(เสาแนวตั้งบนเรือ E Ship 1 ลำนี้ไม่ใช่ปล่องควัน แต่พวกมันกำลังหมุนใบเรือ Cr.ภาพ: Alan Jamieson / Flickr)
ในเดือนกุมภาพันธ์ 1926 เรือใบเหล็กขนาด 2,000 ตันที่ชื่อ " Buckau " ได้ออกจากท่าเรือ Danzig มุ่งหน้าไปยังเอดินบะระ โดยมีลูกเรือ 13 คน,
ผู้โดยสารสองคนและบรรทุกไม้จำนวนมาก ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกอย่างไม่ธรรมดา แม้ว่าในทางเทคนิค เรือ Buckau จะเป็นเรือใบ แต่มันไม่ได้มี
ใบเรือที่ใช้ในการแล่นเรือแบบธรรมดาทั่วไป
โดยแทนที่จะเป็นเสากระโดงผอมๆ และแผ่นผ้าใบสีขาว Buckau กลับมีกระบอกสูบขนาดใหญ่สองกระบอก ที่ตั้งขึ้นบนดาดฟ้าและหมุนอยู่ โดยเสาที่กำลังหมุนอยู่นี้ จะสร้างแรงขับเคลื่อนที่นำพาเรือไปข้างหน้า
ซึ่งแรงขับเคลื่อนนี้เป็นแรงเดียวกับที่นักฟุตบอลใช้ในการเตะมุม และนักคริกเก็ตใช้เหวี่ยงส่งบอล รวมถึงเป็นแรงที่นักเทนนิสใช้เพื่อโยนลูกเทนนิสไปบนอากาศก่อนจะตี มันเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เรียกว่า Magnus Effect ที่เกิดจากความดันที่ก่อตัวขึ้นรอบ ๆ วัตถุหมุนที่ทำให้เกิดแรงยกขึ้น
หนึ่งในคนกลุ่มแรกที่ตระหนักว่า Magnus Effect สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นที่ไม่ใช่กีฬา เป็นวิศวกรการบินชาวเยอรมันที่ชื่อ Anton Flettner
ในฐานะผู้อำนวยการสถาบันอากาศพลศาสตร์ที่อัมสเตอร์ดัม โดย Flettner ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรเยอรมันในปี 1922 สำหรับเรือที่ขับเคลื่อนด้วยกระบอกสูบทรงกลมแนวตั้งที่หมุนตามลม
ต่อมาในปี1924 เขาได้ซื้อเรือ Buckau ไว้และด้วยความช่วยเหลือของ Albert Betz, Jacob Ackeret, Ludwig Prandtl และ Albert Einstein,นักอากาศพลศาสตร์ที่มีชื่อเสียง พวกเขาได้ดัดแปลง Buckau ให้เป็นเรือ rotor ship ลำแรกที่เมือง Kiel ประเทศเยอรมนี
กราฟิกที่ดัดแปลงมาจาก Science Mag
เรือลำนี้มีกระบอกสูบที่หมุนได้สองกระบอก ซึ่งมีเส้นผ่านศูนย์กลาง 10 ฟุตและสูง 50 ฟุต ขับเคลื่อนด้วยมอเตอร์ไฟฟ้าขนาด 15 แรงม้าสองตัว
พร้อมกำลังที่จ่ายโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล 45 แรงม้า โดย rotors จะหันไปทางด้านหน้าของเรือในทิศทางเดียวกับลม
ซึ่งเมื่อพื้นผิวของกระบอกสูบที่หมุนลากอากาศเข้ามา จะทำให้อากาศเคลื่อนที่เร็วขึ้นผ่านพื้นผิวด้านหน้าและช้าลงทางด้านหลัง ซึ่งการหมุนของพื้นผิว rotors ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของลม ทำให้เกิดเขตความกดอากาศสูงทางด้านหลังของ rotors ซึ่งจาก Magnus Effect จึงเกิดความแตกต่างของแรงดันระหว่างพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังของ rotors จากนั้น เสาหมุนจะสร้างแรงยก และผลักเรือไปข้างหน้า
Flettner ระบุว่าผลของ Magnus ได้สร้างแรงขับเคลื่อนที่มากกว่าแรงขับเรือประมาณสิบเท่า ที่มีหน้าตัดเดียวกันกับทรงกระบอก โดยการขับเคลื่อนของ rotors ดังกล่าวบนเรือเดินสมุทร ภายหลังถูกเรียกว่า Flettner rotors ซึ่งมันอาจลดการใช้พลังงานของเรือ แต่ไม่สามารถใช้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักได้
rotors หรือใบพัดของ Flettner นั้น ถูกมองว่าเป็นอนาคตของการเดินเรือ โดย Buckau สามารถแล่นเรือได้ถึง 10 นอต และปรับเปลี่ยนทิศทางได้ง่ายกว่าการแล่นเรือใบเรือธรรมดา นอกจากนี้ Buckau ยังสามารถรับมือกับลมในมุมที่ตื้นกว่าหรือในสภาพอากาศที่ยากลำบากได้ เมื่อเทียบกับเรือใบทั่วไป
เรือ Buckau Cr.ภาพ: Wikimedia Commons
หลังจากการทดลองเดินทางรอบเมือง Kiel ประมาณหกสิบครั้ง ในปี 1925 เรือได้ถูกนำเข้าสู่การขนส่งทางเรือเพื่อการพาณิชย์จาก Gdansk ในโปแลนด์ไปยังเมือง Leith ในสกอตแลนด์โดยผ่านทะเลเหนือ ซึ่ง Buckau ก็รับมือกับสภาพอากาศที่มีพายุได้ดีเป็นพิเศษเพราะไม่มีใบเรือ จากนั้นในปี 1926
เรือได้ถูกเปลี่ยนชื่อเป็น " Baden Baden " ตามชื่อเมืองของเยอรมัน โดยล่องเรือข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกไปยังนิวยอร์กภายในเวลาไม่ถึงหกสัปดาห์
และในการข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกของ "Baden Baden" นั้น ได้ใช้เชื้อเพลิงเพียง 12 mt จากการประมาณไว้ที่ 45 mt จากประสิทธิภาพดังกล่าวจะทำให้ประหยัดน้ำมันได้มากกว่า 70% โดย Baden Baden ยังคงบรรทุกไม้ในน่านน้ำอเมริกันอีกเป็นเวลาหลายปี ก่อนที่จะถูกดัดแปลงเป็นเครื่องยนต์ธรรมดาแต่ยังขับเคลื่อนด้วยใบพัด ในที่สุด มันก็จมลงในทะเลแคริบเบียนในปี 1931 แต่เทคโนโลยีนี้ไม่เคยหยุดนิ่ง
หลายปีต่อมาจนเมื่อวันที่ 2 สิงหาคม 2008 Enercon ผู้ผลิตกังหันลมสัญชาติเยอรมันได้เปิดตัวเรือ rotor ลำใหม่ และตั้งชื่อว่า " E Ship 1 " มีอายุการใช้งาน 5 ปีเพื่อขนส่งกังหันลมและอุปกรณ์อื่น ๆ ไปยังสถานที่ต่างๆทั่วโลก และ University of Flensburg ได้พัฒนาเรือ catamaran หรือ Flensburg โดยให้ชื่อว่า " Uni-Kat " ซึ่งเป็นเรือใบที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัด Flettner-Rotor
Uni-Kat Flensburg
ต่อมา เมื่ออุตสาหกรรมการเดินเรือส่วนใหญ่อยู่ภายใต้แรงกดดันเพื่อลดการปล่อยมลพิษ จึงได้มีการค้นหาวิธีการขับเคลื่อนที่มีประสิทธิภาพมากขึ้น โดยในช่วงไม่กี่ปีที่ผ่านมา เทคโนโลยี Rotor ได้ถูกฟื้นฟูในการขับเคลื่อนเรือเพิ่มเติมมากมาย เช่น
- บริษัท ผู้ผลิตกังหันลม East Frisian Enercon มีเรือบรรทุกสินค้าขนาด 130 เมตร ESHIP1 ซึ่งติดตั้งใบพัด Flettner สี่ตัวในปี 2010
- ในปี 2012 วิศวกรชาวฟินแลนด์กลุ่มหนึ่งได้ก่อตั้ง บริษัท ชื่อ Norsepower ผลิตใบเรือขนาดต่างๆ และมีความคิดว่าจะใส่ rotors บนเรือทั่วไปเพื่อเสริม เครื่องยนต์และลดการเผาไหม้เชื้อเพลิง
- ในปี 2015 Norsepower ได้ติดตั้ง Rotor คู่กับ บริษัท Bore's บนเรือ RoRo M / V Estraden
- ในปี 2018 มีการติดตั้ง rotors ใน Norsepower สูง 24 เมตรบนเรือเฟอร์รี่ VIKING GRACE และเรือบรรทุกสินค้า Fehn Pollux
- ในปี 2020 เรือเฟอร์รี่ไฮบริด COPENHAGEN ได้ผสมผสานการขับเคลื่อนดีเซลแบบดั้งเดิมเข้ากับระบบ rotor ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนี้ เพื่อลดการ ใช้เชื้อเพลิง
Flettner Rotor ลำที่สองที่ชื่อ " Barbara " ในเมือง Barcelona (Catalonia) ที่สร้างขึ้นต่อจาก " Buckeau " ในปี1926
Flettner rotor รุ่นทดลองที่ชื่อ Cloudia
ซึ่งพัฒนาขึ้นที่มหาวิทยาลัย Edinburgh University โดยเป็นส่วนหนึ่งของโครงการ geoengineering ของ Stephen Salter
Norsepower Rotor Sails บนเรือ Maersk Pelican เป็นใบพัด Flettner ที่ใหญ่ที่สุดในโลก
Cr.ภาพ: Wilsca / Wikimedia Commons
Flettner Rotor บนเรือบรรทุกน้ำมัน Maersk A ของบริษัท Norsepower ในปี 2019
References:
- Wayne L Neu, Flettner rotor ship, McGraw Hill
- H. O. Herzog, More Facts About the Flettner Rotor Ship, Scientific American
- At last, rotor sails are back, Engineering at Sea
- Katherine Kornei, Spinning metal sails could slash fuel consumption, emissions on cargo ships, Science Mag
- Lynn Freehill-Maye, Rotating Sails Help to Revive Wind-Powered Shipping, Scientific American
(ขอขอบคุณที่มาของข้อมูลทั้งหมดและขออนุญาตนำมา)
เรือที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัดลำแรกที่ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกในปี 1926
ผู้โดยสารสองคนและบรรทุกไม้จำนวนมาก ข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกอย่างไม่ธรรมดา แม้ว่าในทางเทคนิค เรือ Buckau จะเป็นเรือใบ แต่มันไม่ได้มี
ใบเรือที่ใช้ในการแล่นเรือแบบธรรมดาทั่วไป
โดยแทนที่จะเป็นเสากระโดงผอมๆ และแผ่นผ้าใบสีขาว Buckau กลับมีกระบอกสูบขนาดใหญ่สองกระบอก ที่ตั้งขึ้นบนดาดฟ้าและหมุนอยู่ โดยเสาที่กำลังหมุนอยู่นี้ จะสร้างแรงขับเคลื่อนที่นำพาเรือไปข้างหน้า
ซึ่งแรงขับเคลื่อนนี้เป็นแรงเดียวกับที่นักฟุตบอลใช้ในการเตะมุม และนักคริกเก็ตใช้เหวี่ยงส่งบอล รวมถึงเป็นแรงที่นักเทนนิสใช้เพื่อโยนลูกเทนนิสไปบนอากาศก่อนจะตี มันเป็นปรากฏการณ์ทางกายภาพที่เรียกว่า Magnus Effect ที่เกิดจากความดันที่ก่อตัวขึ้นรอบ ๆ วัตถุหมุนที่ทำให้เกิดแรงยกขึ้น
หนึ่งในคนกลุ่มแรกที่ตระหนักว่า Magnus Effect สามารถใช้เพื่อวัตถุประสงค์อื่นที่ไม่ใช่กีฬา เป็นวิศวกรการบินชาวเยอรมันที่ชื่อ Anton Flettner
ในฐานะผู้อำนวยการสถาบันอากาศพลศาสตร์ที่อัมสเตอร์ดัม โดย Flettner ได้ยื่นขอจดสิทธิบัตรเยอรมันในปี 1922 สำหรับเรือที่ขับเคลื่อนด้วยกระบอกสูบทรงกลมแนวตั้งที่หมุนตามลม
ต่อมาในปี1924 เขาได้ซื้อเรือ Buckau ไว้และด้วยความช่วยเหลือของ Albert Betz, Jacob Ackeret, Ludwig Prandtl และ Albert Einstein,นักอากาศพลศาสตร์ที่มีชื่อเสียง พวกเขาได้ดัดแปลง Buckau ให้เป็นเรือ rotor ship ลำแรกที่เมือง Kiel ประเทศเยอรมนี
พร้อมกำลังที่จ่ายโดยเครื่องกำเนิดไฟฟ้าดีเซล 45 แรงม้า โดย rotors จะหันไปทางด้านหน้าของเรือในทิศทางเดียวกับลม
ซึ่งเมื่อพื้นผิวของกระบอกสูบที่หมุนลากอากาศเข้ามา จะทำให้อากาศเคลื่อนที่เร็วขึ้นผ่านพื้นผิวด้านหน้าและช้าลงทางด้านหลัง ซึ่งการหมุนของพื้นผิว rotors ในทิศทางตรงกันข้ามกับทิศทางของลม ทำให้เกิดเขตความกดอากาศสูงทางด้านหลังของ rotors ซึ่งจาก Magnus Effect จึงเกิดความแตกต่างของแรงดันระหว่างพื้นผิวด้านหน้าและด้านหลังของ rotors จากนั้น เสาหมุนจะสร้างแรงยก และผลักเรือไปข้างหน้า
Flettner ระบุว่าผลของ Magnus ได้สร้างแรงขับเคลื่อนที่มากกว่าแรงขับเรือประมาณสิบเท่า ที่มีหน้าตัดเดียวกันกับทรงกระบอก โดยการขับเคลื่อนของ rotors ดังกล่าวบนเรือเดินสมุทร ภายหลังถูกเรียกว่า Flettner rotors ซึ่งมันอาจลดการใช้พลังงานของเรือ แต่ไม่สามารถใช้เป็นตัวขับเคลื่อนหลักได้
rotors หรือใบพัดของ Flettner นั้น ถูกมองว่าเป็นอนาคตของการเดินเรือ โดย Buckau สามารถแล่นเรือได้ถึง 10 นอต และปรับเปลี่ยนทิศทางได้ง่ายกว่าการแล่นเรือใบเรือธรรมดา นอกจากนี้ Buckau ยังสามารถรับมือกับลมในมุมที่ตื้นกว่าหรือในสภาพอากาศที่ยากลำบากได้ เมื่อเทียบกับเรือใบทั่วไป
หลังจากการทดลองเดินทางรอบเมือง Kiel ประมาณหกสิบครั้ง ในปี 1925 เรือได้ถูกนำเข้าสู่การขนส่งทางเรือเพื่อการพาณิชย์จาก Gdansk ในโปแลนด์ไปยังเมือง Leith ในสกอตแลนด์โดยผ่านทะเลเหนือ ซึ่ง Buckau ก็รับมือกับสภาพอากาศที่มีพายุได้ดีเป็นพิเศษเพราะไม่มีใบเรือ จากนั้นในปี 1926
เรือได้ถูกเปลี่ยนชื่อเป็น " Baden Baden " ตามชื่อเมืองของเยอรมัน โดยล่องเรือข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกไปยังนิวยอร์กภายในเวลาไม่ถึงหกสัปดาห์
และในการข้ามมหาสมุทรแอตแลนติกของ "Baden Baden" นั้น ได้ใช้เชื้อเพลิงเพียง 12 mt จากการประมาณไว้ที่ 45 mt จากประสิทธิภาพดังกล่าวจะทำให้ประหยัดน้ำมันได้มากกว่า 70% โดย Baden Baden ยังคงบรรทุกไม้ในน่านน้ำอเมริกันอีกเป็นเวลาหลายปี ก่อนที่จะถูกดัดแปลงเป็นเครื่องยนต์ธรรมดาแต่ยังขับเคลื่อนด้วยใบพัด ในที่สุด มันก็จมลงในทะเลแคริบเบียนในปี 1931 แต่เทคโนโลยีนี้ไม่เคยหยุดนิ่ง
หลายปีต่อมาจนเมื่อวันที่ 2 สิงหาคม 2008 Enercon ผู้ผลิตกังหันลมสัญชาติเยอรมันได้เปิดตัวเรือ rotor ลำใหม่ และตั้งชื่อว่า " E Ship 1 " มีอายุการใช้งาน 5 ปีเพื่อขนส่งกังหันลมและอุปกรณ์อื่น ๆ ไปยังสถานที่ต่างๆทั่วโลก และ University of Flensburg ได้พัฒนาเรือ catamaran หรือ Flensburg โดยให้ชื่อว่า " Uni-Kat " ซึ่งเป็นเรือใบที่ขับเคลื่อนด้วยใบพัด Flettner-Rotor
- บริษัท ผู้ผลิตกังหันลม East Frisian Enercon มีเรือบรรทุกสินค้าขนาด 130 เมตร ESHIP1 ซึ่งติดตั้งใบพัด Flettner สี่ตัวในปี 2010
- ในปี 2012 วิศวกรชาวฟินแลนด์กลุ่มหนึ่งได้ก่อตั้ง บริษัท ชื่อ Norsepower ผลิตใบเรือขนาดต่างๆ และมีความคิดว่าจะใส่ rotors บนเรือทั่วไปเพื่อเสริม เครื่องยนต์และลดการเผาไหม้เชื้อเพลิง
- ในปี 2015 Norsepower ได้ติดตั้ง Rotor คู่กับ บริษัท Bore's บนเรือ RoRo M / V Estraden
- ในปี 2018 มีการติดตั้ง rotors ใน Norsepower สูง 24 เมตรบนเรือเฟอร์รี่ VIKING GRACE และเรือบรรทุกสินค้า Fehn Pollux
- ในปี 2020 เรือเฟอร์รี่ไฮบริด COPENHAGEN ได้ผสมผสานการขับเคลื่อนดีเซลแบบดั้งเดิมเข้ากับระบบ rotor ที่เป็นมิตรต่อสิ่งแวดล้อมนี้ เพื่อลดการ ใช้เชื้อเพลิง
- Wayne L Neu, Flettner rotor ship, McGraw Hill
- H. O. Herzog, More Facts About the Flettner Rotor Ship, Scientific American
- At last, rotor sails are back, Engineering at Sea
- Katherine Kornei, Spinning metal sails could slash fuel consumption, emissions on cargo ships, Science Mag
- Lynn Freehill-Maye, Rotating Sails Help to Revive Wind-Powered Shipping, Scientific American