英国のサッカー スター、デビッド ベッカムは、フリー キックをディフェンダーの壁を越えたり、広大なゴール テンダーの周りで「曲げたり」することで知られていました。現在、このような曲がりくねったキックの背後にある物理学は、海洋船をより効率的に推進するために使用されるように設定されています.
来年初め、デンマークの運輸コングロマリットである Maersk が所有するタンカー船と、Viking Line が所有する旅客船の甲板に回転シリンダーが装備される予定です。垂直に取り付けられ、最大 10 階建ての高さのこれらの「ローター セイル」は、燃料消費を最大 10% 削減し、輸送会社を数十万ドル節約し、すすの原因となる二酸化炭素排出量を 1 回の移動で数千トン削減できます。
ローターセイルは、マグナス効果として知られる空気力学に依存しています。 1850 年代、ドイツの物理学者 Heinrich Gustav Magnus は、空気中を移動するときに、ボールなどの回転する物体が横方向の力を受けることに気付きました。力は次のようになります。ボールが回転していない場合、空気はボールのすぐそばを流れ、彗星の尾のようにボールのすぐ後ろに広がる渦巻き状の航跡を作り出します。ただし、回転するボールの回転面は、空気を引きずります。回転は後流をそらし、ボールから斜めに外れ、ボールが近づいてくる空気に回転している側に近づきます。アイザック ニュートンの第 3 法則のおかげで、すべてのアクションには等しく反対の反応が必要であり、そらされた航跡がボールを反対方向に押し、ボールが近づいてくる空気から離れている側に向けます。したがって、回転するボールは横に突き出されます。
20 世紀初頭、科学者たちはマグヌス効果を利用して船を推進することを提案しました。ドイツ人エンジニアのアントン フレットナーは、スクーナー Buckau の 420 平方メートルの帆布を交換しました 高さ 15 メートルの鋼鉄製ローター帆 2 枚を小さなエンジンで回転させました。フレットナーは、Buckau の周りを風が移動することを示しました のローターセイルは、ローターセイルの側面に力を生み出し、船を前進させました。 1926 年、Buckau 大西洋を横断しました。しかし、フレットナーは、回転翼帆船に関心のある投資家を見つけることができませんでした。燃料価格は単純に低すぎ、船舶の排出物を制限する環境規制はありませんでした.
しかし、経済的な風は帆の力に新鮮さをもたらすかもしれません。今日、商品の 90% 以上が海を越えて運ばれ、中国の上海港だけでも 2015 年には 3,600 万個のコンテナが通過しました。これらすべての商取引には環境上の代償が伴います。ほとんどの船舶は重油を燃やし、熱を閉じ込めます。二酸化炭素だけでなく、酸性雨の原因となるすすや硫黄化合物も含まれています。ヘルシンキに本社を置くクリーン テクノロジーおよびエンジニアリング会社である Norsepower Oy Ltd. の CEO である Tuomas Riski は、次のように述べています。
Northepower は、Flettner のオリジナル デザインに基づいてローター セイルを開発しましたが、重量を 3 分の 1 に削減するカーボンやグラス ファイバーなどの最新の素材で更新しました。つまり、ローターを回転させるのに必要な電力が少なくなり、より効率的な推進力につながります。 「私たちの最大のローターセイルは、90 キロワット未満の電力を消費しながら、最大 3 メガワットのメイン エンジン出力に相当する前進推力を提供できます」と、Riski 氏は言います。 Northepower の設計は、前進推力を最大化するために、ローターの回転速度 (毎分最大数百回転) を調整するソフトウェアにもリンクされています。 「完全に自動化されており、使い方は簡単です」と Riski 氏は言います。
ローターへの電気を遮断すると推進力が停止し、抗力だけが残るため、この技術も安全である必要があります。そして、その抗力は、船体が水の中を移動するときに経験する抗力よりもおそらくはるかに重要ではない、とカリフォルニア大学ロサンゼルス校の流体力学学者であるジェフ・エルドレッジは言う。英国のマンチェスター大学の物理学者 Michael Traut は、「船舶が転覆する危険はない」と述べています。
回転帆は一般に、風速が時速 18 km (約 10 ノット) より速く、少なくとも 20° の角度で船首を横切って吹いている場合に効果的です。船舶は、北太平洋および北大西洋の航路でこのような状況に遭遇することがよくある、とRiski氏は言います。フレットナーのオリジナルのローターセイルとは異なり、新しいバージョンは、船のエンジンを完全に置き換えるのではなく、補助的な推力を提供することのみを目的としている.
2015 年、Norsepower は、オランダと英国の間で自動車やトラックを運ぶ貨物船で、ローター セイルの最初の海上試験を実施しました。高さ 18 メートルの回転翼帆を 2 枚取り付けると、船の燃料消費量が 6% 減少しました。来年、Norsepower が石油タンカーと旅客クルーズ船に回転帆を取り付けた後、「すべての主要な船の種類をカバーする予定です」と Riski 氏は言います。コンテナ船は、甲板にコンテナが積み上げられているため、回転帆には適していません.
この古いテクノロジーの新しい解釈が成功するかどうかは、時が経てばわかります。 「フレットナーのオリジナルのローターの欠点の 1 つは、それらを回転させるのに必要な動力が大きすぎて実用化できないことでした」と Eldredge 氏は言います。しかし、新しい材料を使えば、その問題が解決されるかもしれない、と彼は言います。それでも彼は、「フレットナー ローターを搭載した貨物船がたくさん見られるかどうかはまだ分からない」と述べています。
*訂正、9 月 7 日午後 12 時 40 分: ストーリーは、旅客船でローター帆をテストする会社を正しく特定するために修正されました.
