Brytjskie okręty Typu "U" - śpiewające śruby ?

[Grom]

Czy ktoś z Szanownych Kolegów może przybliżyć dokładniej na czym polegał problem "śpiewających śrub" ?

[ObltzS]

Witaj Gromie !
Szkoda, że nie przybliżyłeś nieco szerzej tego zagadnienia - możemy poprosić o więcej danych ?
Czy chodzi o nazwę "rodzajową" [śpiewające śruby] dotycząca odgłosów wydawanych przez pracujące śruby [pochodna efektu zjawiska kawitacji ?!] czy też może o zupełnie inne związane z tym zagadnienia ?

Wyszukałem dwa linki, ale to chyba przysłowiowa "kula w płot" :
- odgłos "śpiewu śruby" : [na marginesie, inne odgłosy morza też są niezwykle interesujące, a rzadko niestety mamy okazję nie tylko je słyszeć, ale nawet wyobrazić sobie ich kakofonię] :
http://oceanexplorer.noaa.gov/gallery/sound/sound.html

- zdjęcia brytyjskich o.p. z okresu II w.ś. :
http://www.navyphotos.co.uk/index22.htm

Pzdr. - ObltzS

[Grom]

Jest to opisane jako wada okrętów typu "U", które przy wyższych obrotach śrub w położeniu podwodnym wydawały dźwięki podobne do gwizdu, stąd wzięła się nazwa "singing propeller". Karnicki miał z tym problemy, również wielu innych dowódców okretów typu "U" w tym Venturer.

[ObltzS]

Trochę linków na ten temat - wyjaśniających same zjawisko [od strony projektowej, technicznej i technologicznej] - z językiem tekstu, kto jak kto, ale Ty nie powinienieś mieć kłopotu Tylko nie "zarwij" nocy nad lekturą.
Pzdr. - ObltzS

http://www.olds.com.au/marine/terminology.html

http://www.hydrocompinc.com/knowledge/w ... ellers.pdf

http://www.intercoastalprop.com/problems.htm

http://stinet.dtic.mil/oai/oai?&verb=ge ... =AD0865382

http://home.xtra.co.nz/hosts/henleyspropellers/faq.htm

http://www.olds.com.au/marine/Do_Propellers_Sing.html

http://www.fas.org/man/dod-101/navy/doc ... IS9_7.html

http://www.rolls-royce.com/marine/downl ... eferry.pdf

http://www.qinetiq.com/home/technologie ... blade.html

http://www.skibstekniskselskab.dk/downl ... 0noise.pdf

http://www.naval-technology.com/contrac ... ship/sspa/

Znacznie więcej na googlach : "singing propeller".
Powodzenia w poszukiwaniach.

[Grom]

Czyli wiadomo, że nic nie wiadomo. Żadnej odpowiedzi skąd to zjawisko się bierze, jak działa, poprostu wiedza ludzk kończy się na metodzie prób i błędów wymiany śrub i liczenia na szczęście, że ta nie będzie śpiewać.

[ObltzS]

Być może jest to jeden z ogólnych problemów budownictwa okrętowego, nadal czekający na swe ostateczne rozwiązanie. Zapewne w tej kwestii nie powiedziano jeszcze ostatniego zadania ...

[Grom]

Być może tak jest, ale nie natknąłem się na jakiekolwiek wzmianki o tym zjawisku w odniesienu np. do budowy u-bootów, natomiast okręty Typu "U" miały ten problem większy.

[ObltzS]

Jakie zjawisko lub zjawiska mogły powodować efekt tzw. "śpiewania śruby".

Temat jak dla mnie, ciekawy sam w sobie, który "zmusił" mnie do odświeżenia pewnych informacji tak o śrubach jak i badaniach modelowych, ale informacje te chyba nie całkowicie wyjaśniają postawiony przez Groma problem.

Aby spróbować to wyjaśnić trzeba kilka słów wyjaśnień dotyczących geometrii i działania śruby. Śruba z uwagi na swój kształt i budowę wykonuje ruch obrotowy ze stałą prędkością kątową ω oraz każdy punkt usytuowany na płacie śrubie porusza się równolegle do osi śruby z prędkością v, kreśląc tzw. linię śrubową, w oparciu o którą można wyznaczyć jeden z istotnych parametrów śruby - skok śruby H.
Płat śruby zwrócony w kierunku ruchu okrętu [statku] to strona ssąca, natomiast przeciwna do niej to strona cisnąca. Krawędź płata śruby skierowana w kierunku jej obrotu to tzw. krawędź natarcia, a przeciwna do niej to krawędź spływu. Najbardziej oddalony od osi śruby punkt na jej płacie określany jest wierzchołkiem płatu - ten punkt wyznacza skok śruby. Płat śruby ma na swoich profilach [przekrojach] kształt zbliżony do profilów skrzydeł samolotów - jest to niezbędne, by w czasie pracy śruby została wytworzona siła hydrodynamiczna P [różnica drogi opływu wody na płacie i wytworzonych tym ciśnień], która rozkłada się na składową osiową T i obwodową K, tworząc napór śruby gwarantujący ruch okrętu i siłę skierowaną przeciwnie do do kierunku obrotu śruby. W oparciu o te składowe wyznacza się bezwymiarowe współczynniki przedstawiane na wykresach określanych charakterystykami hydrodynamicznymi.
Poza tym należy uwzględnić fakt, iż śruba porusza się w warstwie wody, której kierunek jest zgodny z kierunkiem ruchu okrętu [statku] i która już posiada pewną prędkość [opór ciśnienia wody w części dziobowej i rufowej, warunkujący rodzaj opływu wody wokół kadłuba, który może być uporządkowany - laminarny lub burzliwy - turbulentny, a to z kolei wpływa pośrednio na zjawisko kawitacji]. Jeżeli warstwa ta ma prędkość c, i jest zgodna z kierunkiem ruchu okrętu płynącego z prędkością v, to śruba okrętowa ma prędkość względem otaczającej jej wody równą :
V = v - c
Z kolei stosunek c/v [tzw. współczynnik strumienia nadążającego] ma ważne znaczenie przy określaniu sprawności napędowej śruby.
Dodatkowymi parametrami ważnymi przy przy projektowaniu śruby są : skok śruby H, średnica śruby D, stosunek H/D, ilość płatów z oraz pola : kręgu śruby, powierzchni rzutu normalnego, rozwiniętego i wyprostowanego płata śruby.

W trakcie projektowania śruby wyznacza się trzy etapy :
- określanie napędu z odpowiednią mocą i liczbą obrotów [uzyskane zadanej prędkości i uciągu], ten etap wstępnie wyznacza geometryczne wymiary śruby,
- prawidłowy dobór wymiarów śruby jako funkcji maksymalnego naporu i najwyższej sprawności,
- wyznaczenie charakterystyk napędowych okrętu [statku], tj. wykresów naporu śruby, momentu obrotowego i mocy na śrubie dla zadanych obrotów w funkcji prędkości.
Powyższe pokazuje, jak wiele czynników wzajemnie od siebie zależnych, ma wpływ na prawidłową i optymalną pracę śruby. Ciekawi mnie również fakt, czy znaczenie mogło mieć także usytuowanie osi wału [a tym samym płaszczyzny śruby] w stosunku do płaszczyzny podstawowej okrętu [PP] - oś linii wału w U-Bootach była równoległa do PP, jak to sie miało w angielskich o.p., czy była odchylona od poziomu i o ile stopni ?

Do wyznaczenia współczynnika strumienia nadążającego i charakterystyk hydrodynamicznych istotnych w trakcie projektowania śruby przeprowadza się badania modelowe , przy czym ważne jest zachowanie wiernego podobieństwa geometrycznego modelu i śruby a także podobieństwa przepływu wody na modelu i śrubie [określane jako podobieństwo kinematyczne].
Badania te przeprowadza się jako badania modeli śrub swobodnych lub jako modeli okrętu [statku] z własnym napędem. Badania samych śrub przeprowadza się w tunelach kawitacyjnych lub hydrodynamicznych [stanowiskach przepływowych], gdzie nie występuje swobodna powierzchnia wody [śruba jest całkowicie zanurzona w przepływającej wodzie] i jest możliwość regulowania w nich ciśnienia atmosferycznego. Mają one odwzorować rzeczywiste warunki pracy śruby.
W przypadku śrub okrętowych istotnym zagadnieniem podczas jej pracy jest problem kawitacji - terminem tym określa się zjawisko wrzenia cieczy występujące na powierzchni ciała stałego w stałej temperaturze, wywołane obniżeniem ciśnienia. W odniesieniu do śruby napędowej zjawisko to tworzy się, gdy na płacie po stronie cisnącej wytwarza zwiększone ciśnienie wody, a po stronie ssącej płata ciśnienie wody zostaje zmniejszone i staje się równe ciśnieniu krytycznemu wydzielania się gazów z wody, które przyjmuje się jako równe ciśnieniu pary wodnej nasyconej. Od tego momentu pomiędzy powierzchnią płata od strony ssącej a wodą wytwarza się obszar wypełniony parą wodną - mieszaniną kropelek wody i pęcherzyków gazu. Kawitacja jest wysoce niekorzystnym i szkodliwym zjawiskiem, zmieniając opływ wody wokół płatów śruby, zmniejszając wydatnie siłę naporu a tym samym i sprawność [zmiana rozkładu ciśnienia na profilu płata] i jest przyczyną mechanicznej erozji [wżery korozyjne doprowadzające do urwania np. płata śruby].

Zjawisko to zostało po raz pierwszy odkryte niemal jednocześnie przez Barnaby'ego na niszczycielu HMS "Daring" w 1894 r. oraz przez Ch. Parsonsa na wybudowanym przez siebie pierwszym okręcie z napędem turbinowym "Turbinia". Jednostka ta była wyposażona w dwupłatową śrubę o średnicy fi 760 mm i pomimo dużej mocy turbiny i dużej prędkości obrotowej uzyskała niewielką prędkość z uwagi na wystąpienie zjawiska kawitacji. Cztery lata później Ch. Parsons próbując rozwikłać ten problem przeprowadził pierwsze badania modelowe śruby z uwzględnieniem kawitacji - po wyprowadzeniu wzoru Parsons doszedł do wniosku, że spełnienie warunków wzoru może nastąpić pod warunkiem obniżenia ciśnienia statycznego, a to było niemożliwe do uzyskania w tradycyjnych basenach modelowych. Rozwiązaniem tego problemu było zbudowanie przez Parsonsa hermetycznie zamkniętego kanału obiegowego o średnicy przekroju fi 150 mm, umieszczenie tam modelu śruby i obniżeniu ciśnienia wewnątrz kanału przez zastosowanie pompy próżniowej. Dalsze próby zostały przeprowadzone ze zwiększeniem ciśnienia pary wodnej nasyconej przez podgrzewanie wody w kanale - pozwoliło to na uzyskanie obniżenia liczby kawitacji. W wyniku tych badań Parsons zwiększył liczbę śrub napędowych i zmniejszył ich średnicę osiągając jak na tamte czasy rekordową prędkość "Turbinii" równą 34 węzłom !!! Zachęcony tymi wynikami Parsons wybudował drugi większy tunel kawitacyjny w 1910 r.

Do wybuchu II w.ś. powstał trzeci, ale znacznie ulepszony tunel kawitacyjny o średnicy przestrzeni pomiarowej [badawczej] fi 500 mm i prędkości przepływu równej 13 m/s, który wybudowano w 1930 r. w Niemczech w zakładzie badań modelowych HSVA w Hamburgu [Hamburgische Schiffbau-Versuchs-Anstalt]. Niemcy wzorowali swój tunel nie na prototypie Parsonsa, lecz poszli zupełnie inna drogą myślową - tunel ten wzorowany był na konstrukcji tuneli aerodynamicznych. Ponieważ tuneli aerodynamicznych w owym czasie było znacznie więcej niż tuneli wodnych, przyjęcie takiego założenia pozwoliło na wykorzystanie już ogromnego doświadczenia nabytego w projektowaniu tych urządzeń.
Jako ciekawostkę warto podać fakt, iż w trakcie montowania w zakładzie badań modelowych Admiralicji Brytyjskiej w Haslar dużego tunelu kawitacyjnego, którym był właśnie ów tunel wywieziony ze zniszczonego działaniami wojennymi zakładu badań modelowych HSVA w Hamburgu, badano przy okazji montażu nowe elementy tego tunelu, uruchamiając go ostatecznie jako tunel aerodynamiczny [chodziło o sprawdzenie, czy niektóre elementy z uwagi na zmianę przeznaczenia mogą mieć lżejszą konstrukcję].

To prawdopodobnie jest częścią odpowiedzi, dlaczego w odniesieniu do niemieckich okrętów podwodnych [i nie tylko zresztą podwodnych] zjawisko "śpiewania śruby" nie występowało. Nie wspomina o tym także literatura wspomnieniowa, odnosząca się do U-Bootwaffe [głównie wyd. FINNA - "Seria z kotwiczką"] oraz opracowania i wydania innych wydawnictw : MAGNUM, AJ-Press i inn. Prawdopodobnie problem ten nigdy nie miał miejsca, z uwagi na nowatorskie podejście do problemu i przewagę w stosowanej metodologii tak badań jak i samych obliczeń - przynajmniej w tej dziedzinie niemieccy konstruktorzy okrętowi musieli być o duży krok do przodu w stosunku do innych krajów.

Dzisiaj trudno jest chyba o pozyskanie pełnych danych dotyczących głównych parametrów śrub okrętowych stosowanych do napędu na niemieckich jak i angielskich okrętach podwodnych, charakterystyk hydrodynamicznych, wartości współczynnika strumienia nadążającego i innych, które pozwoliłyby na przeprowadzenie porównań i występujących rozbieżności. Ale to zadanie dla specjalistów w tej dziedzinie. Być może w nich tkwi odpowiedź na pytanie zadane przez Kol. Groma.

Przy okazji wyszperałem nieco danych o śrubach montowanych na różnych typach U-Bootów, ich prędkościach obrotowych i materiałach stosowanych do ich budowy.

Typ IA posiadał dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1650 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typy IIA, IIB, IIC i IID posiadały dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 850 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ III [projekt z 1933 r.] przewidywano dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1650 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ VIIA posiadał dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1230 mm.
Liczba obrotów SG [silniki główne spalinowe napędu nawodnego] : 470÷485 obr/min.
Liczba obrotów SE [silniki elektryczne napędu podwodnego] : 322 obr/min.

Typy VIIB, VIIC, VIIC-41, VIIC-42, VIID oraz VIIF posiadały dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1620 mm. Śruby te wykonywano w postaci jednolitego odlewu - wykonane były one z żeliwa stalowego [symbol Stg 45.81 BK - norma KM 9106/01-42], które jest materiałem tanim charakteryzującym się małą wytrzymałością i stosunkowo małą odpornością na korozję [zjawisko kawitacji śruby]. Prawdopodobnie o wyborze takiego materiału zadecydował jego niski koszt [co musiało być istotne w warunkach gospodarki wojennej] oraz ilość, jaką trzeba było wykonać dla najliczniej budowanego typu U-Boota - każda "siódemka" posiadała 2 śruby napędowe [693 U-Booty x 2 = 1.386 szt.].
VIIB :
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 295 obr/min.

VIIC :
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 295 obr/min.

VIIC-41 :
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 295 obr/min.

VIIC-42 :
Liczba obrotów SG : 530 obr/min.
Liczba obrotów SE : 295 obr/min.

VIID :
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 295 obr/min.

VIIF :
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 295 obr/min.

Typ IXA posiadał dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1920 [1720] mm. Materiał : stop mosiądzu o symbolu SoGMs.
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 205÷275 obr/min.

Typy IXB, IXC, IXC-40 posiadały dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1720 [1920] mm. Materiał : stop mosiądzu o symbolu SoGMs. Odo roku 1942 stosowano żeliwo stalowe [symbol Stg 45.81 BK - norma KM 9106/01-42].
IXC :
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 205÷275 obr/min.

IXC-40 :
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 205÷275 obr/min.

Typ IXD-1 posiadał dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1900 mm [1850 mm po przebudowie na okręty transportowe i zmianie systemu napędowego] mm. Materiał : żeliwo stalowe [symbol Stg 45.81 BK - norma KM 9106/01-42].
Liczba obrotów SG : 470÷490 obr/min.
Liczba obrotów SE : 205÷275 obr/min.

Typy IXD-2 oraz IXD-42 posiadały dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1850 mm. Materiał : żeliwo stalowe [symbol Stg 45.81 BK - norma KM 9106/01-42].

Typ XB posiadał dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1900 mm. Materiał : żeliwo stalowe [symbol Stg 45.81 BK - norma KM 9106/01-42].

Typ XIV posiadał dwie trójpłatowe śruby. Brak danych o średnicy śrub oraz zastosowanym do ich wykonania materiale.

Typ "V 80" [jednostka eksperymentalna, nie otrzymała nr typu] - brak danych o ilości śrub, ilości łopat na śrubie, średnicy i zastosowanym materiale.

Typ "V 300" [typ XVIIA] - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 1750 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ "Wa 201" [typ XVIIA] - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 2000 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ "WK 202" [typ XVIIA] - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 2000 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ XVIIB - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 1750 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ XVIIG - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 1900 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ XVIIK - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 1800 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ XVIII - dwie śruby trójpłatowe o średnicy fi 1900 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ XX - brak danych o ilości śrub, ilości łopat na śrubie, średnicy i materiale.

Typ XXI - dwie śruby trójpłatowe o średnicy fi 2150 mm. Brak danych o materiale śruby.
Liczba obrotów SG : 520 obr/min.

Typ XXIII - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 1780 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ XI [projekt] : dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 2180 mm.

Typ XXII [projekt] : dwie trójpłatowe śruby o średnicy fi 1900 mm.

Typ XXIV [projekt Walter U-Boot] : dwie trójpłatowe śruby o średnicy i materiale nieokreślonym.

Typ XXVIA [projekt Walter U-Boot] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy i materiale nieokreślonym.

Typ XXVIB [projekt Walter U-Boot] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy i materiale nieokreślonym.

Typ XXVI E1 [projekt] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy i materiale nieokreślonym.

Typ XXVI E2 [projekt] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy i materiale nieokreślonym.

Typ XXVI W [Walter U-Boot] - jedna śruba trójpłatowa o średnicy fi 2150 mm. Brak danych o materiale śruby.

Typ XXVIII [projekt Walter U-Boot] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 1780 mm [?] i materiale nieokreślonym.

Typy : XXIXA, XXIXB, XXIXB2, XXIXC, XXIXD [projekty] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy i materiale nieokreślonym.

Typy : XXIXF, XXIXGK, XXIXH [projekty] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 1900 mm [?] i materiale nieokreślonym.

Typ XXIXH [projekt] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 1950 mm[?] i materiale nieokreślonym.

Typy : XXXA, XXXB [projekty] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 2150 mm [?] i materiale nieokreślonym.

Typ XXXI [projekt] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 2150 mm [?] i materiale nieokreślonym.

Typ XXXIII [projekt] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 1750 mm [?] i materiale nieokreślonym.

Typ XXXIV [projekt] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 1750 mm [?] i materiale nieokreślonym.

Typ XXXV [projekt] : jedna trójpłatowa śruba o średnicy fi 1750 mm [?] i materiale nieokreślonym.

[eSDe]

Jest to opisane jako wada okrętów typu "U", które przy wyższych obrotach śrub w położeniu podwodnym wydawały dźwięki podobne do gwizdu, stąd wzięła się nazwa "singing propeller". Karnicki miał z tym problemy, również wielu innych dowódców okretów typu "U" w tym Venturer.

Z wcześniejszych argumentów wynika, że szumy te byłyby związane ze zjawiskiem kawitacji. Czyli wydzielania się powietrza z wody, na skutek różnicy ciśnień spowodowanych przez skrzydła pracującej śruby. Tyle tylko, że w takim razie szumy te powinny maleć wraz z zanurzeniem okrętu. Większa głębokość to większe ciśnienie absolutne, a stopień nasycenia wody powietrzem też zdecydowanie maleje.

Dopiero teraz mam dostęp do swoich szpargałów, gdzie znajduje się notatka o badaniach w latach 1937-1941 zjawiska "śpiewających śrub". Badania prowadzone przez: F.J. Shannona; R.N. Arnolda i W. Kerra wykazały, że zjawisko "śpiewania"nie wystepowało przy niskich obrotach, rozpoczynało się od pewnej krytycznej wartości i przy wysokich obrotach ponownie zanikało. Dla większego skomplikowania problemu: z dwóch śrub tej samej serii jedna pracowała bezgłośnie, podczas kiedy druga mogła "śpiewać". Zmiany wsporników wałów; sterów czy oprofilowania śruby nie wpływały w istotny sposób na zmianę odgłosów. Doprowadziło to do wniosku, że rozwiązanie leży w samej śrubie i przygotowano dwie hipotezy:

- zjawisko jest spowodowane przez drgania mechaniczne (głównie giętne) skrzydeł śruby. Aby je wytłumić należy zaprojektować nagłe zmiany zarówno kształtu profilu jak i rozkładu skoku skrzydła wzdłuż promienia; na istniejących śrubach wykonać różnego rodzaju żłobki i nacięcia na skrzydłach.

- wpływ hydrodynamiki śruby, czyli niestateczność rozkładu ciśnień na skrzydłach przy pewnych kątach natarcia. Zaobserwowano to w tunelu aerodynamicznym i wówczas towarzyszył temu "wysoki śpiewny ton". Wykazano, że wobec zmian kąta natarcia zmienia się rozkład ciśnień na profilu skrzydła i wytwarza on "falę zgęszczeniową". Fala taka uderza o kadłub który pracując teraz jako membrana, wprawia w ruch zgromadzone w swoim wnętrzu powietrze. Dzięki temu powstaje charakterystyczny świst. Rozwiązaniem miała być staranna obróbka powierzchni skrzydeł, zaostrzenie krawędzi spływu od przekroju leżącego na 2/3 R aż do wierzchołka skrzydła, jak również i takie zaprojektowanie rufowej części kadłuba aby zachować możliwie najbardziej równomierny rozkład prędkości.

Powyższe to tylko odpis z n-tego odpisu (pamiątka starych "ciekawych" czasów). Dokładne oryginalne dane z badań powinny znajdować się w pracy Shannona i Arnolda: "Statistical and experimental investigations on the singing propeller problem" - Transactions of the Engineers and Shipbuilders in Scotland.1938/1939.
Pozdrowienia.

[ObltzS]

Witam !
Kol. eSDe podał ciekawe dane dotycz. podjętych w latach trzydziestych ub. wieku prób rozwiązania tego zagadnienia przez samych Brytyjczyków, którzy mieli świadomość istnienia tego problemu i poszukiwali jego rozwiązania - tylko czy z pożądanym efektem i skutkiem ?
Z przedstawionych danych wynikałoby, że temat ten nie pojawił się nagle a i z pewnością sama Admiralicja zdawała sobie sprawę z wagi tego problemu, skoro potraktowano go w poważny sposób nadając mu rangę badań naukowych.
Faktem jednak jest, że problem ten nie dotyczył [przynajmniej aż w takim stopniu] U-Bootów, gdzie żaden z dowódców lub członków załogi nie wspominał kiedykolwiek o jego występowaniu. Każda pracująca śruba wydaje hałas i szum, o charakterystyce tylko jej właściwej [owa charakterystyka to jak linie papilarne] jednak poziom owych szumów decydował wówczas m. in. [przynajmniej w stosunku do U-Bootów] o możliwościach skrytego podejścia do konwoju lub skutecznej ucieczce przed eskortą.
W dobie atomowych okrętów podwodnych zagadnienie poziomu szumów śrub napędowych [już nie hałasów - bo to było dla nich dyskwalifikacją] zostało podniesione do rangi jednego z głównych i najistotniejszych problemów - zbudowania niemal bezszelestnego w eksploatacji o.p.
US Navy po upadku "żelaznej kurtyny" nie ukrywała tego faktu, iż każdy sowiecki o.p. miał swoją tzw. "metrykę", którą właśnie była emitowana przez niego charakterystyka i poziom szumów jego śrub napędowych, one zaś stanowiły owe linie papilarne, pozwalające bezbłędnie określić typ, rodzaj i nazwę "podsłuchiwanego" okrętu.
Jak widać, zagadnienie to wraz z rozwojem konstrukcji samego o.p. [w tym technologii przenoszonej przez niego broni] nie straciło na swym znaczeniu a wręcz przeciwnie - stało się jedną z najbardziej pożądanych cech współczesnych o.p. - a sama technologia poszukiwania dźwięków pod wodą [pasywne i aktywne urządzenia hydrolokacyjne, urządzenia zakłócające i maskujące], ich obróbki, przetwarzania oraz wykorzystywania stały się najważniejszą cechą o.p.

[Grzechu]

(...)zjawiskiem kawitacji. Czyli wydzielania się powietrza z wody, na skutek różnicy ciśnień spowodowanych przez skrzydła pracującej śruby.(...)

Powietrza?
Od 'zawsze' byłem przekonany, że za krawędziami spływu śruby tworzy się próżnia...
Czy mogę prosić o potwierdzenie lub sprostowanie?

[eSDe]

(...)zjawiskiem kawitacji. Czyli wydzielania się powietrza z wody, na skutek różnicy ciśnień spowodowanych przez skrzydła pracującej śruby.(...)

Powietrza?
Od 'zawsze' byłem przekonany, że za krawędziami spływu śruby tworzy się próżnia...
Czy mogę prosić o potwierdzenie lub sprostowanie?

Grzesiu,
... za krawędziami spływu śruby tworzy się nie próżnia a strumień zaśrubowy.

A gwoli wyjaśnienia. Ciśnienie statyczne działajace na stronę ssącą profilu skrzydła maleje wraz ze wzrostem prędkości wody (ciśnienie dynamiczne) opływającej tej profil. Ponieważ jednak w cieczach ciśnienia ujemne w zasadzie powstać nie mogą, zatem teoretycznie woda powinna oderwać się od profilu a następnie wytworzyć sie w tym miejscu próżnia. W rzeczywistości już wcześniej przy dostatecznie niskim ciśnieniu równym ciśnieniu nasycenia pary wodnej, woda zaczyna wrzeć i wytwarza sie w tym obszarze mieszanina wody oraz pęcherzy pary wodnej -> czyli zaczyna się kawitacja.
Pozdrawiam.

[Grzechu]

... za krawędziami spływu śruby tworzy się nie próżnia a strumień zaśrubowy.

Nooo... chodzi o te spiralne "bąbelki" widoczne za obracającą się śrubą
Gdzieś kiedyś czytałem jednej z przyczyn powstawania wżerów na skrzydłach, w skrócie: za skrzydłem powstaje pęcherzyk próżni (ale "fachowe" słownictwo), następuje implozja, a jej skutki uszkadzają powierzchnię. Oczywiście nie wszystko imploduje w bezpośredniej bliskości skrzydła, więc pozostałość to właśnie owa spiralka.

A gwoli wyjaśnienia. (...)

Z ubolewaniem przyznaję, że matematyka, fizyka i chemia to moje pięty achillesowe
Aż trzy! Ewenement w przyrodzie - widział ktoś kiedyś inne stworzenie z trzema piętami?

Dziękuję za wyprowadzenie ze stanu niewiedzy!

[RyszardL]

widział ktoś kiedyś inne stworzenie z trzema piętami?

Grześ, nie martw się. Na Wyspie Wielkanocnej żyją ludzie, którzy przez setki lat żyli w odosobnieniu od innych i zachowali fragmenty kości w układzie szkieletu stopy, który nosi znamiona drugiej pięty.
A, że mają po dwie, to w sumie mają ich cztery.
Ewenement niespotykany nigdzie indziej.

[Grom]

Nooo... chodzi o te spiralne "bąbelki" widoczne za obracającą się śrubą

Zjawisko "śpiewania", śrub to coś co chyba do dziś nie zostało tak do końca wyjaśnione. A zaciekawiło mnie tak przy okazji książki o brytyjskich okrętach typu "U" i "V", które zgłaszały z tym problemy.
Kol. ESDE pięknie wyjaśnił kawitację
Dzięki ObLtzS za obszerny opis i wyjaśnienia. No zdjęcie jednego z nich, grecki HHMS Pipinos P - 71

[ObltzS]

Cześć Grom !
W sprawach o.p., a zawłaszcza U-Bootów i tematyki okołoubootowej [?! czy taki neologizm jest poprawny i w ogóle do przyjęcia ] o ile mogę i mam cokokwiek ciekawego do zaproponowania w postach, zawsze z przyjemnością coś napiszę. Jak dla mie wywołałeś ciekawy temat.
Pzdr.