Flettner-Rotor
Der Flettner-Rotor ist ein alternativer aerodynamischer Antrieb in Form eines der Windströmung ausgesetzten, rotierenden Zylinders, der den Magnus-Effekt ausnutzend wie eine Segelfläche wirkt. Der Flettner-Rotor ist nach seinem Erfinder Anton Flettner benannt.
Aufbau
Der Flettner-Rotor als Schiffsantrieb besteht aus einem senkrecht stehenden, hohen, rotierenden Zylinder aus Blech mit größeren Endscheiben. Die Endscheiben halten nur die Strömung am Rohr und sorgen für eine gleichstarke Strömung am Ende des Rotors. Der Rotor kann sich durch äußeren Antrieb (elektrisch) mit unterschiedlichen Geschwindigkeiten drehen.
Prinzip
Ein rotierender Zylinder, wecher der Windströmung ausgesetzt ist, erzeugt aus dem Sog und den Staudruckkräften eine Kraft quer zur Strömung. Der angeströmte senkrechte Zylinder stellt dem Wind nur die projizierte Fläche entgegen und würde keine andere Wirkung erzeugen als eine Fläche. Der Flettner-Rotor dreht sich aber und nutzt dadurch den Magnus-Effekt aus.
- Die Strömung um den rotierenden Körper lässt sich als eine Überlagerung einer homogenen Strömung und eines Wirbels um den Körper verstehen. Durch die ungleichmäßige Verteilung der Gesamtströmung ergibt sich eine unsymmetrische Druckverteilung am Zylinderumfang. Der Zylinder erzeugt somit durch Oberflächenreibung einen Strömungsstau gegen die Strömungsrichtung und auf der entgegenliegenden Seite eine Strömungsbeschleunigung mit der Drehrichtung. Die resultierende Querkraft (dynamischer Auftrieb) zeigt in die Richtung, in der Strömungs- und Drehrichtung des Körpers gleichsinnig sind.
Quer zur Strömungsrichtung entsteht somit eine Kraft. Zusammen mit einem Bootsrumpf mit Kiel oder Schwert kann eine abweichende resultierende Kraft erzeugt werden. Der Flettner-Rotor ist nicht für Kurse von mehr als 90° geeignet. Dafür ist die Segelfläche sehr effizient, es reicht bereits eine Drehzahl von 60 .
Einsatz
Der Flettner-Rotor wurde bisher nur bei einigen experimentellen Booten, Schiffen und Flugzeugen eingesetzt. Diese sogenannten Rotorschiffe wurden vor allem während der 1920er Jahre entwickelt, konnten sich allerdings nie wirklich gegenüber anderen Antriebsarten durchsetzen.
Schiffe:
- Buckau (später umbenannt in Baden-Baden)
- Mit dem zum Rotorschiff umgebauten Segler "Buckau" sammelte Flettner erste praktische Erfahrungen mit der von ihm entwickelten neuartigen Antriebsart. Nach verschiedenen Tests unter variablen Wetterbedingungen erreichte Flettner´s Rotorschiff, nun umbenannt in "Baden-Baden", nach einer erfolgreichen Atlantiküberquerung am 9.Mai 1926 New York.
- Für die Rob. M. Sloman jr. Reederei in Hamburg, wurde am 28. Juli 1926 bei der AG "Weser"- Werft Bremen, das 2077 BRT große Flettner-Rotorschiff "Barbara" in Dienst gestellt. Der Flettner-Rotor auf der "Barbara" hat sich, da fast ausschließlich Reisen in das Mittelmeer unternommen wurden, bei den dortigen Windverhältnissen nicht bewährt.
- Alcyone (Forschungsschiff von J. Cousteau)
- Der französische Ozeanograph Jacques-Yves Cousteau ließ Anfang der 1980er Jahre die "Alcyone" planen und bauen. Dieses Schiff besitzt einen abgewandelten Antrieb, der ebenfalls den Magnus-Effekt ausnutzt. Die beiden Zylinder liefern etwa 25-30% der Antriebsenergie, die ausschließlich zur Unterstützung des Schraubenantriebs verwendet wird. Das Schiff ging 1985 auf Jungfernfahrt und ist immer noch für die Cousteau Scociety unterwegs. Anstelle der Rotation wird der Magnus-Effekt bei Cousteaus Entwurf durch eine Absaugung der Grenzströmung entlang den Zylinderseiten bewirkt. Diese Weiterentwicklung hat einen geringeren Wirkungsgrad als der Flettner-Rotor, vermeidet aber die technisch aufwendigere Erzeugung der Zylinderrotation und ermöglicht zudem den Einbau leichterer Zylinder.
- Die "Calypso II" sollte nach Cousteaus Vorstellung einen echten Flettner-Antrieb (von Cousteau franz. Turbovoile oder engl. turbosail genannt) erhalten. Die "Calypso II" ist nach dem Tode Cousteaus nicht mehr gebaut worden.
Flugzeuge:
Literatur
- Schiffe-Menschen-Schicksale: Buckau und Barbara - Das Experiment der Rotorschiffe, Heft Nr. 20
- Klaus D. Wagener: Die Segelmaschine, 1991
- Anton Flettner: Mein Weg zum Rotor, Leipzig 1926
Siehe auch
- Segel
- Flettner-Doppelrotor für Hubschrauber