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环球科普：旋转的风帆
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环球科普：旋转的风帆
图片来源：Pixabay
1926年，一艘名为“布考”（Bukau）的货轮横渡了大西洋。船上支有两根高大的“烟囱”，但实际上它们是用于从风中获取动力的。这些高耸的圆柱体是德国工程师安东·弗莱特纳（Anton Flettner）的新发明（当时的《科学美国人》有相关报道），被称为弗莱特纳转子。它的空气动力学原理是这样的：当海上风向与船舶航向垂直时，马达驱动转子旋转，使转子前表面（船舶前进方向）的旋转方向与风向相同；这种调整使空气在前表面的流速变快，而在后表面的流速变慢，从而产生压力差，推动船舶前进。虽然这种“旋转船帆”能提供净能量增益，但是因为大萧条和随之而来的第二次世界大战，没有在更大的范围推广。就像电动汽车一样，弗莱特纳转子在近百年的时间里被抛弃，货轮转而使用了化石燃料。
图片来源：Pixabay
现在，随着航运商再次面临削减成本和碳排放的压力，这个概念重获新生了。最近就有一个著名案例：SC Connector是一艘总吨位为12 000的货轮，它就加装了一个35米长的弗莱特纳转子。当船舶从桥梁或电缆下通过时，转子可倾斜至接近水平的状态，避免发生碰撞。尽管新转子需要电力驱动，但制造商Norsepower表示，这样已经可以节省高达20%的燃料消耗，并减少25%的排放。
图片来源：Pixabay
总部设在瑞典的非营利性研究机构SSPA表示，越来越多船舶将采用转子风帆助推，SC Connector只是其中之一，预计它将在年底投入运行。索菲安·维尔纳（Sofia Werner）是一名造船工程师，在SSPA中带领了一支研究弗莱特纳转子性能的团队。他表示，虽然造船厂也在结合其他风力助推技术，比如风筝式风帆，但是弗莱特纳转子是最早得到应用的。船舶很容易就能完成相关改造，几乎是一夜之间的事。维尔纳说：“这是一个相当简单的解决方案，安全又容易理解。此外它还富有视觉冲击力，利于产品营销。”
由于气候变化，联合国国际海事组织（International Maritime Organization）设定了有关海洋燃料低碳化的宏伟目标，欧盟目前也在资助转子研究。根据国际风帆协会的说法，气候变化带来的压力和转子在安装方面的便利性，会使风能动力系统成为诱人的选择。协会秘书长加文·奥尔赖特（Gavin Allwright）说：“当初，很多人都希望看到风能消亡，这样他们就能从燃料中赚得盆满钵满。如今也是这样，因为他们不能直接出售风。我所看好的，是在脱碳压力巨大的地方，替代能源具有十分明显的潜力，但距离真正实现可能还需要5到10年的时间。不过如今，我们已经可以把风能装上船了。”
撰文：林恩·弗里希尔-梅耶（Lynn Freehill-Maye）
翻译：巢栩嘉
文章来源：环球科学
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图片来源：Pixabay
1926年，一艘名为“布考”（Bukau）的货轮横渡了大西洋。船上支有两根高大的“烟囱”，但实际上它们是用于从风中获取动力的。这些高耸的圆柱体是德国工程师安东·弗莱特纳（Anton Flettner）的新发明（当时的《科学美国人》有相关报道），被称为弗莱特纳转子。它的空气动力学原理是这样的：当海上风向与船舶航向垂直时，马达驱动转子旋转，使转子前表面（船舶前进方向）的旋转方向与风向相同；这种调整使空气在前表面的流速变快，而在后表面的流速变慢，从而产生压力差，推动船舶前进。虽然这种“旋转船帆”能提供净能量增益，但是因为大萧条和随之而来的第二次世界大战，没有在更大的范围推广。就像电动汽车一样，弗莱特纳转子在近百年的时间里被抛弃，货轮转而使用了化石燃料。
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现在，随着航运商再次面临削减成本和碳排放的压力，这个概念重获新生了。最近就有一个著名案例：SC Connector是一艘总吨位为12 000的货轮，它就加装了一个35米长的弗莱特纳转子。当船舶从桥梁或电缆下通过时，转子可倾斜至接近水平的状态，避免发生碰撞。尽管新转子需要电力驱动，但制造商Norsepower表示，这样已经可以节省高达20%的燃料消耗，并减少25%的排放。
图片来源：Pixabay
总部设在瑞典的非营利性研究机构SSPA表示，越来越多船舶将采用转子风帆助推，SC Connector只是其中之一，预计它将在年底投入运行。索菲安·维尔纳（Sofia Werner）是一名造船工程师，在SSPA中带领了一支研究弗莱特纳转子性能的团队。他表示，虽然造船厂也在结合其他风力助推技术，比如风筝式风帆，但是弗莱特纳转子是最早得到应用的。船舶很容易就能完成相关改造，几乎是一夜之间的事。维尔纳说：“这是一个相当简单的解决方案，安全又容易理解。此外它还富有视觉冲击力，利于产品营销。”
由于气候变化，联合国国际海事组织（International Maritime Organization）设定了有关海洋燃料低碳化的宏伟目标，欧盟目前也在资助转子研究。根据国际风帆协会的说法，气候变化带来的压力和转子在安装方面的便利性，会使风能动力系统成为诱人的选择。协会秘书长加文·奥尔赖特（Gavin Allwright）说：“当初，很多人都希望看到风能消亡，这样他们就能从燃料中赚得盆满钵满。如今也是这样，因为他们不能直接出售风。我所看好的，是在脱碳压力巨大的地方，替代能源具有十分明显的潜力，但距离真正实现可能还需要5到10年的时间。不过如今，我们已经可以把风能装上船了。”
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