 항해했다.0]

부카우 실험의 결과가 다음 로터선인 바바라의 개발로 귀결되었기 때문에 후자의 평가는 더욱 정확해 보인다.

1926년, 3개의 로터가 달린 더 큰 배인 바바라는 조선소에 의해 건설되었다. 브레멘의 [11]웨서 1926년에서 1929년 사이에 지중해의 일반 화물선으로서 "로서 신뢰할 수 있는 성능을 발휘한다는 것이 증명되었다. 1928년까지 플레트너는 바바라급 6척의 신규 선박을 수주했다. 하지만... 소비자 구매 신뢰도의 하락을 초래한 세계적인 경제 붕괴가 있었다. 이 외에도, 마린 디젤 오일(MDO)과 이를 활용하는데 필요한 관련 엔진 기술이 쉽고 저렴하게 이용 가능해졌다(Nuttall & John, 2016). 그 시점의 연료가격은 로터가 달성한 어떤 절감액도 너무 적어서 긴 투자 회수 기간 때문에 해운회사들이 투자를 고려하기에는 너무 적다는 것을 의미했다."[10]

현대 선박

2007년 키엘 위크에서 플렌스부르크 카타마란 선수단
머스크 펠리컨은 2019년 현재 세계에서 가장 큰 플렛너 로터다.

로터 돛에 대한 관심은 1980년대에 다시 살아났는데, 이것은 전통적인 동력선의 연료 효율을 증가시키는 방법이었다.

에너콘은 2008년 8월 2일 하이브리드 로터선 E-Ship 1호를 발사했다. 2010년부터 이 회사의 터빈 제품 및 기타 장비를 운송하는 데 사용되었다.[12][13] 에너콘은 "동일한 규모의 기존 화물선에 비해 최대 25%의 운항 연료 절감 효과"[14]를 주장하고 있다.

플렌스부르크 대학은 플렌스부르크 카타마란 또는 로터 구동 카타마란인 유니캣 플렌스버그를 개발하고 있다.[15]

2007년 스티븐 H. 샐터와 존 라담은 지구온난화를 완화하기 위해 1,500척의 로터 선박의 건설을 제안했다. 이 배들은 구름 반사율을 높이기 위해 대기에 바닷물을 뿌릴 것이다.[16][17] 시제품 로터 선박이 Discovery Project Earth에서 시험되었다. 로터는 탄소 섬유로 만들어졌고 개조된 트리마란에 부착되어 6노트의 속도로 안정적으로 선박을 물 속을 통과시켰다.[citation needed]

2009년, Wartsilé는 Flettner 로터를 연료 소비량을 줄이는 수단으로 활용하는 크루즈 페리를 제안했다. 핀란드 여객선 운영사인 바이킹 라인은 MS 바이킹 그레이스가 2011~2012년에 처음 로터 없이 건설한 아이디어를 채택했다.[18] 로터 시스템은 2018년에 개조되었다.[19]

2014년과 2015년, 노르세파워는 핀란드 선박사인 보어의 로로 선박 M/V 에스트라덴에 트윈 로터 돛을 설치했다.[20] 2018년 5월 독일 옌 선박관리(Leer)의 1996년 건조 화물선 펜 폴룩스호(Fehn Pollux)에 에코프레트너형 18m 길이의 플렛너 로터를 전면에 장착했다.[21]

2018년에는 세계 최대 해운사인 머스크와 함께 노즈파워가 로터 돛을 전개했다. LR2급 유조선인 머스크 펠리컨에는 두 개의 노르드파워 로터 돛이 장착됐다.[22][23]

MV아프로스(IMO9746803)동안 4개의이동식 로터를반응이 나왔다 양성 가동해 캐리어는 1년 벌크.[24][25][26][27]

2021년 노르세파워는 밸리 작동 철광석 운반선에 틸팅 로터 돛 5개를 장착해 다리 밑에서 조종할 수 있도록 했다.[3][28]

참고 항목

참조

  1. ^ Hubert Chanson (30 August 2013). Applied Hydrodynamics: An Introduction. CRC Press. pp. 100–. ISBN 978-1-315-86304-7.
  2. ^ a b c d 길모어, C.P. (1984) "스핀 세일: 선박 추진용 신비한 마그너스 효과"(1월), 페이지 70-73, [1] 참조, 2015년 10월 13일에 접속했다.
  3. ^ a b "Sea Cargo Ship To Be World's First Vessel With Tilting Rotor Sails Arrives In Rotterdam". www.marineinsight.com. Retrieved 2021-01-25.
  4. ^ 아논.; "미국 최초의 로터 보트" , Popular Science Monthly, 1925년 9월, 27페이지.
  5. ^ G. A. Tokaty (20 February 2013). A History and Philosophy of Fluid Mechanics. Courier Corporation. pp. 150–. ISBN 978-0-486-15265-3.
  6. ^ a b 1983년 3월 10일, 페이지 656-659, "플렛너의 배 위에서 빙빙 도는 비판자들," 뉴사이언티스트.
  7. ^ G. A. Tokaty (1994). A History and Philosophy of Fluid Mechanics. Courier Corporation. pp. 152–. ISBN 978-0-486-68103-0.
  8. ^ United States Naval Institute (1970). Proceedings.
  9. ^ Ray, Keith (February 2016). The Strangest Aircraft of All Time. Stroud, Gloucester GL5 2QG: The History Press. p. 48. ISBN 9780750960977.{{cite book}}: CS1 maint : 위치(링크)
  10. ^ a b http://www.esru.strath.ac.uk/EandE/Web_sites/18-19/Flettner/strathflettner.wixsite.com/flettnerrotor/history-of-flettner-rotors.html
  11. ^ Fred M Walker (5 May 2010). Ships and Shipbuilders: Pioneers of Design and Construction. Seaforth Publishing. pp. 220–. ISBN 978-1-84832-072-7.
  12. ^ Bahman Zohuri (3 September 2016). Nuclear Energy for Hydrogen Generation through Intermediate Heat Exchangers: A Renewable Source of Energy. Springer. pp. 23–. ISBN 978-3-319-29838-2.
  13. ^ Kennedy, John (2010). "Discovery: State-of-the-art cargo ship to dock with haul of wind turbines". Silicon Republic (Online, August, 10). Retrieved 12 October 2015.
  14. ^ Anon. (2012). "PM E-Ship1 Ergebnisse DBU" (PDF). Enercon.de. Archived from the original (PDF) on June 7, 2014. Retrieved 2015-10-12.
  15. ^ Anon. (2015). "Flettner rotor". Thiiink Holding. Retrieved 12 October 2015.
  16. ^ Latham, John (2007). "Futuristic fleet of 'cloudseeders' (15 February)". BBC. Archived from the original on 2012-07-25. Retrieved 2012-07-25.
  17. ^ Salter, Stephen; Sortino, Graham; Latham, John (2008). "Sea-going hardware for the cloud albedo method of reversing global warming". Phil. Trans. R. Soc. A. 366 (1882, 13 November): 3989–4006. Bibcode:2008RSPTA.366.3989S. doi:10.1098/rsta.2008.0136. PMID 18757273. Retrieved 2009-07-27.
  18. ^ Reinikainen, Kari (2009). "Wind and lng [liquified natural gas] power Wartsila's cruise ferry design". Cruise Business Online (22 June). Archived from the original on 2011-07-08. Retrieved 2010-01-19.
  19. ^ Bryce, Emma (29 May 2018). "Cheap oil killed sailing ships. Now they're back and totally tubular". Wired UK. Retrieved 29 May 2018.
  20. ^ "Norsepower". www.norsepower.com. Retrieved 2016-11-25.
  21. ^ 플렛너의 풍력으로. 인: Hansa International Marine Journal, 2018년 9월 9일, Hamburg 2018, 페이지 58/59
  22. ^ "Rotor Sails Fitted on board Maersk's Tanker in a World's 1st". Aug 30, 2018.
  23. ^ "Norsepower Rotor Sails Confirmed Savings Of 8.2% Fuel And Associated Co2 In Maersk Pelican Project". Oct 24, 2019.
  24. ^ Shipping, Green (13 March 2019). "Blue Planet Shipping receives GREEN4SEA Dry Bulk Operator Award". SAFETY4SEA. Retrieved 6 April 2019.
  25. ^ "Video: ANEMOI Flettner Rotor System – MV Afros Sailing". YouTube. 4 June 2018. Archived from the original on 2021-12-21.
  26. ^ "Video: ANEMOI moving Flettner Rotor System – MV Afros Berthing". YouTube. 26 November 2018. Archived from the original on 2021-12-21.
  27. ^ Almendral, Aurora (2021-06-24). "Can Massive Cargo Ships Use Wind to Go Green?". The New York Times. ISSN 0362-4331. Retrieved 2021-06-29.
  28. ^ "Norsepower: 5 tiltable rotor sails installed on Vale-chartered ore carrier". Offshore Energy. 2021-05-14. Retrieved 2021-06-09.

외부 링크