Kāda ir kavitācijas ietekme uz laivas dzenskrūvi

Kavitācija kuģu dzenskrūvē samazina efektivitāti un vilci, radot pārmērīgu troksni un vibrāciju. Tā var izraisīt dzenskrūves lāpstiņu eroziju un bojājumus, kā arī apdraudēt dzenskrūves strukturālo integritāti. Turklāt kavitācija ietekmē laivas manevrētspēju, jo vilces sadalījums ir nelīdzsvarots, tādējādi, iespējams, samazinot tās vispārējo veiktspēju un ilgmūžību.

Kas ir propellera kavitācija

Kavitācija ir burbuļi, ko izraisa pārmērīgs dzenskrūves ātrums vai slodze. Ūdens iztvaiko vai vārās, jo propellera lāpstiņas aizmugurējā pusē ārkārtīgi samazinās spiediens. Daudzi propelleri normālas darbības laikā daļēji kavitē, bet pārmērīga kavitācija var izraisīt fiziskus bojājumus laivas propellera lāpstiņas virsmai, jo uz lāpstiņas sabrūk mikroskopiski burbuļi.

Propellera kavitācijas cēlonis

Lieli ātrumi: Palielinoties dzenskrūves griešanās ātrumam, palielinās arī kavitācijas rašanās iespējamība. Pie lieliem ātrumiem spiediena starpība starp propellera lāpstiņas zemspiediena pusi un augstspiediena pusi var būt ievērojama, kā rezultātā var veidoties ar tvaiku piepildītas dobuma vietas.

Nepietiekama iegremdēšana: Ja dzenskrūve nav pilnībā iegremdēta ūdenī, piemēram, strādājot seklos ūdeņos vai kuģa paātrinājuma laikā, ūdens spiediens virs dzenskrūves lāpstiņām samazinās. Šis spiediena kritums var izraisīt kavitāciju.

Nepareiza asmeņa konstrukcija: Neatbilstoša propellera lāpstiņas konstrukcija, tostarp pārmērīgs izliekums vai biezums, var veicināt kavitāciju. Nepareizi konstruētas lāpstiņas var ne vienmērīgi apstrādāt ūdens plūsmu, kā rezultātā var rasties lokāli zema spiediena apgabali, kas veicina kavitāciju.

Nelabvēlīgi ūdens apstākļi: Nejaukas jūras vai vētraini ūdeņi var radīt neregulārus plūsmas modeļus ap dzenskrūvi, palielinot kavitācijas iespējamību. Pēkšņas ūdens spiediena izmaiņas un plūsmas traucējumi var veicināt ar tvaiku pildītu dobumu veidošanos.

Bojājumi vai netīrumi: Bojājumi uz dzenskrūves lāpstiņām, piemēram, iespiedumi, iegriezumi vai virsmas nelīdzenumi, var traucēt vienmērīgu ūdens plūsmu, izraisot kavitāciju. Līdzīgi arī jūrasaugu vai netīrumu klātbūtne uz dzenskrūves var traucēt ūdens plūsmu un izraisīt kavitāciju.

Kavitācijas veidi

Loksnes kavitācija:

Loksnes kavitācija rodas, kad gar dzenskrūves lāpstiņas virsmu veidojas liela, izstiepta loksne vai dobumu slānis. Šāda veida kavitācija parasti rodas pie zemiem uzplūduma leņķiem, un tai raksturīga gluda un nepārtraukta loksnei līdzīga struktūra. Loksnes kavitācija var izraisīt propellera efektivitātes samazināšanos un trokšņa un vibrācijas palielināšanos.

Mākoņu kavitācija:

Mākoņu kavitācijai, ko dēvē arī par superkavitāciju, ir raksturīga liela skaita mazu dobumu vai burbuļu veidošanās ap propellera lāpstiņu. Šie dobumi ir izvietoti nejauši un pastāvīgi veidojas un sabrūk. Mākoņu kavitācija var rasties pie lielākiem uzplūdes leņķiem, un tā bieži ir saistīta ar ātrgaitas propelleriem vai propelleriem, kas darbojas nevienmērīgas plūsmas apstākļos. Tā var izraisīt vilces samazināšanos, paaugstinātu troksni un dzenskrūves lāpstiņas virsmas eroziju.

Burbuļu kavitācija:

Ar burbuļu kavitāciju saprot atsevišķu, lielāku dobumu jeb burbuļu veidošanos uz propellera lāpstiņas. Šie burbuļi parasti veidojas pie lieliem uzplūduma leņķiem un, salīdzinot ar mākoņu kavitāciju, ir vairāk sporādiski. Burbuļu kavitācija var izraisīt nopietnus bojājumus propellera lāpstiņām, jo burbuļi sabrūk, izraisot bedrīšu veidošanos, eroziju un virsmas nogurumu.

Virpuļveida kavitācija:

Vērpļu kavitācija rodas, kad ap propellera lāpstiņas priekšējo malu veidojas virpuļi. Šie virpuļi var izraisīt spiediena svārstības, kas izraisa kavitāciju. Vērpļu kavitāciju parasti novēro ļoti noslogotos propelleros, kas darbojas ar mazu plūsmas ātrumu, vai propelleros ar asām priekšējām malām. Tas var izraisīt lāpstiņas eroziju un trokšņa rašanos.

Kavitācijas novēršanas līdzekļi

1.samazināt propellera lāpstiņas leņķi un nolaišanās leņķi var panākt, regulējot propellera diametru.

2.Lai novērstu to, ka propellera lāpstiņas slodzes virsmas aizmugurējā puse ir pārāk augsta, var izmantot vienmērīgāku spiediena saskarnes formu.

3.Lai izvairītos no propellera priekšējās daļas pārmērīgas maksimālās virsotnes, var attiecīgi pielāgot izliekuma leņķi un gaisa ieplūdes atveres formu.

4.Noregulējiet dzenskrūves ātrumu. Pareiza ātruma regulēšana var samazināt kavitāciju, bet arī ātruma zudumu.

Piekarināmo dzenskrūvi uzskata par pilnībā kavitējošu, ja visa aizmugurējā daļa ir pārklāta ar plēves kavitāciju. Šo parādību sauc arī par superkavitāciju. Pēc tam, kad sekcijas aizmugurējā daļa ir pilnībā pārklāta ar ūdeni, apgriezienu skaits minūtē nevar samazināties.

spiediens tur vairs nav liels, tāpēc mugura nevar radīt papildu pacēlumu. Tomēr priekšpusē spiediens turpina palielināties ar lielākiem apgriezieniem, un līdz ar to palielinās arī kopējā vilkme, lai gan lēnāk nekā pirms kavitācijas sākuma.

Kavitācijas ietekme uz veiktspēju

Kavitācijas ietekme uz veiktspēju var būt ievērojama. Kavitācija parasti sākas lāpstiņu galos un pakāpeniski izplatās pa visām lāpstiņām, jo palielinās propellera slodze. Ja kavitācija ir izplatījusies līdz aptuveni 0,75 rādiusam, tiek konstatēts ievērojams vilces zudums, kam seko griezes momenta samazināšanās, kas praksē nozīmē ievērojamu apgriezienu skaita palielināšanos, izmantojot noteiktu jaudu. Tā kā vilces plīsums notiek ātrāk nekā griezes momenta izmaiņas, tas var ievērojami samazināt efektivitāti. 

Secinājums par kavitācijas ietekmi uz laivas dzenskrūvi

Kavitācija būtiski ietekmē laivu dzenskrūves un var ietekmēt to veiktspēju un ilgmūžību. Kavitācija rodas, kad ap dzenskrūves lāpstiņām veidojas zems spiediens, kā rezultātā veidojas tvaika burbuļi, kas pēc tam sabrūk un izraisa bojājumus. Šī parādība var izraisīt vilces samazināšanos, paaugstinātu troksni, vibrāciju un dzenskrūves virsmas eroziju.

Lai mazinātu kavitācijas negatīvo ietekmi, var izmantot dažādas konstrukcijas modifikācijas un paņēmienus, piemēram, pareizu lāpstiņu ģeometriju, materiālu izvēli un efektīvu hidrodinamisko optimizāciju. Turklāt, lai mazinātu kavitācijas kaitīgo ietekmi un nodrošinātu optimālu laivu dzinējspēka sistēmu darbību, ir ļoti svarīga regulāra apkope, tostarp dzenskrūvju pārbaude un remonts.

Biežāk uzdotie jautājumi par kavitācijas ietekmi uz laivas dzenskrūvi

J: Kas izraisa kavitāciju laivu dzenskrūvēs?
A: Kavitāciju laivu dzenskrūvēs galvenokārt izraisa zema spiediena apgabali, kas veidojas ap lāpstiņām liela rotācijas ātruma vai neefektīvas konstrukcijas dēļ.

J: Vai kavitācija ir atgriezeniska, vai arī tai ir paliekoša ietekme uz dzenskrūvi?
A: Kavitācijai var būt gan atgriezeniskas, gan paliekošas sekas. Atgriezeniskā ietekme ir samazināta veiktspēja, bet pastāvīgā ietekme ir dzenskrūves virsmas erozija un bojājumi.

J: Vai kavitācija var izraisīt vibrāciju laivā?
A: Jā, kavitācija var izraisīt vibrāciju laivā, ko izraisa tvaika burbuļu sabrukšana un nevienmērīgs vilces sadalījums, ko izraisa kavitācija.

J: Vai ir kādas brīdinājuma pazīmes, kas norāda uz kavitāciju uz laivas dzenskrūves?
A: Jā, kavitācijas pazīmes ir paaugstināts troksnis, samazināts ātrums vai vilce, vibrācija un redzama erozija vai bedrīšu veidošanās uz dzenskrūves lāpstiņām.

J: Vai dzenskrūves kavitācija var izraisīt dzinēja bojājumus?
A: Lai gan propellera kavitācija pati par sevi tieši nebojā dzinēju, tā var netieši ietekmēt dzinēju, samazinot propellera efektivitāti un kopējo veiktspēju.

J: Vai ir iespējams salabot kavitācijas rezultātā bojātu dzenskrūvi?
A: Daudzos gadījumos kavitācijas bojājumus uz propelleriem var labot, izmantojot dažādus paņēmienus, piemēram, metināšanu, aizpildīšanu vai atjaunošanu, atkarībā no bojājuma smaguma pakāpes.

J: Vai laivas ekspluatācijas apstākļu maiņa var novērst kavitāciju?
A: Laivas ekspluatācijas apstākļu pārveidošana, piemēram, trima regulēšana, ātruma samazināšana vai svara sadalījuma maiņa, dažkārt var palīdzēt mazināt kavitācijas ietekmi, taču tā nevar pilnībā novērst problēmu.