Упор гребного винта создается главным образом за счет разрежения — падения давления на выпуклой засасывающей стороне лопасти.
Если площадь лопастей небольшая, то давление здесь понижается настолько, что вода, обтекающая лопасть, вскипает, выделяя пузырьки пара.
Микроскопические пузырьки сливаются в более крупные—каверны, а при очень сильном разрежении — в сплошную полость, что нарушает непрерывность потока. Это явление и называется кавитацией.
Различают две стадии кавитации. На первой студии каверны невелики и на работе винта практически не сказываются.
Однако пузырьки, лопаясь, создают огромные местные давления, отчего поверхность лопасти выкрашивается. При длительной работе кавитирующего винта такие эрозионные разрушения могут быть настолько значительными, что эффективность винта снизится.
При дальнейшем повышении скорости наступает вторая стадия кавитации. Сплошная полость захватывает всю лопасть и даже может замыкаться за ее пределами. Развиваемый винтом упор падает из-за резкого увеличения лобового сопротивления и искажения формы лопастей.
Кавитацию винта можно обнаружить по тому, что скорость лодки перестает расти, несмотря на дальнейшее повышение числа оборотов; гребной винт при этом издает специфический шум, на корпус передается вибрация, лодка движется скачками.
Степень разрежения на лопасти, а следовательно, и момент наступления кавитации зависят прежде всего от скорости потока, набегающего на лопасть.
Напомним, что эта скорость является геометрической суммой окружной скорости Vr = π Dn и поступательной V а . Замечено, что кавитация начинается на концах лопастей, когда v , достигает значения 3500 м/мин. Это означает, что гребной винт D = 0,3 м должен иметь число оборотов не более
п = Vr \ πD =3500\(3.14*0.3)= 3700 об/мин,
а винт диаметром 0,4 м — не более 2800 об/мин.
Момент наступления кавитации зависит не только от числа оборотов, но и от ряда других характеристик. Так, чем меньше площадь лопастей, больше толщина их профиля, ближе к ватерлинии расположен винт, тем при меньшей частоте вращения, т. е. «раньше», наступает кавитация.
Появлению кавитации способствуют также большой угол наклона гребного вала, дефекты лопастей — изгиб, некачественная поверхность.
Что такое дисковое отношение винта.
Упор, развиваемый гребным винтом, практически не зависит от площади лопастей.
Наоборот, с увеличением этой площади возрастает трение о воду, и на преодоление этого трения дополнительно расходуется мощность двигателя.
C другой стороны, надо учесть, что при том же упоре на широких лопастях разрежение на засасывающей стороне меньше, чем на узких.
Следовательно, широколопастной винт нужен там, где возможна кавитация (т. е. на быстроходных катерах и при высоких числах оборотов гребного вала).
В качестве характеристики винта принимается рабочая, или спрямленная площадь лопастей. Чтобы ее найти, нужно из центра винта на нагнетающей поверхности лопасти провести равноотстоящие одна от другой дуги окружностей (рис. 234). Выпрямив эти дуги, мы получим спрямленную площадь лопасти.
В характеристике винта обычно указывается не спрямленная площадь лопастей, а ее отношение к площади сплошного диска такого же, как винт, диаметра.
Обозначается это дисковое отношение буквами А\Ад. На винтах заводского изготовления его величина выбита на ступице.
Для винтов, работающих в докавитациопном режиме, дисковое отношение принимают в пределах 0,3—0,6 (рис. 235).
У сильно нагруженных винтов на быстроходных катерах с мощными высокооборотными двигателями А\Ад увеличивается до 0,6—1,1.
Большое дисковое отношение необходимо и при изготовлении винтов из материалов с низкой прочностью, например из силумина или стеклопластика. В этом случае предпочтительнее делать лопасти шире, чем увеличивать их толщину.
Бывает, что на вновь построенной лодке мотор развивает полное число оборотов, а ожидаемой скорости достичь не удается. Может оказаться, что виноват в этом киль.
Срывающиеся с него вихри и пузырьки воздуха проникают под антикавитационную плиту, попадают на лопасти винта и вызывают кавитацию, а в результате снижают упор винта и скорость хода.
Срежьте киль под углом, как показано на рис. 236, на длине примерно 500—600 мм от транца — и скорость лодки возрастет. Полезно также уменьшить и толщину киля.
На водоизмещающих катерах и лодках лопасти винта в вертикальном положении нередко на всю ширину закрываются толстым дейдвудным брусом (рис. 237).
При этом вихри, срывающиеся с кромок дейдвуда, также снижают упор; неравномерная нагрузка на лопасти вызывает вибрацию корпуса катера.
В значительной мере устранить эти неприятные явления можно, срезав, насколько это позволяет прочность конструкции, боковые грани дейдвуда, придав им обтекаемость.
Причина кавитации — кронштейн .
Гребной вал, установленный в кронштейне, будет вибрировать, если зазор между днищем катера и лопастью пинта окажется меньше 10—20% диаметра винта (рис. 238).
Не менее важно выдержать и зазор между лопастью и стойкой кронштейна: он должен быть не менее 15—20% О при условии, что стойка имеет обтекаемый профиль.
Завихрения или каверна, образующиеся за плохо обтекаемой стойкой, могут попасть на лопасть и вызвать кавитацию винта. Избежать этого можно, заострив кромки стойки и несколько удлинив вал.
Можно рекомендовать стойки обтекаемого профиля с соотношением длины к толщине 10 : 1. Втулка кронштейна должна быть одинакового со ступицей винта диаметра; передний торец ее необходимо закрыть обтекателем или соответственно проточить.
Опорную пластину, которой кронштейн ставится на корпус, рекомендуется утопить заподлицо с обшивкой и закрепить винтами с потайно й головкой. Весь кронштейн следует хорошо отполировать.
Видео:КавитацияСкачать
КАВИТАЦИЯ ГРЕБНОГО ВИНТА
Морской энциклопедический справочник. — Л.: Судостроение . Под редакцией академика Н. Н. Исанина . 1986 .
Смотреть что такое «КАВИТАЦИЯ ГРЕБНОГО ВИНТА» в других словарях:
КАВИТАЦИЯ ГРЕБНОГО ВИНТА — явление образования у спинок лопастей газовых мешков, состоящих из водяного пара и воздуха, при значительных скоростях вращения винта. Газовые мешки нарушают сплошность потока жидкости и тем снижают давление в этой зоне лопасти. Вследствие К.… … Морской словарь
КАВИТАЦИЯ — (от лат. cavitas пустота), образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (т. н. кавитац. пузырьков или каверн). Кавитац. пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости становится ниже нек рого критич … Физическая энциклопедия
Кавитация — Моделирование кавитации Кавитация (от лат. cavitas пустота) процесс парообразования и последующей конденсации пузырьков воздуха в потоке жидкости, сопровождающийся шумом и ги … Википедия
Кавитация — (от лат. cavitas пустота) образование в капельной жидкости полостей, заполненных газом, паром или их смесью (так называемых кавитационных пузырьков, или каверн). Кавитационные пузырьки образуются в тех местах, где давление в жидкости… … Большая советская энциклопедия
КАВИТАЦИЯ — образование газовых пузырьков в жидкости. Термин был введен ок. 1894 британским инженером Р.Фрудом. Если давление в какой либо точке жидкости становится равным давлению насыщенного пара этой жидкости, то жидкость в этом месте испаряется и… … Энциклопедия Кольера
СУДОВЫЕ ЭНЕРГЕТИЧЕСКИЕ УСТАНОВКИ И ДВИЖИТЕЛИ — устройства для обеспечения движения кораблей, катеров и других судов. К движителям относятся гребной винт и гребное колесо. В качестве судовых энергетических установок используются, как правило, паровые машины и турбины, газовые турбины и… … Энциклопедия Кольера
Читайте также: Размер клапана ваз 124 мотор
ПОВОРОТНО-ОТКИДНАЯ УГЛОВАЯ КОЛОНКА — Агрегат, служащий для передачи мощности от двигателя на гребной винт, реверсирования вращения винта и управления судном. Применяется в основном на катерах. Состоит из неподвижного корпуса, закрепленного фланцем к транцу, и соединенного с ним… … Морской энциклопедический справочник
Гребной винт — наиболее распространённый судовой Движитель. Состоит из насаживаемой на гребной вал ступицы с лопастями, расположенными на равных угловых расстояниях одна от другой, под некоторым углом к продольной оси вала (рис. 1). Различают Г … Большая советская энциклопедия
Водомётный движитель — водомёт, судовой движитель, у которого сила, движущая судно, создается выталкиваемой из него струей воды. В. д. представляет собой профилированную трубу (водовод), в которой водяной поток ускоряется лопастным механизмом (Гребной винт,… … Большая советская энциклопедия
ГИДРОАЭРОМЕХАНИКА — раздел механики, изучающий движение жидкостей и газов в условиях, при которых не имеют практического значения различия в сжимаемости. Такой единый подход возможен, поскольку благодаря своей текучести жидкие и газообразные среды ведут себя… … Энциклопедия Кольера
Видео:РАБОТА ВИНТА ПЛМ ПОД ВОДОЙ. КАВИТАЦИЯ.Скачать
Явление кавитации и способы борьбы с ней
В 1894 г. английские корабелы впервые вплотную столкнулись с необъяснимым и неприятным явлением. Только что построенный миноносец «Дэринг» развил на ходовых испытаниях полную скорость 24 уз вместо 27 уз, предусмотренных проектом.
Поначалу предполагали, что это вызвано повышенным сопротивлением корпуса и неполадками в работе главных двигателей. Однако английский ученый Уильям Фруд выдвинул другую гипотезу, теоретически предсказанную еще Л. Эйлером. Тщательно проанализировав результаты испытаний миноносца, он пришел к заключению, что потеря скорости вызвана неизвестным доселе явлением, которое он назвал «кавитацией» (от латинского cavitas — пустота). Когда в том же году с этим явлением столкнулся и Чарлз Парсонс, создатель первого паротурбинного судна «Турбиния», стало очевидно, что У. Фруд прав (Попутно отметим, что английскому ученому потребовались незаурядные смелость и мужество, чтобы доказать консервативным лордам Адмиралтейства, что недобор скорости вызван не просчетами инженеров или огрехами строителей корабля, а новым неизвестным явлением.) На кавитацию волей-неволей пришлось обратить внимание. Ее стали изучать, чтобы понять, как с нею бороться.
Суть явления кавитации (на примере гребного винта) заключается в следующем. По мере увеличения частоты вращения скорость потока воды на засасывающей стороне лопасти (т. е. на стороне, обращенной к носу судна) возрастает, а давление падает. Когда частота вращения винта достигает определенного значения, давление на засасывающей стороне лопасти падает до давления парообразования. Вода вскипает, а на лопасти начинают образовываться пузырьки — полости, заполненные парами воды и растворенными в ней газами.
После этого увеличение частоты вращения винта не приводит к дальнейшему снижению давления на засасывающей стороне лопасти. А так как упор винта создается в большей степени за счет разрежения на засасывающей стороне лопастей и в меньшей — за счет повышения давления на их нагнетающей стороне, то после возникновения кавитации упор винта уже не растет.
Кавитационные полости, называемые также кавернами, образуются прежде всего у входящей кромки лопасти, а потом уже захватывают всю засасывающую сторону. Пока каверны невелики, существенного влияния на работу гребного винта они не оказывают. Его гидродинамические характеристики на этой стадии, которую принято называть первой стадией кавитации, практически еще не изменяются, однако плохо другое: под воздействием высокого давления в точках, где лопаются пузырьки, происходит эрозионное разрушение лопастей Кроме того, на этой стадии появляется кавитационный шум в результате схлопывания пузырьков, возрастает вибрация, передаваемая винтом на корпус. Кавитация возникает не только на гребных винтах, но и на любых профилированных элементах, движущихся под водой с большой скоростью Так, появляясь на рулях и крыльевых системах быстроходных судов, она заметно снижает их эффективность. При определенных условиях кавитация возникает и в трубопроводах, вызывая характерный шум и эрозионное разрушение внутренней поверхности труб.
С дальнейшим увеличением частоты вращения винта наступает вторая стадия кавитации: засасывающая поверхность лопасти оказывается охваченной одной большой полостью. При этом эрозионных разрушений уже не возникает, так как каверна замыкается не на самой лопасти, а в потоке позади нее, но изменение картины обтекания винта приводит к тому, что его упор и вращающий момент уменьшаются и КПД винта падает, иногда на 10—20%.
С конца прошлого века явление кавитации постоянно приковывало внимание ученых разных стран. Было проведено немало исследований, выдвинуто множество гипотез. Оказалось, что процесс этот гораздо шире и многообразнее, чем приведенный выше пример.
В настоящее время под кавитацией понимают физическое явление, заключающееся в том, что при понижении давления внутри жидкости или на ее границах образуются каверны, т. е. полости, заполненные газообразной средой и имеющие такую форму и габариты, которые существенны для рассматриваемых процессов. Например, появление пузырьков газа при понижении давления в бутылке с минеральной водой сразу после ее откупоривания является кавитацией, которую часто называют газовой. В газированных напитках — это заранее запланированный и полезный процесс, поэтому в этом случае кавитацию можно считать полезной.
Но тот же самый по сути процесс становится неуправляемым и смертельно опасным в случае так называемой кессонной болезни, когда после длительного пребывания на большой глубине под значительным давлением водолаз без должных предосторожностей быстро поднимается на поверхность и растворившиеся при повышенном давлении в его крови газы при понижении давления образуют значительные по размеру пузыри, способные помешать нормальному кровообращению.
По сравнению с описанной газовой кавитацией, возникающей при понижении давления в насыщенных или близких к насыщению растворах, значительно большее практическое значение имеет так называемая паровая кавитация, возникающая в потоках жидкости в районе, где давление понижается до соответствующей критической величины. Так как в этом случае обычно содержание растворенных газов в жидкости мало, механизм появления каверн связан не столько с диффузией растворенных газов, сколько с инерционным ростом кавитационных зародышей или ядер кавитации, которые согласно гипотезе Эпштейна-Гарвея обязательно присутствуют в реальной жидкости.
Иногда паровую кавитацию называют «холодным кипением». Поясним, что здесь имеется в виду. На рисунке изображена диаграмма состояния для обыкновенной воды. Переход из жидкого агрегатного состояния в газообразное может происходить тремя способами. Во-первых, путем нагревания при постоянном давлении (линия АВ на рисунке) — этот процесс называется кипением. Во-вторых, путем понижения давления при постоянной температуре (линия СД на рисунке) — этот процесс называется паровой кавитацией или холодным кипением. Есть, наконец, и третий, более сложный способ, в обход критической точки, не пересекая кривую кипения: повышать давление воды выше критического (218,5 атм), потом нагревать до температуры выше критической (374 °С), а затем последовательно понижать давление и температуру до необходимых значений в области водяного пара (линия СЕКМ на рисунке). Последний случай представляет чисто «академический» интерес и практического значения не имеет, однако важно отметить, что только в этом случае переход воды из жидкого в газообразное состояние не связан с образованием каких-либо кипящих пузырей или каверн. Жидкость переходит в газообразное состояние сразу во всем объеме и наличие в ней ядер кавитации на переход не влияет.
Читайте также: Гоночные моторы для лодок
В случаях же кипения или кавитации, наоборот, роль указанных ядер или зародышей очень велика. Избавление жидкости от примесей, предварительное обжатие ее повышенным давлением и тщательная очистка смачиваемых поверхностей, соприкасающихся с жидкостью, приводит к значительной задержке указанных процессов (например, пунктирная линия на рисунке). Так, при специальной обработке воды кавитация не начинается даже при очень больших отрицательных давлениях, равных — 280 атм, что объясняется наличием значительных сил молекулярного взаимодействия.
На гребных винтах миноносца «Дэринг» имела место паровая кавитация, которая понижала эффективность движителей. Аналогичная потеря эффективности гребных винтов за счет кавитации до значений, по-видимому, более низких, чем 25%, была обнаружена в 1932 г. на глиссерах «Мисс Англия-III» и «Мисс Америка-Х» при установлении ими абсолютных мировых рекордов скорости на воде (192,8 км/ч и 201,02 км/ч соответственно). Двухместный глиссирующий катер «Мисс Америка-Х» имел двигатели суммарной мощностью в 6400 л. с., но эта мощность, как мы знаем, использовалась крайне неэффективно. Вообще, как известно, глиссирующие катера с водяным винтом достигли к 1952 г. рекордной скорости в 287,38 км/ч, после чего, начиная с 1955 г., когда появился знаменитый глиссирующий катер «Блюбёрд-I» Дональда Кэмпбелла с реактивным двигателем, все абсолютные мировые рекорды скорости на воде стали устанавливаться с использованием реактивных двигателей, проблемы кавитации для которых естественно, не существует.
Как уже отмечалось, огромный вред неуправляемая паровая кавитация, возникающая на гребных винтах быстроходных кораблей и судов, приносит в тех случаях, когда образовавшиеся каверны замыкаются в пределах лопастей и вызывают их эрозионное разрушение.
Командование одного из соединений германского флота еще в 1932 г. в своем докладе сообщало, что на винтах торпедных катеров и миноносцев через 24 часа полного хода появляются следы эрозии, которые за 8 дней превращаются в раковины величиной с кулак, требующие обязательной смены винта.
Долгое время механизм кавитационной эрозии был непонятен. В настоящее время считается, что главной причиной разрушения материала при кавитации является механическое воздействие от волны давления и гидравлического удара кумулятивной струйки, движущейся со скоростью более 100 м/с и образующейся в зоне замыкания кавитационных пузырьков.
Интересный, даже забавный эксперимент для оценки величины местных импульсов давлений, возникающих при замыкании кавитационных паровых пузырьков, провел известный советский ученый Л. А. Эпштейн. Он поместил в зону кавитации свою собственную руку и ощутил множество уколов, напоминающих укол швейной иглой. После этого без особого труда ему удалось найти силу (около 1 Н), с которой надо давить на швейную иглу, чтобы ощущение укола оказалось близким к тому, которое было при кавитации. Таким образом ученому удалось установить, что давление в малой зоне замыкания парового кавитирующего пузырька площадью примерно 0,01 мм2 может достигать 1000 атмосфер.
Положение с кавитационной эрозией осложняется еще и тем, что она обнаруживается не только на гребных винтах быстроходных судов и катеров, но и на винтах крупнотоннажных танкеров и сухогрузов, не отличающихся большой скоростью Например, лопасти гребных винтов танкеров типа «Прага» имели кавитационные повреждения размерами 20X30 см, причем за 3 года глубина их достигла 1 см. Причиной возникновения неуправляемой паровой кавитации в этом случае является сильная окружная неравномерность поля скоростей в районе гребного винта, приводящая к значительным колебаниям углов атаки сечений за один оборот в процессе их движения по окружности.
Вибрация корпусных конструкций, вызванная неуправляемой паровой кавитацией, может быть очень значительной. Так, французский лайнер «Нормандия» водоизмещением 80 000 тонн после своего первого рейса в 1935 г., во время которого был завоеван приз «Голубая Лента Атлантики» и достигнута рекордная скорость (средняя) 30 уз, был поставлен в док для смены гребных винтов, так как винты кавитировали и вызывали вибрацию, угрожавшую корпусным конструкциям и делавшую пребывание пассажиров в кормовых помещениях судна практически невозможным.
Вот как описали свои ощущения И. Ильф и Е. Петров, которые плыли на «Нормандии».
«Все задрожало на корме, где мы помещались. Дрожали палубы, стены, иллюминаторы шезлонги, стаканы над умывальником, сам умывальник. Вибрация парохода была столь сильной, что начали издавать звуки даже такие предметы, от которых никак этого нельзя было ожидать. Впервые в жизни мы слышали, как звучит полотенце, мыло, ковер на полу, бумага на столе, занавески, воротничок, брошенный на кровать. Звучало и гремело все, что находилось в каюте. Достаточно было пассажиру на секунду задуматься и ослабить мускулы лица, как у него начинали стучать зубы. Всю ночь казалось, что кто-то ломится в двери, стучит в окна, тяжко хохочет. Мы насчитали сотню различных звуков, которые издавала наша каюта.»
Короче говоря неуправляемая паровая кавитация — враг, явление настолько вредное, что примеры использования этого явления обычно воспринимаются как курьезы, не имеющие большого практического значения. Однако такие примеры есть, и сфера их практического применения будет расширяться.
Это вредное явление может с успехом использоваться, например, для очистки поверхности корпуса от старой краски, продуктов обрастания и ржавчины как в условиях сухого дока, так и под водой. Советский изобретатель В. П. Родионов предложил использовать для этого затопленную струю обыкновенной воды диаметром 2 мм со скоростью на срезе специально профилированного сопла 32 м/с. Ударяясь перпендикулярно об обрабатываемую поверхность, струя растекается во все стороны. В месте встречи (в районе критической точки) давление существенно возрастает, происходит интенсивное схлопывание кавитационных пузырьков, что приводит к эрозии, выполняющей работу по очистке поверхности. Интенсивность кавитации подбирается так, чтобы ненужное покрытие разрушалось, а сама поверхность корпуса оставалась неповрежденной. Важный практический эффект при такой очистке заключается еще и в том, что из-за наличия камеры, заполненной водой и окружающей струю, установка при работе сама присасывается к обрабатываемой поверхности и не требует немалых физических сил для ее удержания, как это имеет место в обычных установках гидравлической очистки.
Другой пример использования управляемой паровой кавитации хотя и не связан с судостроением, но представляет несомненный интерес. В 1986 г. под руководством профессора В. М. Ивченко был проведен такой опыт. Помидоры в теплице были разбиты на две одинаковые группы, одну из которых поливали обычной водой, а другую кавитационно обработанной, т. е. прошедшей через кавитационный реактор специальной конструкции, обеспечивающий достаточную степень развития паровой кавитации. В результате двухмесячного эксперимента урожайность помидоров на участке, где использовалась кавитационно обработанная вода, оказалась выше на 33%, что окупило затраты на энергию, составившие около 10 кВт·ч на обработку 1 м 3 воды. Полное объяснение этому явлению пока отсутствует, однако химический анализ кавитационно обработанной воды показывает, что содержание кислорода в ней заметно больше, чем в необработанной.
Читайте также: Что будет если в мотор залил больше масла
А как же бороться с кавитацией гребного винта, когда она — враг? Первое, к чему пришли инженеры, это отдаление начала кавитации за счет правильного выбора характеристик гребного винта. Решение это было найдено давно: инженеры английской верфи, построившей миноносец «Дэринг», все-таки сдали корабль Адмиралтейству, для чего им пришлось изготовить новые гребные винты с гораздо большей площадью лопастей. Благодаря повышению площади лопастей (вдвое) удалось снизить разрежение на их засасывающей поверхности и тем самым избежать появления больших кавитационных каверн.
Такое решение в течение долгого времени оставалось единственным путем борьбы с кавитацией. Усилия конструкторов были направлены на наиболее рациональный выбор распределения шага по радиусу и формы профиля поперечных сечений лопасти, а также увеличение площади лопастей. Вот почему на быстроходных катерах нашли применение широколопастные гребные винты.
Кроме того, чем глубже расположена ось, тем при большей частоте вращения винта начинается парообразование и выделение газа, т. е. тем позже начинается кавитация. При расчете гребных винтов эти и другие факторы обязательно учитываются.
Однако при скоростях свыше 50 уз неизбежно наступает момент, когда этот путь становится неприемлемым. Дальнейшее увеличение площади лопастей приводит к существенным потерям мощности на преодоление их сопротивления трения. Отсюда непосредственно вытекает идея проектирования винтов, специально приспособленных к работе в режиме кавитации с целью получения наивысшей в этих условиях эффективности. Эта сегодня очевидная идея была впервые высказана в 1940 г. академиком В. Л. Поздюниным, причем получила признание далеко не сразу. Суть ее заключалась в следующем. Вспомним, что у обычных винтов, как и у подводного крыла, большая часть возникающей на элементе лопасти подъемной силы (до 2/3) создается за счет разрежения на засасывающей поверхности и меньшая — за счет давления на нагнетаюшей поверхности. При сильно развитой кавитации, когда вся засасывающая поверхность лопасти охвачена каверной, основная часть упора гребного винта создается за счет давления на нагнетающей поверхности. В. Л. Поздюнин и предложил делать винты с такой геометрией лопастей, при которой кавитационное сопротивление вследствие образования каверны было бы значительно меньше сопротивления трения.
Идеи В. Л. Поздюнина были впоследствии развиты другими учеными и получили практическое применение на быстроходных глиссирующих катерах, на судах на подводных крыльях и скеговых судах на воздушной подушке. В Канаде был построен глиссирующий катер водоизмещением 8.5Д с газотурбинной установкой мощностью 1800 л. с., которая вращала трехлопастной суперкавитирующий гребной винт. Он обеспечивал скорость 50 уз при частоте вращения гребного вала 3000 об/мин. В Англии также были построены несколько быстроходных катеров (55—60 уз) с суперкавитирующими гребными винтами. В США такие винты были установлены на экспериментальном судне «Денисон». Одновальная газотурбинная установка мощностью 14000 л. с. обеспечивала ему скорость около 60 уз. Как видно из этих примеров, скорости судов, и, в частности, судов на подводных крыльях, оборудованных суперкавитирующими гребными винтами, ограничены величиной порядка 60 уз.
При дальнейшем увеличении скоростей возникает кавитационный барьер уже на крыльевых системах.
Значительный прогресс в создании быстроходных судов был достигнут в результате создания в США 100-тонного скегового судна на воздушной подушке «SES-100В», которое в апреле 1977 г. показало рекордную для таких крупных судов скорость, равную 90 уз. В качестве движителя на этом судне был установлен полупогруженный суперкавитирующий гребной винт. Паровая кавитация на его лопастях вообще не возникала, т. к. из-за полупогруженности в зону разрежения на лопастях прорывался атмосферный воздух и именно этот воздух заполнял каверны.
Вот тут мы подошли к идее, которая на первый взгляд может показаться парадоксальной: борьба с кавитацией при помощи. кавитации. Но если разобраться, никакого парадокса тут нет. Положительные качества суперкавитирующего винта проявляются только при его работе на расчетном режиме, т. е. когда обтекание лопастей происходит при полностью развитой кавитации. На промежуточных же режимах, при меньших скоростях, эффективность суперкавитирующего винта падает. Именно для улучшения пропульсивных качеств суперкавитирующих винтов на промежуточных скоростях и привлекается искусственная кавитация. в кавитационную полость подается воздух или иной газ, благодаря чему гидродинамические характеристики винта изменяются в желаемом направлении, а гребной винт получает название вентилируемого.
Это не единственный пример использования искусственной кавитации в судостроении. В 1970 г. доктор технических наук А. А. Бутузов получил авторское св-во № 288576 на устройство для создания воздушной «смазки» на поверхности плоского днища судна. Иными словами — системы искусственных каверн, расположенных друг за другом и покрывающих при эксплуатационной скорости всю основную часть днища цилиндрической вставки корпуса Для образования указанных каверн на днище предусмотрена система поперечных кавитаторов (козырьков), ограниченных со стороны скуловых образований корпуса вертикальными килями. Воздух подается насосом в отверстия в днище. Эффективность такого способа была проверена в натурных условиях.
В 1965 г. было переоборудовано и испытано несамоходное сухогрузное речное судно водоизмещением 3270 т, длиной 84,6 м, шириной 14 м и осадкой 3,2,м. На нем пришлось установить 7 кавитаторов по длине и сделать 14 отверстий для подачи воздуха Расход воздуха во время испытаний составил 135л/с, причем увеличение его подачи не приводило к дальнейшему снижению сопротивления. Испытания показали, что использование управляемой кавитации приводит к снижению сопротивления баржи на 23—26% при скорости буксировки 16—18 км/ч
В 1967 г. были проведены аналогичные испытания с использованием самоходного теплохода типа «Волго-Дон» полным водоизмещением 6730 т, длиной 135 м, шириной 16,5 м и осадкой 3,2 м. В результате испытаний указанные данные подтвердились Расход воздуха при этом составил 230 л/с, а суммарный выигрыш в расходуемой на движение судна мощности, с учетом мощности, потребляемой воздуходувкой, составил 16—17% при скорости судна 20 км/ч.
Интересные исследования по применению искусственной кавитации на днище быстроходного глиссирующего катера водоизмещением 24 т, проведенные А. А. Бутузовым, показали, что при скорости 55 км/ч можно получить снижение сопротивления на 35%, в то время как энергетические затраты на поддув воздуха не должны превосходить 2% мощности двигателя При этом воздух подается под днище катера с некоторым избыточным давлением, которое компенсирует около 60% веса самого катера. Кроме того, днищевая каверна приводит к улучшению характеристик мореходности, что свидетельствует о перспективности постройки морских быстроходных судов с каверной на днище. Реализация этой идеи на катерах позволила повысить их скорость по сравнению с традиционными на 8,5,уз.
- Свежие записи
- Чем отличается двухтактный мотор от четырехтактного
- Сколько масла заливать в редуктор мотоблока
- Какие моторы бывают у стиральных машин
- Какие валы отсутствуют в двухвальной кпп
- Как снять стопорную шайбу с вала
💥 Видео
КАВИТАЦИЯ №39Скачать
УЗ кавитация в "Skaya Beauty", ХимкиСкачать
КАВИТАЦИЯ - Ультразвук против жировых клеток🙅🏻 в Студии «FORMA», ☎️ 8 916 000 16 17, МоскваСкачать
Надо ли изобретать колесо? В данном случае — гребной винт. 5 л/с, 48 вольт. #инновации #подвесникСкачать
Кавитация наглядноСкачать
самый скоростной винт на лодочный мотор ямаха 25-30Скачать
Как проверить сальник редуктора в лодочном моторе #earrow15 #subscribe #shortsСкачать
Кавитация.Скачать
КАК ПРОВЕРИТЬ УЗ КАВИТАЦИЮСкачать
Высота и угол антикавитационной плиты лодочного мотора по отношению к дну лодкиСкачать
Кавитация на гребен винтСкачать
Ультразвуковая кавитация в хирургии| Хирург колопроктолог Усеинов Энвер Сейранович РАЗБОРСкачать
Ультразвуковая кавитацияСкачать
Как подобрать гребной винт для лодочного мотораСкачать
устройство для балансировки гребных винтов для лодочного мотораСкачать
работа винта под водойСкачать
Почему у подводных лодок, на гребных винтах, больше лопастей, чем у надводных кораблейСкачать
Гребные винты и кавитацияСкачать
