LA PROPULSIONE NAVALE CON L'EFFETTO MAGNUS

 

Oggi,a fronte dei sempre più cari combustibili fossili,si ripercorrono strade alternative,la Enercon leader nel settore della produzione di turbine,nel 2008 ha varato la“E-Ship”che sfrutta l’effetto Magnus.La nave dispone di controlli automatici che la direzionano nella maniera ottimale rispetto alla provenienza del vento e ovviamente rispetto alla destinazione. Lo scafo della nave, studiato con la collaborazione delle facoltà di ingegneria navale di Amburgo e Kiel, contribuisce alla riduzione dei consumi, che possono attestarsi sino al 40% rispetto a quelli di una nave con propulsione tradizionale. In presenza di un vento forza 7 è possibile spegnere i motori diesel-elettrici che imprimono la rotazione ai cilindri e sfruttare la spinta “naturale” dei rotori, che permettono di raggiungere una velocità non distante da quella massima. Il principio è sempre lo stesso: l’aria che turbina intorno ad un oggetto in rotazione che presenta al flusso la propria sezione circolare lo spinge da un lato, quello dove registra la minore resistenza a causa della rotazione. Le colonne cilindriche fungono quindi da vele, e in aggiunta usano il vento in maniera molto più efficiente, permettendo la navigazione con un angolo di incidenza rispetto al vento sino a 20 gradi(stringono il vento), contro i 45 gradi minimi di un’imbarcazione a vela. Una notevole, seppur non commerciale, applicazione dell’effetto Magnus è stata quella della nave “Alcyone”, realizzata dall’oceanografo francese Jacques Cousteau nel 1985. La Cousteau Society è attualmente alla ricerca di fondi per la costruzione della “Calypso II”, nave oceanografica e scientifica che nelle intenzioni dovrebbe essere dotata di un’enorme turbosail  in grado di sospingerla per gli oceani. Negli anni ’20 del xx secolo un ingegnere tedesco, Anton Flettner, originario dell’ Assia , modificò la “Buckau”, una grossa barca a vela, sostituendo i suoi tre alberi con due cilindri rotanti alti circa 16 metri: si tratta della prima applicazione conosciuta dell’effetto Magnus ai fini della navigazione marittima. La nave, che disponeva anche di un motore Diesel per la propulsione in assenza assoluta di vento, era addirittura in grado di muoversi contro vento, proprio per la capacità dei cilindri di sfruttare l’effetto Magnus. Nel 1926 la nave compì un viaggio nell’Atlantico, dimostrando l’efficacia di questa soluzione; tuttavia, il progetto non fu ritenuto molto efficiente, almeno rispetto alla propulsione convenzionale, e venne abbandonato per un lungo periodo, tuttavia l’idea rimase latente fino agli anni ’80, quando fu pensata come un ausilio al propulsore principale per ridurre i costi del carburante via via crescente.

L'EFFETTO MAGNUS, è la forza deviante che si viene a generare su una sfera o un cilindro in movimento che oltre a traslare ruotino. In termini "scientifici" la forza perpendicolare alla traiettoria che si genere su uno solido assoggettato ad una corrente roto-traslatoria. In termini più terra terra è la giustificazione dei "tiri ad effetto" che si possono attuare in sport come il calcio, la pallavolo o il tennis. Da una parte la corrente verrà "aiutata" dal movimento di rotazione, mentre dall'altro la rotazione la contrasta. Questo comporta una maggiore velocità della corrente sul lato dove la rotazione le è favorevole, esattamente come per un profilo alare. Il risultato è una "portanza", cioè una forza che devia la sfera dalla sua traiettoria. L'applicazione più nota di questo effetto si ha nei giochi con la palla, dove colpendo la palla "di taglio" (ovvero non nel "centro"), si provoca una rotazione che fa assumere al pallone una traiettoria deviata rispetto a quella naturale (il tiro ad effetto).   

Se il moto è puramente di traslazione rettilinea le linee di corrente saranno ugualmente spaziate tra loro intorno al corpo(fig.1)Se il corpo ha un moto di traslazione rettilinea è come se venisse investito da una corrente di fluido che si muove in direzione opposta a quella del corpo (nel nostro caso quindi verso destra). Nel momento in cui il corpo è dotato di moto sia rotatorio che traslatorio(fig.2), la velocità del fluido aumenta superiormente o inferiormente al corpo a seconda del verso di rotazione del corpo, proprio per il trascinamento del fluido attorno al corpo stesso (le velocità degli strati di fluido in rotazione amplificano il moto della corrente dovuto alla traslazione in verso concorde a quest'ultima e diminuiscono la velocità nella zona in cui i versi sono invece discordi. La forza prodotta è una portanza, del tutto simile a quella generata dall'ala di un aereo, causata dalla differenza di pressione del fluido sulla superficie dell'oggetto. Nell'esempio in fig. 2, la maggiore velocità del fluido nella zona superiore dell'oggetto provoca un abbassamento della pressione, con conseguente spinta verso l'alto a causa della pressione più elevata esercitata sulla zona sottostante l'oggetto (dove la velocità del fluido è minore).

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