Környezetkímélés és gazdaságosság

A világkereskedelem a tengerhajózáson áll vagy bukik és a szállítási igény folyamatosan növekszik. Napjainkban az áruszállítás 90 százaléka zajlik vízi úton. Aki látott közelről hajózás közben akár csak egy tízezer tonnás teherhajót vagy utazott tengeri komp fedélzetén, annak lehet személyes élménye is arról, hogy egy-egy hajó milyen mennyiségű környezetszennyező anyagot bocsát ki. Ráadásul rengeteg öreg, elavult jármű is járja az óceánokat. A Swiss Federal Institut of Technology becslése szerint a hajózás éves szén-dioxid kibocsátása 812 millió tonna, ami megközelíti a közúti forgalmazás szennyezését. A hajózás által keletkező karbonterhelés 24 százalékkal nagyobb a légiközlekedés szén-dioxid kibocsátásánál.

Azt természetesen nem kell bizonygatni, hogy ha a szél energiájának hasznosításával lehet olyan hibrid-hajtást alkalmazni, amely csökkenti a fosszilis üzemanyag-igényt, az egyszerre környezetkímélő és gazdaságos megoldás. Az ilyen hajókat WASP-nak nevezik (nem keverendő a kis vitorlás foiler WASZP-pal), ami a „wind assisted ship propulsion” vagyis a „széllel segített hajó meghajtás” rövidítése, míg magát a meghajtást WPT-nek (wind propulsion technology) nevezik.

A tengerjáró hajók széllel való meghajtására többféle megoldás is létezik. Ezek közül ezúttal a rotorhajtásról lesz szó.

Flettner rotor

A rotoros meghajtás közel száz éve létezik. Anton Flettner német repülőmérnök nem csak kigondolta, hogyan lehet a Magnus-hatás révén hajók meghajtására használni egy forgó testet, de el is készült több mintadarab és bizonyította életképességét. 1924-ben a Buckau nevű kis teherhajóra szereltek Flettner-rotort és az Baden Baden néven 1926-ban át is kelt az Atlanti-óceánon. Ugyanabban az évben egy nagyobb, háromrotoros hajó is épült, a Barbara, illetve öt új darabra is érkezett megrendelés a brémai A.G. Weser hajógyárhoz.

1 / 2

1924-ben a Buckau rotorjai 15 méter magasak és 3 méter átmérőjűek voltak

FOTÓ: HAJOZAS.HU - Online Hajós, Vitorlás Magazin

FOTÓ: HAJOZAS.HU - Online Hajós, Vitorlás Magazin

1924-ben a Buckau rotorjai 15 méter magasak és 3 méter átmérőjűek voltak

FOTÓ: HAJOZAS.HU - Online Hajós, Vitorlás Magazin

Az 1926-ban épült A háromrotoros Barbara alapján öt ilyen hajót adtak el, ám ezek nem készültek el

Ám közbeszólt a világgazdasági válság, ráadásul a környezetvédelem akkoriban nem volt erős szempont, illetve az olajtakarékosság is csak mértékkel számított. Így a fejlesztés elakadt. Az viszont biztos, hogy a rotoros hajtás már száz évvel ezelőtt is komoly üzemanyag-megtakarítást eredményezett. A Baden Baden az atlanti átkelésekor mindössze 14 tonna üzemanyagot fogyasztott a hasonló méretű és teljesítményű hajók 50 tonnát meghaladó igényéhez képest.

A rotoros hajtás iránt negyedszázada ébredt fel újra az érdeklődés. 1985-ben La Rochelle-ben épült az Alcyone a Cousteau Társaság számára és ez a rotoros hajó vette át a fő kutatóhajó, a legendás Calypso szerepét, amikor az 1996-ban egy balesetben Szingapúrban elsüllyedt.

A Cousteau Society kutatóhajója az Alcyone

A rotorhajtás

Megvallom, én korábban azt hittem, hogy a rotorok magas zárt hengerében széllapátokat forgat a levegő áramlása, de ez egyáltalán nem így van. A rotor a Magnus-hatás révén ad le erőt, amit nem tudományos szinten tökéletesen ismernek és alkalmaznak a baseball játékosok és az amerikai futballban az irányítók, ha trükkösen, nehezen kiszámítható íven akarnak labdát dobni.

Megpróbálom egyszerűen és nyilván pontatlan megfogalmazással elmagyarázni, legalább is, ahogy én értem (és elnézést kérek minden precíz mérnökembertől…).

A rajzot készítette Gang65

Ha egy forgó test halad valamilyen közegben (vagy a közeg mozog a forgó test irányába), például levegőben, akkor a forgó test felületének súrlódása a levegőt az egyik oldalára húzza. A test két oldalán a levegő eltérő sebességgel áramlik, nyomáskülönbséget hozva létre. Ez oldalirányú erőt okoz a tárgyon, és a forgó testet az alacsony nyomású oldal felé mozgatja, ahol a legkisebb ellenállás van. Tehát a haladási irányára merőleges erő keletkezik. Egy hajón ennek az oldalirányú erőnek a hajótest ellenáll és előrefelé mozdul, feltéve, hogy a hajó iránya általában az alacsony nyomású zónán belül van. Amikor oldalról fúj a szél, a Magnus-effektus előrefelé toló erőt hoz létre, mert a forgó henger két oldalán lévő áramlás nyomáskülönbsége ugyanúgy felhajtóerőt teremt, mint a normál vitorlaprofil két oldalán a hosszabb és rövidebb úton áramló levegő által létrehozott erő.

A rotorban a hengert kis teljesítményű motorral forgatják és a levegő e forgó henger körül áramlik. Pontosan széllel szembe a rotoros hajó sem juthat előre, de attól 20-30 fokra, tehát egy hagyományos vitorlásnál kisebb szögben már haladhat.

Amikor pedig a hajó vagy a szél fordul, és a rotor a másik oldalról kapja a szelet, akkor a rotorban forgásirányt kell változtatni, hogy az erő ne hátrafelé hajtsa a hajót.

További előnyök közé tartozik a védett kormányállásból történő könnyű irányíthatóság és az, hogy erős, viharos szélben sem kell reffelni, a felületét csökkenteni.

WASP a tengerhajózásban

Napjainkban újra feltámadt az igény a rotoros megoldás iránt. A tengerhajózásban ismét megjelentek a rotor-vitorlák és várható a szaporodásuk, hiszen több cég folytat kísérleteket a széllel meghajtás lehetőségeinek gazdaságos kihasználása érdekében. Az eredmények pedig egyre jobbak.

Az E-Ship 1 az első rotorral felszerelt komoly méretű modern tengerjáró

2008 augusztusában Kielben épült és 2010 óta közlekedik a német Enercon cég hibrid-rotorhajtású hajója a 130 méter hosszú, 22,5 méter széles, közel 13.000 tonnás E-Ship 1. Ezen a négy 27 méter magas, 4 méter átmérőjű Flettner-rotor mechanikus összeköttetéssel közvetlenül a propellereket hajtja. A tulajdonos szerint a Mitsubishi dízelmotorokkal hajtott hajón a rotorok átlagban 25 % üzemanyag megtakarítást tesznek lehetővé.

Videó az E-Ship 1-ről

2020-ban a Scandilines egy rotort szerelt a Copenhagen nevű, akkor négyéves kompra, miáltal a hajó széndioxid kibocsátása 5 százalékkal csökkent. A meggyőző eredmények hatására a vállalat már a Berlin nevű hasonló hajójára is szerelt rotort.

A Scandilines Copenhagen nevű kompja

A legnagyobb rotorok jelenleg a Maersk Pelican nevű hajón dolgoznak, 40-40 méter magasak.

A 2017-ben épült TR Lady teherszállítón a rotorok a fedélzeten széltében elmozdíthatók, hogy a kikötőben rakodáskor minél kevésbé akadályozzák a munkát

Az első lebillenthető rotoros hajó a címképünkön is látható 12.000 tonnás norvég SV Connector Ro-Ro hajó. Ezen Norsepower rotor vitorlák állnak, amely a Flettner-rotor továbbfejlesztett változata

Videó a norvég  SV Connectorról

2022-ben elkészülhet az Oldendorff Carriers első olyan áruszállító tengerjárója, amelyen az Anemoi Marine Technologies által fejlesztett rotorok teljesen lefektethetőek és a fedélzetbe simulva használaton kívül jelentős légellenállásuk sem lesz.