Zweck der Kugeln und Flossen am U-Boot-Propeller

Bei einem kürzlich eingeführten russischen dieselelektrischen U-Boot weist der hintere Propeller zwei unterschiedliche Merkmale auf. Sie können Kugeln an der Basis jedes Propellerblatts sehen:

Auch die Hinterkante der Welle hat vier benachbarte Rippen, die mit der Drehachse ausgerichtet sind:

Was ist der Zweck und die Funktion der Kugeln, und was befindet sich im ersten Bild unter dem Schleier? Ich glaube, dass es vom zweiten Bild abweichen kann.

Es besteht aus einem anderen Material, also möglicherweise einem Opferelement.

Ist es Lärm zu reduzieren? Ist es zu glätten oder Kavitation zu verhindern?

Beachten Sie, dass sich die Kugeln im ersten Bild an der Vorderkante und im zweiten Bild an der Hinterkante befinden.

Es gibt eine verwandte YouTube-Video .

In dem Video, mit dem Sie verlinkt haben, sind die Kugeln sowohl an der Vorder- als auch an der Hinterkante des Propellers zu sehen:

Ich gehe davon aus, dass dies beabsichtigt ist - es gibt eine Reihe von Möglichkeiten, einen Propeller anzubringen, ohne diese Oberfläche zu stören oder Spülkappen zu verwenden.

Kavitation entsteht durch Druckabfall. Dies würde an den Hinterkanten des Propellers zu sehen sein und ist an der Außenkante des Propellers, die sich schneller durch Wasser bewegt als der innere Bereich, schlimmer. Ich bezweifle, dass diese Kugeln die Kavitation überhaupt beeinflussen.

Es ist entweder ein Sensorsystem oder eine Rauschunterdrückung. Bei Sensoren ist es möglich, dass diese als Rückwärts-Doppler-Array verwendet werden können, selbst bei sich bewegenden Propellern, obwohl dies unwahrscheinlich erscheint.

Wahrscheinlicher ist jedoch nicht nur eine passive Geräuschreduzierung, sondern eine aktives Geräuschminderungssystem . Dies können Schallwandler sein, die Geräusche aussenden, die das U-Boot während des normalen Betriebs erzeugen soll. Aktive Geräuschunterdrückungssysteme werden seit Jahrzehnten in stillen U-Booten eingesetzt, werden jedoch selbstverständlich geheim gehalten.

Eine andere Möglichkeit besteht darin, dass es sich um Kappen handelt, die etwas anderes abdecken und vor dem aktiven Einsatz entfernt werden (manuell oder einfach durch Verwenden des Propellers in Wasser abfallen). Sie können Teile der Propellerkonstruktion verbergen, die nicht für die Öffentlichkeit bestimmt sind. Dies könnte der Fall sein, da sie aus einem deutlich anderen Material bestehen oder auf einigen Fotografien unterschiedlich beschichtet sind.

Schließlich könnten sie einfach da sein, um Konkurrenten abzuwerfen und sind rote Heringe.

Unglücklicherweise die geheimnisvolle Natur der Stealth-U-Boot-Technologie Dies bedeutet, dass wir möglicherweise keine dieser Hypothesen definitiv beweisen können.

Wenn der Flüssigkeitsstrom an Geschwindigkeit zunimmt (aufgrund des kleineren Bereichs des Schaufelfusses), nimmt der Druck ab und kann niedrig genug sein, um Kavitation zu erzeugen. Die Kugeln erzeugen Turbulenzen, die die Strömungseigenschaften verändern und den Druck aufrechterhalten. Der Druck an der Nabenspitze sinkt, wenn der Durchfluss nach der Nabe erfolgt und Kavitation verursacht. Die flachen Nabenblätter stören den Durchfluss und halten den Druck aufrecht. Verschiedene Designs werden sowohl in kommerziellen als auch in militärischen Anwendungen verwendet. Durchsuchen Sie Google nach Propeller-Kavitationsbildern für gute Diagramme.

U-Boot-Antriebskonstrukteure sind am wenigsten besorgt über die Kavitation der Nabenwirbel, da sie sich hauptsächlich um den Beginn der Kavitation oder das Einsetzen der Kavitation kümmern, die zuerst in den Wirbelspitzenbereichen auftritt, in denen die Geschwindigkeiten am höchsten sind. Sobald Kavitation auftritt, arbeiten Sie nicht mehr im Stealth-Modus. Der Nabenwirbel verschwendet jedoch eine erhebliche Menge an Energie.

Daher sehe ich die Lamellen als eine Art Nabenstator an, der zur Zerstreuung des Nabenwirbels und damit zur Steigerung der Antriebseffizienz verwendet wird. Schau dir das an Artikel im Schiffsantrieb . Ich würde vermuten, dass das verdeckte Bild eine Art sein könnte Propeller Boss Cap Fin System das wäre noch effektiver bei der Verbesserung der Antriebseffizienz.

Die Sphären, auf die Sie sich beziehen, sind mir ein Rätsel. Sie würden Hufeisenwirbel erzeugen und den Impuls nach unten in den Nabenwirbelbereich leiten, was den Druck in der Wirbelspur der Nabe geringfügig erhöhen und dazu beitragen würde, die Strömungstrennung zu verringern, wenn die Nabe scharf endet. Dies scheint mir jedoch nicht der endgültige Zweck zu sein, da die Erzeugung von Sekundärströmen normalerweise nicht wünschenswert ist, es sei denn, es gibt einen anderen vorteilhaften Zweck.

Angesichts der Tatsache, dass in den letzten 10 bis 15 Jahren zahlreiche Untersuchungen zur Verringerung des Luftwiderstands durch Polymer- oder Mikrobläscheninjektion durchgeführt wurden, würde ich erwarten, dass ein U-Boot nach dem Stand der Technik ein solches System einsetzt. Siehe zum Beispiel dies Papier von Nouri und Sarreshtehdari speziell über Mikrobläscheninjektion, um den Luftwiderstand im Nabenwirbel zu reduzieren. Sie sind optimal platziert, um in den Nabenwirbel eingespeist zu werden.

Die Requisiten sind auf verschiedenen U-Booten. Ein Übergangsstück deckt den Spalt zwischen Heck und Propeller ab. Im ersten Bild ist es fast zylindrisch, im zweiten entschieden konisch. Die Russen rüsten die zweiten Nabendesigns mit mehreren älteren Designs aus, sogar die Tandem-4-Blatt-Requisiten der Victor-Klasse. Auch in einigen chinesischen U-Booten zu sehen.
Eine längere Verjüngung der Nabe führt zu einer allmählicheren Strömung, wodurch das Auftreten von Kavitation an sich verringert wird. Die Schaufeln scheinen mit der Nabe verschweißt zu sein. Relativ billiger Fix im Vergleich zu einigen Designs.

Dieses Diagramm zeigt Kavitationsorte. http://www.boatdesign.net/forums/attachments/props/37159d1257771030-prop-doing-bad-cav_varie.jpg Die verdeckte Requisite könnte so aussehen: https://d2t1xqejof9utc.cloudfront.net/screenshots/pics/0a97825d2248893edcf274662567b552/medium.JPG Die Flossen sind einstückig mit der Nabe / dem Spinner und drehen sich mit der Stütze. Die Steigung ist geringer als die Blattwurzel.