Kavitasyonun Tekne Pervanesi Üzerindeki Etkisi Nedir?

Bir deniz pervanesindeki kavitasyon, verimliliğin ve itme gücünün azalmasına, aşırı gürültü ve titreşime neden olur. Pervane kanatlarında erozyona ve hasara yol açabilir ve pervanenin yapısal bütünlüğünü tehlikeye atabilir. Ayrıca kavitasyon, dengesiz itme dağılımı nedeniyle teknenin manevra kabiliyetini etkiler ve potansiyel olarak genel performansını ve uzun ömürlülüğünü azaltır.

Pervane Kavitasyonu Nedir

Kavitasyon, aşırı pervane hızı veya yüklemesinden kaynaklanan kabarcıklardır. Pervane kanadının arkasındaki basıncın aşırı düşmesi nedeniyle su buharlaşır veya kaynar. Birçok pervane normal çalışma sırasında kısmen kavitasyon yapar, ancak aşırı kavitasyon, kanat üzerindeki mikroskobik kabarcıkların çökmesi nedeniyle tekne pervanesinin kanat yüzeyinde fiziksel hasara neden olabilir.

Pervane Kavitasyonunun Nedeni

Yüksek Hızlar: Pervanenin dönüş hızı arttıkça, kavitasyon oluşma olasılığı da artar. Yüksek hızlarda, pervane kanadının düşük basınçlı tarafı ile yüksek basınçlı tarafı arasındaki basınç farkı önemli olabilir ve buhar dolu boşlukların oluşmasına yol açabilir.

Yetersiz Batma: Pervane suya tam olarak daldırılmadığında, örneğin sığ sularda çalışırken veya gemi hızlanırken, pervane kanatlarının üzerindeki su basıncı azalır. Bu basınç düşüşü kavitasyonu tetikleyebilir.

Uygun Olmayan Kanat Tasarımı: Aşırı kamber veya kalınlık dahil olmak üzere yetersiz pervane kanadı tasarımı kavitasyona katkıda bulunabilir. Kötü tasarlanmış kanatlar su akışını düzgün bir şekilde idare edemeyebilir, bu da kavitasyonu teşvik eden yerel düşük basınç alanlarına neden olur.

Sert Su Koşulları: Dalgalı denizler veya çalkantılı su pervane etrafında düzensiz akış şekilleri oluşturarak kavitasyon olasılığını artırabilir. Su basıncındaki ani değişiklikler ve akış bozuklukları buhar dolu boşlukların oluşumunu teşvik edebilir.

Hasar veya Kirlenme: Pervane kanatlarında ezik, çentik veya yüzey düzensizlikleri gibi hasarlar suyun düzgün akışını bozarak kavitasyona yol açabilir. Benzer şekilde, pervane üzerinde deniz büyümesi veya kirlenme olması su akışını bozabilir ve kavitasyonu tetikleyebilir.

Kavitasyon Türleri

Levha Kavitasyonu:

Tabaka kavitasyonu, pervane kanadının yüzeyi boyunca büyük, genişletilmiş bir tabaka veya boşluk tabakası oluştuğunda meydana gelir. Bu tür kavitasyon tipik olarak düşük hücum açılarında meydana gelir ve pürüzsüz ve sürekli tabaka benzeri bir yapı ile karakterize edilir. Tabaka kavitasyonu pervane verimliliğinde düşüşe, gürültü ve titreşimde artışa neden olabilir.

Bulut Kavitasyonu:

Süper kavitasyon olarak da bilinen bulut kavitasyonu, pervane kanadı etrafında çok sayıda küçük boşluk veya kabarcık oluşumu ile karakterize edilir. Bu boşluklar rastgele dağılır ve sürekli olarak oluşur ve çöker. Bulut kavitasyonu daha yüksek hücum açılarında meydana gelebilir ve genellikle yüksek hızlı pervaneler veya üniform olmayan akış koşullarında çalışan pervaneler ile ilişkilidir. İtiş gücünün azalmasına, gürültünün artmasına ve pervane kanadı yüzeyinin aşınmasına yol açabilir.

Kabarcık Kavitasyonu:

Kabarcık kavitasyonu, pervane kanadı üzerinde izole edilmiş, daha büyük boşlukların veya kabarcıkların oluşumunu ifade eder. Bu kabarcıklar tipik olarak yüksek hücum açılarında oluşur ve bulut kavitasyonuna kıyasla daha düzensizdir. Kabarcık kavitasyonu, kabarcıkların çökmesi nedeniyle pervane kanatlarında ciddi hasara yol açarak çukurlaşma, erozyon ve yüzey yorgunluğuna neden olabilir.

Vorteks Kavitasyon:

Vorteks kavitasyonu, pervane kanadının ön kenarı etrafında girdaplar oluştuğunda meydana gelir. Bu girdaplar kavitasyonun oluşmasına neden olan basınç dalgalanmalarına yol açabilir. Vorteks kavitasyonu genellikle düşük akış hızlarında çalışan yüksek yüklü pervanelerde veya keskin ön kenarlara sahip pervanelerde görülür. Kanat erozyonuna ve gürültü oluşumuna yol açabilir.

Kavitasyonu Önleme Araçları

1. pervane kanadının açısını azaltın ve iniş açısı pervanenin çapını ayarlayarak elde edilebilir

2. Pervane kanadı yükleme yüzeyinin arka tarafının çok yüksek olmasını önlemek için, daha düzgün basınç arayüz şekli kullanılabilir

3. Pervane ön bölümünün aşırı tepe noktasını önlemek için, kamber açısı ve hava girişinin şekli uygun şekilde ayarlanabilir

4. Pervanenin hızını ayarlayın. Hızın doğru ayarlanması kavitasyonu azaltabilir ancak aynı zamanda hız kaybını da azaltabilir

Bir dıştan takmalı pervanenin arkasının tamamı tabaka kavitasyonu ile kaplandığında tam kavitasyon yaptığı söylenir. Bu olaya süperkavitasyon da denir. Kesitin arkası tamamen sudan arındırıldıktan sonra, dakikadaki devir sayısındaki artış, pervanenin dönme hızını azaltamaz.

artık orada basınç yoktur ve bu nedenle arka kısım tarafından ilave kaldırma kuvveti üretilemez. Bununla birlikte, yüzeyde basınç daha yüksek devirlerle artmaya devam eder ve toplam itme kuvveti de artar, ancak kavitasyon başlamadan öncekinden daha yavaş bir hızda olur.

Kavitasyonun performans üzerindeki etkisi

Kavitasyonun performans üzerindeki etkisi önemli olabilir. Kavitasyon genellikle kanat uçlarında başlar ve pervane yükü arttıkça kademeli olarak kanatlar boyunca yayılır. Kavitasyon yaklaşık 0,75 yarıçapa kadar genişlemişse, önemli bir itme kaybı tespit edilir ve bunu torkta bir düşüş izler, bu da pratikte belirli bir güç için RPM'de önemli bir artış anlamına gelir. İtme kuvveti kopması torktaki değişimden daha hızlı gerçekleştiğinden, bu durum verimlilikte önemli bir azalmaya neden olabilir. 

Kavitasyonun Tekne Pervanesi Üzerindeki Etkisi Hakkında Sonuç

Kavitasyon tekne pervaneleri üzerinde önemli bir etkiye sahiptir ve pervanelerin performansını ve uzun ömürlülüğünü etkileyebilir. Kavitasyon, pervane kanatlarının etrafında düşük basınç oluştuğunda meydana gelir ve daha sonra çökerek hasara neden olan buhar kabarcıklarının oluşmasına yol açar. Bu olay itme gücünün azalmasına, gürültünün artmasına, titreşimlere ve pervane yüzeyinin aşınmasına neden olabilir.

Kavitasyonun olumsuz etkilerini azaltmak için uygun kanat geometrisi, malzeme seçimi ve etkili hidrodinamik optimizasyon gibi çeşitli tasarım değişiklikleri ve teknikleri kullanılabilir. Ayrıca, pervanelerin incelenmesi ve onarımı da dahil olmak üzere düzenli bakım, kavitasyonun zararlı etkilerini en aza indirmek ve tekne tahrik sistemlerinin optimum performansını sağlamak için çok önemlidir.

Kavitasyonun Tekne Pervanesi Üzerindeki Etkisi Hakkında SSS

S: Tekne pervanelerinde kavitasyona ne sebep olur?
C: Tekne pervanelerindeki kavitasyon öncelikle yüksek hızlı dönüş veya verimsiz tasarım nedeniyle kanatların etrafında oluşan düşük basınç bölgelerinden kaynaklanır.

S: Kavitasyon tersine çevrilebilir mi yoksa pervane üzerinde kalıcı etkileri var mıdır?
C: Kavitasyonun hem tersine çevrilebilir hem de kalıcı etkileri olabilir. Geri döndürülebilir etkiler arasında performans düşüşü yer alırken, kalıcı etkiler arasında pervane yüzeyinde erozyon ve hasar yer alır.

S: Kavitasyon teknede titreşimlere neden olabilir mi?
C: Evet, kavitasyon teknede buhar kabarcıklarının çökmesi ve kavitasyonun neden olduğu düzensiz itme dağılımından kaynaklanan titreşimlere neden olabilir.

S: Bir tekne pervanesinde kavitasyonu gösteren herhangi bir uyarı işareti var mıdır?
C: Evet, kavitasyon belirtileri arasında artan gürültü, düşük hız veya itme gücü, titreşimler ve pervane kanatlarında gözle görülür erozyon veya çukurlaşma yer alır.

S: Pervane kavitasyonu motor hasarına yol açabilir mi?
C: Pervane kavitasyonunun kendisi motora doğrudan zarar vermezken, pervane verimliliğini ve genel performansı düşürerek motoru dolaylı olarak etkileyebilir.

S: Kavitasyon nedeniyle hasar görmüş bir pervaneyi onarmak mümkün müdür?
C: Çoğu durumda, pervanelerdeki kavitasyon hasarı, hasarın ciddiyetine bağlı olarak kaynak, dolgu veya yenileme gibi çeşitli tekniklerle onarılabilir.

S: Teknenin çalışma koşullarını değiştirmek kavitasyonu önleyebilir mi?
C: Trimi ayarlamak, hızı azaltmak veya ağırlık dağılımını değiştirmek gibi teknenin çalışma koşullarını değiştirmek bazen kavitasyon etkilerini en aza indirmeye yardımcı olabilir, ancak sorunu tamamen ortadan kaldırmayabilir.