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    船用螺旋槳的侵蝕預測技術

    日期:2016-08-12

    摘要:航運市場對結合高功率與低噪聲低振動螺旋槳的商船有著極強的需求。

    航運市場對結合高功率與低噪聲低振動螺旋槳的商船有著極強的需求。由于螺旋槳造成的不均勻流動,研究螺旋槳與船體的交互作用是個富有挑戰性的難題。隨著船速和螺旋槳負載的增加,在螺旋槳和附體(舵和構架)上的空泡現象也越來越具有危險性。

    研究人員對幾種預測技術進行了調查。其中的一些已經存在并且已經被用于實踐。其它的都是應用于空蝕預測領域的新的方法。

    螺旋槳轂帽鰭http://www.zslongye.com/product/Propeller/51.html

    油漆試驗法 

    SSPA運用油漆試驗技術已經有好幾年了,它收集了大量的相關數據。油漆的成分已經被仔細的優化過了,所以現在的侵蝕預測通常相當準確,盡管這些預測偶爾仍會出現一些不讓人完全滿意的地方。因此,研究人員決定調查一種可以更加精確預測的油漆成分,為達到這一目的,他們對16種不同成分的油漆進行了分析,其中包括五種由轉包商推薦的全新種類的油漆,剩下的種類都是由SSPA自己的配方做了些改變而得來的。所有的配方都被應用在一個已知有侵蝕的螺旋槳模型上,在這些模型中,研究人員制作了青銅制的和鋁制的復制品來調查大量運用于螺旋槳制造的材料之間的不同。 

    調查表明,SSPA初始的配方仍舊是最好的一個,因此他被EROCAV選擇并推廣為船舶試驗槽的進一步試驗的油漆配方。油漆預測技術被選擇作為一個可靠、可行的用于空蝕預測的方法。 

    沖擊法 

    客觀的沖擊法能夠定量的對侵蝕的危險性進行評估。這種方法的可行性在于,能通過流動時的聲學特性來對空蝕進行檢測,也就是空泡撞擊設計模型造成的噪音。測量實在一個小的試驗槽中進行的,槽中有一個靠近設計模型的電火花產生單個的氣泡。盡管這個技術看上去很有發展前途,但對于運用到實際的空蝕預測來說,空泡撞擊造成的噪音頻譜過于復雜了,進一步的發展是有必要的。

     

    高速錄像法 

    高速錄像法已經被開發出來了。這個方法的目的是要能夠研究空泡現象的細節,然后據此對侵蝕的機制有更近一步的認知。高速視頻技術既適用于模型試驗,也同樣可以在三號船上進行的實船測試。這個是由一個超快的數字視頻錄制系統構成的,它具有記錄多達4500幀率每秒的圖像的能力。通過模型比例尺的應用,這種相機可以被放置在空蝕試驗槽的窗戶之外,或者,在海船的低壓拖曳水槽中,它可以被放置在與船和螺旋槳模型有一段距離的流線型外殼中。 

    螺旋槳模型的關照研究是對高速錄像觀察自身的研究。不同方向上的光照對于拍攝出合適形狀的型腔體是非常必要的,高速錄像需要高功率的連續照明,這個問題已經由于模型比例尺的應用而得到解決。然而,在實船上,相機放置在了離螺旋槳十米遠的地方從而導致了一個額外照明的問題。研究表明,在實船的高速觀察中,如果水很清澈并且陽光充足的話,人工光源并不是必需的。 

    高速錄像法是已經被采用并推廣到實際運用中的方法之一。它是一個判斷空泡侵蝕度的一個有力的工具。對這個方法進行了成功運用的不久以后,這個方法被運用于另一個大型集裝箱船。在以下資料中有對這個方法更詳細的描述說明。  

    軟金屬法 

    這是一個過去已經嘗試使用過的技術。在這種情況下部分的螺旋槳模型(通常是用青銅制成的)被插入一個了軟金屬,然后螺旋槳模型在空泡試驗筒中工作一段時間,以嵌入的軟金屬的重量損失量作為一個侵蝕度的指標。這種方法的缺點之一是首先必須要在螺旋槳上確立一個存在侵蝕風險的位置,這個位置不總是很明顯的。調查表明,鋁是一種相對合適的用來檢測和顯示空蝕的材料,然而利用這種方法進行定量的研究還需要更多的研究和檢驗來建立可能的測量效果。因此這個方法作為一個實際運用的工具尚未得到推廣。  

    發射聲音法 

    研究人員借助聲頻發射傳感器對于空蝕檢測、空蝕位置和空蝕量做了調查,第一個這樣的測試是在一個實驗機構開展的,測試結果明顯地表明,鋁材料發生的侵蝕率可以由聲能測試出來。緊接著,這個方法被應用到一個在干船塢內的船舶的螺旋槳和舵上,在這樣的條件下,空蝕作為一個聲源被一個簡單但是有效的人工聲源代替,這個人工聲源是從一個與舵和螺旋槳表面接觸的鉛筆芯折斷發出來的。這些測量顯示了,在一個干燥的環境下,發射的聲音信號可以在兩千五百毫米外的距離被檢測到,在運營的船舶發生的空泡撞擊也可以被檢測到并且可以進行測試。研究結果顯示,空泡沖擊可以利用聲頻發射傳感器在螺旋槳上被檢測到,可以檢測到的位置就是潛在的可能被破壞的位置。這個方法還需要進一步的研究才能應用到船舶的日常運營中去,而這些進展正在發生著,所以這個方法可能在不遠的將來就會被運用到船舶運營中去。這個方法已經在靜態的力學結構中得到應用了,例如近海的結構。

     

    標簽: 船用螺旋槳設計(49) 螺旋槳(85)
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