Effet Magnus

Lorsqu'une balle (ou un ballon) en rotation se déplace dans l'air, le frottement engendré par la rotation modifie l'écoulement d'air autour d'elle. L'effet est dissymétrique : d'un côté la balle entraîne l'air qui accélère et la pression diminue. De l'autre côté la balle freine l'écoulement d'air et la pression augmente. On aura donc une différence de pression et la balle va se déplacer du côté où la pression est plus faible. Selon la vitesse de rotation de la balle, la position des points où la vitesse est respectivement minimale et maximale (et donc le sens de la force appliquée) varie.

Par exemple, si la balle roule au sol, la vitesse de sa surface supérieure, relativement à l'air, est plus grande. Cette vitesse accrue de la surface supérieure va freiner l'air passant vers l'arrière au-dessus de cette surface (freinage par friction) : La vitesse de l'air devenant plus faible, sa pression se fait plus forte (par Bernoulli).

Si à présent la balle tourne de la même façon en l'air, l'air sera inversement entraîné à une vitesse plus forte par sa surface inférieure, ce qui diminuera sa pression (par Bernoulli). On aura une légère surpression en haut et une légère dépression en bas de la balle, ce qui la fera plonger plus vite vers le sol. Si la rotation de la balle se fait dans le sens contraire, elle est soulevée et aura une trajectoire plus rectiligne pendant sa montée, avant de reprendre la trajectoire en cloche ; elle volera plus loin avant de toucher le sol.

C'est cet effet qui explique par exemple la trajectoire travaillée des tirs de coups-francs au football, l'effet lifté et le slice au tennis, l'allongement de la portée des répliques d'airsoft (système Hop-Up) ou l'effet de rotation d'une balle de tennis de table.

Inversement, l'effet Magnus participe à l'imprécision des armes à feu à canon non rayé et utilisant une balle ou un boulet sphérique : avec ces armes, au sortir du canon la munition a une rotation très variable, et elle se comporte de façon non moins variable.

Inventé en 1993 par la firme Tokyo Marui (fabricant japonais de répliques d'airsoft), le système hop-up permet d'augmenter la portée des billes d'airsoft sans augmenter (et même en diminuant légèrement) la vitesse de sortie à la bouche des répliques, via l'effet Magnus. Il se base sur un joint de caoutchouc qui exerce une friction sur la bille au moment de sa propulsion, la faisant tourner sur elle-même (dans le sens contraire d'un lift au tennis) et permettant ainsi de la faire « voler ».

Un bon hop-up augmente aussi la constance des tirs et donc la précision du lanceur.

Le Buckau, équipé de deux rotors Flettner.

L'Alcyone à Concarneau

L'utilisation de l'effet Magnus a été proposée pour mettre au point des systèmes de propulsion composés de gros cylindres verticaux en rotation capables de produire une poussée longitudinale lorsque le vent est sur le côté.

Buckau (rebaptisé plus tard Baden-Baden)

L'Allemand Anton Flettner fit transformer le schooner trois mâts Buckau dans les chantiers Germania de Kiel (Allemagne) et acquit avec lui une première expérience avec ce principe de propulsion. Le Buckau, qui fit son premier voyage d'essai en 1924 équipé de deux rotors, était mû par un moteur auxiliaire à hélice par calme plat (absence de vent) et lorsque l'espace nécessaire pour louvoyer était limité. Après plusieurs essais par différentes conditions de vent, le Buckau rebaptisé Baden-Baden traversa l'Atlantique et rallia New York le 9 mai 1926.

Barbara

Les chantiers navals A.G. Weser de Brême construisirent pour l'armateur hambourgeois Rob. M. Sloman jr. le Barbara jaugeant 2077 tonneaux et le mirent en service le 28 juillet 1926. La marine commerciale du Reich équipa ce cargo de trois rotors Flettner pour assister le système de propulsion. Avec un vent de force 4 Beaufort, il atteignait 4 nœuds vent debout, et même 9 vent en poupe. Malgré cela, le principe de la propulsion par rotors Flettner perdit vers 1930 la course à la rentabilité face à des navires à hélice ou à voiles classiques.

Alcyone (navire expérimental de Jacques-Yves Cousteau)

L'océanographe Jacques-Yves Cousteau fit construire l'Alcyone au début des années 1980. Son principe est sensiblement différent (voir turbovoile). Ses deux cylindres fournissaient environ 25 à 30 % de l'énergie propulsive qui venait assister la propulsion par hélice. Le navire fit son premier voyage en 1985.

Calypso II

La Calypso II était un projet de navire océanographique, devant remplacer la Calypso. Il devait être équipé d'un système de propulsion par turbovoile, mais le projet fut abandonné à la mort du commandant Cousteau.

Uni-Kat Flensburg (de)

L’Uni-Kat[alpha 1] Flensburg fut développé à l'Institut de Physique et Chimie de l'université de Flensbourg (en) (Allemagne) sous la houlette du professeur Lutz Fiesser dans le cadre du projet PROA[1]. Le navire fut baptisé lors de la réunion Flensburg Nautics 2006.

E-Ship

En 2006, la société de construction d'éoliennes Enercon commanda aux chantiers navals Lindenau-Werft de Kiel un cargo de 130 m de long équipé, en plus de deux moteurs Diesel, de quatre rotors Flettner. Il a été mis à l'eau en août 2008, et mis en service en août 2010[2].