Có những cánh buồm...
Albatros
Có những cánh buồm lạc hướng tâm hồn dạt sóng đi xa
Lênh đênh sông hồ để bến mong chờ từ bao năm qua …
(Cánh buồm chuyển bến – Hoài Linh)
Những cánh buồm dùng sức đẩy của gió để di chuyển những con tàu xuôi ngược khắp đại dương là phương tiện ít tốn kém nhứt từ ngàn xưa đến bây giờ, được kiến tạo bằng vải thô nặng nề căng trên những cột buồm cao ngất trong thời kỳ xa xưa được thay thế bằng những vật liệu hiện đại nhẹ nhàng và dễ xử dụng, ít cần đến sức người trong thời nay. Những cánh buồm căng phồng lênh đênh lướt sóng xa xa trên biển trong buổi chiều tà êm ả gợi lên nổi sầu man mác, cũng là nguồn cảm hứng trong văn chương:
Buồn trông cửa bể chiều hôm
Thuyền ai thấp thoáng cánh buồm xa xa...
(Truyện Kiều – Nguyễn Du)
Tuy nhiên trên thực tế, hệ thống những giây néo giữ cột buồm dần dần tỏ ra không thích hợp với công việc chuyển vận hàng hóa nên những nhà kiến trúc hàng hải nghĩ ra những thiết bị khác đơn giản hơn và hiệu quả hơn.
Hãng đóng tàu Đức quốc ENERCON chuyên đóng những loại tàu chuyên chở cánh quạt gió khổng lồ đã nghĩ đến việc khai quật lại nguyên tắc của con quay (rotor) Flettner để làm sức đẩy phụ và áp dụng cho chiếc tàu E-ship 1 trọng tải 10000 tấn, dài 132m, rộng 22,50m, được trang bị 4 rotor (2 ở phía trước và 2 phía sau) với chiều cao 27m và rộng 4m.
Rotor Flettner nhìn từ xa giống như một ống hình trụ xử dụng hiệu ứng Magnus, xin được nhắc lại là khi một ống hình trụ quay tròn trong một luồng gió sẽ phát sinh ra một lực thẳng góc với luồng gió.
Vào đầu thập niên 20, kỹ sư hàng không Đức Anton Flettner (1885-1961) đã nghĩ ra ý định áp dụng hiệu ứng nầy vào sức đẩy của tàu biển. Năm 1922, ông trình bằng sáng chế rotor-ship và áp dụng trên chiếc tàu ba cột buồm bằng thép Buckau được mua lại. Buckau dài 47,50m, rộng 8,7m, tirant d'eau (mớn nước) 3,8m được đóng vào năm 1920 ở Hambourg bởi xưởng đóng tàu Friedrich Kruup AG Germaniawerft. Dàn cột buồm được tháo gỡ xuống và thay thế bằng 2 ống hình trụ bằng thép nặng 7 tấn, chiều cao 15,25m ( 12,8m thấp hơn những cột buồm nguyên thủy), đường kính 2,75m. Mỗi rotor được vận chuyển bởi một động cơ điện công suất 11kW cung cấp bởi một hệ thống máy phát điện chạy bằng Diesel công suất 45cv, nó có thể vận chuyển những ống hình trụ theo hai chiều khác nhau. Những rotor nầy, bề mặt chỉ chiếm 10% diện tích cánh buồm cổ điển nhưng có thể phát ra sức đẩy tương đương, cường độ sức đẩy của nó tùy thuộc vào vận tốc quay của chính nó và vận tốc của gió. Chiều của lực tổng hợp thẳng góc với chiều của gió và tùy thuộc vào chiều quay của rotor. Sự vận chuyển của tàu Buckau cũng dễ dàng khi di chuyển với gió ngược, khi hải hành xoay mạn chỉ xoay với góc 25 độ tối đa bên phải và bên trái của hướng gió thay vì 45 độ đối với cánh buồm cổ điển (tàu buồm không thể di chuyển đối đầu với gió ngược mà phải chạy theo hướng zigzag với góc 45 độ bên hữu mạn hoặc tả mạn đối với hướng gió, tiếng Pháp gọi là louvoyer, tạm gọi là hải hành xoay mạn). Hướng gió lý tưởng là gió ngang vì như thế lực tổng hợp phát sinh do hiệu ứng Magnus sẽ hướng về phía trước hoặc sau tùy theo chiều quay của rotor.
M/S Buckau
Tàu Buckau cũng đã dự thi cuộc đua với tàu buồm Anon, giống y hệt với nó trước khi được biến đổi, giửa Dantzig và Leith qua kênh đào Kiel. Kết quả, chiếc Buckau thắng cuộc, đến trước sau khi hứng chịu hậu quả do thời tiết xấu, có lúc phải ngưng xử dụng rotor. Anton Flettner trở thành sở hữu chủ của chiếc Buckau và đổi tên nó thành Baden-Baden năm 1926. Cũng trong năm đó, ông được nổi tiếng trong chuyến tàu xuyên Đại Tây Dương. Khởi hành từ Hambourg ngày 2 tháng Tư tiến vào hải cảng New York ngày 9 tháng Năm được nhiều người quan tâm, sau khi ghé bến ở Canaries.
Tuy nhiên dự án kể trên không gây nhiều ảnh hưởng mà nó xứng đáng, chính yếu do giá nhiên liệu giảm giá thấp và do tính chất của hướng gió không nhất định nên dự trù lịch trình đi đến của con tàu không thể xác định được. Flettner sau đó chú tâm đến dự án khác, khi đó Baden-Baden được bán lại và được trang bị lại trở thành tàu buồm cổ điển như lúc nguyên thủy và nó bị đắm ở Caraïbes năm 1931.
Thế nhưng, sau đó một công ty cở lớn Hambourg Amerika Linie có dự định đầy tham vọng đã đặt mua 10 chiếc tàu trang bị cánh buồm con quay với xưởng đóng tàu Deschimag-Weser ở Brême, nhưng sau cùng chỉ có một chiếc được đóng xong, chiếc Barbara dài 89,70m, rộng 13,20m, trọng tải 3020 tấn. Barbara được trang bị 3 rotor to lớn cao 17m, đường kính 4m quay với vận tốc 150t/m bởi một động cơ điện công suất 17kW và được thiết kế phân phối từ trước ra sau. Chiếc tàu chạy trên đường Đức – Địa trung hải trong 6 năm, sau đó nó được mua lại bởi công ty Đức Bugsier năm 1933 và được đổi tên lại trở thành Birkeneau, dàn rotor bị tháo bỏ. Sau đó nó được bán lại cho công ty Đan Mạch Ove Skou vào năm 1947, nó được đổi tên lần nữa thành Else Skou. Nó được bán lại lần nữa cho một thuyền chủ Hy Lạp vào năm 1963 với cái tên mới Fotis P. Sau cùng nó được đổi tên lần nữa thành Star of Riyadh vào năm 1947 và bị đắm vào năm 1978 ngoài khơi Djeddah.
M/S Barbara
Trong cuộc khủng hoảng dầu hỏa lần thứ hai, hình ảnh cánh buồm hình ống lại tái xuất giang hồ trên chiếc tàu thí nghiệm Alcyone được đóng vào năm 1987 do Thuyền trưởng Cousteau làm sở hữu chủ. Cánh buồm hình trụ được gọi là Turbovoile từ xa trông giống như rotor Flettner nhưng thật ra nó giống cái cánh máy bay dựng thẳng đứng, không quay nhưng có thể xoay chiều được, cao 10m, rộng 2m. Lực đẩy tổng hợp được thành hình do sự khác biệt của áp xuất không khí của hai bề mặt của hình ống. Alcyone được đóng bằng nhôm vào năm 1986 ở La Rochelle theo họa đồ của André Mauric và Jean Charles Nahon. Alcyone mang hình dáng kiểu cổ điển, thật vững, có thể đạt đến tốc độ 10 gút, khi chỉ vận chuyển bằng 2 turbovoile với sức gió 30 gút (knot). Trong điều kiện hải hành bình thường, hai máy diesel được vận dụng thì có thể tiết kiệm từ 25% đến 35% nhiên liệu. Nhưng một lần nữa, giá dầu lại hạ thấp nên dự án trên không gây sự chú ý và bị bỏ xó.
M/S Alcyone
Gần đây, cánh buồm con quay (rotor sail) xuất hiện trở lại trên kiến trúc của tàu biển. Hăng tàu của Đức-Đan Mạch đã ký một thỏa ước với nhà chế tạo Norsepower để thiết kế một cánh buồm con quay trên chiếc ferry Copenhagen được khai thác giữa Rostock (Đức) và Gedser (Đan Mạch). Rotor nầy cao 30m, đường kính 5m.
Hai công ty Phần Lan Wärtsilä và Norsepower đã ký một thỏa ước phát triển khai thác hệ thống cánh buồm con quay. Norsepower có thể đặt hàng những công việc bảo trì ở hãng Wärtsilä và phần khác thì Wärtsilä co thể theo dõi và bán những dự án của cánh buồm con quay (rotor sail). Được tung ra thị trường năm 2014, cánh buồm con quay của Norsepower là một kiểu mẫu tân tiến của nguyên tắc con quay Flettner, một ống hình trụ quay xử dụng hiệu ứng Magnus để tăng cường sức đẩy của con tàu. Hệ thống nầy đã được thiết kế trên ba chiếc tàu: chiếc ferry Viking Grace (Viking Line), tàu chở xe Estraden và tàu chở hóa chất Maersk Pelican. Ngoài ra, hệ thống nầy cũng sẽ được dự tính thiết kế trên chiếc ferry Copenhagen (Scandlines).
M/S Maersk Pelican
Ferry Viking Grace
