Vikan - 12.04.1984, Page 17

Harry Bökstedt
Einkaréttur á fslandi: Vikan
13 Vísindi fyrir almenning
Magnúsarlögmálið
sem sjósóknaraðferð
Enginn sigldi án byrs en segl eru ekki endi-
lega nauösyn. Þanin segl og mjó möstur má
láta víkja (með sparnaði) fyrir hvirflandi
pípum. Það þarf tíu sinnum stærri seglflöt til
þess að ná úr vindorkunni jafnmiklu afli og
slíkur hverfilturn getur.
Leyndarmálið að baki þessu er hið svo-
nefnda magnúsarlögmál. Það hefur legið í
láginni í meira en hálfa öld. En núna, þegar
olíukostnaðurinn er alla að sliga, verður
kannski dustað af því rykið. Á meðan Japanir
eru að hleypa af stokkunum kaupskipum, sem
útbúin eru hjálparseglum til olíuspamaðar,
verja Frakkar, bæði hið opinbera og skipa-
smíðaiðnaðurinn, fé til tilraunasmíði sem
miðar að því að byggja nýja hverfilfarkosti. I
feguröarsamkeppni ættu þeir erfitt uppdrátt-
ar við hliöina á heiðarlegum, gömlum segl-
skútum. En þeir yröu miklu meöfærilegri.
Magnúsarlögmálið dregur nafn sitt af upp-
finningamanninum, þýska eðlisfræðiprófess-
ornum Gustav Magnus sem starfaði í Berlín í
kringum 1850. Það varðar orku sem myndast
þegar loftstraumur hæfir hverfil. Orkunni er
beint til hliðar, í 90 gráða horn við vindstefn-
una. í stinningskalda getur magnúsarlögmál-
ið komið bæði stórskyttu og tennisleikara
mjög á óvart.
ÍJt frá loftstraumfræðinni skýrt er þetta þaö
sem gerist: Þar sem sívalningur í lóðréttri
stööu snýst fyrir vindi hreyfist annar
helmingur (á langhliðina séð) nefnilega a)
meö vindinum, en hin hliðin b) snýst á móti
vindáttinni. Það leiðir til þess aö loftmólikúlin
fá aukinn hraða við a) en hemlast niður hjá
b). Þar meö myndast meiri þrýstingur hjá b)
heldur en hjá a). Úr því myndast orka eða
kraftur sem stefnir í átt að a).
A þriðja áratug þessarar aldar geröi þýsk-
ur verkfræðingur og sjóliðsforingi, Anton
Flettner að nafni, fyrstu tæknitilraunirnar til
að nýta magnúsarlögmálið. Hann breytti 45
metra langri skonnortu sem Buckau hét.
Fjarlægði hann segl og mastur en setti í stað-
inn 15,6 metra háan turn sem var 2,8 metrar
að þvermáli. Þessi breytta skonnorta sigldi í
áætlunarferðum á Norðursjónum í
fjöldamörg ár og fór yfir Atlantshafið án
nokkurra erfiðleika. Síðar útbjó Flettner hina
nítíu metra löngu Barböru (2800 smálesta
skip) með hverfilturni. Hún fór Atlantshafs-
leiðina á meöalhraðanum 7,5 hnútar á klukku-
stund.
Þessi hverfilskip þóttu reynast vel en af-
komulega séð gátu þau ekki keppt við sigling-
ar venjulegra skipa á meðan menn gátu feng-
ið olíu og kol á spottprísum. Eftir 1930 lét
enginn heilvita maður sér detta í hug hverfil-
skipaútgerð. En nú hefur eldsneytiskostnaður
þotið upp úr öllu valdi. Menn eru aftur farnir
að líta seglbúnaöinn virðingaraugum. Þar
með gæti vorað að nýju fyrir magnúsarlög-
málið.
I Frakklandi hefur ungur loftstraums-
fræðingur, Bertrand Charrier, blásið nýju lífi
í hugmyndir Flettners í síöasta janúarblaði
tímaritsins Science & Vie. Hann hefur kastað
sér út í kenningar hverfilorkunnar og tilraun-
ir með styrk frá rannsóknarráði ríkisins,
CNRS, og í samvinnu við skipasmíðastöðvar
við Ermarsund. 1980 fékk hann fyrstu
verðlaun í samkeppni sem franskir útvegs-
menn efndu til um hugmyndir að sparneytn-
um fiskibátum. I það sinn hafði Charrier fjar-
lægt segl og mastur af katamaran-smáskútu
og sett í staðinn hverfilhólk.
I Cherbourg er annar áhugamaður að
breyta togara fyrir hverfilorku. Þessi nýja
siglingatækni þykir einmitt sérlega hentug
fyrir fiskiskip því að seglabúnaður er bæði
rúmfrekur og krefst meiri mannafla.
Fyrst og fremst er það háð því hve hratt
hverfillinn snýst í hlutfalli við vindhraðann
hvað mikil orka fæst með magnúsarlögmál-
inu. Þegar ferilhraði sívalningsins er orðinn
1 1/2 sinnum meiri en vindhraðinn þykir
magnúsarlögmálið fyrst verka nóg til þess
aö not séu af. Með ferilhraða er átt við þann
hraða sem reikna má að einn ákveðinn punkt-
ur á sívalningnum snúist hringinn.
Snúist hverflarnir hraöar eykst aflið í réttu
hlutfalli, en aðeins upp að vissu marki. Það
þykir ekki borga sig að snúningshraðinn sé
meiri en 31/2 sinnum vindhraðinn.
Þegar vindhraðinn nær 20 km/klst. (rúmir 5
sekúndumetrar) eiga hólkarnir þar af
leiðandi að snúast 30—70 km/klst. Ef vind-
hraðinn er 40 km/klst. ætti snúningshraðinn
að vera 60—140 km/klst. Ef sívalningurinn er
tveir metrar í þvermál, það er að segja ca 6
metrar í ummál, þýðir það að hann þarf aö
snúast minnst 100 og mest 400 snúninga á
mínútu.
Þegar hér í upphafi var talað um að slíkur
hverfilturn jafngilti tíu sinnum stærri segl-
fleti var auðvitaö miðað við hámarks-
snúningshraða. Sívalningurinn fer best á því
aö vera 5—10 sinnum hærri en breidd hans
nemur, sem sé minnst fimm metrar og mest
tíu metrar á hæð ef hann er einn metri í þver-
mál. Efst ætti að loka honum með stórri skífu
eða trekkspjaldi sem lokar af truflandi loft-
strauma.
IS.tbl. Vikan 17