Dėl laivų sraigto kavitacijos sumažėja efektyvumas ir traukos jėga, kyla pernelyg didelis triukšmas ir vibracija. Ji gali sukelti sraigto menčių eroziją ir pažeidimus bei pakenkti sraigto konstrukcijos vientisumui. Be to, dėl nesubalansuoto traukos pasiskirstymo kavitacija daro įtaką laivo manevringumui, todėl gali sumažėti bendras laivo našumas ir ilgaamžiškumas.
Kas yra sraigto kavitacija
Kavitacija - tai burbuliukai, atsirandantys dėl per didelio sraigto greičio arba apkrovos. Vanduo garuoja arba verda dėl labai sumažėjusio slėgio sraigto mentės gale. Įprastai eksploatuojant daug sraigtų iš dalies kavituoja, tačiau dėl pernelyg didelės kavitacijos gali būti fiziškai pažeistas laivo sraigto mentės paviršius, nes ant mentės suyra mikroskopiniai burbuliukai.
Propelerio kavitacijos priežastis
Dideli greičiai: Didėjant sraigto sukimosi greičiui, didėja ir kavitacijos tikimybė. Esant dideliam greičiui, slėgių skirtumas tarp žemo ir aukšto slėgio sraigto mentės pusės gali būti didelis, todėl gali susidaryti garų pripildytos ertmės.
Nepakankamas panardinimas: Kai sraigtas ne visiškai panardinamas į vandenį, pavyzdžiui, dirbant sekliuose vandenyse arba laivui greitėjant, vandens slėgis virš sraigto menčių sumažėja. Šis slėgio sumažėjimas gali sukelti kavitaciją.
Netinkamas ašmenų dizainas: Netinkama sraigto menčių konstrukcija, įskaitant per didelį išlinkimą ar storį, gali prisidėti prie kavitacijos. Netinkamai suprojektuotos mentės gali netolygiai valdyti vandens srautą, todėl gali susidaryti vietinės žemo slėgio sritys, skatinančios kavitaciją.
Neramios vandens sąlygos: Dėl audringos jūros ar audringo vandens srautas aplink sraigtą gali būti netaisyklingas, todėl padidėja kavitacijos tikimybė. Staigūs vandens slėgio pokyčiai ir srauto sutrikimai gali paskatinti garų pripildytų ertmių susidarymą.
Pažeidimai arba užteršimas: Sraigto menčių pažeidimai, pvz., įlenkimai, įpjovos ar paviršiaus nelygumai, gali sutrikdyti sklandų vandens tekėjimą ir sukelti kavitaciją. Taip pat ant sraigto esančios jūrinės augmenijos ar apnašos gali sutrikdyti vandens srautą ir sukelti kavitaciją.
Kavitacijos tipai
Lakštų kavitacija:
Plokštelinė kavitacija atsiranda, kai išilgai sraigto mentės paviršiaus susidaro didelis, ištemptas ertmių sluoksnis arba sluoksnis. Šio tipo kavitacija paprastai vyksta esant mažam atakos kampui ir pasižymi lygia ir ištisine lapo pavidalo struktūra. Dėl lakštinės kavitacijos gali sumažėti sraigto efektyvumas, padidėti triukšmas ir vibracija.
Debesų kavitacija:
Debesų kavitacijai, dar vadinamai superkavitacija, būdinga tai, kad aplink sraigto mentę susidaro daug mažų ertmių arba burbuliukų. Šios ertmės pasiskirsčiusios atsitiktine tvarka ir nuolat susidaro ir suyra. Debesų kavitacija gali pasireikšti esant didesniam atakos kampui ir dažnai siejama su greitaeigiais sraigtais arba sraigtais, veikiančiais nevienodo srauto sąlygomis. Dėl jos gali sumažėti trauka, padidėti triukšmas ir atsirasti sraigto mentės paviršiaus erozija.
Burbulų kavitacija:
Burbuliukų kavitacija - tai pavienių didesnių ertmių arba burbuliukų susidarymas ant sraigto mentės. Šie burbuliukai paprastai susidaro esant dideliam atakos kampui ir, palyginti su debesų kavitacija, yra labiau pavieniai. Dėl burbulų kavitacijos gali būti smarkiai pažeistos sraigto mentės, nes burbulai suyra, todėl atsiranda įdubos, erozija ir paviršiaus nuovargis.
Sūkurinė kavitacija:
Sūkurinė kavitacija atsiranda, kai aplink sraigto mentės priekinį kraštą susidaro sūkuriai. Šie sūkuriai gali sukelti slėgio svyravimus, dėl kurių susidaro kavitacija. Sūkurinė kavitacija dažniausiai pastebima labai apkrautuose sraigtuose, veikiančiuose esant mažam srauto greičiui, arba sraigtuose su aštriomis priekinėmis briaunomis. Ji gali sukelti menčių eroziją ir triukšmą.
Kavitacijos išvengimo priemonės
1.sumažinti sraigto mentės kampą ir nusileidimo kampą galima reguliuojant sraigto skersmenį
2.Kad sraigto ašmenų apkrovos paviršiaus galinė pusė nebūtų per didelė, galima naudoti vienodesnę slėgio sąsajos formą
3.Siekiant išvengti pernelyg didelio sraigto priekinės dalies smailumo, galima tinkamai sureguliuoti išlenkimo kampą ir oro įsiurbimo angos formą.
4.Sureguliuokite sraigto greitį. Tinkamas greičio reguliavimas gali sumažinti kavitaciją, bet taip pat ir greičio praradimą
Sakoma, kad pakabinamas sraigtas yra visiškai kavitacinis, kai visa galinė dalis yra padengta lakštine kavitacija. Šis reiškinys dar vadinamas superkavitacija. Kai galinė sekcijos dalis visiškai padengta vandeniu, apsukų per minutę didėjimas negali sumažinti
slėgis, todėl nugara nebegali sukurti jokio papildomo keliamojo jėgos srauto. Tačiau priekinėje dalyje slėgis didėjant apsukoms ir toliau didėja, todėl didėja ir bendroji trauka, nors ir lėčiau nei prieš prasidedant kavitacijai.
Kavitacijos poveikis našumui
Kavitacijos poveikis našumui gali būti didelis. Kavitacija paprastai prasideda menčių viršūnėse, o didėjant sraigto apkrovai palaipsniui plinta per visas mentes. Jei kavitacija išsiplėtė iki maždaug 0,75 spindulio, pastebimas didelis traukos sumažėjimas, po to sumažėja sukimo momentas, o tai praktiškai reiškia, kad esant tam tikrai galiai gerokai padidėja apsukos. Kadangi traukos plyšimas vyksta greičiau nei sukimo momento pokytis, dėl to gali labai sumažėti naudingumo koeficientas.
Išvada apie kavitacijos poveikį laivo sraigtui
Kavitacija daro didelį poveikį laivų sraigtų ir gali turėti įtakos jų veikimui ir ilgaamžiškumui. Kavitacija atsiranda, kai aplink sraigto mentes susidaro žemas slėgis, todėl susidaro garų burbuliukai, kurie vėliau suyra ir sugadinami. Dėl šio reiškinio gali sumažėti trauka, padidėti triukšmas, vibracija ir sraigto paviršiaus erozija.
Norint sumažinti neigiamą kavitacijos poveikį, galima taikyti įvairias konstrukcijos modifikacijas ir metodus, pavyzdžiui, tinkamą mentės geometriją, medžiagų parinkimą ir veiksmingą hidrodinaminį optimizavimą. Be to, siekiant sumažinti žalingą kavitacijos poveikį ir užtikrinti optimalų laivų varomųjų sistemų veikimą, labai svarbi reguliari techninė priežiūra, įskaitant sraigtų tikrinimą ir remontą.
DUK apie kavitacijos poveikį laivo sraigtui
K: Kas sukelia kavitaciją laivų sraigtuose?
A: Kavitacija laivų sraigtuose pirmiausia atsiranda dėl žemo slėgio sričių, kurios susidaro aplink mentes dėl didelio sukimosi greičio arba neefektyvios konstrukcijos.
K: Ar kavitacija yra grįžtama, ar ji turi nuolatinį poveikį sraigtui?
A: Kavitacija gali turėti tiek grįžtamąjį, tiek nuolatinį poveikį. Grįžtamas poveikis yra sumažėjęs našumas, o nuolatinis poveikis yra erozija ir sraigto paviršiaus pažeidimai.
Klausimas: Ar kavitacija gali sukelti laivo vibraciją?
A: Taip, kavitacija gali sukelti vibraciją valtyje, atsirandančią dėl garų burbuliukų suirimo ir netolygaus traukos pasiskirstymo, kurį sukelia kavitacija.
K: Ar yra kokių nors įspėjamųjų ženklų, rodančių kavitaciją laivo sraigte?
Atsakymas: Taip, kavitacijos požymiai yra padidėjęs triukšmas, sumažėjęs greitis arba trauka, vibracija ir matoma erozija arba įdubos ant sraigto menčių.
K: Ar dėl sraigto kavitacijos gali sugesti variklis?
A.: Nors sraigto kavitacija pati savaime tiesiogiai nekenkia varikliui, ji gali daryti netiesioginę įtaką varikliui, sumažindama sraigto efektyvumą ir bendrą našumą.
Klausimas: Ar galima suremontuoti kavitacijos pažeistą sraigtą?
Atsakymas: Daugeliu atvejų sraigtų kavitacijos pažeidimus galima pašalinti įvairiais būdais, pavyzdžiui, suvirinant, užpildant arba atnaujinant, priklausomai nuo pažeidimo sunkumo.
Klausimas: Ar keičiant laivo eksploatavimo sąlygas galima išvengti kavitacijos?
A: Laivo eksploatavimo sąlygų, tokių kaip trimito reguliavimas, greičio mažinimas ar svorio pasiskirstymo keitimas, kartais gali padėti sumažinti kavitacijos poveikį, tačiau problemos visiškai pašalinti nepavyks.