RU2009957C1

RU2009957C1 - Method of reduction of cavitation of propeller and device for its realization

Info

Publication number: RU2009957C1
Authority: RU
Inventors: Н.В. Андрюнин; В.В. Медведев; В.Н. Пархоменко; А.Ю. Паромов; И.И. Туркин; Ю.М. Халиуллин; О.Ю. Шуганов
Original assignee: Халиуллин Юрий Михайлович
Priority date: 1991-04-26
Filing date: 1991-04-26
Publication date: 1994-03-30

Abstract

FIELD: shipbuilding. SUBSTANCE: flexible envelopes 3 with oscillation drives are located on blades of propeller 2. Cavitation noise sensor 5 is located on ship's hull 1. Oscillation frequency control unit 6 of flexible envelopes 3 is connected in series with sensor 5. Propeller shaft 7 is provided with commutator 8 with brushes 9. Propeller 2 is provided with hub 10. EFFECT: enhanced efficiency. 3 cl, 2 dwg

Description

Изобретение относится к судостроению, к средствам борьбы с кавитацией гребных винтов. The invention relates to shipbuilding, to the means of combating cavitation of propellers.

Известен способ снижения кавитации гребного винта путем воздействия на кавитационные каверны ультразвуковыми вынужденными колебаниями с интенсивностью ниже порога кавитации [1] . A known method of reducing cavitation of a propeller by exposing cavitation cavities to ultrasonic forced vibrations with an intensity below the cavitation threshold [1].

Известно устройство для снижения кавитации гребного винта, содержащее упругие оболочки и приводы их колебаний, выполненные с возможностью расположения в кавитационных зонах лопастей [2] . A device for reducing cavitation of a propeller, containing elastic shells and drives of their vibrations, made with the possibility of location in the cavitation zones of the blades [2].

Недостатком известного устройства является его низкая эффективность вследствие отсутствия обратной связи между частотой колебаний упругих оболочек и интенсивностью кавитации на лопастях гребного винта. A disadvantage of the known device is its low efficiency due to the lack of feedback between the oscillation frequency of the elastic shells and the cavitation intensity on the propeller blades.

Целью изобретения является повышение эффективности снижения кавитации гребного винта. The aim of the invention is to increase the efficiency of reducing cavitation of the propeller.

Указанная цель достигается тем, что при реализации способа вынужденные колебания создают в кавитационных зонах посредством упругих оболочек с частотой, совпадающей с частотой собственных колебаний кавитационной каверны в диапазоне 100-1000 Гц, и интесивностью, ограниченной пределом натяжения упругих оболочек. This goal is achieved by the fact that during the implementation of the method, forced vibrations are created in cavitation zones by means of elastic shells with a frequency that coincides with the frequency of natural vibrations of the cavitation cavity in the range of 100-1000 Hz, and the intensity is limited by the limit of tension of the elastic shells.

Указанная цель достигается также тем, что устройство для снижения кавитации гребного винта, содержащее упругие оболочки, выполненные с возможностью расположения в кавитационных зонах лопастей, и приводы их колебаний, снабжено последовательно соединенными датчиком кавитационного шума и блоком управления частотой колебаний упругих оболочек, количество выходов которого равно количеству лопастей гребного винта и все выходы связаны с приводами колебаний соответствующих оболочек. This goal is also achieved by the fact that the device for reducing cavitation of the propeller, containing elastic shells made with the possibility of arrangement in the cavitation zones of the blades, and drives of their vibrations, is equipped with a cavitation noise sensor and a control unit for the frequency of oscillations of the elastic shells, the number of outputs of which is equal to the number of propeller blades and all outputs are associated with vibration drives of the respective shells.

На фиг. 1 изображена схема общего расположения устройства, реализующего способ снижения кавитации гребного винта; на фиг. 2 - схема размещения упругих оболочек на лопастях гребного винта. In FIG. 1 shows a diagram of a general arrangement of a device that implements a method for reducing propeller cavitation; in FIG. 2 is a diagram of the placement of elastic shells on the propeller blades.

На фиг. 1 показан коpпус 1 судна с гребным винтом 2, на лопастях которого размещены упругие оболочки 3 с приводами колебаний. Датчик 5 кавитационного шума расположен на корпусе 1 судна. Блок 6 управления частотой колебаний упругих оболочек 3 последовательно соединен с датчиком 5. Гребной вал 7 имеет коллектор 8 со щетками 9, а гребной винт 2 выполнен со ступицей 10. Выходы блока 6 управления частотой колебаний упругих оболочек 3 (по количеству лопастей) соединены с приводами 4 колебаний упругих оболочек 3, выполненными в виде электромагнитных или электродинамических возбудителей. Соединение осуществляется через коллектор 8 со щетками 9, смонтированный на гребном валу 7, полость гребного вала 7, ступицу 10 и отверстия в профилях лопастей гребного винта 2. In FIG. 1 shows the hull 1 of the vessel with a propeller 2, on the blades of which are placed elastic shells 3 with vibration drives. The cavitation noise sensor 5 is located on the hull 1 of the vessel. The control unit 6 for controlling the frequency of oscillation of the elastic shells 3 is connected in series with the sensor 5. The propeller shaft 7 has a collector 8 with brushes 9, and the propeller 2 is made with a hub 10. The outputs of the unit 6 for controlling the frequency of oscillation of the elastic shells 3 (by the number of blades) are connected to the drives 4 oscillations of the elastic shells 3, made in the form of electromagnetic or electrodynamic pathogens. The connection is made through the collector 8 with brushes 9 mounted on the propeller shaft 7, the cavity of the propeller shaft 7, the hub 10 and the holes in the profiles of the propeller blades 2.

Способ осуществляется при работе устройства следующим образом. The method is carried out when the device is operated as follows.

При вращении винта 2 на засасывающей поверхности его лопастей, вблизи центральной части хорды их профиля, образуются кавитационные зоны, где микроскопические газовые пузырьки под влиянием пониженного давления испытывают рост, создавая предпосылки для возникновения у поверхности профиля кавитационной каверны. Такая каверна возникает, однако, лишь при условии возможности ее устойчивого существования. При замыкании кавитационных каверн в зонах повышенного давления образуется акустическое излучение, называемое кавитационным шумом. Датчик 5 кавитационного шума, например гидрофон, вырабатывает электрический сигнал, пропорциональный акустическому излучению в инфразвуковом и звуковом диапазонах. Этот сигнал поступает на вход блока 6 управления частотой колебаний упругих оболочек 3, где с помощью обратной связи вырабатываются такие управляющие сигналы на приводы 4 колебаний упругих оболочек 3, чтобы кавитационный шум был минимальным. Наибольшая эффективность предложенного способа снижения кавитации гребного винта будет обусловлена совпадением частот собственных колебаний кавитационной каверны, как определенного парогазового объема, с частотой колебаний упругой оболочки 3. Интенсивность колебаний при этом может быть незначительна за счет положительного влияния резонанса, по расчетам этот резонанс наступает в диапазоне 100-1000 Гц. (56) 1. Авторское свидетельство СССР N 954597, кл. F 03 B 11/04, 1980. When the screw 2 rotates on the suction surface of its blades, near the central part of the chord of their profile, cavitation zones are formed where microscopic gas bubbles undergo the growth under the influence of reduced pressure, creating the prerequisites for the appearance of a cavitation cavity on the profile surface. Such a cavity arises, however, only if its sustainable existence is possible. When cavitation cavities are closed in areas of high pressure, acoustic radiation is formed, called cavitation noise. The cavitation noise sensor 5, for example a hydrophone, generates an electrical signal proportional to the acoustic radiation in the infrasound and sound ranges. This signal is fed to the input of the oscillation frequency control unit 6 of the elastic shells 3, where, using feedback, such control signals are generated to the vibration drives 4 of the elastic shell 3 so that cavitation noise is minimized. The greatest effectiveness of the proposed method of reducing propeller cavitation will be due to the coincidence of the frequencies of the natural oscillations of the cavitation cavity, as a certain vapor-gas volume, with the vibration frequency of the elastic shell 3. The vibration intensity can be insignificant due to the positive influence of resonance, according to calculations this resonance occurs in the range of 100 -1000 Hz. (56) 1. USSR author's certificate N 954597, cl. F 03 B 11/04, 1980.

2. Авторское свидетельство СССР N 1736838, кл. B 63 H 1/18, 1989. 2. USSR copyright certificate N 1736838, cl. B 63 H 1/18, 1989.

Claims

METHOD FOR REDUCING CAVITATION OF SCREW SCREW AND DEVICE FOR REDUCING CAVITATION OF SCREW SCREW
1. A method of reducing cavitation of a propeller by exposing cavitation cavities to ultrasonic forced vibrations with an intensity below the cavitation threshold, characterized in that the forced vibrations are created in cavitation zones by means of elastic shells with a frequency that coincides with the natural frequency of the cavitation cavity in the range of 100 - 1000 Hz , and the intensity limited by the limit of tension of elastic shells.

2. A device for reducing cavitation of the propeller containing elastic shells arranged to be located in the cavitation zones of the blades and their vibration modes, characterized in that it is equipped with a cavitation noise sensor and a control unit for the oscillation frequency of the elastic shells in series, the number of outputs of which the number of blades of the propeller, and all these outputs are associated with vibrational modes of the corresponding shells.