Scopo delle sfere e delle pinne sull'elica sottomarina

Su un sottomarino diesel-elettrico russo lanciato di recente, l'elica posteriore ha due caratteristiche distinte. Puoi vedere le sfere alla base di ogni pala dell'elica:

Inoltre, il bordo posteriore dell'albero presenta quattro alette adiacenti in linea con l'asse di rotazione:

Ancora più importante, qual è lo scopo e la funzione delle sfere, e cosa c'è sotto il velo nella prima immagine? Credo che possa differire dalla seconda immagine.

È fatto di un materiale diverso, quindi probabilmente un elemento sacrificale.

Ridurre il rumore? Serve per regolare il flusso o prevenire la cavitazione?

Si noti che nella prima immagine le sfere sono sul bordo anteriore e nella seconda immagine le sfere sono sul bordo posteriore.

C'è un video di YouTube correlato .

Nel video a cui ti sei collegato, le sfere sono visibili sia sul bordo anteriore che su quello posteriore dell'elica:

Mi aspetto che siano intenzionali: ci sono molti modi per attaccare un'elica senza dover disturbare quella superficie o usare i tappi di scarico.

La cavitazione è causata da una caduta di pressione. Questo sarebbe visibile sui bordi posteriori dell'elica, ed è peggio sul bordo esterno dell'elica che si muove più velocemente attraverso l'acqua rispetto all'area interna. Dubito che queste sfere abbiano alcun effetto sulla cavitazione.

È un sistema di sensori o riduzione del rumore. Se i sensori, è possibile che questi possano essere utilizzati come un array doppler all'indietro, anche su un'elica in movimento, anche se questo sembra improbabile.

Più probabilmente, tuttavia, non è solo un sistema di riduzione del rumore passivo, ma un sistema di riduzione del rumore attivo . Questi possono essere trasduttori che emettono un suono destinato a cancellare un rumore specifico, altrimenti inevitabile, che il sottomarino genera durante il normale funzionamento. I sistemi di soppressione del rumore attivo sono in uso nei sottomarini silenziosi da decenni ormai, ma, ovviamente, sono tenuti segreti.

Un'altra possibilità è che si tratti di tappi che coprono qualcos'altro e che vengano rimossi (manualmente o semplicemente cadano utilizzando l'elica in acqua) prima del servizio attivo. Potrebbero nascondere parti del progetto dell'elica non destinate a essere pubbliche. Dato che sono fatti di un materiale nettamente diverso o rivestiti in modo diverso in alcune fotografie, questo potrebbe essere il caso.

Infine, potrebbero essere lì semplicemente per respingere i concorrenti e sono aringhe rosse.

Sfortunatamente la natura segreta della tecnologia sottomarina invisibile significa che potremmo non essere in grado di dimostrare definitivamente nessuna di queste ipotesi.

Quando il flusso del fluido aumenta di velocità (a causa della minore area della radice della pala) la pressione diminuisce e può essere abbastanza bassa da produrre cavitazione. Le sfere producono turbolenza modificando le caratteristiche di flusso, mantenendo la pressione alta. La pressione della punta del mozzo diminuisce quando il flusso si riempie dopo il mozzo e provoca cavitazione. Le pale del mozzo piatto interrompono il flusso e mantengono alta la pressione. Diversi design sono utilizzati in applicazioni commerciali e militari. Cerca su Google immagini della cavitazione dell'elica per ottenere buoni diagrammi.

I progettisti di propulsori sottomarini sono meno preoccupati della cavitazione del vortice del mozzo in quanto sono principalmente preoccupati dell'inizio della cavitazione o dell'inizio della cavitazione, che si verifica per la prima volta nelle regioni del vortice della punta, dove le velocità sono più alte. Una volta che si verifica la cavitazione, non si opera più in modalità invisibile. Tuttavia, il vortice del mozzo spreca una notevole quantità di energia.

Pertanto, le pinne mi sembrano essere una specie di statore del mozzo usato per diffondere il vortice del mozzo e quindi aumentare l'efficienza del propulsore. Dai un'occhiata a questo articolo sulla propulsione marittima . Immagino che l'immagine coperta potrebbe essere una sorta di sistema di pinne con cappuccio a elica che sarebbe anche più efficace nel migliorare l'efficienza propulsiva.

Le sfere a cui ti riferisci sono un po 'un mistero per me. Creavano vortici a ferro di cavallo e convogliavano lo slancio verso il basso nella regione del vortice del mozzo, aumentando leggermente la pressione nella scia del vortice nel mozzo e aiutando ad alleviare la separazione del flusso quando il mozzo termina bruscamente. Tuttavia, non mi sembra che questo fosse il loro scopo ultimo, in quanto la generazione di flussi secondari non è generalmente desiderabile a meno che non ci sia un altro scopo vantaggioso.

Dato che negli ultimi 10-15 anni sono state condotte molte ricerche sulla riduzione della resistenza mediante iniezione di polimeri o microbolle, mi aspetterei che un sottomarino all'avanguardia impieghi un tale sistema. Vedi per esempio questo articolo di Nouri e Sarreshtehdari specificamente sull'iniezione di microbolle per ridurre la resistenza nel vortice del mozzo. Sono posizionati in modo ottimale per l'alimentazione nel vortice del mozzo.

Gli oggetti di scena sono su diversi sottotitoli. Un pezzo di transizione copre il divario tra il dopo scafo e l'elica. Nella prima foto è quasi cilindrico, la seconda decisamente conica. I russi adattano i progetti del secondo mozzo per foto a diversi modelli di classe più vecchia, persino i puntelli tandem a 4 pale della classe Victor. Visto anche in alcuni sottotitoli cinesi.
Il cono del mozzo più lungo produce un flusso più graduale, quindi di per sé riduce l'insorgere della cavitazione. Le lame sembrano saldate al mozzo. Correzione relativamente economica rispetto ad alcuni design.

Questo diagramma illustra le posizioni di cavitazione. http://www.boatdesign.net/forums/attachments/props/37159d1257771030-prop-doing-bad-cav_varie.jpg Il puntello coperto può apparire così: https://d2t1xqejof9utc.cloudfront.net/screenshots/pics/0a97825d2248893edb552 /medium.JPG Le alette sono parte integrante del mozzo / filatore e ruotano con l'elica. Il passo è inferiore alla radice della lama.