第1178章 麻煩的空泡

四合院：我邊做科研邊吃瓜 第1178章 麻煩的空泡

對于船舶來說，空泡這東西幾乎全是害處，而且它主要攻擊一個地方——那就是螺旋槳。

而且攻擊手段多種多樣，有造成螺旋槳性能下降的，有對螺旋槳直接造成損害的空蝕，還有就是巨大的噪音。

而且空泡這玩意，還五花八門多種多樣，不僅僅是想象中圓圓的小氣泡，這東西甚至還有片狀的，緊貼著螺旋槳生成。

高盧人那條還沒076大的核動力航母，就是因為空泡的原因螺旋槳出過大問題，99年1月海試，就發現螺旋槳噪音大到影響水兵睡覺的程度，而到了2000年11月，4支螺旋槳均發生了嚴重空蝕，其中3支已經到了沒法用的程度，2002年3月換的新螺旋槳，結果不久后再次因為空蝕導致螺旋槳斷裂。

連高盧人到了21世紀都還要在上面栽跟斗，而此時，我們建國也沒多久，在這方面的研究自然不夠深入。

此時祝工過來問高振東，其實本來只是想碰碰運氣，畢竟從他所知的情況來看，高振東對材料、流體力學都很熟悉，而且剛才還在超空泡方面有亮眼的表現，那來問問他是非常合適的一條路子。

祝工很高興的發現，自己這條路，走對了。

甚至祝工自己都沒想到這么齊全，畢竟空泡的危害，最明顯的就是空蝕，但是在螺旋槳性能和噪聲方面，還沒怎么考慮到，說得難聽點就是，此時的潛艇這東西，噪音大到我們的同志恐怕還沒怎么往空泡上面去考慮。

而實際上，螺旋槳空泡帶來的噪音問題對潛艇的靜音性能影響非常巨大，著名的鬼子違反“巴統協定”往老毛子賣機床，就是解決了老毛子的螺旋槳噪音問題。

同時螺旋槳的性能問題，也還沒怎么研究。現在最摳腦袋的、而且最為明確的危害，還是空蝕。

“啊，看來高委員果然有研究啊，說實話，我們只是想解決空蝕的問題，其他兩項，還沒怎么考慮到。”祝工也不隱瞞。

明人不說暗話，問題暴露得越徹底，高委員這邊對情況掌握越清楚，自己這邊得到幫助的可能性就越大，得到的幫助可能就越多。

高振東沉默了一下，祝工以為他在思考，其實他是在系統里找東西，以他的知識儲備，只是了解一點，但是要解決問題，還得開掛。

過了一會兒，會議都宣布再次開始了，高振東才一拉祝工：“來來來，你就坐我邊上，我們聊聊這個。”

反正別的同志也要對今天的議題進行發言討論，自己這邊開開小差問題不大。

高振東就這么明目張膽的拉著祝工坐在自己身邊，兩人竊竊私語的開起了小會。

對于他的這種行為，其他同志視而不見充耳不聞，多大個事兒啊，振東同志和祝同志兩人聊出靈感來了嘛，甚至只要必要，會停一會兒讓他們討論也不是不行。

只不過從兩人的表現來看，這邊開會完全不耽誤他們聊事情，那就沒必要停下了。

那邊討論他們的，高振東正拉著祝工在說空泡的事情。

“從水的空化壓力可知，當水在15攝氏度的時候，只要水的壓強小于174帕斯卡，就會產生空泡，而螺旋槳的運動和形狀，則為這個低壓的產生創造了條件……”

正常情況下，水的壓強是不會這么低的，最簡單來說，哪怕是水面上的水，已經是最低壓強了，但是至少還受10萬帕斯卡的壓呢，也就是一個大氣壓，而水越深，這個壓強就越大，水自身是有壓強的。

但是運動的螺旋槳給水帶來了這個減小壓強的機會，自然也就會產生空泡。

“空泡產生主要經歷兩個階段，第一階段是局部空泡的產生……”

“而第二階段，則是局部空泡在槳葉背部擴展聚集……”

高振東依葫蘆畫瓢，將空泡產生的成因做了一個詳細介紹，其中有部分是祝工大概了解的，而另一部分，是祝工他們從來沒有考慮過的范圍。

“……經過國外文獻，還有我自己的一些思考和研究，我覺得空泡主要分成4種類型……”

祝工一聽就樂了，能說得這么頭頭是道，明顯是有深入研究的，看來今天多多少少都必有收獲。

“……球空泡，這是因為……”高振東介紹著這種空泡的大致成因，進而分析道：“……而這種空泡一般發生在螺旋槳葉背上的切面最大厚度處。從危害來說，這種空泡對螺旋槳的性能影響不大，但是會產生強烈的噪聲和嚴重的剝蝕現象。”

聽高振東解釋著球空泡的成因和危害，祝工激動不已，做記錄的手都在抖。

“……而片狀空泡，則是流體在槳葉導邊發生分離，會產生附著于槳葉表面的片狀空泡。這種空泡的危害很有意思，當其延伸至槳葉的隨邊以外，形成覆蓋整個槳葉的‘全空泡’的時候，會造成螺旋槳推進性能的下降，這個你應該能想象得到吧？”

祝工邊聽邊點頭，當整個槳葉都被空泡包裹在里面了，那它推進性能下降的原因其實和高委員剛才提出的“超空泡魚雷”差不多，都是完整氣泡導致的變化。

“……而當其沒有形成全空泡，僅僅是局部覆蓋槳葉表面的時候，那它的危害就是剝蝕和噪音。”

詳細，太詳細了，能不能解決問題先不說，至少先把成因和危害弄清楚了，就有了下一步工作的可能性。

“而云狀空泡，則是當螺旋槳在不均勻流場中轉動時，產生大尺度空泡脫落的周期性現象……”

“這種空泡對螺旋槳的性能并無明顯影響，但是噪聲十分強烈，剝蝕現象嚴重，危害非常大。”

連危害的嚴重程度都有研究，搞到事咯

“而渦空泡，則主要發生在葉梢和槳轂處，會因為……”

“……最終形成漩渦管狀的空泡，這種空泡對槳葉沒什么損害，也不會影響推進性能，但是有一定可能剝蝕槳轂，但是它的主要危害，還是會使螺旋槳的噪聲明顯增大。”

祝工聽完高振東的分類，感覺收獲滿滿。

“那……高委員，看起來這里面最容易解決的，還是螺旋槳推進性能下降的問題了。”

這個很容易判斷，噪聲、剝蝕幾乎是每一種空泡都會帶來的問題，而推進性能問題則是幾乎只發生在片狀空泡的“全空泡”狀態，單一問題的解決想來要簡單得多。

而這也正是螺旋槳空泡問題中，一般來說推進性能下降很少被提到的原因——比較容易解決。

畢竟破壞片狀全空泡狀態的辦法實在是很多，就連祝工自己，在聽完高振東的話之后，都能想到不止一種辦法。

對于祝工的感受，高振東給予了充分的肯定：“是的，從主要危害來說，的確是這樣。而剝蝕主要需要面對的是球空泡、局部片狀空泡、云空泡，而空蝕振動和噪聲，則主要是云空泡和渦空泡。”

高振東非常貼心，甚至把每一種危害所針對的空泡類型都分了類。

“太感謝你了，高委員，真的太感謝了，有了你這個成果，我們在做工作的時候，就能有針對性。”

相比在此之前幾乎是空白的狀態，現在在高振東這里學到的東西，已經能夠支撐起他們做針對性的工作，不再像之前一樣，處于老虎吃天無從下口的狀態里。

“嗯，至于剝蝕現象，我倒是有個建議。”高振東笑道。

說實話，祝工是沒想到居然還能在高振東這里找到解決方案，畢竟人家的專業不是干這個的，能夠總結出前面的那些理論干貨，就已經是給予了極大支持了，至于具體的辦法，正常情況下誰會在非自己的本專業考慮那么多、那么深。

但是他明顯沒想到，高振東這人吧，他就不正常。

正不正常先不管了，甚至能找到一點解決辦法或者思路，這等好事兒那真是打著燈籠也難找啊，祝工連連點頭：“您請說，您請說。”

“剝蝕這一塊，主要從材料去解決問題吧。因為空泡的產生，是客觀存在的，不可能不產生空泡，所以無論螺旋槳怎么優化，都必須直接面對剝蝕的存在。不如直接在材料上去解決這個問題。”

其實某種程度上來說，只要舍得花錢，剝蝕不是最麻煩的，因為可以換螺旋槳啊。當然，劇烈的剝蝕會帶來嚴重的槳葉損壞，甚至可能產生在執行任務過程中，那就樂子大了，而且給船換螺旋槳可不是個小活兒。

所以剝蝕這個問題，能盡量解決還是要盡量解決的，至少把螺旋槳的壽命拉到足夠長才行。

聽見高振東的話，祝工恍然大悟，得，這不又回到高委員的老本行上去了嘛，材料！

“那您有這種材料？”他滿心希望的看著高振東。

高振東點點頭：“不是我有，實際上是三線那邊有。這種材料就是鈦合金！你有兩種選擇，一種是往螺旋槳表面涂鈦，一種是直接用鈦合金造螺旋槳。”

“鈦合金？這東西可以？”在材料這件事情上，祝工就更是要聽高振東的話了。

“嗯，可以，鈦合金耐腐蝕性好，力學性能足夠，強度什么的都很好，而且足夠輕，雖然每樣都不是最頂尖，但是在這個事情上綜合下來是當前最合適的材料之一。”高振東把鈦合金在這件事情上的好處一一闡明。

“可是我們國內鈦材料比較缺吧？而且聽說這東西不好加工？”對于鈦，祝工還是多少有些了解的。

“這個你不用擔心，鈦材料的生產和加工技術，三線那邊，蜀省的紅棉鋼鐵廠正在弄，已經有成果了。”高振東早有準備，胸有成竹。

“真的？那太好了，回頭我就找紅棉廠那邊去。”祝工沒想到踏破鐵鞋無覓處，得來全不費功夫。

說實話，鈦合金這東西的綜合成本還是很高的，像老毛子那樣拿來整一整條潛艇的確是用不起，但是單獨一個螺旋槳，就好辦得多。

而高振東接下來的話，讓祝工深深的意識到，這位不止是一位材料學專家，還是一位流體力學的頂級研究者。

“當然，利用材料解決剝蝕問題，畢竟是個治標不治本的辦法，我們還是要從螺旋槳本身入手，盡量降低空泡的產生，從而多角度的解決問題。畢竟只是解決剝蝕，不解決噪音，那對于你們來說也意義不是很大。”

你想多了高委員，我們其實一開始就只是想解決一下剝蝕問題的。

“那您有什么建議？”

“我建議是從幾個角度入手，一個，是增加螺旋槳的數量，這樣可以降低螺旋槳單位面積上的推力，能延緩空泡的產生。噢，我忘記了，對于你們來說，這個建議意義不大。”

隨著潛艇的發展，絕大部分潛艇都是單槳，這個建議對祝工來說的確是意義不大。

祝工苦笑著點點頭，您知道就好啊。

“那你們可以換一個思路，在直徑一定時，增加槳葉數量，以增大盤面比，降低螺旋槳單位面積上的推力。或者說倒過來，在盤面比一定時，增加螺旋槳的直徑，也能達到同樣的效果。”

祝工點點頭，這方面他剛才也有一定的考慮，看來高委員絕不只是他說的僅僅是“了解”。

“二來，你們可以選擇合適的槳葉剖面，減小剖面的最大壓降系數，用較小的相對厚度，讓葉背壓降分布更均勻。”

最大壓降系數小了，那葉背某點壓強降低到產生空化的概率也就小了，能降低空泡的產生，空泡危害的一個首要的點，就是壓強降低導致的空化。

“嗯，這方面我們會盡量向著您的這個要求靠攏。”

“第三，盡量避免伴流不均勻和斜流，這種不均勻流場是云空泡產生的首要原因，這對降低噪音和剝蝕非常重要。”

說完，高振東笑道：“所以，我倒是有個槳型可以推薦給你。”