Die vorliegende Erfindung betrifft ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes, insbesondere eines Frachtschiffes, mit wenigstens einem Magnus-Rotor.

Magnus-Rotoren werden auch als Flettner-Rotoren oder Segel-Rotoren bezeichnet.

Der Magnus-Effekt beschreibt ein Auftreten einer Querkraft, d. h. senkrecht zur Achse und zur Anström richtung, bei einem Zylinder, der um seine Achse rotiert und der senkrecht zur Achse angeströmt wird. Die Strömung um den rotierenden Zylinder lässt sich als eine Überlagerung einer homogenen Strömung und eines Wirbels um den Körper auffassen. Durch die ungleichmäßige Verteilung der Gesamtströmung ergibt sich eine unsymmetrische Druckverteilung am Zylinderumfang. Ein Schiff wird somit mit rotieren- den bzw. drehenden Rotoren versehen, welche in der Windströmung eine zur wirksamen, d. h. mit der Höchstgeschwindigkeit korrigierten Windrichtung, senkrechte Kraft erzeugen, welche ähnlich wie beim Segeln zum Vortrieb des Schiffes verwendet werden kann. Die senkrecht stehenden Zylinder rotieren um ihre Achse und von der Seite anströmende Luft fließt dann aufgrund der Oberflächenreibung bevorzugt in Drehrichtung um den Zylinder. Auf der Vorderseite ist deshalb die Strömungsgeschwindigkeit größer und der statische Druck geringer, so dass das Schiff eine Kraft in Vorwärtsrichtung erhält.

Ein derartiges Schiff ist bereits aus "Die Segelmaschine" von Claus Dieter Wagner, Ernst Kabel Verlag GmbH, Hamburg, 1991 , S. 156 bekannt. Hier wurde untersucht, ob ein Magnus-Rotor, auch Flettner-Rotor genannt, als Antrieb bzw. Hilfsantrieb für ein Fracht- schiff eingesetzt werden kann.

Derartigen Schiffen ist gemeinsam, dass der Magnus-Effekt lediglich zur Erzeugung einer Vortriebskraft des Schiffes verwendet wird. Der Erfindung liegt die Aufgabe zugrunde, ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes, insbesondere eines Frachtschiffes, mit wenigstens einem Magnus-Rotor vorzusehen, welches den Magnus-Effekt zu weiteren Zwecken als zur ausschließlichen Erzeugung einer Vortriebskraft des Schiffes nutzt. Erfindungsgemäß wird diese Aufgabe durch ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes, insbesondere Frachtschiffes, mit wenigstens einem Magnus-Rotor nach den Ansprüchen 1 , 2 und 3 und durch ein Schiff nach Anspruch 4 gelöst.

Somit wird erfindungsgemäß ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes, insbesondere Frachtschiffes, mit wenigstens einem Magnus-Rotor vorgesehen, welches einen Schritt zum Erfassen der Windrichtung eines Windes aufweist. Ferner ist das Betreiben des wenigstens einen Magnus-Rotors mit einer Umdrehungsrichtung vorgesehen, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und Magnus-Rotor eine Kraft erzeugt wird, die im Wesentlichen entgegengesetzt der Vorwärtsrichtung des Schiffes gerichtet ist.

Hierdurch ist es möglich, durch den Magnus-Effekt eine rückwärtsgerichtete Kraft zu erzeugen, um einerseits das Schiff rückwärts zu bewegen und um andererseits eine Abbremsung des Schiffes aus einer Vorwärtsbewegung zu erzeugen. Dabei ist gerade Letzteres vorteilhaft, da ein Schiff über keine Bremse im eigentlichen Sinne verfügt, sondern seine Vorwärtsbewegung nur durch eine entgegengerichtete Rückwärtsbewegung abbremsen kann. Die Erzeugung einer derartigen Rückwärtsbewegung ist jedoch bei klassischen Segelschiffen durch die Segelstellung überhaupt nicht physikalisch möglich und kann bei Schiffen, die über einen Schraubenantrieb verfügen, nur über diesen erzeugt werden. Die Erzeugung einer rückwärtsgerichteten Schraubenkraft erzeugt jedoch unerwünschte seitliche Auslenkungen des Schiffes, die den Kurs verändern und bei einer starken Abbremsung, d.h. einer Erzeugung einer rückwärtsgerichteten Schrau- benkraft mit voller Kraft, so stark ausfallen können, dass diese seitlichen Ablenkungen nicht mehr durch die Ruderanlage ausgeglichen werden können.

Daher ist es vorteilhaft, gemäß dem erfindungsgemäßen Verfahren mittels des Magnus- Effekts eine rückwärtsgerichtete Kraft zu erzeugen, um hierdurch das Schiff ohne den Einsatz einer Schraube und der durch diese hervorgerufenen seitlichen Auslenkung rückwärts zu manövrieren oder abzubremsen oder die rückwärtsgerichtete Schraubenkraft durch den Magnus-Effekt zu unterstützen und hierdurch das Manövrieren oder Abbremsen schneller oder durch weniger Schraubeneinsatz zu erreichen. Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes, insbesondere Frachtschiffes, mit wenigstens zwei Magnus-Rotoren, wobei wenigstens ein Magnus- Rotor auf der Backbord-Seite des Schiffes und wenigstens ein Magnus-Rotor auf der Steuerbord-Seite des Schiffes vorgesehen ist. Das Verfahren weist einen Schritt des Erfassens der Windrichtung eines Windes auf. Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Betreibens des wenigstens einen Magnus-Rotors auf der Backbord-Seite des Schiffes mit einer Umdrehungsrichtung auf, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und dem wenigstens einen Magnus-Rotor auf der Backbord-Seite des Schiffes eine Kraft erzeugt wird, die im Wesentlichen in Richtung der Vorwärtsrichtung oder der Rückwärts- bewegung des Schiffes gerichtet ist. Gleichzeitig wird der wenigstens eine Magnus-Rotor auf der Steuerbord-Seite des Schiffes mit der Umdrehungsrichtung betrieben, die der Umdrehungsrichtung des wenigstens einen Magnus-Rotors auf der Backbord-Seite des Schiffes entgegengesetzt ist, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und dem wenigstens einen Magnus-Rotor auf der Steuerbord-Seite des Schiffes eine Kraft erzeugt wird, die im Wesentlichen entgegengesetzt der Richtung der Kraft des wenigstens einen Magnus-Rotors auf der Backbord-Seite des Schiffes gerichtet ist.

Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da durch die auf der Backbord-Seite des Schiffes und der Steuerbord-Seite des Schiffes entgegengesetzt gerichtet erzeugten Kräfte ein Drehmoment um den Schwerpunkt des Schiffes erzeugt wird. Mittels dieses Drehmoments kann das Schiff in eine gewünschte Richtung gedreht werden, die durch die jeweiligen Umdrehungsrichtungen der backbordseitigen und steuerbordseitigen Magnus-Rotoren vorgegeben werden kann. Erfährt das Schiff dabei keine sonstige vorwärts- oder rückwärtsgerichtete Kraft, erfolgt die Drehung des Schiffes im Wesentlichen auf der Stelle. Wird z.B. durch eine Schraube eine vorwärts- oder rückwärtsgerichtete Kraft erzeugt, so kann das Schiff mittels dieses Drehmoments in die eine oder andere Richtung ausgelenkt werden, ohne hierfür eine Ruderanlage einzusetzen oder um diese bei der Auslenkung zu unterstützen. Der Grad der Auslenkung durch den Magnus-Effekt lässt sich dabei durch die jeweiligen Umdrehungsgeschwindigkeiten der Magnus-Rotoren vorgeben.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Verfahren zum Betreiben eines Schiffes, insbesondere Frachtschiffes, mit wenigstens zwei Magnus-Rotoren, wobei wenigstens ein Magnus- Rotor auf der Backbord-Seite des Schiffes und wenigstens ein Magnus-Rotor auf der Steuerbord-Seite des Schiffes vorgesehen ist. Das Verfahren weist einen Schritt des Erfassens der Windrichtung eines Windes auf. Das Verfahren weist ferner einen Schritt des Betreibens des wenigstens einen Magnus-Rotors auf der Backbord-Seite des Schif- fes und des wenigstens einen Magnus-Rotors auf der Steuerbord-Seite des Schiffes mit der gleichen Umdrehungsrichtung auf, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und den wenigstens zwei Magnus-Rotoren eine Kraft erzeugt wird, die im Wesentlichen in Richtung der Vorwärtsrichtung oder der Rückwärtsbewegung des Schiffes gerichtet ist. Dabei ist die Umdrehungsgeschwindigkeit des wenigstens einen Magnus-Rotors auf der Backbord-Seite des Schiffes unterschiedlich zu der Umdrehungsgeschwindigkeit des wenigstens einen Magnus-Rotors auf der Steuerbord-Seite des Schiffes.

Dieses Verfahren ist vorteilhaft, da hierdurch bei einer Vorwärts- oder Rückwärtsbewegung, die zumindest teilweise durch die Magnus-Rotoren hervorgerufen wird, eine Aus- lenkung des Schiffes nur oder unterstützend durch die Magnus-Rotoren erfolgen kann. So kann die Auslenkung gemeinsam mit einer Ruderanlage erfolgen, um diese zu unterstützen, oder auch alleinig durch den erfindungsgemäßen Betrieb der Magnus-Rotoren, um die Ruderanlage vollständig zu entlasten.

Die Erfindung betrifft ebenfalls ein Schiff, insbesondere ein Frachtschiff, mit mindestens einem Magnus-Rotor, einem dem Magnus-Rotor zugeordneten elektrischen Motor und einem zugeordneten Umrichter. Das Schiff weist ferner eine Steuereinheit zum Steuern des Umrichters, des Motors und damit des Magnus-Rotors auf. In einer ersten Betriebsart ist die Steuereinheit dazu ausgestaltet, den mindestens einen Magnus-Rotor mit einer Umdrehungsrichtung zu betreiben, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und Mag- nus-Rotor eine Kraft erzeugt wird, die im Wesentlichen entgegengesetzt einer Vorwärtsrichtung des Schiffes gerichtet ist. In einer zweiten Betriebsart ist die Steuereinheit dazu ausgestaltet, einen ersten Magnus-Rotor auf der Backbordseite des Schiffes mit einer ersten Umdrehungsrichtung zu betreiben, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und dem ersten Magnus-Rotor eine Kraft erzeugt wird, die im Wesentlichen der Richtung der Vorwärtsrichtung oder der Rückwärtsrichtung des Schiffes gerichtet ist. Die Steuereinheit ist ferner dazu ausgestaltet, einen zweiten Magnus-Rotor auf der Steuerbordseite des Schiffes mit einer zweiten Umdrehungsrichtung zu betreiben, die der ersten Umdrehungsrichtung entgegengesetzt ist, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und dem wenigstens einen zweiten Magnus-Rotor eine Kraft erzeugt wird, die im Wesentlichen entgegen- gesetzt der Richtung der Kraft des wenigstens einen ersten Magnus-Rotors gerichtet ist. In einer dritten Betriebsart ist die Steuereinheit dazu ausgestaltet, einen ersten Magnus- Rotor auf der Backbordseite und einen zweiten Magnus-Rotor auf der Steuerbordseite mit der gleichen Umdrehungsrichtung zu betreiben, so dass durch die Wirkung zwischen Wind und dem ersten und zweiten Magnus-Rotor eine Kraft erzeugt wird, die im Wesent- liehen in Richtung der Vorwärtsrichtung oder der Rückwärtsbewegung des Schiffes gerichtet ist. Die Umdrehungsgeschwindigkeit des wenigstens ersten Magnus-Rotors ist unterschiedlich zu der Umdrehungsgeschwindigkeit des zweiten Magnus-Rotors.

Ausführungsbeispiele und Vorteile der Erfindung werden nachstehend unter Bezugnahme auf folgende Figuren näher erläutert:

Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Schiffes mit vier Magnus- Rotoren;

Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung des Schiffes mit vier Magnus- Rotoren;

Fig. 3 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Schiffes mit vier Magnus- Rotoren;

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus- Rotoren;

Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren zur Erzeugung einer Vortriebskraft;

Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren zur Erzeugung einer Rücktriebskraft;

Fig. 7 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren zur Erzeugung eines Moments um den Schiffsschwerpunkt; und

Fig. 8 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren zur Erzeugung einer Vortriebskraft und eines Moments um den Schiffsschwerpunkt;

Fig. 9 eine schematische Querschnittsansicht eines Magnus-Rotors gemäß der vorliegenden Erfindung,

Fig. 10 eine schematische Draufsicht auf einen Magnus-Rotor eines Schiffs, mit einer Rotor-Aufnahme,

Fig. 11 die Darstellung aus Fig. 10 mit einem Vektordiagramm,

Fig. 12 die Darstellung aus Fig. 10 und 11 mit einem Vektordiagramm, und

Fig. 13 die Darstellung aus Fig. 12 mit einem alternativen Vektordiagramm. Fig. 1 zeigt eine perspektivische Darstellung eines Schiffes mit vier Magnus-Rotoren 10. Das Schiff weist dabei einen Rumpf, bestehend aus einem Unterwasserbereich 16 und einem Überwasserbereich 15 auf. Ferner weist das Schiff vier Magnus-Rotoren 10 auf, welche an den vier Ecken des Rumpfes angeordnet und vorzugsweise zylindrisch ausge- staltet sind. Die vier Magnus-Rotoren 10 stellen hierbei windbetriebene Antriebe für das erfindungsgemäße Schiff dar. Das Schiff weist eine im Vorschiff angeordnete Brücke 30 auf. Das Schiff weist unter Wasser eine Schraube 50 bzw. einen Propeller 50 sowie eine Ruderanlage 60 oder ein Ruder 60 auf. Für eine verbesserte Manövrierfähigkeit kann das Schiff ebenfalls Querstrahlruder aufweisen, wobei vorzugsweise eines am Heck und eines bis zwei Querstrahlruder am Bug vorgesehen sind (nicht dargestellt). Vorzugsweise sind diese Querstrahlruder elektrisch angetrieben. Hierbei weisen die Brücke 30 sowie alle Aufbauten oberhalb des Wetterdecks 14 eine aerodynamische Formgebung auf, um den Windwiderstand zu reduzieren. Dies wird insbesondere dadurch erreicht, dass scharfe Kanten und scharfkantige Anbauteile im Wesentlichen vermieden werden. Um den Windwiderstand zu minimieren und eine aerodynamische Formgebung zu erreichen, werden möglichst wenige Aufbauten vorgesehen.

Das Schiff weist eine Längsachse 3 auf, die parallel zu der Kiellinie und horizontal verlaufend angeordnet ist. Die Längsachse 3 entspricht somit bei gerader Fahrt (und ohne den Betrieb von Querstrahlrudern) der Fahrtrichtung des Schiffes. Fig. 2 zeigt ein Blockschaltbild einer Steuerung des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren. Jeder der vier Magnus-Rotoren 10 weist einen eigenen Motor M sowie einen separaten Umrichter U auf. Die Umrichter U sind mit einer zentralen Steuereinheit SE verbunden. Ein Dieselantrieb DA ist mit einem Generator G verbunden, um elektrische Energie zu erzeugen. Dabei kann statt eines Dieselantriebs DA auch ein Verbund von mehreren einzelnen Dieselantrieben DA mit dem Generator G oder einer entsprechenden Anzahl von einzelnen Generatoren G verbunden sein, die jeweils als Ganzes betrachtet nach außen die gleiche Leistung zur Verfügung stellen wie ein entsprechend einzelner großer Dieselantrieb DA oder Generator G. Die jeweiligen Umrichter U sind mit dem Generator G verbunden. Ferner ist ein Hauptantrieb HA gezeigt, welcher ebenfalls mit einem Elekt- romotor M verbunden ist, welcher wiederum mit einem separaten Frequenzumrichter U sowohl mit der Steuereinheit SE als auch mit dem Generator G verbunden ist. Die vier Magnus-Rotoren 10 können hierbei sowohl einzeln als auch unabhängig voneinander gesteuert werden. Die Steuerung der Magnus-Rotoren 10 sowie des Hauptantriebes HA erfolgt durch die Steuereinheit SE, welche aus den aktuellen Windmessungen (Windgeschwindigkeit, Windrichtung) E1 , E2 sowie anhand der Informationen zu Soll- und Ist- Fahrtgeschwindigkeit E3 (sowie optional anhand von Navigationsinformationen von einer Navigationseinheit NE) die entsprechende Drehzahl und Drehrichtung für den einzelnen Magnus-Rotor 10 sowie des Hauptantriebes HA bestimmt, um eine gewünschte Vortriebskraft zu erreichen. Die Steuereinheit SE regelt in Abhängigkeit der Schubkraft der vier Magnus-Rotoren 10 sowie der aktuellen Schiffsgeschwindigkeit und dem Sollwert der Geschwindigkeit die Hauptantriebsanlage HA stufenlos herunter, soweit dies erforderlich ist. So kann die Windenergieleistung unmittelbar und automatisch in eine Kraftstoffersparnis umgesetzt werden. Durch die unabhängige Steuerung der Magnus-Rotoren 0 kann das Schiff auch ohne Hauptantrieb HA gesteuert werden. Insbesondere kann durch entsprechende Steuerung der jeweiligen Magnus-Rotoren 10 eine Stabilisierung des Schiffs bei einem starken Seegang erreicht werden. Ferner können ein oder mehrere Querstrahlruder QSA vorgesehen werden, um die Manövrierbarkeit des Schiffes zu verbessern. Hierbei können ein Querstrahlruder QSA hinten sowie ein bis zwei Querstrahlruder QSA vorne am Schiff vorgesehen sein. Jedem Querstrahlruder QSA sind ein Motor M zum Antrieb sowie ein Umrichter U zugeordnet. Der Umrichter U ist wiederum mit der zentralen Steuereinheit SE und dem Generator G verbunden. Somit können die Querstrahlruder (lediglich eins ist in der Fig. 2 gezeigt) ebenfalls zum Steuern des Schiffes verwendet werden, da sie mit der zentralen Steuereinheit SE (über den Umrichter U) verbunden sind. Die Querstrahlruder QSA können jeweils einzeln hinsichtlich ihrer Drehzahl und Drehrichtung von der zentralen Steuereinheit SE angesteuert werden. Die Steuerung kann dabei wie oben beschrieben erfolgen. Fig. 3 zeigt eine perspektivische Detailansicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren 10. Dargestellt ist die Steuerung eines einzelnen der vier Magnus-Rotoren 10. Dabei sind dargestellt die Steuereinheit SE zur Ansteuerung des Dieselantriebs DA, des Generators G und des Umrichters U des einen Magnus-Rotors 10. Der Dieselantrieb DA dient dazu, den Generator G anzutreiben, der dann wiederum elektrische Energie erzeugt und diese u.a. in den dargestellten Umrichter U einspeist. Der Umrichter U führt diese elektrische Energie gemäß seiner Ansteuerung durch die Steuereinheit SE dem Motor M zu, um diesen hinsichtlich Drehrichtung und Drehgeschwindigkeit gemäß der Vorgabe der Steuereinheit SE zu betreiben. Dabei kann der Generator G seine elektrische Energie auch weiteren Verbrauchern, wie den Umrichtern U der weiteren drei Magnus-Rotoren 10 der Fig. 1 oder auch dem Bordrietz oder Querstrahlrudem und dergleichen zuführen. Auch kann der Umrichter U aus anderen Quellen elektrische Energie erhalten.

Die Steuereinheit SE ist mit einer Bedieneinheit BE verbunden, die z.B. auf der Brücke des Schiffes angeordnet sein kann. Über diese Bedieneinheit BE können Eingaben durch das Personal des Schiffes an die Steuereinheit SE getätigt werden. Die Bedieneinheit BE kann Eingabemöglichkeiten, wie eine Tastatur oder ein Touchscreen-Display, aufweisen. Ebenso können Knöpfe zum Drücken oder Drehen, Taster, Schalter, Hebel oder dergleichen als Eingabemittel vorgesehen sein. Diese können physisch ausgeprägt und bzw. oder z.B. auf einem Touchscreen-Display virtuell dargestellt sein. Auch ist es möglich, Eingaben an die Steuereinheit SE mitteis Spracheingabe, z.B. über ein Mikrophon, zu tätigen. Ferner können mittels der Bedieneinheit BE auch Informationen und Meldungen der Steuereinheit SE angezeigt und ausgegeben werden, z.B. optisch auf Anzeigeelementen wie Displays oder Monitoren, akustisch über Lautsprecher etc. als Signal- oder Wamtöne oder gesprochene Mitteilung oder auch mittels Drucker oder Plotter als Aus- druck auf Papier oder dergleichen.

Fig. 4 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d. Dabei sind die vier Magnus-Rotoren 10 der Fig. 1 als Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d dargestellt. Die Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d werden jeweils von den vier Motoren Ma, Mb, Mc und Md angetrieben, die ihrerseits jeweils von den vier Umrichtern Ua, Ub, Uc und Ud gespeist und angesteuert werden. Die vier Umrichter Ua, Ub, Uc und Ud werden von der Steuereinheit SE angesteuert, die ihre Eingaben über die Bedieneinheit BE erhält. Dabei müssen die in der Fig. 4 dargestellten Positionen der Motoren Ma, Mb, Mc und Md und Umrichter Ua, Ub, Uc und Ud nicht der realen Anordnung entsprechen, da in dieser schematischen Draufsicht lediglich der prinzipielle Zusammenhang der Steuerung der Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d dargestellt werden soll.

Erfindungsgemäß können somit die Magnus-Rotoren 0a, 10b, 10c und 10d jeder individuell durch die Steuereinheit SE mittels der Umrichter Ua, Ub, Uc und Ud angesteuert werden. Somit ist es möglich, jedem Magnus-Rotor 10a, 10b, 10c und 10d eine eigene Drehgeschwindigkeit und eine eigene Drehrichtung von zwei möglichen Drehrichtungen zu geben. Dabei können diese Vorgaben einerseits durch die Bedieneinheit BE vorgenommen werden, d.h. über die Bedieneinheit BE können direkt Vorgaben für jeden einzelnen der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d getätigt werden, die dann von der Steuereinheit SE in entsprechende Steuerungssignale für die Umrichter Ua, Ub, Uc und Ud umgesetzt werden. Andererseits können durch die Bedieneinheiten BE auch Verhaltensweisen des Schiffes vorgegeben werden, die dann von der Steuereinheit weiterverarbeitet werden, um jeden einzelnen Magnus-Rotor 10a, 10b, 10c und 10d derart anzu- steuern, dass das Zusammenwirken aller vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d das vorgegebene Schiffsverhalten bewirkt.

Die Möglichkeiten, die sich aus dieser individuellen Ansteuerung der vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d für das erfindungsgemäße Schiff ergeben, sollen im Folgenden dargestellt werden. Fig. 5 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d zur Erzeugung einer Vortriebskraft. Zur Verbesserung der Übersichtlichkeit sind in dieser Darstellung die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 0d ohne die Motoren Ma, Mb, Mc und Md, Umrichter Ua, Ub, Uc und Ud, Steuereinheit SE und Bedieneinheit BE der Fig. 4 gezeigt. In dieser Darstellung wirkt von links, d.h. von Back- bord, ein Wind W auf das Schiff bzw. die Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d. Um gemäß dem Magnus-Effekt eine Vortriebskraft zu erzeugen, werden die Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d daher so von der Steuereinheit SE angesteuert, dass sie sich rechtsherum, d.h. im Uhrzeigersinn, drehen. Um ferner durch alle vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d die jeweils gleiche Vortriebskraft zu erzeugen, werden diese auch mit der gleichen Umdrehungsgeschwindigkeit betrieben. Dabei wird zur Vereinfachung unterstellt, dass die Windgeschwindigkeit, auf die die Umdrehungsgeschwindigkeit der Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d abgestimmt wird, für alle vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d als gleich angenommen werden kann. Nichtsdestotrotz ist es jedoch auch möglich, für jeden einzelnen Magnus-Rotor 10a, 10b, 10c und 10d eine eigene Windgeschwindigkeit zu bestimmen und die Umdrehungsgeschwindigkeit eines jeden einzelnen Magnus-Rotors 10a, 10b, 10c und 10d dieser anzupassen, um für jeden einzelnen Magnus-Rotor 10a, 10b, 10c und 10d die gleiche Vortriebskraft zu erzielen.

Werden die Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d derart angesteuert, dass jeder von ihnen die gleiche Vortriebskraft F _vor erzeugt, so addieren sich die vier Vortriebskräfte Fvor,i. F _vor>2 , F _vor>3 und F _vori4 zu einer Gesamtvortriebskraft F _vori g _esamt des Schiffes, die diese durch die Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d erfährt. Gleichzeitig treten idealerweise keinerlei seitliche Kräfte oder ein Moment um den Schwerpunkt des Schiffes auf. Fig. 6 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d zur Erzeugung einer Rücktriebskraft. Hierzu werden die vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d bei gleichen Windverhältnissen, wie in der Fig. 5 angenommen, mit der entgegengesetzten Umdrehungsrichtung angesteuert, wie sie in der Fig. 5 zur Erzeugung der Vortriebskraft verwendet wurde. Dies bedeutet in dem in der Fig. 6 dargestellten Fall eines Windes W von Backbord, dass die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d zur Erzeugung einer Rücktriebskraft linksherum, d.h. gegen den Uhrzeigersinn, gedreht angetrieben werden. Dabei können auch in diesem Fall die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d mit unterschiedlichen Umdrehungsdrehzahlen angetrieben werden, um jeweils die gleiche Rücktriebskraft Fra* je Magnus-Rotor 10a, 0b, 10c und 10d zu erreichen. Diese vier einzelnen Rücktriebskräfte Frfick.1. F _rüC k,2, FVÜCM und F _rüo addieren sich zu einer Gesamtrücktriebskraft F^k, gesamt- Gleichzeitig treten idealerweise keinerlei seitliche Kräfte oder ein Moment um den Schwerpunkt des Schiffes auf. Diese Gesamtrücktriebskraft Frück, gesamt kann zum einen verwendet werden, um das erfindungsgemäße Schiff in die Rückwärtsrichtung anzutreiben, ebenso wie die Gesamtvortriebskraft F _vor , gesamt das erfindungsgemäße Schiff in die Vorwärtsrichtung antreiben kann. Dabei kann die jeweilige Gesamtvortriebskraft F _vor , gesamt oder Gesamtrücktriebskraft Frück, gesamt der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d alleinig zum Antrieb des erfindungsgemäßen Schiffes verwendet werden, d.h. dass bei einer reinen Gesamtvortriebskraft F _VOT| g _es amt oder Gesamtrücktriebskraft Frück, gesamt keine seitlichen Kräfte oder Momente auftreten und das Schiff gradlinig vorwärts bzw. rückwärts fährt.

Hierbei ist zu beachten, dass aufgrund der Bewegung des Schiffes in dem sich selbst bewegenden Medium Wasser jederzeit Strömungen und Wellen an dem Unterwasserbe- reich 16 des Schiffes angreifen und über die Kräfte die Bewegungsrichtung, d.h. den Kurs des Schiffes, beeinflussen. Ebenso bewirkt der Wind W nicht nur den Magnus-Effekt, sondern greift an dem Überwasserbereich 15 des Schiffes an und bewirkt damit ebenfalls eine Auslenkung des Schiffes von seiner gewünschten Bewegungsrichtung sowie einen Versatz des Schiffes in die Richtung des Schiffes, in die der Wind weht, d.h. nach Lee. Diese See- und Windeinflüsse können bei der Navigation zu beachten sein, so dass eine ideale reine Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung eines Schiffes nur selten auftreten wird, sondern sich vielmehr die erzeugte Gesamtvortriebskraft F _vor , _ge samt oder Gesamtrücktriebskraft Frück, gesamt der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d mit den angreifenden Naturkräften zu einer realen Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung des Schiffes überlagern.

Ferner können zusätzlich sowohl in die Vorwärtsrichtung als auch in die Rückwärtsrichtung noch weitere Antriebe des Schiffes wirken. So kann Vorwärtsfahrt oder Rück- wärtsfahrt des Schiffes durch eine Vortriebskraft F _vori schraube bzw. Rücktriebskraft Frück, schraube einer Schiffsschraube 50 oder dergleichen unterstützt werden. Ferner können auch bei der Vorwärtsfahrt oder Rückwärtsfahrt des Schiffes seitliche Kräfte z.B. durch Querstrahlruder eingeleitet werden, um das Schiff seitlich auszulenken. Ebenso können über die Ruderanlage 60 seitliche Kräfte zur Auslenkung des Schiffes ausgeübt werden. Alle diese Kräfte addieren sich zu einer gesamten Vorwärts- bzw. Rückwärtsbewegung des Schiffes.

Des Weiteren kann die Gesamtrücktriebskraft Frück, gesamt der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d auch dazu verwendet werden, ein sich in Vorwärtsfahrt befindliches Schiff abzubremsen, um einerseits die Vorwärtsfahrt zu verringern oder andererseits seine Vorwärtsbewegung vollständig aufzuheben. Dieser Fall kann dann auftreten, falls sich das Schiff in der Vorwärtsbewegung befindet und dann die Gesamtrücktriebskraft Frück, gesamt der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d eingeleitet wird.

Dabei kann die Vorwärtsbewegung durch die Gesamtvortriebskraft F _vor, gesamt der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d und bzw. oder durch die Vortriebskraft F _vor, sc raube einer Schiffsschraube 50 oder dergleichen hervorgerufen sein. Wird die Vorwärtsbewegung des Schiffes, zumindest teilweise, durch die Gesamtvortriebskraft F _{vori gesamt} der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d erzeugt, so sind die vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d hinsichtlich ihrer Umdrehungsgeschwindigkeit bis zu ihrem Stillstand zu verringern. Dann ist die Umdrehungsrichtung umzukehren und die Umdrehungsgeschwindigkeit zu erreichen, mit der die Gesamtrücktriebskraft F^k, gesamt der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d erreicht werden soll. Dabei ist das Abbremsen der vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d und das Umkehren und Beschleunigen in die entgegengesetzte Umdrehungsrichtung zwischen den vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d durch die Steuereinheit SE derart zu koordinieren, dass in jedem Zeitpunkt der Umkehr von Gesamtvortriebskraft F _vor , gesamt auf Gesamtrücktriebskraft F^k, _geS amt möglichst nur Kräfte in Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung wirken, um seitliche Kräfte und Momente durch die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d zu vermeiden. Wird das Schiff durch andere Antriebskräfte wie die Vor- triebskraft F _vori schraube einer Schiffsschraube 50 oder dergleichen vorwärtsgetrieben, d.h. die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d befinden sich im Stillstand, dann sind diese zur Einleitung einer Abbremsung durch den Magnus-Effekt in die entsprechende Umdrehungsrichtung auf die erforderliche Umdrehungsgeschwindigkeit ebenso hochzu- fahren, wie für den Fall der Kraftumkehr zuvor beschrieben.

Dabei ist das Abbremsen eines Schiffes von besonderer Bedeutung, da sich dieses im Medium Wasser schwimmend bewegt und keinen festen Untergrund, wie z.B. ein Kraftfahrzeug, besitzt, gegenüber dem eine Bremskraft aufgebracht werden kann. So werden Schiffe bislang dadurch abgebremst, dass die Drehrichtung der Schraube 50 umgedreht wird und hierdurch eine der Vorwärtsbewegung entgegengesetzte Kraft im Wasser erzeugt wird. Diese Abbremsung wirkt jedoch nur sehr langsam aufgrund der enormen Trägheit der meist sehr großen Schiffe, insbesondere Frachtschiffe, so dass eine Abbremsung bereits lange Zeit vor dem Zeitpunkt des Erreichens des Stillstands des Schiffes eingeleitet werden muss. Hierdurch kann ein Schiff, insbesondere Frachtschiff, kaum eine Bremsung durchführen, um z.B. eine Kollision mit einem anderen Schiff oder dergleichen zu vermeiden. Ferner führt die Erzeugung einer Rückwärtskraft der Schraube 50 zur Abbremsung des Schiffes im Wasser auch zu einer seitlichen Kraft, die das Schiff von seinem eigentlichen Kurs ablenkt und durch die Ruderanlage 60 ausgeglichen werden muss. Wird gar eine Abbremsung mit voller Rückwärtskraft der Schraube 50 durchge- führt, kann diese seitliche Kraft sogar derart stark werden, dass sie durch die Ruderanlage 60 nicht mehr kompensiert werden kann und das Schiff aus dem Kurs läuft.

Daher ist es besonders vorteilhaft, durch die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d das Abbremsen eines Schiffes zu unterstützen oder alleinig durchzuführen. Hierdurch kann eine höhere Rücktriebskraft als nur durch die Schraube 50 alleine erzeugt werden, so dass gerade bei einer Bremsung mit voller Kraft zur Vermeidung einer Kollision eine schnellere Bremsung bis zum Stillstand erreicht werden kann. Ferner kann auch bei der alleinigen Abbremsung mittels Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d die seitlich wirkende Kraft durch die Schraube 50 vermieden und das Schiff auch beim Abbremsen durch die Ruderanlage 60 oder dergleichen sicher auf Kurs gehalten werden. Fig. 7 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d zur Erzeugung eines Moments um den Schiffsschwerpunkt. Hierzu wird der gleiche von Backbord angreifende Wind W wie in den Fig. 5 und 6 angenommen. Die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d werden dabei von der Steuereinheit SE derart angesteuert, dass sich die beiden Magnus-Rotoren 10a und 10c so drehen, dass sie sich zu einer Gesamtvortriebskraft F _vor , gesamt addieren, und dass sich die beiden Magnus-Rotoren 10b und 10d so drehen, dass sie sich zu einer Gesamtrücktriebskraft Frück, gesamt addieren. Dies bedeutet in dem in der Fig. 7 dargestellten Fall, dass sich die beiden Magnus-Rotoren 10a und 10c rechtsherum, d.h. im Uhrzeigersinn, und die beiden Magnus-Rotoren 10b und 10d linksherum, d.h. gegen den Uhrzeigersinn drehen.

Somit wird durch die derart angesteuerten vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d auf der Backbord-Seite des Schiffes eine Gesamtvortriebskraft F _vor , _ge samt und auf der Steuerbord-Seite des Schiffes eine Gesamtrücktriebskraft F^, _gesamt erzeugt. Da das Schiff jedoch als Ganzes ausgestaltet ist, d.h. die beiden Seiten des Schiffes miteinander verbunden sind, resultiert aus dieser Überlagerung von backbordseitiger Gesamtvortriebskraft F _vori gesamt und steuerbordseitiger Gesamtrücktriebskraft F^ck, _ge samt ein Drehmoment Mm um den Schwerpunkt S des Schiffes. Dabei können die vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d mit der gleichen oder auch teilweise oder jeweils unter- schiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten betrieben werden.

Dieses Moment Mm bewirkt in dem in der Fig. 7 dargestellten Fall eine Drehung des Schiffes um seinen Schwerpunkt S rechtsherum, d.h. im Uhrzeigersinn. Durch eine Umkehrung der Umdrehungsrichtungen aller vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d kann jedoch auch ein Drehmoment Mm erzeugt werden, welches in die entgegengesetzte Richtung, d.h. linksherum, d.h. gegen den Uhrzeigersinn, wirkt.

Dieses Drehmoment Mm kann zur Drehung des Schiffes auf der Stelle eingesetzt werden, um das Schiff hierdurch zu manövrieren. Dabei kann ein Drehmoment Mm in die eine Drehrichtung eingesetzt werden, um eine Drehung des Schiffes in diese Richtung einzuleiten. Ferner kann das entgegengesetzte Drehmoment Mm durch die Umkehr der Umdrehungsrichtung zum Abbremsen der Drehung des Schiffes verwendet werden. Dabei gelten diesbezüglich die gleichen Überlegungen wie beim Abbremsen des Schiffes nach Fig. 6.

Dabei sind die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d zur Erzeugung eines reinen Drehmomentes um den Schiffsschwerpunkt derart anzusteuern, dass sie aufgrund ihrer Umdrehungsgeschwindigkeiten jeweils eine dem Betrag nach identische Kraft F _vor ,i, Früok,2. F _vor ,3 und F _rü ok,4 erzeugen und sich die Kräfte F _vori1 und F _vori3 von den Kräften Ψ^,ζ und Froo lediglich durch ihr Vorzeichen, d.h. ihre Orientierung in die Vorwärts- bzw. Rückwärtsrichtung des Schiffes unterscheiden.

Fig. 8 zeigt eine schematische Draufsicht des Schiffes mit vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d zur Erzeugung einer Vortriebskraft und eines Moments um den Schiffs- Schwerpunkt. Hier werden die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d mit unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten in die gleichen Umdrehungsrichtungen angetrieben. In dem in der Fig. 8 gezeigten Fall greift erneut ein Wind W von Backbord an. Zur Erzeugung einer Gesamtvortriebskraft F _vor , _geS amt werden die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d entsprechend rechtsherum, d.h. im Uhrzeigersinn, angetrieben, vgl. Fig. 5. Dabei werden jedoch in dem in der Fig. 8 gezeigten Fall die beiden Magnus- Rotoren 10a und 10c an der Backbord-Seite des Schiffes mit einer höheren Umdrehungsdrehzahl angetrieben als die beiden Magnus-Rotoren 10b und 10d auf der Steuerbord-Seite des Schiffes. Hierdurch wird an der Backbord-Seite des Schiffes durch die Kräfte F _vori und F _vor,3 eine höhere Vortriebskraft erzeugt als durch die Kräfte F _vori2 und F _vor4 an der Steuerbord-Seite des Schiffes. Dieser Überschuss an backbordseitiger Vortriebskraft gegenüber der steuerbordseitigen Vortriebskraft erzeugt ein Drehmoment Mm um den Schwerpunkt S des Schiffes, in diesem Fall ein Drehmoment Mm, das rechtsherum, d.h. im Uhrzeigersinn, wirkt, vgl. Fig. 7. Die Gesamtvortriebskraft F _vori g _eS amt und das Drehmoment Mm überlagern sich zu einer Gesamtbewegung des Schiffes, so dass diese einerseits vorwärts und andererseits gleichzeitig nach rechts bewegt wird.

Somit ist es durch die unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten der vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d möglich, das Schiff in der Fahrt auch zu lenken, d.h. den Kurs seitlich zu beeinflussen, in dem in der Fig. 8 dargestellten Fall in der Vorwärtsfahrt eine Rechtskurve, d.h. eine Kurve nach Steuerbord, d.h. im Uhrzeigersinn, zu fahren. Werden die Umdrehungsgeschwindigkeiten der vier Magnus-Rotoren 10a, 0b, 10c und 10d derart gewählt, dass die beiden steuerbordseitigen Magnus-Rotoren 10b und 10d höhere Vortriebskräfte F _vor ,2 und F _vor,4 erzeugen als die beiden backbordseitigen Magnus- Rotoren 10a und 10c, so erfolgt eine Auslenkung des Schiffes nach links, d.h. nach Backbord, d.h. entgegen dem Uhrzeigersinn. Werden die vier Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d derart betrieben, dass eine Gesamtrücktriebskraft Fmok, gesamt erzeugt wird, so kann auch in diesem Fall eine Auslenkung des Schiffes in der Art und Weise nach Fig. 8 erfolgen, d.h. auch bei einer Rückwärtsbewegung des Schiffes, sei es zum Abbremsen oder zur Rückwärtsbewegung des Schiffes, kann eine Auslenkung des Schiffes durch unterschiedliche Umdrehungsgeschwindigkeiten der steuerbordseitigen und backbordseitigen Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d bei gleichen Umdrehungsrichtungen erfolgen.

In allen diesen Fällen kann entweder die seitliche Auslenkung des Schiffes alleinig durch die unterschiedlichen Umdrehungsgeschwindigkeiten der steuerbordseitigen und backbordseitigen Magnus-Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d bei gleichen Umdrehungsrichtungen erfolgen oder auch gemeinsam mit der Ruderanlage 60 oder auch von Querstrahlrudern, um deren Wirkungen zu unterstützen.

Im Vergleich zu der Erzeugung einer reinen Gesamtvortriebskraft F _vor , _geS amt. wie mit Bezug zur Fig. 5 beschrieben, wird bei der Erzeugung einer kombinierten Gesamtvortriebskraft F _vori gesamt mit einem Drehmoment Mm nach der Beschreibung mit Bezug zur Fig. 8 eine geringere Gesamtvortriebskraft F _vor , gesamt erzeugt, da zwei der vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d nicht mit der vollen Leistung, d.h. der maximalen Umdrehungsgeschwindigkeit betrieben werden können, um durch diese Differenz der Umdre- hungsgeschwindigkeiten und damit steuerbordseitigen und backbordseitigen Vortriebskräfte das für die Auslenkung des Schiffes erforderliche Drehmoment Mm zu erzeugen. Somit führt die Ausübung eines Drehmomentes Mm zur Auslenkung des Schiffes stets zu einer Verringerung der Gesamtvortriebskraft F _vori gesamt-

Hinsichtlich der vorbeschriebenen Möglichkeiten zur Manövrierung eines Schiffes mit Magnus-Rotoren sei darauf hingewiesen, dass in den Fig. 5 bis 8 zwar vier Magnus- Rotoren 10a, 10b, 10c und 10d gezeigt und beschrieben werden, dass jedoch diese Möglichkeiten mit einer Vielzahl von Kombinationen von Magnus-Rotoren möglich sind, solange zumindest für einen Teil dieser Magnus-Rotoren die Umdrehungsrichtung und Umdrehungsgeschwindigkeit so wie beschrieben vorgegeben werden können. Ferner ist für die Erzeugung eines Drehmoments Mm nach den Fig. 7 und 8 mindestens erforderlich, dass je ein Magnus-Rotor 10a, 10c auf der Backbord-Seite des Schiffes und ein Magnus-Rotor 10b, 10d auf der Steuerbord-Seite des Schiffes vorgesehen ist.

Fig. 9 zeigt eine Schnittdarstellung des erfindungsgemäßen Magnus-Rotors 10 eines Schiffes. Der Magnus-Rotor 0 weist einen zylindrischen Rotorkörper 8 auf und eine im oberen Bereich angeordnete Endplatte 12. Der Rotor-Körper 8 ist mittels einer Lagerung 6 drehbar an einer Rotor-Aufnahme 4 gelagert. Der Rotor-Körper 8 ist mittels Mitteln zur Kraftübertragung mit einem Antriebsmotor 106 in einem oberen Bereich der Aufnahme 4 verbunden. Die Rotor-Aufnahme 4 weist eine Innenfläche 7 auf. In einem unteren Bereich der Rotor-Aufnahme 4 ist im Bereich der Innenwand 7 eine Messeinrichtung 5 angeordnet. Die Messeinrichtung 5 ist mittels einer Arbeitsbühne 108 erreichbar.

Die Messeinrichtung 5 ist dazu ausgebildet, eine Biegebeanspruchung der Rotor- Aufnahme infolge einer im Wesentlichen radialen Kraftbeanspruchung der Lagerung 6 durch Krafteinwirkung auf den Rotor-Körper 8 zu bestimmen. Die Messeinrichtung weist zwei Dehnungssensoren 9, 11 auf, welche im vorliegenden Beispiel in einem Winkel von 90° zueinander angeordnet sind.

Die Rotor-Aufnahme 4 ist mittels einer Flanschverbindung 110 mit dem Schiffsdeck verbunden.

Fig. 10 zeigt eine schematische Querschnittsansicht durch einen Magnus-Rotor 10 gemäß der vorliegenden Erfindung. Der Magnus-Rotor 10 weist innerhalb des Rotor- Körpers 8 die Rotor-Aufnahme 4 auf. An der Innenfläche 7 der Rotor-Aufnahme 4 sind als Teil der Messeinrichtung ein erster Dehnungssensor 9 und ein zweiter Dehnungssensor 11 angeordnet. Der erste Dehnungssensor 9 liegt vom Mittelpunkt der Rotor-Aufnahme 4 aus betrachtet auf einer ersten Achse 13. Die erste Achse 13 verläuft in einem Winkel ß zur Längsachse 3 des Schiffs. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel ß = 0°. Der zweite Dehnungssensor 11 ist vom Mittelpunkt der Rotor-Aufnahme 4 aus betrachtet entlang einer zweiten Achse 17 an der Innenfläche 7 der Rotor-Aufnahme 4 angeordnet. In einer besonders bevorzugten Ausführungsform ist der Winkel zwischen der ersten Achse 13 und der zweiten Achse 17 a = 90°.

Der erste Dehnungssensor 9 ist mittels einer Signalleitung 19 mit einer Datenverarbeitungsanlage 23 verbunden. Der zweite Dehnungssensor 11 ist mittels einer zweiten Signalleitung 21 mit der Datenverarbeitungsanlage 23 verbunden. Die Daten- Verarbeitungsanlage 23 ist mittels einer dritten Signalleitung 25 mit einer Anzeigeeinrichtung 27 verbunden. Die Anzeigeeinrichtung 27 ist dazu ausgebildet, Richtung und Betrag der auf die Rotor-Aufnahme 4 wirkenden Vorschubkraft anzuzeigen. Die Datenverarbeitungsanalyse ist dazu eingerichtet, das erfindungsgemäße Verfahren auszuführen.

Fig. 11 bis 13 zeigen prinzipiell die gleiche Ansicht wie Fig. 10, lediglich die schematisch angedeuteten Signalleitungen und die Datenverarbeitungsanlage sowie die Anzeigeeinrichtung sind weggelassen worden. Anhand der Fig. 11 bis 13 wird veranschaulicht, auf welche Weise die auf den Magnus-Rotor 10 einwirkende Kraft interpretiert und mittels der Messeinrichtung bestimmt wird.

Beginnend mit Fig. 11 ist festzustellen, dass der Magnus-Rotor 10 eine dem Wind abgewandte Seite sowie eine dem Wind zugewandte Seite 34 aufweist. Die dem Wind zuge- wandte Seite 34 weist eine Oberfläche auf, welche von Wind angeströmt wird. Die Richtung, aus welcher der Wind den Magnus-Rotor 10 anströmt weicht dabei von der tatsächlichen Windrichtung bei ortsfester Betrachtung ab, da das Schiff in der Regel in Bewegung ist. Wind trifft in Richtung des Pfeils 33 auf den Magnus-Rotor 10 auf, wodurch der Magnus-Rotor 10 in Richtung des Windes mit einer Kraft beaufschlagt wird. Nachfolgend wird diese als Windkraft oder kurz F _w bezeichnet. Der Magnus-Rotor 10 rotiert in Richtung des Pfeils 29. Hierdurch entsteht auf Grund des Magnus-Effekts eine Kraft in Richtung eines Pfeils 35, wie in Fig. 12 zu sehen ist. Diese Kraft wird nachfolgend als Magnus-Kraft oder kurz F _M bezeichnet. Der Vektor F _M verläuft orthogonal zu dem Vektor Fw.

Es wirkt auf die Rotor-Aufnahme 4 also eine Kraft, die sich aus der Windkraft Fw einer- seits und der Magnus-Kraft F _M andererseits zusammensetzt. Die Addition der beiden Vektoren F _w und F _M resultiert in einem Vektor für die Gesamtkraft, nachfolgend als F _G bezeichnet. Der Vektor F _G verläuft in Richtung des Pfeils 37.

Fig. 13 entspricht den Fig. 11 und 12, und auch Fig. 10 mit der Ausnahme, dass die Längsachse 3 und die erste Achse 13, auf welcher der erste Dehnungssensor 9 liegt, in Fig. 13 zusammenfallen. Die anhand der Fig. 11 und 12 bereits hergeleitete Gesamtkraft F _G in Richtung des Pfeils 37 lässt sich bei vektorieller Betrachtung in eine Summe zweier zueinander rechtwinkliger Vektoren interpretieren. Gemäß einer besonders bevorzugten Ausführungsform sind der erste Dehnungssensor 9 und der zweite Dehnungssensor 11 zueinander rechtwinklig angeordnet. In der Ausführungsform gemäß Fig. 13 ist der erste Dehnungssensor in Fahrtrichtung und somit in Richtung der Längsachse 3 des Schiffs an der Innenseite der Rotor-Aufnahme 4 angeordnet, während der zweite Dehnungssensor 11 orthogonal hierzu und somit im Wesentlichen exakt in Querrichtung des Schiffs entlang der zweiten Achse 17 angeordnet ist.

Der Vektor der Gesamtkraft F _G lässt sich folglich aufteilen in einen Vektor in Richtung der Längsachse 3 bzw. der ersten Achse 13 und in einen zweiten Vektor in Richtung der zweiten Achse 17. Der Anteil in Richtung der ersten Achse 13 bzw. der Längsachse 3 wird nachfolgend als F _v bezeichnet. Der Vektor in Richtung der zweiten Achse 17 wird nachfolgend als F _Q bezeichnet. F _v steht hierbei für Vorschubkraft und erstreckt sich in Richtung des Pfeils 39, während F _Q als Querkraft zu verstehen ist, und sich in Richtung des Pfeils 41 ausbreitet.

Je nach dem, in welche Richtung der Vektor F _G wirkt, unterscheidet sich die von dem ersten Dehnungssensor 9 festgestellte Biegebeanspruchung von der von dem zweiten Dehnungssensor 11 festgestellten Biegebeanspruchung. Das Verhältnis der Biegebeanspruchungen in den Richtungen der Pfeile 39 und 41 zueinander ändert sich mit einem Winkel y zwischen der Gesamtkraft F _G in Richtung des Pfeils 37 und einer der beiden Achsen 13 und 17. Für den Fall, dass die von dem ersten Dehnungssensor und dem zweiten Dehnungssensor 11 erfassten Biegebeanspruchungen gleich groß sind, beträgt der Winkel zwischen der Gesamtkraft F _G und der Vorschubkraft F _v y = 45°. Für den Fall, dass beispielsweise die von dem ersten Dehnungssensor 9 festgestellte Biegebeanspruchung doppelt so groß ist wie die von dem zweiten Dehnungssensor 11 festgestellte Biegebeanspruchung, beträgt der Winkel von F _G zu F _v bzw. zu der ersten Achse 13 y = 30°.

Allgemein formuliert ergibt sich folglich der Winkel y zwischen F _G und F _v aus der Beziehung y = arctan (Signalwert des ersten Dehnungssensors 11 / Signalwert des zweiten Dehnungssensors 9).

Ebenso lässt sich aus den beiden von den einzelnen Dehnungssensoren 9, 1 1 ermittelten Signalwerten zusätzlich zu dem Winkel der angreifenden Kraft F _G deren Betrag im Verhältnis zu wahlweise dem ersten oder zweiten Dehnungssensor-Messwert ermitteln. Der Betrag des Vektors ergibt sich aus der Beziehung F _G = F _V /COS( ) bzw. Signalwert- Äquivalent = (Signalwert des ersten Dehnungssensors 9) / cos y).