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Flettner-Rotor
Der Flettner-Rotor nutzt den Magnus-Effekt einer Windströmung auf einen rotierenden Zylinder. Der Flettner-Rotor als Schiffsantrieb besteht aus einem senkrecht stehenden, hohen, rotierenden Zylinder aus Blech mit Endscheiben. Der Flettner-Rotor ist nach seinem Erfinder Anton Flettner (* 1. November 1885 in Eddersheim bei Frankfurt am Main, † 25. Dezember 1961 in den USA) benannt.
Prinzip
Die resultierende Kraft auf einen rotierender Zylinder, welcher einer Anströmung ausgesetzt ist, kann in einen Luftwiderstand und einen dynamischen Auftrieb zerlegt werden. Ein mit Flettner-Rotoren ausgerüstetes Schiff muss wie ein Segelschiff gegen den Wind kreuzen und bleibt ohne zusätzlichen Antrieb in einer Flaute fahruntüchtig. Mit der Drehzahl der Rotoren kann die Kraftkomponenten normal zum Wind verändert und auch umgepolt werden.
Der Flettner-Rotor ist sehr effizient. Ein Quadratmeter Rotorfläche entspricht etwa 10 Quadratmetern Segelfläche. Die Winkelgeschwindigkeit des Rotors muss mit der Windgeschwindigkeit gesteigert werden, so dass gerade bei hoher Windenergie auch eine grosse Antriebsenergie für die Rotoren bereitzustellen ist.
Verwendung
Der Flettner-Rotor wurde bisher nur bei einigen Schiff und Flugzeug]]en eingesetzt. Mit Flettner-Rotoren betriebene Schiffe verloren in den 30er Jahren den Konkurrenzkampf mit denMotorschieffen in gleichem Masse wie die Segeler. Etwa fünfzig Jahre später, Anfang der 1980er Jahre, ließ Jacques-Yves Cousteau mit der Alcyone ein Forschungsschiff mit Rotoren bauen. In jüngster Zeit scheint es infolge estiegener Ölpreisen zu einer Renaissance und zu einer Weiterentwicklung dieses Antriebsprinzips zu kommen.
Schiffe
- Buckau (später umbenannt in Baden-Baden)
- Mit dem bei der Germaniawerft Kiel zum Rotorschiff umgebauten Dreimastschoner „Buckau“ sammelte Flettner erste praktische Erfahrungen mit der von ihm entwickelten neuartigen Antriebsart. Die Buckau, die 1924 mit zwei Rotoren zu ihrer Probefahrt auslief, wurde bei Windstille und eingeschränktem Fahrwasser angetrieben durch einen Hilfsmotor, der auf einen Propeller wirkte. Nach verschiedenen Tests unter variablen Wetterbedingungen erreichte Flettners Rotorschiff, nun umbenannt in „Baden-Baden“, nach einer erfolgreichen Atlantiküberquerung am 9. Mai 1926 New York.
- Barbara
- Für die Rob. M. Sloman jr. Reederei in Hamburg, wurde am 28. Juli 1926 bei der AG „Weser“-Werft Bremen, die 2077 BRT große Barbara in Dienst gestellt. Im Auftrag der Reichsmarine wurde das Frachtschiff mit drei Flettner-Rotoren als Zusatzantrieb ausgerüstet. Es kreuzte bei Windgeschwindigkeiten um Beaufort 4 mit 4 Knoten Geschwindigkeit gegen den Wind, vor dem Wind kreuzte das Schiff angeblich sogar mit 9 Knoten.
- Alcyone (Forschungsschiff von Jacques-Yves Cousteau)
- Der französische Ozeanograph Jacques-Yves Cousteau ließ Anfang der 1980er Jahre die Alcyone planen und bauen. Dieses Schiff besitzt neben einem konventionellen Schraubenantrieb einen abgewandelten Flettner-Antrieb, der ebenfalls den Magnus-Effekt ausnutzt. Diese Weiterentwicklung hat einen geringeren Wirkungsgrad als der Flettner-Rotor, vermeidet aber die technisch aufwändigere Erzeugung der Zylinderrotation und ermöglicht zudem den Einbau leichterer Zylinder. Die beiden Zylinder liefern etwa 25-30% der Antriebsenergie. Das Schiff ging 1985 auf Jungfernfahrt und ist immer noch für die Cousteau Society unterwegs. Anstelle der Rotation wird der Magnus-Effekt bei Cousteaus Entwurf durch eine Absaugung der Grenzströmung entlang den Zylinderseiten bewirkt.
Flugzeuge
- Die Entwicklung des Rotorflugzeugs wurde durch das von Flettner vorgestellte Rotorschiff inspiriert. Die Entwicklung dieses eigenartigen Fluggerätes basierte auf Untersuchungen von Ludwig Prandtl an der Aerodynamischen Versuchsanstalt (AVA) in Göttingen. Prandtl hatte rotierende Zylinder im Windkanal vermessen und war auf verblüffende Auftriebswerte gestoßen. Ein rotierender Zylinder bot einen bis zu zehnfach höheren Auftrieb als eine Flugzeugtragfläche.