16 сентября 1922 года немецкий изобретатель Антон Флеттнер получил патент на так называемое «роторное судно». Два года спустя экспериментальное роторное судно Buckau сошло со стапелей судостроительной компании Friedrich Krupp в Киле. Правда, строилась шхуна не с нуля: до установки роторов Флеттнера она была обычным парусным судном.
Идея Флеттнера заключалась в использовании так называемого эффекта Магнуса. Открыл этот эффект в 1852 году берлинский физик Генрих Магнус. Его суть состоит в следующем: когда воздушный (или жидкостный) поток обтекает вращающееся тело, образуется сила, перпендикулярная направлению потока и воздействующая на тело. Дело в том, что вращающийся объект создаёт вокруг себя вихревое движение. С той стороны объекта, где направление вихря совпадает с направлением потока жидкости или газа, скорость движения среды растёт, а с противоположной — падает. Разница давлений и создаёт поперечную силу, направленную от стороны, где направление вращения и направление потока противоположны к стороне, где они совпадают.
Собственно, Флеттнер сделал довольно простую вещь. Он установил на метровую испытательную шлюпку бумажный цилиндр-ротор высотой около метра и диаметром 15 сантиметров, а для его вращения приспособил часовой механизм. И шлюпка поплыла. Доказав на практике возможность использования боковой силы, возникающей в результате эффекта Магнуса, Флеттнер решился переоборудовать трёхмачтовик Buckau в роторное судно.
Роторы Buckau вращались от электродвигателей. Собственно, никакого отличия от классических опытов Магнуса в конструкции не было. Со стороны, где ротор вращался навстречу ветру, создавалась область повышенного давления, с противоположной — пониженного.
Результирующая сила и двигала судно. Более того, эта сила во много раз превышала силу давления ветра на неподвижный ротор — примерно в 50 раз! Это открывало перед Флеттнером огромные перспективы. Помимо всего прочего, площадь ротора и его масса были в несколько раз меньше, чем площадь парусного сооружения, которое бы давало равную движущую силу. Ротором было намного проще управлять, да и в производстве он был достаточно дешев. Сверху Флеттнер накрыл роторы плоскостями-тарелками — это увеличивало движущую силу примерно в два раза за счёт правильной ориентации потоков воздуха относительно ротора. Оптимальную высоту и диаметр ротора для Buckau рассчитали, продув модель будущего судна в аэродинамической трубе.
Ротор Флеттнера показал себя прекрасно. В отличие от обычного парусного судна, роторное практически не боялось непогоды и сильных боковых ветров, могло легко идти переменными галсами под углом 25° к встречному ветру (для обычного паруса предел — около 45°). Два цилиндрических ротора (высота — 13,1 м, диаметр — 1,5 м) позволили отлично сбалансировать судно — оно оказалось устойчивее парусника, которым Buckau был до реконструкции. Испытания судна проводили и в штиль, и в шторм, и с намеренной перегрузкой: серьёзных недостатков выявлено не было. Наиболее выгодным для движения судна было направление ветра точно по перпендикуляру к оси судна, а направление движения (вперёд или назад) определялось направлением вращения роторов.
Спустя столетия идея Флеттнера снова появилась, и, похоже, она набирает силу. Viking Line установила на борту круизного парома Viking Grace роторный парус Norsepower, сделав его единственным пассажирским судном в мире с модернизированным ротором Флеттнера.
Viking Line говорит, что ротор высотой 80 футов позволит Viking Grace ежегодно экономить до 900 тонн топлива в сообщении между Турку, Финляндия и Стокгольмом, Швеция. Новое судно, которое в это время строится в Китае, будет использовать два ротора Norsepower.
«Последние традиционные парусники в мире принадлежали судоходным компаниям на Аландских островах, Финляндия, поэтому вполне логично, что Viking Line выступит в роли наследника, разрабатывая современные технологии в парусном судоходстве», – сказал генеральный директор Norsepower Туомас Риски.
Кроме Viking Grace, компания Norsepower установила свое оборудование на ролкере Estraden, а также собирается установить два ротора на танкеры LR2 Maersk.
Ротор Norsepower представляет собой обновленную версию оригинального дизайна Флеттнера с несколькими заметными улучшениями. Он изготовлен из легких композитных материалов и полностью автоматизирован. Его контрольное оборудование реагирует всякий раз, когда ветер сильный, чтобы обеспечить экономию топлива. Хотя ротор запускается автоматически, экипаж тоже может контролировать процесс. Компания заявляет, что ротор сможет обеспечить экономию топлива на 5-20%.