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環球科普：旋轉的風帆
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環球科普：旋轉的風帆
圖片來源：Pixabay
1926年，一艘名為“布考”（Bukau）的貨輪橫渡了大西洋。船上支有兩根高大的“煙囪”，但實際上它們是用於從風中獲取動力的。這些高聳的圓柱體是德國工程師安東·弗萊特納（Anton Flettner）的新發明（當時的《科學美國人》有相關報道），被稱為弗萊特納轉子。它的空氣動力學原理是這樣的：當海上風向與船舶航向垂直時，馬達驅動轉子旋轉，使轉子前表麵（船舶前進方向）的旋轉方向與風向相同；這種調整使空氣在前表麵的流速變快，而在後表麵的流速變慢，從而產生壓力差，推動船舶前進。雖然這種“旋轉船帆”能提供淨能量增益，但是因為大蕭條和隨之而來的第二次世界大戰，沒有在更大的範圍推廣。就像電動汽車一樣，弗萊特納轉子在近百年的時間裏被拋棄，貨輪轉而使用了化石燃料。
圖片來源：Pixabay
現在，隨著航運商再次麵臨削減成本和碳排放的壓力，這個概念重獲新生了。最近就有一個著名案例：SC Connector是一艘總噸位為12 000的貨輪，它就加裝了一個35米長的弗萊特納轉子。當船舶從橋梁或電纜下通過時，轉子可傾斜至接近水平的狀態，避免發生碰撞。盡管新轉子需要電力驅動，但製造商Norsepower表示，這樣已經可以節省高達20%的燃料消耗，並減少25%的排放。
圖片來源：Pixabay
總部設在瑞典的非營利性研究機構SSPA表示，越來越多船舶將采用轉子風帆助推，SC Connector隻是其中之一，預計它將在年底投入運行。索菲安·維爾納（Sofia Werner）是一名造船工程師，在SSPA中帶領了一支研究弗萊特納轉子性能的團隊。他表示，雖然造船廠也在結合其他風力助推技術，比如風箏式風帆，但是弗萊特納轉子是最早得到應用的。船舶很容易就能完成相關改造，幾乎是一夜之間的事。維爾納說：“這是一個相當簡單的解決方案，安全又容易理解。此外它還富有視覺衝擊力，利於產品營銷。”
由於氣候變化，聯合國國際海事組織（International Maritime Organization）設定了有關海洋燃料低碳化的宏偉目標，歐盟目前也在資助轉子研究。根據國際風帆協會的說法，氣候變化帶來的壓力和轉子在安裝方麵的便利性，會使風能動力係統成為誘人的選擇。協會秘書長加文·奧爾賴特（Gavin Allwright）說：“當初，很多人都希望看到風能消亡，這樣他們就能從燃料中賺得盆滿缽滿。如今也是這樣，因為他們不能直接出售風。我所看好的，是在脫碳壓力巨大的地方，替代能源具有十分明顯的潛力，但距離真正實現可能還需要5到10年的時間。不過如今，我們已經可以把風能裝上船了。”
撰文：林恩·弗裏希爾-梅耶（Lynn Freehill-Maye）
翻譯：巢栩嘉
文章來源：環球科學
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1926年，一艘名為“布考”（Bukau）的貨輪橫渡了大西洋。船上支有兩根高大的“煙囪”，但實際上它們是用於從風中獲取動力的。這些高聳的圓柱體是德國工程師安東·弗萊特納（Anton Flettner）的新發明（當時的《科學美國人》有相關報道），被稱為弗萊特納轉子。它的空氣動力學原理是這樣的：當海上風向與船舶航向垂直時，馬達驅動轉子旋轉，使轉子前表麵（船舶前進方向）的旋轉方向與風向相同；這種調整使空氣在前表麵的流速變快，而在後表麵的流速變慢，從而產生壓力差，推動船舶前進。雖然這種“旋轉船帆”能提供淨能量增益，但是因為大蕭條和隨之而來的第二次世界大戰，沒有在更大的範圍推廣。就像電動汽車一樣，弗萊特納轉子在近百年的時間裏被拋棄，貨輪轉而使用了化石燃料。
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現在，隨著航運商再次麵臨削減成本和碳排放的壓力，這個概念重獲新生了。最近就有一個著名案例：SC Connector是一艘總噸位為12 000的貨輪，它就加裝了一個35米長的弗萊特納轉子。當船舶從橋梁或電纜下通過時，轉子可傾斜至接近水平的狀態，避免發生碰撞。盡管新轉子需要電力驅動，但製造商Norsepower表示，這樣已經可以節省高達20%的燃料消耗，並減少25%的排放。
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總部設在瑞典的非營利性研究機構SSPA表示，越來越多船舶將采用轉子風帆助推，SC Connector隻是其中之一，預計它將在年底投入運行。索菲安·維爾納（Sofia Werner）是一名造船工程師，在SSPA中帶領了一支研究弗萊特納轉子性能的團隊。他表示，雖然造船廠也在結合其他風力助推技術，比如風箏式風帆，但是弗萊特納轉子是最早得到應用的。船舶很容易就能完成相關改造，幾乎是一夜之間的事。維爾納說：“這是一個相當簡單的解決方案，安全又容易理解。此外它還富有視覺衝擊力，利於產品營銷。”
由於氣候變化，聯合國國際海事組織（International Maritime Organization）設定了有關海洋燃料低碳化的宏偉目標，歐盟目前也在資助轉子研究。根據國際風帆協會的說法，氣候變化帶來的壓力和轉子在安裝方麵的便利性，會使風能動力係統成為誘人的選擇。協會秘書長加文·奧爾賴特（Gavin Allwright）說：“當初，很多人都希望看到風能消亡，這樣他們就能從燃料中賺得盆滿缽滿。如今也是這樣，因為他們不能直接出售風。我所看好的，是在脫碳壓力巨大的地方，替代能源具有十分明顯的潛力，但距離真正實現可能還需要5到10年的時間。不過如今，我們已經可以把風能裝上船了。”
撰文：林恩·弗裏希爾-梅耶（Lynn Freehill-Maye）
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