Рис. 266. Области возникновения кавитации на профиле

ся, и свойства профиля становятся хуже; при совсем малых значениях сг сила тяжести винта делается очень небольшой.

Кавитационная диаграмма дает ясное представление о состоянии кавитации в каждом отдельном случае. Область состояний (а, сг) справа от кривых а, 6 и с свободна от кавитации, и поэтому здесь сила тяги и сопротивление такие же, как и при больших значениях сг. При состояниях (а, сг), отвечающих точкам, лежащим слева от кривых а, Ь или с, возникает кавитация соответственно в передней части подсасывающей стороны профиля, в средней части этой стороны и в передней части стороны с повышенным давлением (рис. 266). При состояниях (а, сг), лежащих слева от Ь и с, кавитация возникает одновременно и в средней части подсасывающей стороны и в передней части противоположной стороны профиля. При состояниях (а, сг), соответствующих областям, заштрихованным косыми линиями, имеется опасность разъедания лопастей (при этих состояниях конец наполненной паром полости находится на лопасти, см. ниже). При состояниях (а, сг), лежащих в области, заштрихованной горизонтальными линиями, возникают ритмичные колебания потока, с которыми связано появление значительных сил, сотрясающих лопасть винта. Наконец, при состояниях (а, ст), лежащих в незаштри-хованных областях слева от а, Ь или с, режим работы винта безопасен. Гельмбольд обратил внимание на следующее обстоятельство. Если на кавитационной диаграмме вместо значений а и сг откладывать значения и где S = , т.е. отношению толщины профиля к его ширине, то для аффинных профилей разной толщины получаются кривые Ь,

Helmb old Н., Hydromechanische Probleme der SchiflFsantriebs, стр. 338.

Рис. 267. Разъедание лопасти гребного винта вследствие кавитации

приближенно между собой совпадающие. Это связано с тем, что разности давлений на профиле при одинаковых значениях приближенно пропорциональны величине 6. Отсюда следует, что если желательно построить винт с малым значением числа сг, то необходимо взять очень тонкий профиль. (Напомним, что такое же правило мы получили и для воздушных гребных винтов при приближении к скорости звука, правда вследствие совсем других оснований.) При построении кавитационных

диаграмм в координатах Ц- и более или менее совпадают также и

о о

кривые а и с для отдельных аффинных профилей.

Разъедание металла вследствие кавитации обычно наступает в том месте, где происходит скачок уплотнения, сопровождающийся, как было упомянуто, столкновениями пузырей пара. При этом части воды, до этого разделенные пузырями, сталкиваются друг с другом с конечными, но различными по величине скоростями, вследствие чего возникают очень высокие местные импульсивные давления (см. §3). К этим ударным действиям часто присоединяются химические действия. Воздух, выделяющийся из воды при кавитации, богаче кислородом, чем обычный воздух. Под действием импульсивного давления этот обогащенный кислородом воздух вдавливается в поры металла, а затем, после падения давления, вырывается оттуда. Это означает, что слой металла, близкий к поверхности, подвергается переменной нагрузке. В результате всех этих явлений, полностью до сих пор еще не выясненных, на поверхности металла появляются маленькие углубления и бороздки, которые постепенно, если кавитация длится продолжительное время, углубляются и разрастаются, вплоть до того, что из лопасти или лопатки выпадают отдельные кусочки металла - происходит своеобразное разъедание металла, он принимает на большую глубину губчатое

Бoлee подробно см. у Ackeret J., Handbuch der Experimentalphysik, т. IV, часть!, а также у НаИегР., Handbuch der WerkstofFpriifung Berlin, 1939, т.Н,

Рис. 268. Разрез через лопасть гребного винта, подвергнувшегося навигационному разъеданию

строение. На рис. 267 изображен пример такого разъедания бронзовой лопасти гребного винта торпедного катера. На рис. 268 показан разрез через кусок этой же лопасти.

§ 3. Гидравлический удар. Глиссирование, а) Ударные явления. Если в трубе вследствие временного понижения давления происходит разрыв столба жидкости, то пространство между разъединенными частями жидкости наполняется ее паром. Если затем давление вновь повышается, то полость, наполнившаяся паром, смыкается, и при этом наблюдается резкий, как бы металлический удар. При смыкании полости кавитации разорвавшиеся части столба жидкости движутся навстречу друг другу с некоторой относительной скоростью w и при встрече ударяются. Для выяснения того, что происходит при таком ударе, можно в первом приближении принять, что свойством упругой сжимаемости обладает только жидкость, стенки же трубы - неупругие (в действительности, они, конечно, упругие). В упруго-сжимаемой среде скорость распространения звука равна

стр.471.

Такое явление наблюдается, в частности, при быстром закрывании водопроводного крана, поставленного на более или менее значительном расстоянии от выходного конца трубы. Тогда между краном и выходным концом трубы вода сначала по инерции продолжает двигаться вперед, причем возникает кавитация, но затем под действием атмосферного давления начинает двигаться назад. При этом она приобретает скорость, которая при отсутствии трения была бы такой же, как и начальная скорость.