ROTOROWIEC. Z METROWĄ RURĄ WĘDROWIEC.

Wyobrażacie sobie obserwować znikający na horyzoncie statek z wysokim na 27 metrów walcem na pokładzie? Takie bowiem statki próbowano budować już 96 lat temu! 

E-ship 
Wikimedia, autorstwa kaʁstn Disk/Cat 

Statki w trakcie swojej kariery przechodzą znacznym modyfikacjom. Zmieniają imiona, wygląd i przeznaczenie. Niniejszy artykuł chciałabym zacząć właśnie od metamorfozy, do której doszło prawie 100 lat temu. Od metamorfozy, w którą nie wierzyli nawet inżynierowie. Wystarczyło jednak dwóch śmiałków, by otworzyć nowy rozdział w historii żeglugi. 

W 1923 roku bracia Georg i Anton Flettnerowie zarejestrowali w urzędzie patentów nowy rodzaj napędu, po czym zabrali się do pracy. Podstawą ich działania stał się trzyletni wówczas statek, Buckau. 

Mieszczącemu na pokładzie dziesięcioosobową załogę Buckau zabrano 3 maszty. Zastąpiono je 2 cylindrami o grubości blachy 1 mm. Cylindry te dobijały do 15,6 m wysokości. Ich średnica wynosiła 2,8 m. 

Buckau

Opisane wyżej walce, rury, cylindry (jak zwał, tak zwał) nazywane są rotorami, a statki w nie wyposażone – rotorowcami. Rotory nie są używane jako samodzielny napęd główny. Buckau np. napędzany był silnikiem wysokoprężnym 220 KM. 

Ciężko spotkać się z rotorowcem twarzą w twarz. Nie czytuje się również o Flettnerach czy Buckau w książkach od historii. Czy to oznacza, że eksperyment się nie udał? Nic bardziej mylnego! 

Prekursorski statek testowano podczas rejsów na Morzu Bałtyckim i Północnym. Miał on okazję zmierzyć się nawet z potężnym sztormem. Nie zawiódł. Zmodyfikowany statek był szybszy i łatwiejszy w konserwacji oraz w obsłudze. Wilki morskie nie musiały już użerać się ze skomplikowanym ożaglowaniem i olinowaniem. 

Drugim rotorowcem była "Barbara", u której początkowo planowano montaż jednego rotora wysokiego na 27 m, ze średnicą siedmiometrową. Przez problemy techniczne zaniechano tego pomysłu i w ten sposób Barbara wyruszyła z 3 rotorami wysokimi na 17,1 m i mniejszą średnicą: 4 m. 

Rotorowiec Barbara

Rotorowce na zdjęciach nie przypominają zwinnych i szybkich środków transportu. Co więc sprawia, że takie są?

Ich działanie opiera się na prowadzonych przez 17 lat badaniach niemieckiego fizyka, Heinricha Gustava Magnusa. Wysnute przez siebie wnioski z zakresu aerodynamiki ogłosił światu w 1870 roku. 

Naukowiec zauważył, że po umieszczeniu pionowego cylindra w strudze wiatru wytwarza się na jego połowach różnica ciśnień. Gdy kierunek wiatru jest zgodny z kierunkiem obrotu cylindra, powietrze opływa go szybko. Przepływ wiatru jest utrudniony, gdy kierunek obrotu jest przeciwny. Powstaje siła, która próbuje obrócić walec w stronę mniejszego ciśnienia. Proces ten znany jest pod pojęciem efektu Magnusa. 

Heinrich Gustav Magnus, Wikimedia

Jan Piwowoński, polski popularyzator wiedzy o transporcie morskim, stwierdził, że rotorowce pojawiły się zbyt późno, by na dobre zagościć na morzach i oceanach. Choć miały one przewagę nad żaglowcami i mogły konkurować z parowcami, coraz większą popularność zaczęły zyskiwać motorowce. Dlatego też przedsięwzięcie to zostało porzucone, a statki takie jak Barbara ponownie przebudowane, by mogły pełnić inne role. 

XX i XXI wiek pozwolił jednak rotorowcom odrodzić się na nowo! Po wodach Chin, Indii, Holandii czy Belgii z odwagą prują współczesne rotorowce, takie jak Estraden i E-Ship. Co sprawiło, że statki z metrowymi walcami wyciągnięto z lamusa? 

Alan Jamieson, Flickr

Obecnie podejmowanych jest wiele działań w celu ochrony naszej planety. Innowacyjne rozwiązania proponują organizacje rządowe oraz non-profit, milionerzy i pasjonaci. Według danych z 2017 roku, droga dla 90% transportowanych towarów prowadziła przez oceany. Nic więc dziwnego, że Tuomas Riski z firmy Norsepower podkreślił, iż branża żeglugowa znajduje się pod coraz większą presją, by redukować emisje szkodliwych substancji do środowiska. Okazuje się, że rotorowce są w stanie się do tego przyczynić! Jakby tego było mało, statki z rotorami mogą generować od 5 do 20% oszczędności paliwa. 

Współcześni inżynierowie i naukowcy stale dopracowują projekt Flettnerów. 6 lat temu przedsiębiorstwo Norsepower stworzyło rotory przy zastosowaniu m.in. włókna węglowego i szklanego. Dzięki temu waga rotorów stała się trzykrotnie mniejsza. Przez lata zauważono również, że rotory najskuteczniejsze są, gdy wiatr porusza się z prędkością min. 18 km/h. Dobrze by było, gdyby przy okazji wiatr wiał w poprzek dziobu pod kątem co najmniej 20 stopni. Kryteria te spełnia północna część Atlantyku i Pacyfiku. 

Koszt wdrożenia rotora na statek zależy od wielkości walca. Z reguły waha się on od 400 tysięcy do 950 tysięcy dolarów. 

Flettnerowie swego czasu nie mogli znaleźć inwestorów gotowych ponieść koszt budowy rotorowców. Projekt upadł. Podnieśli go współcześni łącząc stare dzieje z nowymi technologiami. Uważacie, że istnieje duża szansa na codzienną eksploatację rotorowców na szerszą skalę? 

Z czego korzystałam, tworząc artykuł:

• J. Piwowoński, "Niezwykłe okręty", Instytut Wydawniczy Nasza Księgarnia, Warszawa 1986,
• L. Furmaga, J. Wójcicki, "Mały słownik morski", Gdynia 1993,
• K. Kornei, Spinning metal sails could slash fuel consumption, emissions on cargo ships, science.org [dostęp: 30.09.2021 r.],
  
• Flettner rotors, glomeep.imo.org [dostęp: 30.09.2021 r.]
• A. De Marco, S. Mancini, C. Pensa, G. Calise, F. De Luca, Flettner Rotor Concept for Marine Applications: A Systematic Study [dostęp: 30.09.2021 r.],
• B. Comer, D. Stolz, D. Rutherford, Rotors and bubbles: Route-based assessment of innovative technologies to reduce ship fuel consumption and emissions [dostęp: 30.09.2021 r.]

Related Items żegluga