Техника - молодёжи 1944-10-11, страница 14

Е. МИИЧЕИКОВ

говорящая о том, точит», казалось

русская пословица что «вода и камень бы, не применима к современным твердым и сверхтвердым сортам стали. В са-цом деле, что может сделать податливая вода с «прочной сталью? Однако, увеличивая размеры турбин, гребных винтов кораблей, роторе» насосов, а главное — увеличивая скорость их вращения, инженеры столкнулись с фактом сильного износа и даже выхода из строя деталей этих машин, работающих в водяном потоке.

На поверхности стальных лопастей гидравлических турбин, гребных винтов появляются» изъяны, напоминающее вначале как бьг булавочные уколы или следы от удара керном. Эти изъяны, увеличиваясь, сливаются в крупные раковины и в конце концов настолько ослабляют прочность детали, что возникает опасность поломки от напряжений, связанных с работой! машины» Приходится периодически заменять изношенные части или производить дорогой ремонт.

Эти повреждения (поверхности нельзя объяснить химическим действием воды; они не «наблюдались у тихоходных машин; по самому виду они не похожи на постепенное разъедание поверхности, а напоминают результат ударов острым орудием.

Что же может наносить удары по корабельному винту, работающему в про-зрачно-чистой -морской воде?

Здесь следует вспомнить одно хорошо известное всем явление: закипающий самовар или чайник на плите издает звук, Это происходит оттого, что у горячего дна иле трубы самовара

Вслушиваясь е шум работающей турбины, доктор Арк-Синус обнаружил сильные удары, сотрясающие даже самый корпус машины.

образуются мелкие пузырьки пара, которые, поднимаясь в более холодные слои воды, исчезают, так как пар ежи ва обращается а воду; при этом окружающая пузырек вода смыкается с большой стой и получается миниатюрный гидравлический удар, сотрясающий всю массу жидкости» Множество таких быстро следующих друг за другом сотрясений и порождает характер» ный звук.

Оказывается, что при работе быстроходных» гидравлических машин в воде тоже получаются такие пузырьки, но не от нагревания, а тю другой причине. При быстром ©ращении ротора' турбины или: корабельного винта создаются мощные шхревые потоки, хорошо заметные в буруне за кораблем. По известному закону гидродинамики, открытому петербургским академиком Даниилом Бер-

нуллй, боковое давление в быстро движущейся жидкости понижается пропорционально скорости движения. В тех местах потока, где давление уменьшится настолько, что станет равно давлению водяных паров пря данной температуре, образуются пузырьки и ли целые полости, наполненные паром. Завихренный поток как бы вскипает, как вскипает холодная! вода под колоколом воздушного насоса -при. достаточном разрежении.

Это явление получило в технике название кавитации от латинского слова «кавеша» — полость, пещера.

Кавитация была впервые обнаружена при работе быстроходных турбин с большой высотой «всасывания. ^Высотой всасывания называется высота водяно-

Заглянув{ внутрь закипающего чайника, Арк-Синус увидел, как у горячего дна образуются тысячи пузырьков пара. Поднимаясь вверх, они исчезают с мелодичным звуком.

то столба, расположенного ниже ротора турбины.)

Пузырьки и полости, образующиеся при работе, турбины «ли гребного винта, далеко не так безобидны, как в чайнике или самоваре. Отрываясь от лопастей и попадая в слои воды с большим давлением, они быстро смыкаются, так как пары воды при обычной температуре обладают очень маленькой упругостью- Возникающие при это* .сотрясения столь значительны, что уже сами по себе опасны для турбины или винта. Но дело обстоит гораздо хуже, когда смыкание воды происходит у самой поверхности металла, например у лопастей винта. Удары, при которых развивается очень большое мгновенное давление, оставляют сперва мелкие, а потом все более к более серьезные изъяны на поверхности стали, приводя к довольно быстрому износу деталей. При

постоянной скорости вращения турбины или; гребного ш;та образующиеся* при; кавитации пузырьки сносятся? потоком» воды всегда примерно к одним и тем же местам лопастей. При этом наибольшим повреждениям подвергаются те части лопастей, вблизи которых вихревые потоки медленнее, где, следовательно, давление воды больше. Очевидно, это будут места, расположенные ближе к оси враще$пя^ имеющие метшую штшую скорость. Разрушению разрыхленной поверхности способствует также выделяющийся при низком давлении растворенный* в воде кислород, окисляюфй железо.

Кроме разрушительного действия на металлу возникающие в воде при кавитации полости, наполненные паром, вызывают снижение эффективности гидравлических машин. На первый взгляд может показаться_} что, увеличив скорость вращения винтов корабля, мы всегда получим увеличение скорости и самого корабля. Однако вследствие вскипания воды при кавитации, винт начинает работать не в сплошной массе жидкости, а в смеси .жидкости и пара, его упорная сила падает, *г сколько бы мы ни повышали чнсЙо оборотов винта, скорость корабля от этого не увеличится

Стремясь повысить эффективность л долговечность машин,, нужно научиться бороться с разрушением стали водой. Современная техника достигает этого двумя* путями. Во-первых, путем придания движущим деталям соответствующей удобообтекаемой« формы, предотвращая завихрения* и, следовательно, предупреждая? кавитацию, и* во-вторых, путем применения особо прочных, сверхтвердых поверхностей в местах, наиболее подверженных гидравлическим ударам' при кавитации, %

Для испытания различных веществ на стойкость создают искусственно условия, вызывающие кавитацию у этой⁵ поверхности. Это можно сделать, заставив испытуемую поверхность совершать быстрые колебания в воде. При движении пластинки в одну сторону у ее поверхности появятся пузырьки пара, при ^! возвратном движении они сожмутся, и получится эффект гидравлического удара. Так за короткий срок можно" получить представление о стойкости того или иного вещества. Обнаружено, что наряду со сверхтвердыми веществами хорошо противостоят разрушению воды мягкие, упругие вещества —резина, текстолит. Это открывает возможность применения их* для! борьбы с вредными последствиями кавитации в быстроходных гидравлических машинах.

Поиски надежных средств борьбы с разрушением стали водой являются одной из важных задач нашей советской техники, наших кораблестроителей, строителей мощных гидроэлектростанций. Наши «машины должны быть самыми надежными и самыми долговечными s мире!

} Стальная лопасть винта разрушена водой.

12