Full resolution (JPEG) - On this page / på denna sida - H. 34. 18 september 1956 - Propellerkavitation, av Curt Borgenstam - Diskussion, av H Åhman, L Pehrsson, E Hogner, E Englesson, S Bergström, V Fixén, Wennerberg, Kock samt Curt Borgenstam
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
Below is the raw OCR text
from the above scanned image.
Do you see an error? Proofread the page now!
Här nedan syns maskintolkade texten från faksimilbilden ovan.
Ser du något fel? Korrekturläs sidan nu!
This page has never been proofread. / Denna sida har aldrig korrekturlästs.
774
’ TEKNISK TIDSKRIFT
ha fått några frätor på dem, medan motsvarande propeller
i full skala uppvisar frätor redan efter ca 30 h drift. I
liten skala kan man därför få prova i bortåt 1 000 h innan
man får frätor, och därvid kan även elektrolytisk inverkan
påverka resultatet.
Som föredragshållaren nämnde, finns det flera olika slags
kavitation som uppträder på en propeller.
Spetskavitatio-nen och den kavitationsvirvel, som utgår från centrum av
propellerdruvan, är bägge ofarliga för själva propellern,
men de kan åstadkomma frätor på roder och andra delar
av skrovet, som kan träffas av dem. Skiktkavitationen ser
ut som en tämligen stabil bubbla, och vid dess kant ser
man ungefär som en frans av små bubblor. Vid varierande
belastning får man olika gränslinjer för skiktkavitationen.
Om man jämför det band av frätningar som man kan
finna på en handelsfartygspropeller, så stämmer det
ganska bra med observationerna på motsvarande
modellpropeller. De frätor inan får på en sådan
handelsfartygspropeller, kan det ta månader innan man kan konstatera.
När skiktkavitationen uppträder på mycket bredbladiga
propellrar, kan den bli farlig på ett annat sätt. Den kan
då börja pulsera, och ser ut ungefär som en flammande
eld. Samtidigt vibrerar propellern kraftigt, och t.o.m. pä
en liten modellpropeller med 250 mm diameter kan
vibrationerna bli så kraftiga att tankförsöket måste avbrytas.
Försök med kaviterande propellrar i full skala har gjorts
både i Tyskland och England. Det är emellertid bara
skiktkavitationen man har lyckats fotografera. Vissa forskare
har härav velat dra den slutsatsen att endast denna typ
av kavitation förekommer i verkligheten. Den förekommer
även vid backgång, och brukar då täcka bela
propellerbladet. I sådana fall kan det egendomliga inträffa, att
kavitationen t.o.m. förbättrar verkningsgraden hos propellern.
Detta gäller speciellt för mycket bredbladiga propellrar,
och är särskilt utpräglat vid backgång.
Skiktkavitationen tycks på hårt belastade propellrar
alltid börja vid inloppskanten. Bubbelkavitationen däremot
brukar utgå från en punkt något för om den tjockaste
delen av sektionen, och den kommer redan vid låga
kavi-tationstal och låg belastning. Den förekommer för övrigt
överallt där man har en förtjockning av sektionen, vilket
ju särskilt är fallet intill navet. Där brukar den
åstadkomma svåra frätor, som föregås av blankhamring av ytan.
Även om man kan åstadkomma en kavitationsfri
propeller vid likformig parallellströmning hos vattnet, så blir det
inte så lätt vid de verkliga arbetsförhållandena. Här
tillkommer medströmmen som kan vara mycket
oregelbunden. Det mest typiska exemplet är stora enpropellerfartyg
ined hög maskineffekt. Vid t.ex. en tankbåt kan man ha en
medelmedström av ca 33 %>, medan den varierar från
90 °/o akter om akterstäven i övre delen av
propellerbrunnen, och 10 %> akter om propellerns centrum. Man har
gjort en del försök för att förbättra dessa förhållanden,
som är mycket besvärande för propellerkonstruktören.
Bl.a. har Hogner mycket tidigt gjort experiment i denna
avsikt med s.k. "YVulstwellenform". Saken har i Tyskland
tagits upp igen, och man är numera angelägen att anordna
rymliga propellerbrunnar och fribärande
hylskonstruktio-ner, som skall ge bättre tillströmning.
Vid tvåpropellerfartyg är det närmast axelbäraren som
erbjuder problem ur medströmssynpunkt. Den ger alltid
en viss störning av propellerns arbetsförhållanden, som
det gäller att minska så mycket som möjligt. För att finna
rätt orientering för axelbärarens armar, har man börjat
att i kavitationstankarna söka imitera den verkliga
medströmmen och den verkliga anströmningsriktningen. I
Wageningens tank åstadkommer en medström genom en
"bikaka" av ventiler i tilloppet, vilka kan regleras utifrån.
Vid KMW har vi i stället för om propellern i vissa fall byggt
in en modell av det aktuella akterskeppet. Det visar sig
därvid att propellrar som är kavitationsfria vid ett
vanligt försök ofta kaviterar mycket kraftigt, när de placeras
bakom ett akterskepp.
Vattnets sneda anströmning medför att infallsvinkeln mot
bladsektionerna varierar under varvet. Därför hjälper inte
i ett sådant fall den vanliga metoden, att bara öka
bladytan. I stället måste man åstadkomma sektioner som har
jämnare tryckfördelning.
Nya metoder för propellerberäkning har, som
föredragshållaren nämnde, kommit fram under de senaste åren. De
är emellertid tyvärr också behäftade med vissa fel. Man
räknar numera inte bara med en vanlig gitterkorrektion,
utan tar också hänsyn till att vattnet ej rör sig utmed
bladytan längs rätlinjiga banor utan i kroklinjer. Detta
har behandlats av bl.a. Ludwig och Ginzel. Genom
tankförsök kan man kontrollera beräkningarna. Man kan
beräkna undertryckskurvorna för profilerna, och sedan
genom ett kavitationsförsök kontrollera var kavitationen
inträffar.
Professor E Hogner: Man förvånar sig över att i vissa
fall den olikformiga tillströmningen till propellern inte
åstadkommer mer besvär än den gör. Om man dock t.ex.
framför en frifarande propeller placerar en smal
axelbärare, så kommer verkningsgraden att sjunka med åtskilliga
procent. Man får emellertid ha uppmärksamheten riktad
på ytterligare ett fenomen. Vid "Internationaler
Konfe-renz fiir hydromechanische Probleme des Schiffsantriebes"
i Hamburg 1932 påpekade Prandtl att tidsfaktorn spelar
in. Detta eliminerar visserligen inte de ögonblickliga
topparna eller dalarna som kommer in vid tillströmningen,
men de mildras i någon mån. Den nyssnämnda
verkningsgradsförlusten härrörde inte från kavitationen utan från
olikformig tillströmning.
Beträffande föredragshållarens erinran att luft i vattnet
kan minska kavitationens slagverkan, så kan nämnas att
Föttinger en gång på en kongress demonstrerade detta
fenomen på följande sätt. Han visade två provrör, bägge
tillslutna och till hälften fyllda med vatten. I det ena
fanns, förutom vattnet, luft av vanligt tryck. Det andra
var evakuerat. När man skakade dem kunde man
konstatera en stor skillnad i ljudet. I det förra fallet hördes det
vanliga lätta plasket, men i det andra lät det som om det
varit en stålstav som slog mot glasväggen. Vad nu denna
närvaro av luft och gaser i vattnet beträffar, så är det
nog som Borgenstam nämnde, att de mildrar slagen. 1
gengäld åstadkommes en tidigare kavitation, och det är
därvid inte bara ångbildningstrycket utan även de lösta
gasernas utskiljning, som kommer in i bilden. Detta har bl.a.
påpekats av Edstrand. Man har därvid också sökt komma
fram till ett nytt kavitationskriterium, som tar hänsyn
härtill. <
Överingenjör E Englesson: Hos KMW kom vi in på
ka-vitationsproblemet i samband med vattenturbiner av
Ka-plan-typ. Vi blev också den första privata firma, som
skaffade ett eget kavitationslaboratorium. För att utröna
materialets motståndsförmåga gjorde vi först en liten
provapparat, i vilken vattnet fick strömma förbi ett provstycke
med stor hastighet. Det visade sig därvid att rostfritt stål
var överlägset alla andra provade material. I nästa
stadium byggdes en försöksturbin med ca 40 m fallhöjd.
Löphjulet hade fyra skövlar, och dessa utfördes av olika
material. Resultatet visade en sådan överlägsenhet hos det
rostfria stålet, att jag därefter föreslog ritkontoret att vi i
fortsättningen genomgående skulle göra skovlarna av
rostfritt stål. Med rostfritt stål kunde man få mycket finare
yta, och därigenom garantera 0,5 °/o högre verkningsgrad.
Vidare kunde man förutsätta att verkningsgraden även
skulle kunna bibehållas, medan man med skövlar av
vanligt stålgjutgods måste räkna med en försämring av
verkningsgraden med omkring 0,5 %> per år. Turbinens pris
ökade visserligen med ca 5 °/o, men eftersom turbinens
pris i allmänhet blott var 6—12 °/o av hela
anläggningskostnaden, spelade detta ingen större roll. Då vi offererade
våra turbiner alternativt med rostfritt eller vanligt stål i
<< prev. page << föreg. sida << >> nästa sida >> next page >>
