За кормой, в пенной струе или КАВИТАЦИЯ гребного винта.

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

За кормой, в пенной струе или КАВИТАЦИЯ гребного винта.

 

 

Здравствуйте дорогие друзья! С вами снова Квак и ваши компьютеры настроены на познавательно-развлекательный канал о море, путешествиях и приключениях. Все готовы? Давайте пройдем на корму нашего виртуального корабля. И посмотрим за борт. Что мы там увидим? Правильно кильватерный след.

 

 

 

Который оставляет за собой любой объект движущийся в воде.

Юркий гоночный скутер и полукилометровой длины танкер, атомная подводная лодка и речной буксир - эти непохожие друг на друга суда и еще десятки других движутся в воде и под водой с помощью гребного винта. Девять современных самоходных судов из десяти - винтовые.

Гидробиологи изучили сотни обитателей рек, озер и океанов - от креветки до кальмара, от тюльки до кита, тщательно исследовали способы их передвижения в воде. Ни одного из них природа не наделила чем-либо напоминающим гребной винт. Как и колесо, главный движитель современного флота не имеет аналогов в природе. Корабельный винт потомок созданного гениальным Архимедом винта для подъема воды.

2

 

 

Если вспомнить еще и закон Архимеда, окажется, что судоходство сегодня дважды обязано великому сиракузцу...

В 1793 году французский математик Понтон предложил использовать для движения судов гребной винт. Спустя три десятилетия чешский изобретатель И. Рессель создал первую конструкцию винта - шнек. А в 1836 году случайная авария привела к тому, что шнек уступил место винту сегодняшней формы - лопастному. Во время испытаний длинный, как у мясорубки, шнек обломился, и судно пошло быстрее.

В 1849 году преимущества гребного винта были доказаны в честной борьбе. Английские пароходы - винтовой "***" и колесный "Базилиск", оба с машинами по 400 л.с., связанные тросами, направились в противоположные стороны. Это было нечто вроде состязания по перетягиванию каната. Больше часа винтовой корабль тянул своего соперника со скоростью 1,5 узла. Правда, после этого состязания колесные пароходы строили еще не одно десятилетие. Но скорее всего, по инерции...

Лидер мирового танкерного флота "Глобтик Токио" имеет на борту двигатели общей мощностью 45 000 л. с., мощность двигателей ледокола "Ермак" - 42 0 л. с., пассажирского лайнера "Куин Элиэабет-2" - 11 000 л. с. Но получить энергию-это еще не все, её надо использовать.

Судно движется, отбрасывая потоки воды, иными словами, все самоходные суда - гидромёты. Колеса отбрасывают воду, нажимая на нее лопастью - плицей. У винта этот процесс сложнее. Каждая его лопасть служит своеобразным крылом. При вращении лопасти в толще воды на одной поверхности крыла образуется зона разрежения, а на другой - сжатия. Перепад давлений и создает подъемную сипу попасти, а сумма подъемных сил лопастей - упор винта. В отличие от обыкновенного шурупа, головка которого перемещается при каждом обороте на шаг винтовой пинии, гребной винт как бы снимает нарезку, отбрасывая назад массу воды. Чем больше эта масса, тем сильнее упор и тем лучше винт.

Казалось бы, для увеличения упора достаточно увеличить обороты. Но при этом происходит уже не смятие, а разрыв невидимой водяной нарезки. Давление на передней кромке лопасти падает еще больше, и вода вскипает, образуя многочисленные пузырьки. Как только пузырёк вылетает из зоны пониженного давления, он схлопывается: его сжимает толща воды. Гибель каждого пузырька сопровождается микровзрывом.

 

 

 

3

 

1

 

 

Взрывные удары пузырьков о лопасть винта вызывают не только шум и вибрацию. С металла срывается защитная окисная пленка, начинается кавитационная эрозия. Лопасть винта, подверженного кавитации, напоминает изрешеченную пулями мишень.

 

 

 

 

1

 

 

Кавитация возникает при определенных оборотах винта. Чтобы избавиться от этого крайне неприятного явления, нужно обороты уменьшить. Но тогда упадет упор винта, его тяга.

Борьба с навигационной эрозией металла привела к парадоксальному техническому решению: кавитацию решили усилить. Были созданы винты с лопастями специального профиля. При сверхвысоких оборотах навигационные пузырьки стали покрывать всю рабочую поверхность лопасти, образуя огромный паровой пузырь. Повышение оборотов такого винта почти не изменяет давления в паровом пузыре, а давление сзади лопасти и общий упор возрастают. Такие винты получили название суперкавитирующих. Для обычных судов они малоэффективны, ко незаменимы, когда нужно достичь скоростей, превышающих 40 узлов. Например, советский газотурбоход на подводных крыльях "Тайфун" снабжен суперкавитирующим винтом.

5

 

 

Лопасти кружатся в непрерывном хороводе. Достаточно одной из них "сбиться с такта", чтобы начал вибрировать весь винт, а за ним и вся корма. Случалось, что из-за вибрации винта приходилось перестраивать судно. Вот почему винты с особой тщательностью балансируют, форму лопастей и их наклон выверяют специальными шаблонами, поверхность шлифуют до зеркального блеска не реже одного раза в год. Если при осмотре проработавшего какое-то время винта на его поверхности обнаруживают выбоины глубже одного миллиметра, их зашпаклевывают эпоксидными компаундами и вновь шлифуют до зеркального блеска.

Особая проблема - выбор металла для винта. Из-за сильной коррозии в морской воде обычные стали практически неприемлемы. Достаточно сказать, что на ледоколе "Мурманск" за два года эксплуатации каждая винтовая лопасть потеряла в весе 200 килограммов. Это - попасти из специальных легированных сталей!

В последние годы все чаще корабельные винты делают из латуни или бронзы. Коррозионная стойкость латуни в сто раз больше, чем у обычной стали. Но в морской воде и латунь подвержена коррозии - из неё вымывается цинк. Участки с пониженным содержанием цинка покрываются трещинами, прочность лопастей падает. Небольшая трещина при каждом повороте винта то открывается, то закрывается, продукты коррозии шлифуют ее края, расширяют ее. И вот наступает момент, когда металл не выдерживает и разламывается...

Латунь - металл не очень прочный. Для высокооборотных винтов чаще используют марганцовистую алюминиевую или никель-алюминиевую бронзу, прочность которой близка к прочности легированных сталей, а стойкость в морской воде в несколько раз выше, чем у латуни. Из таких бронз отливают винты весом больше 50 тонн для современных контейнеровозов и супертанкеров.

 

 

6

 

 

 

Однако такие сплавы не выдерживают столкновения даже с легкими льдами. Поэтому для ледоколов приходится изготовлять винты из легированной нержавеющей стали, в которую входят и медь, и марганец, и никель, и титан и еще ряд добавок.

Тема эта бесконечна как сам Океан. Постоянно гребные винты совершенствуются и видоизменяются.

 

 

7

8

9

 

 

 

 

 

 

Так что помните. На ваших экранах движется не просто математическая модель боевого корабля. Там в глубине, скрытые от глаз с башенной скоростью вращаются гребные винты. Их не видно. Но они есть. :Smile_glasses:

 

И видео хорошо показывающее образование кавитационных пузырьков.

 

 

Традиционное СПАСИБО всем кто дочитал до конца! Надеюсь вам было интересно! И, до новых встреч. На просторах игры!

 

По материалам журнала "Химия и жизнь".

[kaper722]

простенько..но со вкусом)))

 

и насчет бешеной скорости вращения винтов ты несколько погорячился)))

[Black_Hunter]

Скажем так - кавитация начинает доставлять проблемы только при перешагивании определенного порога скорости вращения винтов.

Впервые столкнулись с этим процессом на первом турбинном эсминце - "Турбинии". На нем между винтом и турбиной не было никаких редукторов. Соответственно, скорость вращения гребных винтов (а их было несколько на одном валу) была равна скорости вращения турбины. И в дальнейшем большинство проблемных разрушений винтов было именно на эсминцах.

Именно поэтому на кораблях ставят редуктора между турбиной и винтом. Хотя это и снижает КПД. Самый высокий КПД - у одновинтовых судов с МОД (малооборотный дизель), на котором винт не имеет редуктора и напрямую соединен с двигателем.

Для высокооборотных винтов тоже не все страшно. Существуют на данный момент специальные суперкавитирующие профили лопастей, которым не страшна кавитация и они могут работать на сверхкавитационных режимах. Вот только проблема в том, что такие профили и такие винты имеют меньший упор на других (некавитационных) режимах.

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

 

 

и насчет бешеной скорости вращения винтов ты несколько погорячился)))

 

Частота вращения винта зависит от его размера. Рабочие величины в зависимости от размера на крейсерской скорости могут составлять от 60 об/мин до 2000 ом/мин.

Все зависит от типа судна. :Smile_honoring:

[Relvin]

По материалам журнала "Химия и жизнь".

1976 №10

 

Хорошо написанная статья и в тему подобранные изображения, видео... Читается легко, а не клонит в сон как у большинства любителей бездумно скопипастить)

[kaper722]

честно сказать,инфа сильно ужата ))) без обид))

[Relvin]

честно сказать,инфа сильно ужата ))) без обид))

Зачем больше? Это не конспект лекции, а всего лишь обзорная статья)

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

честно сказать,инфа сильно ужата ))) без обид))

Какие могут быть обиды? Это же популярное изложение, для общего развития. Дающие только общие принципы вопроса. Рассчитанное на широкий круг читателей. Плюс добавлены картинки и видео. А не лекция в кораблестроительном институте. :Smile_glasses:

[ggg11]

Частота вращения винта зависит от его размера.

Представляю скорость вращения винта "Королевы 2"

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

Да, на такой махине явно не очень быстро винт вращается. Под водой это очень хорошо слышно. У моторных лодок звук напоминает циркулярную пилу. У сухогрузов там каждая лопасть чувствуется. Даже на глубине 20 метров слышно когда в 200 метрах от тебя проходит такая махина. Вух-Вух-Вух. Но это уже когда он на якорную стоянку идет. А у скоростного парома звук тоже циркулярную пилу напоминает но здоровую.

[RenamedUser_10692832]

Ого! Целая серия тем от Квака? У вас прям конвейер открылся, которые темы делает (причем хорошие темы) :Smile_smile:

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

Спасибо. Просто погода плохая. Дует и прохладно. В итоге в нырялке небольшой простой образовался. Вот и заполняю. :Smile_playing:

[kaper722]

у меня простой всю зиму)) катер в ангаре..спининги на полке))

[C0LD]

Хорошая статья! :Smile_great:

[Darth_Vederkin]

Представляю скорость вращения винта "Королевы 2"

200-300 об в минуту

[RenamedUser_6859195]

Очень интересная тема (как и остальные ваши)! Читаешь и не замечаешь, как до конца доходишь. Спасибо вам (и журналу "Химия и жизнь") :)

[_sandreis_]

Спасибо за статью, новое узнал для себя.

[pod7val]

Сори за офф.топ ,но с кавитацией мене напомнило вот это :Smile_teethhappy:

[anonym_sEJYYtYe1JpK]

Почему ОФФ? То же явление. Просто возникающее в другом месте. Но в тех же условиях.

 

Головное сообщение, пересоздано.

[LexxRed]

Кавак переоформил тему по кильватерному следу молодец. :great: