КАВИТАЦИЯ НА ПРОПЕЛЕРА
Кавитацията е явлението на изпаряване и освобождаване на въздух и газове, дължащо се на намаляване на налягането в течността до налягането на наситените париПоявата на кавитация се улеснява от въздух и газове, разтворени във вода, които се отделят, когато налягането намалява. Течните пари и отделените от тях въздух и газове образуват кухини, нареченинавигационни пещери.
Има три вида винтова кавитация: мехурчеста, филмова и вихрова.
При мехурчеста кавитация кухините са разположени върху острието на групи и отделени една от друга. С развитието на процеса те преминават във филмова кавитация, в която каверните съществуват под формата на тънки дълги ленти, често разположени в паралелни групи. Вихрова кавитация възниква в ядрата на вихрите. Естеството на развитието на кавитацията може да се проследи на примера на профил на крило, летящ под ъгъл на атака a от поток със скорост и налягане в безкрайност, съответноv0ир0(фиг. 3.35). От смукателната страна на крилото се получава вакуум, а от нагнетателната - повишено налягане. За линията на тока, минаваща през точкаBна смукателната повърхност, уравнението на Бернули ще бъде написано
къдетоp\иv\ са налягането и скоростта в разглежданата точкаB.
Условието за възникване на кавитация в дадена точка е равенството на кавитационното число x на коефициента на разреждане ƹ.
Фигура 3.36 показва диаграма на коефициентите на повърхностно разреждане на повърхността на аеродинамичния профил на крилото.
До определена граница на увеличаване на размерите на кухината площта на диаграмата не се променя, а само се преразпределя - горната част на диаграмата x се отрязва и разреждането 0 в опашната част на профила се увеличава. Тъй като площта на диаграмата характеризира x повдигаща сила, тогава от фиг.3.36 следва, че до определен моментx2 от развитието на кавитация, коефициентът на подемната силаCyне се променя. С увеличаване на скоростта на потока, когато кухината покрива цялата смукателна повърхност, коефициентътCyнамалява, т.е. намаляват хидродинамичните характеристики на крилото. Коефициентът на съпротивление на профила зависи в по-малка степен от кавитационното число. Нека си представим, че на фиг. 3.36. Схемата на разпределение към смукателната страна на натискните лопатки върху профила на крилото на витлото е разрязана; на входния ръб на смукателната страна възниква кавитация. С увеличаване на скоростта на потока, кавитационната кухина започва да се разпространява от ръба на лопатките към средата и от входящите ръбове към изходящите. Кавитационните каверни, покриващи част от всмукателната повърхност, се трансформират, когато острието се движи от зоната на повишено разреждане към областта на по-високо налягане. Парите кондензират и настъпва т.нар. колапс (затваряне) на мехурчетата на кухината. Когато всеки мехур се затвори, в него възниква високо налягане за милисекунди и дори микросекунди. Поради малката площ на мехурчетата и високото налягане с импулсивен характер, в материала на винта възникват напрежения, многократно надвишаващи неговата граница на провлачване. Материалът се разпада, появяват се пукнатини и процесът на корозия се засилва. Това разрушаване на материала на витлото се наричаморска ерозия.Наблюдават се два етапа на кавитация. За първия етап, при който кавитационната кухина се простира само до части от смукателната повърхност и коефициентите на повдиганеCyи съпротивлението на профилаCxне се променят, най-сериозното за практиката обстоятелство е кавитационната ерозия. На втория етап на кавитация, когато кавернитепокриват цялата смукателна повърхност, коефициентът на повдигане намалява и следователно коефициентите / време и въртящ момент на витлото и ефективността на витлото намалява. Намаляването на въртящия момент води до увеличаване на скоростта на въртене, което намалява стъпката и допълнително намалява ефективността на витлото. Илюстрация на ефекта от намаляване на тягата и скоростта на кораба за витло, кавитиращ във втория етап, е показано на фиг. 3.37.
Транспортни витла 8 910111213141516Напред