[스크랩] 공동현상

 

 

 

 

 

 

1. 공동 현상 Cavitation

물의 압력 강하나 온도 상승으로 상이 기체로 바뀌는 현상을 말한다.

(1) 원인

스크루형 추진기가 엔진에 의해 회전하면 물을 뒤로 밀어내게 되고 그 반작용으로 추진력이 생겨 선박을 전진시킨다. 프로펠러는 여러 개의 날개를 갖고 있고, 이 날개들이 회전하면 한쪽 면은 물을 뒤로 밀어내고 다른 면은 앞쪽의 물을 빨아들이게 된다. 물을 밀어내는 면은 압력이 높아지고, 빨아들이는 면은 압력이 강하하여 앞뒤간의 압력차가 발생하게 되고 전진 방향으로 추진력을 받게 된다.

위와 같은 방식으로 프로펠러가 움직일 때에 Propeller 주위에서 압력이 급강하하게 되면 온도의 변화가 아닌 압력 변화에서 기인하는 물의 상변화가 발생하게 되는데 이를 캐비테이션 현상이라 한다.

대형 선박이나 고속선의 경우 통상의 운항 속도에서도 추진기에 큰 추력이 요구됨

 

(2) 공동 현상의 여러 예

1)캐비테이션의 영향

1. 캐비테이션의 생성 – 성장 – 붕괴 – 소멸의 과정에서 수증기가 순간적으로 축소하면서 강한 충격력이 추진기 날개 면에 가해지고 이는 추진기의 침식을 유발함.

2. 주기적인 캐비테이션의 발생과 소멸은 선체 표면에 변동 압력을 가하여 선체 진동 및 소음 유발

3. 추진 효율이 급격히 떨어져 추진 성능이 저하

4. Rudder, Shaft, Hull, Strut 등 선미 구조물에 충격

5. 수중 방사 소음 유발로 군함에 있어서 소나 피탐율 증가 야기

2) 캐비테이션의 종류

1. 얇은 층 공동 현상 (Sheet Cavitation)

- 날개 앞날에서부터 시작하여 얇은층 형상으로 발생. 일반적으로 안정적이지만 공동 체적의 변화가 선체 진동의 주요 원인이 된다.

2. 기포형 공동 현상 (Bubble Cavitation)

- 고속 프로펠러의 경우 프로펠러의 날개가 비교적 두껍고, 받음각이 작은 날개의 경우에 날개의 최대 두께 위치 근처에서 공동현상이 발생한다. 이는 매우 불안정하여 프로펠러의 성능 저하와 날개 표면의 침식 등 손상의 원인이 된다. 회피토록 설계.

3. 앞면 공동 현상 (Face Cavitation)

- 날개의 받음각이 작거나 음의 값을 가질 때, 날개 앞면 앞날 근처에 공동현상이 발생하며 주로 허브 근처의 날개 단면에서 많이 관찰됨. 날개 침식의 주요 원인중의 하나.

4. 줄꼴 공동 현상 (Streak Cavitation)

- Chord 방향으로 길게 뻗어 나오는 형태이며 주로 날개 결함에서 기인한다.

5. Chord Cavitation

- 불안정한 Sheet Cavitation의 후반부에 뿌옇게 발생한다.

6. Vortex Cavitation

-  Vortex Core의 낮은 압력에서 기인한다.

(3) 방지 대책

펌프 입구의 압력을 액체의 포화 증가압 보다 높인다.

펌프 입구 측 손실을 작게 한다.

(유량 조절시 흡입 측 밸브보다는 토출 측 밸브 사용 흡입관 배관 직경을 크게 함)

펌프는 가급적 낮은 위치에 설치하여 흡입 양정을 작게 한다.

(이러한 흡입양정을 유효흡입 수두라 한다.)

양쪽 흡입으로 유속을 작게 한다.

(흡입구 면적의 증가로 속도감소 ▶ 마찰 손실 감소)

 

 

 

출처 : 명탐점 셜록홈즈

글쓴이 : 셜록홈즈 원글보기

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