КАВІТАЦІЯ ГРІБНИХ Гвинтів
Кавітацією називається явище пароутворення та виділення повітря та газів, обумовлене зниженням тиску в рідині до тиску насичених пар.Появі кавітації сприяють розчинені у воді повітря та гази, які виділяються при зменшенні тиску. Пари рідини і повітря і гази, що виділилися з неї, утворюють порожнини, званінавігаційними кавернами.
Існують три види кавітації гвинта: пухирчаста, плівкова та вихрова.
При пухирчастої кавітації каверни розташовані на лопаті групами та відокремлені одна від одної. У міру розвитку процесу вони переходять у плівкову кавітацію, при якій каверни існують у вигляді довгих тонких смуг, розташованих часто паралельними групами. У ядрах вихорів виникає вихрова кавітація. Природу розвитку кавітації можна простежити на прикладі профілю крила, що обтікається під кутом атаки, а потоком зі швидкістю і тиском на нескінченності відповідноv0ір0(рис. 3.35). На засмоктує стороні крила виникає розрідження, а на нагнітальній - підвищений тиск. Для лінії струму, що проходить через точкуВна поверхні, що засмоктує, рівняння Бернуллі запишеться
дер\іv\ —тиск і швидкість у точці, що розглядається,В.
Умовою виникнення кавітації у певній точці є рівність числа кавітації x коефіцієнту розрідження.
На рис 3.36 представлена епюра коефіцієнтів розрідження на поверхні поверхні поверхні крила.
До певної межі збільшення розмірів каверни площа епюри не змінюється, а тільки перерозподіляється, - зрізується верхівка епюри х і збільшується розрідження 0 хвостової частини профілю. Так як площа епюри характеризує їх підйомну силу, то з рис.3.36 випливає, що до якогось моментух2 розвитку кавітації коефіцієнт підйомної силиСуне змінюється. При збільшенні швидкості потоку, коли каверна охоплює всю поверхню, що засмоктує, коефіцієнтСузменшується, тобто знижуються гідродинамічні характеристики теристики крила. Коефіцієнт профільного опору від числа кавітації залежить меншою мірою. Уявімо, що на Мал. 3.36. Схема розподілу засмоктує стороні лопатей тиску на профілі крила гребного гвинта має місце розрівання вхідної кромки боку, що засмоктує, виникає кавітація. Зі збільшенням швидкості потоку кавітаційна каверна починає поширюватися від краю лопат до середини і від вхідних кромок до вихідних. Кавітацпонні каверни, що охоплюють частину поверхні, що засмоктує, при переході лопаті з області підвищеного розрідження в область вищого тиску трансформуються. Відбувається конденсація пар і так зване захлопування (замикання) бульбашок каверни. При замиканні кожної бульбашки всередині неї виникають протягом мілісекунд і навіть мікросекунд високий тиск. Внаслідок малої площі бульбашок і високих тисків імпульсного характеру в матеріалі гвинта виникають напруги, що багато разів перевершують його межу плинності. Відбувається викол матеріалу, з'являються тріщини, інтенсифікується корозії. Таке руйнування матеріалу гребного гвинта називається навігаційною ерозією. Спостерігають дві стадії кавітації. Для першої стадії, при якій кавітаційна каверна поширюється лише на частини поверхні, що засмоктує, і коефіцієнти підйомної силиСуі профільного опоруСхне змінюються, найбільш серйозною для практики обставиною є кавітаційна ерозія. При другій стадії кавітації, коли каверниохоплюють всю засмоктуючу поверхню, зменшується коефіцієнт підйомної сили, а отже, і коефіцієнти пора і моменту гребного гвинта, причому знижується ККД гвинта. Падіння моменту спричиняє підвищення частоти обертання, що зменшує ходу і ще більше знижує ККД гвинта. Ілюстрація впливу зниження упору та швидкості судна для гребного гвинта, що кавітує у другій стадії, наведена на рис. 3.37.
Гребні гвинти транспортних 8 910111213141516Наступна