Техника - молодёжи 1947-01, страница 10
В, РЕУТ в хмурое утро весеннего дня 1915 года новый, только что снятый со стапелей английский миноносец вышел в пробный рейд. Корабль прошел вдоль берегов Англии и устремился в широкие просторы Атлантики. Миноносец вел себя прекрасно. Он был послушен в руках* опытных моряков и наредкость чуток к малейшему повороту руля. Хорошо. Теперь — скорость. Капитан повел миноносец в атаку. Полный ход! Гребные винты запели сильнее. Ничего, ничего. Попробуем еще. Самый полный! Приступ мелкой дрожи овладел кораблем. Невообразимый шум винтов резал слух. Пенились белые барашки за кормой. Но скорость не возрастала. Как будто ее пожирала проклятая тряска корабля. — Плохо дело, — доложил механик, и он произнес страшное для морских инженеров слово: «кавитация». Миноносец оказался не одиноким в своем иесчастни. Враг высокой скорости— павитания дала себя почувствовать и на других скоростных судах, особенно военных. И в самый разгар первой мировой войны англичане вынуждены были создать специальный ученый комитет для борьбы с этим вредным явлением в практике морского судоходства. Жители небольшого американского городка Фичбург оживленно обсуждали предстоящее событие. Закрываются шлюзы плотины, перегораживающей «водную артерию» города — мелководную речку Нашуа. Правда, это небольшое сооружение, всего 45 метров длиной и 4,5 метра высотой. Но наконец-то городской водопровод получит воду, много воды! Весь день у плотины толпился народ. Вода медленно подымалась. Вот она достигла уровня плотины. Первые струи, мягко шурша, перекатились через ее матовый железобетонный гребень. Шум водопада заполнил предвечернюю тишину городка. Ночью жители города были разбужены* грозными звуками. Начали дребезжать стекла в окнах. Сначала слабо, затем все сильнее и сильнее. Со стороны плотины доносился сильный гул. Временами раздавались приглушенные удары, точно звуки отдаленных взрывов. Во многих домах, расположенных от плотины в радиусе до одной мили, от сотрясения падала с полок посуда, подпрыгивали столы и стулья. Плотина свирепствовала днем и ночью, и ничего с ней не могли поделать. Наконец группа фермеров, чьи владения располагались в непосредственной близости от плотины, пригрозила владельцу этой возмутителъницы спокойствия судебным процессом Пришлось обратиться к виднейшим гидротехникам. Инженеры обнаружили, что наибольшие звуковые эффекты получались, когда уровень воды находился на 6 дюймов выше уровня плотины. Тогда между сплошной падающей водяной завесой и плотиной создавались сильные вакуумные пустоты (разреженные воздушно-паровые пространства). Вода стремительно врывалась в эти пустоты, сопровождая свои диверсии мощными гидравлическими ударами и грохотом. В остальных случаях, когда уровень воды был выше или ниже шести дюймов над уровнем плотины, условия для образования вакуумных пустот ухудшались и звуки глохли. Это тоже была кавитация. Когда вступила в строй гидростанция Сэф-Харбор, о ней! писали все американские газеты. На гидростанции были установлены огромные турбины Каплана, каждая мощностью в 50 000 лошадиных сил. Десятки крупных и мелких предприятий пользовались ее электроэнергией. Но прошло полгода, и мощность электростанции сильно пала. В чем де* ло? Может быть, снизился напор воды? Нет. Уровень водьц был прежним. А гидростанция работала все хуже и хуже. Наконец через восемь месяцев эксплоа-тации решили проверить турбины. Лопатки и горловины турбин оказались сплошь изгрызанными глубокими крупными раковинами. В этом была причина падения мощности гидротурбин. И в этом повинна была кавитация. Что же такое кавитация? Слово «кавитация» произошло от слова «cavity» — каверна, пустота, полость. Кавитация — это образование пустых полостей в движущейся жидкости. С увеличением скорости вращения гребного винта, а следовательно, и скорости воды, окружающей винт, давление струй воды на поверхность винта постепенно уменьшается В отдельных частях у поверхности винта оно может понизиться до такой степени, что станет равно давлению водяного пара при данной температуре. Тогда в этом месте происходит разрыв сплошного потока во- Рис. С* ВЕЦРУМБ и А. КАТКОВСКОГО ды и образуется полость (каверна), заполненная паровоздушной смесью. Чем быстрее будет работать винт или, что то же самое, чем быстрее будет двигаться вода, окружающая винт, тем больше будет становиться и каверна. В этих случаях винт работает в смеси воды с водяными парами. С увеличением числа оборотов упорное давление винта растет гораздо медленнее, чем до появления разрыва в сплошном потоке воды, и в конце концов почти совсем перестает расти, несмотря на увеличение мощности» судовых двигателей и числа оборотов винта. В результате коэфициент полезного действия гребных винтов резко падает, а следовательно, почти не растет и скорость судна. Это явление сопровождается другим, еще более неприятным процессом. Разорванный каверной поток воды старается слиться воедино. Вода врывается в каверну со страшной силой, производя гидравлический удар. Сила этих ударов настолько велика, что происходит вы-щербливание лопастей винта — так называемая эрозия, • по своему характеру нередко напоминающая коррозию—разрушение металла ржавчиной. Так же разрушающе действует кавитация и на рабочие органы1 других гидравлических машин — гидротурбин, пропеллерных насосов. Для того чтобы эффективно бороться с вредными последствиями кавитации, надо всесторонне изучить это явление. В Советском Союзе изучением явления кавитации и методов борьбы с вредными последствиями ее занято несколько научно-исследовательских институтов и лабораторий. В частности, большие научно-исследовательские работы в области кавитации проводит Всесоюзный научно-исследовательский институт гидромашиностроения (ВИГМ). Здесь на специальных стендах производятся исследования рабочих колес гидравлических турбин под руководством видного исследователя в области гидромашиностроения профессора В. С. Квят-ковского. Здесь испытывались модели рабочих колес гидротурбин, установленных на Рыбинской гидроэлектростанции, ведутся испытания для Камской (Моло-товской) и Куйбышевской ГЭС. Более глубоко изучаются явления кавитации и условия ее возникновения в специально созданных для этого гидродинамических трубах. В мире насчитывается всего несколько таких гидродинамических труб. Из них самая большая по своим размерам и На рисунке слева изображена начальная стадия кавитации инфракавитация; справа — вторая, развив- шаяся стадия кавитации ~ суперкавитация. |
