Два начина за справяне с кавитацията (Консултация
Когато прочетох статия за кавитацията в брой 129 "Кия", имах две идеи относно начините за борба с това вредно явление. Изхождах от факта, че на витло с всякаква конфигурация рано или късно възниква кавитация поради факта, че плътността на водата и материала на витлото са различни. Или може би има смисъл да се мисли за смазване на повърхностите на лопатките на витлото с вода? Така се родиха два метода за справяне с кавитацията, описани по-долу.
Първият метод е, че винтът се задвижва не от вала на витлото, а под действието на струи вода, изтичащи от дюзи, разположени в краищата на лопатките близо до изходящите ръбове. Силата на струята завърта витлото (подобно на добре познатото "колело на Сегие") и дава допълнителен акцент, избутвайки плавателния съд. Може би тази опция няма да реши проблема с кавитацията, но може би ще я намали или отложи.
Вторият метод се основава на факта, че във входящите ръбове на лопатките се правят тесни процепи, в които се подава вода под налягане, създавайки водна възглавница по ръбовете. В резултат на това кавитацията ще бъде предотвратена.
Бих искал да знам мнението на експертите дали тези методи са приложими на практика.
И двете решения, предложени от О. Игнатов за борба с кавитацията, предвиждат подаване на водна струя зад или пред зоната, където може да възникне кавитация на лопатките.
Имайте предвид, че идеите от научна гледна точка не са толкова утопични. Например, наскоро в Токийския университет бяха проведени експерименти за изследване на потока около осесиметрично тяло със сферична глава, на чиято повърхност се появи филмова кавитация. Възможно е да се отървете от него чрез подаване на вода през процеп, разположен пред зоната, където се наблюдава кавитация на филма.
Механизмът на това явление може да се обясни по следния начин. В областта на забавяне на потока, разположена отвъд точката на минимално налягане, на изпитваното тяло се получава отделяне на ламинарния граничен слой. Непосредствено след точката на разделяне се образува т. нар. „разделителен балон“, който при достигане на достатъчно ниско налягане в него се превръща в неподвижна филмова кухина. Ако потокът в граничния слой стане турбулентен, тогава не се получава отделяне и не се образува кухина. Подаването на течност през тесен процеп, разположен по-близо до носа на тялото, отколкото разделителната линия, позволява да се постигне преход от ламинарен режим към турбулентен, което води до потискане на кавитацията. Ефектът се постига само при достатъчно големи числа на Рейолдс (Re =vL/v, къдетоvе скоростта на тялото, L е дължината на тялото, v е кинематичният вискозитет на течността), тъй като при ниски стойности на Re въведените смущения не са достатъчни, за да променят режима на потока. В допълнение, в тези експерименти беше установено, че мехурчестата форма на кавитация, ако се е появила, не е била потисната от подаването на течност.
Така че идеята на О. Игнатов по същество е правилна! Интересно е, че друго предложение - за подаване на течност през прорези в изходящия ръб на лопатките - също е принципно реалистично. Така например тази идея е проверена в съвместни съветско-български експериментални изследвания на подводни криле и рулеви, проведени в края на 70-те години. Вярно е, че празнината беше разположена между входящия ръб и линията на най-голямата дебелина на профила на крилото. Слотът е проектиран като издатина с височина 0,7 mm, а струята, изтичаща от канала, е насочена тангенциално към повърхността на крилото по посока на основния поток. Регулирането на интензивността на струята направи възможно промяната на повдигащата сила, действаща върху крилото, с максимум две. какексперименти в кавитационна тръба показаха, че при нисък брой кавитация в областта на предния ръб може да възникне филмова кавитация, въпреки наличието на струя. Така че подаването на вода в този случай все още не гарантира липсата на кавитация, въпреки че ви позволява малко да забавите началото й в района на по-високи скорости.
Трябва да се отбележи, че техническата реализация на идеята за потискане на кавитацията чрез подаване на струи вода към лопатките на витлата представлява значителни трудности - досега проекти на такива витла не са се появили на кораби.