Sino agli anni venti del secolo scorso la navigazione che impiegava la forza del vento si è basata esclusivamente sulla vela. Poi, il tedesco Anton Flettner, ingegnere aeronautico ed inventore, pensò di utilizzare l’effetto Magnus al fine di realizzare un nuovo sistema di propulsione navale utilizzante ancora la spinta del vento ma in grado di sostituire la vela impiegando dei grandi cilindri rotanti, rotori di Flettner, o anche “rotovele”.
L’effetto Magnus
Consideriamo un cilindro di rivoluzione, mantenuto in quiete e soggetto all’azione del vento, che supponiamo perpendicolare all’asse del cilindro: le particelle d’aria seguono le linee simmetriche indicate in fig. 1.
Se invece, in assenza di vento, il cilindro ruota attorno al proprio asse con velocità angolare costante, le particelle d’aria trascinate descrivono le circonferenze concentriche indicate in fig. 2.
Supponiamo ora che il cilindro ruoti e sia presente l’azione del vento: i moti delle particelle d’aria si compongono e le traiettorie assumono l’andamento indicato in fig. 3; i tubi di corrente si restringono cioè in A e si allargano in B; e le velocità sono in A maggiori di quelle in B.
Figura 3
Dal teorema di Bernoulli segue allora che la pressione dell’aria in A è minore di quella in B; dunque, il cilindro risulta spinto verso l’alto. La risultante R dell’azione del vento è dunque inclinata verso la parte ove le velocità del vento e del cilindro hanno lo stesso verso: essa ha cioè una componente Y perpendicolare al vento (fig. 4).
Come risulta dalla spiegazione, l’effetto Magnus comporta una forza verso l’alto, (una portanza) simile a quella a cui è soggetto, nelle stesse condizioni, un profilo alare.
Il rotore di Flettner, posto in verticale, con il suo asse di rotazione perpendicolare alla direzione del vento, riceve una spinta perpendicolare sia alla direzione del vento sia all’asse di rotazione comportandosi come una normale vela.
I pregi del rotore consistono nel fatto che non si rende necessario orientarlo rispetto alla direzione del vento, come capita per le vele convenzionali, dal momento che presenta lo stesso aspetto da tutti i lati; la nave di Flettner può navigare in avanti e in retromarcia con la stessa facilità (invertendo il senso di rotazione dei cilindri). E dal momento che l’area della superficie del rotore esposta al vento è molto minore di quella delle vele tradizionali e che la sua area di velatura efficace dipende dalle velocità relative del vento e del rotore, c’è minor pericolo di ribaltamento con tempeste e raffiche di vento. In tal modo la nave a rotore è in grado di resistere a condizioni atmosferiche peggiori e di navigare più sotto-vento rispetto ai velieri tradizionali.
Perché si possa usufruire dell’effetto Magnus il rotore deve avere una velocità periferica almeno tre volte e mezza quella del vento.
Nel 1926 il “Baden-Baden”, una goletta modificata, con al posto degli alberi e delle vele portava due rotori di Flettner, due alti ed esili cilindri, di metallo fatti ruotare da due piccoli motori, attraversò l’atlantico fra lo stupore di tutti quelli che l’avevano vista.
Poi, come spesso succede, l’uso dei rotori di Flettner fini nel dimenticatoio. Solo negli anni ottanta l’idea venne nuovamente ripresa dall’oceanografo francese Jacques Costeau per realizzare, secondo i progetti di Flettner l’imbarcazione “Alcione”.
E al giorno d’oggi? Ecco:
E con il rotore di Flettner non solo propulsione navale ma anche stabilizzazione:
Ed infine si può anche volare…
Questo articolo è stato pubblicato sul mio profilo LinkedIn il 03.11.2019:
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