ПОИСК Статьи Рисунки Таблицы Винты из "Кавитация" При изучении кавитации винтов следует выделять три основные проблемы ее влияние на характеристики винтов, кавитационную эрозию и вибрацию (включая и шум). Наиболее широко изучено влияние кавитации на характеристики (падение тяги). При конструировании винтов основной задачей является создание либо некавитирующих, либо полностью кавитирующих винтов, так как наибольшую опасность представляют режимы частичной кавитации. Во многих случаях, когда невозмож но полностью избежать кавитации, кавитационные харак- теристики винтов исследуются на моделях. [c.57] Различают четыре типа кавитации пузырьковую, пленочную, развитую и вихревую. [c.57] При пузырьковой кавитации каверны расположены группами, но отделены друг от друга. Эрозию часто связывают именно с этим типом кавитации. В процессе развития пузырьковая кавитация переходит в пленочную, при которой каверны существуют уже в виде тонких длинных полос, расположенных часто параллельными группами. Развитая кавитация характеризуется одной каверной с точно фиксированной передней кромкой. Когда такая каверна простирается за лопасть, говорят о суперкавитации. Часто кавитация возникает в ядрах вихрей— это так называемая вихревая кавитация, которая характерна для винтов (рис. 39). [c.57] За величину Рх принимается давление либо на оси винта, либо в точке наименьшего погружения. Динамическое давление связывается либо с поступательной скоростью и скоростью вращения в точке, находящейся на растоянии 0,7 радиуса от оси винта, либо с относитель-, ной скоростью, как сказано выше. [c.58] Поверхность давления лопасти будем называть передо ней, а поверхность разрежения — задней поверхностью винта. [c.59] Сплошными линиями показано, какая -часть (в процентах) задней поверхности лопасти вянта охвачена кавлтацией. Пунктирные линии дают предельные значения кавитационных характеристик Л—для тяжело нагруженных винтов военных кораблей В —для торговых судов В —нижний предел для буксиров, траулеров и т. д. На зарисовках внизу, справа) показаны области, охваченные кавитацией на задней поверхност.1 лопасти винта (в процентах). [c.60] При проектировании корабельных винтов необходимо учитывать, что они работают в существенно нестационарном потеке это связано с наличием пограничного слоя вблизи судна и наклоном вала винта. Для торговых судов угол натекания потока на расстоянии 0,7 радиуса от оси винта в течение каждого оборота варьируется от —8° до +2°, Для военных судов этот угол изменяется от —2,5° до +1,5°. В этих интервалах углов винт не должен кавитировать. Подобные проблемы возникают также в связи с тем обстоятельством, что винты многих судов (буксиров, траулеров, глиссеров и т. д.) работают прп сильно меняющихся коэффициентах нагрузки. [c.60] Вполне допустимо, чтобы около 5% площади лопасти винта для торговых судов и до 10—20% (в зависимости от водоизмещения) площади лопасти для военных судов было охвачено кавитацией. Если же кавитация захватывает свыше 20% площади лопасти винта, то такой режим работы недопустим, поскольку в этой области характеристики винта резко падают. С помощью рис. 41 можно установить момент образования кавитации и оценить падение характеристик винта без детальных расчетов. [c.61] Для высокоскоростных судов, где невозможно удовлетворить всем требованиям, предпочтительнее использовать суперкавитирующие винты. [c.61] Разработка некавитирующих винтов основана на теории несущей линии (каждая лопасть представляется вихревой линией), позволяющей получить распределение нагрузки по лопасти, и теории несущей поверхности (каждая лопасть заменяется системой вихрей и источников), которая дает возможность установить распределение нагрузки по хорде, а также распределение толщины лопатки по хорде и размаху. При этом необходимо сделать поправки на изменение углов атаки лопастей в связи со скосом потока вблизи корпуса корабля. [c.61] После завершения гидродинамических расчетов производятся оценки кавитационных характеристик винтов путем рассмотрения сечения лопасти, обтекаемого жидкостью с относительной скоростью (полученной на основании проведенных расчетов) при соответствующем угле установки. На рис. 18—20 мы могли видеть примеры кавитационных характеристик для различных сечений. [c.61] Винты высокоскоростных судов должны обладать значительным упором при умеренйых размерах. Однако в условиях отсутствия кавитации такие винты создать невозможно, поэтому для скоростных судов используются суперкавитирующие винты, в которых каверна специально создается на задней стороне лопасти и смыкается в следе. [c.62] На рис. 42 показаны области применения обычных и суперкавитирующих винтов. [c.62] Как уже отмечалось, суперкавитирующие профили имеют клиновидную форму с острой передней кромкой, задняя же кромка из соображений прочности должна бьп ь, тол стой. Однако, как правило, все суда движутся и на малых скоростях, в частности, при входе (или выходе) в порт, поэтому по возможности заднюю кромку лопасти также стараются делать тонкой. Проектирование суперкавитирующих винтов является более сложной задачей по сравнению с созда нйеТу обычных винтов, поскольку в первом случае необходимо учитывать взаимосвязь толщины и формы каверны с подъемной силой лопасти. Существует несколько методов [41,42] проектирования таких винтов, однако ни один из них нельзя считать полностью пригодным [43, 44]. [c.63] Вернуться к основной статье