Каверны подводные

При восстановлении бетонных.и железобетонных конструкций, создании водонепроницаемых швов между элементами сооружений, гидроизоляции тоннелей, стволов шахт, для заделки фильтрующих трещин и каверн, при строительстве подземных и подводных сооружений в качестве гидроизоляционного покрытия, заделке фундаментных болтов, подливок под машины, для торкретного покрытия различных изделий [c.516]

Обычно стационарные гидродинамические характеристики тел, свободно движущихся в жидкости, можно удовлетворительно исследовать в универсальных гидродинамических трубах или в трубах со свободной поверхностью. Напротив, нестационарные присоединенные каверны, образующиеся за телами, пересекающими поверхность раздела жидкости и газообразной атмосферы, имеют особые нестационарные характеристики, рассматриваемые в гл. 12. В процессе образования такие каверны заполнены газом. Они могут оставаться заполненными газом в течение всего времени существования или превращаются в паровые каверны перед тем, как исчезнуть, в зависимости от изменения скорости с глубиной на последних стадиях подводного движения. Более того, траектория тела зависит от соотношения гидродинамических сил и ориентации тела в различные моменты времени. При самом прямом методе исследования этой задачи тело выстреливают в газообразной атмосфере над поверхностью раздела с соответствующей скоростью, углом наклона траектории и ориентацией и наблюдают за его движением и поведением каверны. Для исследования на уменьшенных моделях может потребоваться также моделирование атмосферного давления с помощью газов, отличающихся от воздуха (разд. 12.4). Такие эксперименты проводятся в баллистической камере с регулируемой атмосферой. [c.587]

Вход в воду начинается с фазы движения, сопровождающегося образованием каверны. В большинстве случаев эта фаза заканчивается задолго до достижения равновесных условий движения тела. В качестве примера, иллюстрирующего многие факторы, действующие в таких нестационарных условиях движения, рассмотрим процесс прохождения круглого цилиндра со сферической носовой частью через поверхность жидкости. Предположим, что траектория тела в воздухе наклонена под углом 0 к поверхности жидкости, скорость движения по траектории равна Уо и подводная часть траектории имеет вид, показанный на фиг. 12.2. В, момент соприкосновения носовой части тела с поверхностью жидкости происходит удар, под действием которого жидкость приходит в движение. Этот момент является началом серии явлений, многие из которых происходят одновременно. Однако, чтобы упростить объяснение явления в целом, рассмотрим отдельно особенности составляющих его явлений. [c.656]

Отметим, что для тел с полусферическими носовыми частями и носовыми частями обтекаемой формы предположение о несущественном или второстепенном влиянии вязкости может не выполняться, если число Рейнольдса, соответствующее моделированию по числу Фруда, очень мало. Это обстоятельство может иметь особенно важное значение на последних участках подводной траектории в конечном процессе схода каверны и при последующем движении с полностью смоченной поверхностью. Однако, если число Рейнольдса модели соответствует переходу к турбулентному течению в пограничном слое на носовой части, влияние вязкости, вероятно, будет несущественным. [c.665]

Во время первой мировой войны Рэлей [72, т. 6, стр. 504] исследовал колеблющиеся каверны, которые образуются при подводных взрывах. Однако более широкие исследования подводных взрывов начали проводиться только во время второй мировой войны [47]. [c.13]

Подводные каверны. Вследствие появления интереса к движению снарядов под водой с большой скоростью значительное внимание за последнее время было уделено осесимметричным кавернам и особенно зависимости коэффициентов лобового сопротивления от формы головной части и числа кавитации Q. Вследствие видимой справедливости формулы l, Q) = = (l -Q) D(0) (гл. I, п. 11) достаточно определить Сг, Я) для одного значения Q, например для Q = 0. [c.298]

Неустановившиеся каверны за снарядами. Неустановившиеся каверны, образующиеся при входе снарядов в воду могут быть исследованы с помощью приближенных методов, подобных тем, которые применялись в гл. X, п. 6 при анализе установившихся подводных каверн"). Приближенные результаты хорошо согласуются с модельными испытаниями при входе в воду из вакуума, если соблюдается подобие по числу Фруда (гл. XV, п. 8). [c.311]

Стремление снизить силы, тормозящие движение тела, влетающего в воду, порождает интерес к способам удержания развитой каверны на значительном участке подводной траектории. Каверна может служить жидкой камерой для проведения различных реакций в химической промышленности и одновременно выполнять функции мощного конденсатора и растворителя газов. В связи с этим интересны режимы обтекания тел с кавернами не только в воде, но и в других жидкостях. [c.45]

Стремление создать профиль подводного крыла, свободный от кавитации, привело к развитию идеи клиновидного профиля (рис, 10, а) (Г. В. Логвинович и Е. А, Федоров,. 1954—1956). Суть дела заключается в следующем. На гранях симметричного клина, обтекаемого с каверной за ним (задача Бобылева), господствует положительное динамическое давление. Искривление оси клина приводит к уменьшению давлений на выпуклой стороне и к повышению на вогнутой. Возникает подъемная сила, но если на выпуклой стороне искривленного клина давление остается положительным, кавитация там не возникает выяснилось, что отгибы задних кромок способствуют затяжке возникновения кавитации на больших углах атаки. [c.53]

В число проблем суперкавитационного движения подводных тел входят проблемы уравновешивания веса тела (что достигается за счет глиссирования лодки в каверне или выноса подводных крыльев за пределы каверны) и обеспечения управляемости в случае захвата каверной кормового рулевого комплекса. [c.125]

В 1941 г. Херринг при решении задачи о подводном взрыве исследовал случай произвольного изменения давления внутри каверны и ввел поправку первого приближения на ее сжимаемость. Он принял известное из акустики допущение, что скорости жидкости всегда малы по сравнению со скоростью звука. В 1952 г. Триллинг принял условие, что потенциал скорости приближенно удовлетворяет акустическому уравнению расходящихся сферических волн, и получил на основе акустического приближения более общее уравнение движения стенки газового пузырька. [c.12]

Естественным образом каверны возникают при различных условиях. Так, можно сфотографировать [38] заполненные воздухом каверны позади сфер, падающих в воду с высоты двух метров и больше. Заполненные паром каверны образуются позади подводных снарядов, скорость которых превышает, скажем, 30 м/сек. Подобные каверны также обычно образуются на лопастях судовых винтов при давлении на поверхности винта, превышающем примерно 1,5 кг/см , и в таких случаях опасаются разрушения маленьких пузырьков, сопутствующих возникновению кавитации как причины эрозии винта. Подобная эрозия (и по той же причине) может происходить при перегрузке гидротурбин. Парадоксально, что суперкавитационные винты, работающие при гораздо ббльших давлениях и притом в больших кавернах, можно сконструировать так, чтобы избежать этой эрозии. [c.87]

О важности кавитации для судостроения наглядно свидетельствует тот факт, что она впервые получила свое название при выяснении причин, из-за которых английский эсминец не смог достичь расчетной скорости. В публикации Торникрофта и Барнаби о результатах этого исследования утверждается, что каверны, образующиеся вокруг винтов, ограничивали их упор [14]. Парсонс обратил внимание на этот факт и провел эксперименты в гидродинамической трубе [1]. Название кавитация было дано Фрудом [14]. Путем Наблюдений за надводными и подводными судами было обнаружено, что кавитация может происходить не только на винтах, но также и на рулях, стойках и даже на самом корпусе. Было обнаружено также, что кавитация часто ограничивает возможности торпедного оружия. [c.28]

Из многочисленных эффектов, которые приходится изучать в связи с задачей о нестационарных кавернах, наиболее труден для математического исследования именно тот, который имеет, по-видимому, наиболее важное физическое значение и которому долгое время уделялось гораздо меньше внимания, чем следовало бы. Речь идет о замене модели несжимаемой жидкости моделью сжимаемой жидкости с известным объемным модулем упругости. Как мы уже отмечали, Рэлей не рассматривал эту задачу. Несколькими годами позже Херринг [14], решая задачу о подводном взрыве, исследовал случаи произвольного изменения давления внутри каверны и ввел поправку первого приближения на сжимаемость жидкости. Он рассмотрел жидкость с линейной зависимостью плотности от давления и использовал заимствованное из акустики допущение, что скорости в жидкости всегда малы по сравнению со скоростью звука. Затем он отбросил члены высших порядков в полученном нелинейном дифференциальном уравнении и использовал приближение первого порядка для рассмотрения условий на поверхности охлопывающейся каверны. Триллинг [49] также исследовал каверны, заполненные газом, и получил то же приближенное уравнение, но использовал его решение для полей скорости и давления, чтобы рассчитать условие схлопывания и повторного образования каверн. Оба автора не учитывали вязкость и поверхностное натяжение. [c.141]

Наиболее важными формами в приложении к аппаратам с подводными крыльями, винтам и агрегатам, преобразующим энергию, являются профили, на которых отрыв потока происходит обычно на острых передней и задней кромках. Тонкие профили, обладающие этим свойством, исследовались теоретически и экспериментально в режиме суперкавитации при /(>0. В общем случае в условиях развитой кавитации (когда каверна длиннее хорды гидропрофиля) коэффициент подъемной силы уменьшается, а коэффициент лобового сопротивления возрастает по сравнению с соответствующими значениями при бескавитационном обтекании. С уменьшением параметра К коэффициенты Сь и Св уменьшаются до их предельных значений, соответствующих значению /С=0. С уменьшением К каверна удлиняется. Теоретически при /(=0 она должна простираться в бесконечность. С помощью метода Тулина получены линеаризованные решения для класса профилей малой, но произвольной кривизны, в том числе для дуги окружности и плоской пластины. В табл. 5.5 собраны результаты расчетов плоских пластин и профилей, образованных дугами окружностей, при К = 0 и /(>0, заимствованные из работ [25, 28, 39, 85, 94]. Согласно этим результатам, Сь и Сд стремятся к предельным значениям при /С = 0. Предельные значения для плоской пластины совпадают с точным решением, полученным на основе теории течений со свободными линиями тока, развитой Кирхгофом и Рэлеем [48], вплоть до членов, содержащих квадрат угла атаки. Предельное значение коэффициента подъемной силы, полученное при /С=0, состав- [c.242]

В данной главе рассмотрены лишь некоторые проблемы механики осесимметричных и двумерных суперкаверн, демонстрирующие некоторые основные особенности течений с полностью развитой кавитацией. Важными проблемами также являются задача о произвольной трехмерной суперкаверне (включая треугольные гидрокрылья и гидрокрылья конечного размаха, а также тела вращения под углом атаки), влияние силы тяжести (включая задачи о входе в воду и о движении вблизи свободной поверхности воды), суперкавитация решеток и винтов, а также задача о гидроупругости при суперкавитации. Последняя связана с нестационарностью каверны, обусловленной ускорением или колебаниями и вибрацией тела, на котором она образуется. Изменение сил и моментов, а также длины каверны в зависимости от динамических параметров и числа кавитации рассматривалось во многих работах, включая [27, 42, 78, 83, 96]. Помимо литературы, цитированной в данной главе, дополнительные сведения по всем этим и другим вопросам можно найти в кратком библиографическом списке, приведенном в конце главы. Список работ, в которых рассматриваются подводные крылья и решетки, приводится в гл. 7. Глава 12 посвящена задачам, связанным с поверхностями раздела и входом тел в воду. [c.250]

Гидродинамические трубы со свободной поверхностью предназначены для исследования объектов, погруженных на малую глубину или пересекающих свободную поверхность. В качестве примеров таких объектов можно назвать торпеды. Подводные крылья, стойки и некоторые типы гидросооружений. Как следует из названия, единственной особенностью этих труб является рабочая часть, имеющая свободную поверхность воды, давление над которой регулируется, чем обеспечивается регулирование кавитации на испытываемом объекте. Такая конструкция позволяет моделировать одновременно погружение, поверхностные волны и кавитационные характеристики. Гидродинамическая труба со свободной поверхностью удобна главным образом для исследования кавитации и каверн, возникающих вследствие испарения и вентиляции. Для исследования вентилируемых каверн (например, суперкаверн, образующихся за гидропрофилями) установка должна быть оборудована устройством для инжекции воздуха или другого газа в рабочую часть. И соответственно необходимо устройство для непрерывного удаления этого воздуха. [c.580]

Каверны, заполненные газом. В случае пузырька (почти) сферической формы, появляющегося в результате подводного взрыва, следует учесть внутреннюю потенциальную энергию образующихся газов. В этом случае радиус пузырька не может падать до нуля и можно определить максимальный радиус ка-вер.1Ы р. Легко видеть, что величина Р связана с полной энергией взрыва У по формуле У = 41гРР /3, где Р — давление окружающей среды. [c.309]

Возможность создания естественной кавитационной каверны зависит от удлинения и глубины погружения подводного тела и связано с большими скоростями хода. При /5 = 7 и глубиле погружения 200 л естественное кавитационное обтекание наступает лишь при скорости более 350 узл. Искусственное образование каверны путем подачи в нее воздуха позволяет достигать режима суперкавитации при сравнительно умеренных скоростях (во время испытаний моделей в США искусственную каверну поддерживали при скорости 3,65 м1сек, в то время как естественная кавитация наблюдалась при скорости 27,6 м1сек). Однако создание искусственной каверны связано с большими расходами газа, и на пути практического осуществления этой идеи возникают большие трудности. [c.125]

Энциклопедия по машиностроению XXL

Оборудование, материаловедение, механика и ...