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선박의 프로펠러의 캐비테이션은 프로펠러의 급속한 저하로 이어질 동시에 동안 크게 효율을 추진 배를 줄일 수있는 현상이다.

공동현상에 관하여 더 배우기 위하여는,우리는 익숙하게 얻거나 액체 수증기 단계에 대하여 우리의 지식을 상쾌하게 할 필요가 있습니다.

  • 고체(얼음)
  • 액체(물)
  • 증기(증기)

액체와 수증기의 단계는 온도와 압력에 의해 좌우됩니다. 물 온도 100 도 이상 대기 압력으로 상승 하는 경우 증기의 형태로 그것의 상태를 변경 하는 것이 일반적으로 관찰 된다. 정상적인 온도 조건에서 압력이 감소 될 때 물도 증발 할 수 있습니다. 물리적 해수 온도에서,이것은 약 1.5 내지 2.0 킬로미터/평방 미터 미만의 압력을 필요로한다.

프로펠러 캐비테이션의 원인

프로펠러의 블레이드는 프로펠러를 통과하는 물 흐름의 결과 방향에 작은’입사각’으로 설정되므로 일정한 방향으로 총 힘을 발생시킵니다.

물의 상대 속도

블레이드를 지나간 흐름의 효과는 물 흐름의 속도 증가로 인해 얼굴에 양압을 가하고 뒷면에 압력 또는 흡입을 감소시키는 것입니다. 이 증가 된 속도는 프로펠러 블레이드 섹션의 모양 때문입니다.블레이드를 통과하는 흐름의 효과

이러한 압력 분포의 총합은 축 성분이 프로펠러 추력을 제공하는 총 힘을 생성합니다. 그래서 선박의 프로펠러의 정상적인 작업 조건에서 블레이드의 뒷면에 흡입력은 총 힘의 약 80%를 나타내는 것을 발생합니다.물 흐름에 의한 물 흐름에 의한 동적 압력

물 흐름에 의한 동적 압력

물 흐름

프로펠러의 작동 영역에서 물의 어느 지점에서의 순 압력은 대기압의 대수적 합,물의 머리로 인한 압력 및 프로펠러의 작동에 의해 유도 된 동적 압력이다.

순 압력

주어진 지점에서 순 압력

순 압력이 증기압 9 이하의 값으로 감소하면 물 이 증발하고 공동이 형성됩니다. 이 구멍의 창조는 공동현상으로 알려집니다.

따라서,공동현상이 발생하는 경우:

p(a)+p(h)±차<e

이만 발생할 수 있습차 충분 부정적이다.

캐비테이션은 압력과 온도의 영향을 받기 때문에 따뜻한 물 속에서 표면 근처에서 작동하는 프로펠러에서 발생할 가능성이 더 큽니다.

따라서,칼날의 뒷면을 가로지르는 바닷물이 흡입 영역과 그 온도의 물 증기압 아래의 폭포의 순 압력을 충족하면,캐비티 기포가 형성된다. 충치는 압력이 감소함에 따라 확장되고,압력이 상승하고 증기가 액체로 다시 변환됨에 따라 수축됩니다.

캐비테이션 기포 형성

캐비테이션 기포 형성

캐비테이션의 종류

  1. ‘장’또는’층류’공동현상은 잎의 앞 가장자리에 보통 시작하는 얇은 정지되는 장의 모양을 가지고 갑니다.
    시트 또는 층상 캐비테이션

    시트 또는 층상 캐비테이션

  2. 특정 조건에서 시트 캐비테이션은 블레이드 뒤에서’안개’또는’구름’캐비테이션으로 알려진 형태로 분해됩니다.
  3. ‘버블’캐비테이션 이름에서 알 수 있듯이,독특한 버블 캐비티의 형성이다.
    거품 공동현상

    거품 공동현상

  4. ‘와동’공동현상에는 좌초된 꼬이는 밧줄의 외관이 있고 잎 끝 또는 두목에 출석할 수 있습니다.
    와류 캐비테이션

    와류 캐비테이션

캐비테이션은 블레이드의 높은 로딩,즉 더 큰 입사각 또는 다른 블레이드 섹션 모양으로 증가합니다.

캐비테이션의 효과

캐비테이션의 효과는 다음과 같이 나열 될 수 있습니다 :

  1. 성능 저하
  2. 블레이드 침식
  3. 진동
  4. 소음

성능

캐비테이션이 성능에 미치는 영향은 상당 할 수 있습니다. 캐비테이션은 일반적으로 블레이드 팁에서 시작하여 프로펠러 로딩이 증가함에 따라 전체 블레이드에 점차적으로 퍼집니다. 공동현상이 반경의 대략 0.75 에 확장할 때,주어진 힘을 위한 회전에 있는 표시되어 있는 증가가 있을 실제로 의미하는 토크에 있는 감소에 선행된 돌격에 있는 상당한 손실이 있습니다 있습니다. 추력 고장이 토크의 변화보다 더 빠르게 진행되기 때문에 효율에 상당한 손실이 발생할 수 있습니다.

침식

침식은 잠재적으로 심각한 영향이다. 공동현상 거품은,형성될 때,순수한 압력이 물 수증기 압력을 초과하는 가치에 돌려보내는 지구로 공중 소탕되는 경우에 지속할 수 없습니다. 이것은 잎의 트레일 링 에지를 향해 또는 블레이드가 정수압을 얻는 원의 상단에서 하단으로 이동함에 따라 발생할 수 있습니다. 붕괴하는 방식은 새로운 현상을 일으키고,거품은 사라지기 전에 아주 미세한 크기로 수축하며,붕괴의 에너지 전체&따라서 상태의 변화는 매우 작은 영역에 집중된다. 붕괴 지점의 최종 압력은 2.3 엑스 109 엔/평방 미터를 초과 할 수 있다고 추정되었습니다. 이것은 분명히 빠르게 침식 될 수있는 블레이드의 금속 표면에 심각한 영향을 미칩니다.

공격의 초기 단계에서,금속은 작은’피닝’망치로 빠르게 쳐진 것처럼 보이며,표면에 연속적인 거품의 붕괴 지점을 표시하는 미세한 원형 들여 쓰기가 보입니다. 공동현상이 더 광대한 경우에 또는 더 긴 기간 동안 지속하면 그 후에 진보된 공동현상 부식의 특성인 외관 갯솜 같이 떠나는 잎의 표면에 있는 분화구의 명확한 분화구 또는 시리즈를 일으키는 원인이 되는 금속의 심각한 벽공 부식 귀착됩니다.

프로펠러 블레이드 및 트레일 링 에지의 팁은 특히 침식에 취약하며 캐비테이션의 효과에 의해 완전히 침식되고 찢어 질 수 있습니다. 경우에 따라서는 지속적인 내 공 원인 블레이드의 전체 두께 멀리 먹을 하 고 마지막으로 얼굴을 다시 블레이드를 통해 구멍을 만들기.

캐비테이션으로 인한 침식은 프로펠러 블레이드의 어느 부분에서나 흡입력이 높지만 3 개의 중요한 영역에서 공통적으로 발생할 수 있습니다.:

  1. 회전 속도가 가장 높은 팁에서
  2. 0 에서.짐이 최대에 보통 있는 7 반경,
  3. 단면도가 필요성의 아주 두꺼운 이고 압력 배급이 잎 사이 작은 간격에 의해 불리하게 영향을 받는 잎의 뿌리로.

진동

진동은 캐비테이션의 불안정한 특성으로 인해 생성되며 수직,수평 또는 비틀림 방식으로 구조물의주기적인 편향이라고합니다.

소음

충치가 무너져 고주파 진동이 동반되어 승객과 승무원이 선박 숙박 시설의 후미에 위치하면 매우 불쾌할 수 있는 소음 효과를 발생시킨다.

캐비테이션을 피하는 수단

  1. 은 전체 블레이드 면적을 증가시키고,따라서 동일한 총 추력에 대해 블레이드 표면의 단위 면적당 추력을 증가시킨다. 이것은 일정한 직경에 잎 지역 비율을 증가시키거나 회전에 있는 합성되는 감소를 가진 추진기의 직경을 증가해서 달성될지도 모릅니다.
  2. 경미하게 대직경을 채택해서 부각의 잎 각 그리고 각을 감소시키십시오.
  3. 는 긴요한 지구에 있는 선적을 점감하기 위하여 잎의 길이에 피치를 변화합니다.
  4. 보다 균일 한 압력 분포를 제공하는 섹션 모양을 사용하여 블레이드 뒷면에 과도하게 높은 섹션이 발생하지 않도록하십시오.
  5. 가능한 한 균일 한 웨이크 필드를 달성하도록 스턴을 설계하십시오.
  6. 적당한 양의 캠버와 적당한 모양의 입구를 사용하여 리딩 에지 근처의 국소 흡입 피크의 발생을 피하십시오.
  7. 캐비테이션의 효과에 강하고 더 강한 재료를 사용하여 블레이드 두께를 줄입니다.
  8. 가능한 최대 침지를 제공한다.
  9. 분당 회전을 줄입니다. 이후 프로 펠 러의 추력 회전의 제곱으로 변화,다음 회전 감소 캐비테이션을 줄일 것입니다 하지만 또한 속도의 손실 귀 착될 것 이다.

프로펠러는 뒷면의 전체가 시트 캐비테이션에 덮여 때 완전히 캐비테이션 할 수 있다고합니다. 이 현상은 또한 최고 공동현상에게 불립니다. 섹션의 뒷면이 완전히 물 제거 된 후,분당 회전 수가 증가하면 더 이상 압력을 줄일 수 없으므로 뒤쪽에 의해 추가 리프트가 생성 될 수 없습니다. 얼굴에,그러나,압력은 공동현상이 시작되기 전에 더 느린 비율로 더 높은 회전에 증가하는 것을 계속하고 그래서 총 돌격을,합니다. -반 마넨

캐비테이션-쉽게 설명!

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