Первый способ заключается в том, что винт приводится во вращение не от гребного вала, а под действием реактивных струй воды, истекающих из форсунок, расположенных на оконечностях лопастей близ выходящих кромок. Сила струи и раскручивает винт (подобно известному «сегиерову колесу») и дает дополнительный упор, толкающий судно. Возможно, такой вариант и не решит проблему кавитации, но, пожалуй, позволит ее уменьшить или отдалить.
Второй способ основан на том, что во входящих кромках лопастей делаются узкие щели, в которые под давлением подается вода, создающая на кромках водяную подушку. В результате кавитация будет предотвращена.
Хотелось бы знать мнение специалистов о том, применимы ли эти способы на практике.
Оба решения, предлагаемые О. Игнатовым для борьбы с кавитацией, предусматривают подачу струи воды или за, или перед районом возможного возникновения кавитации на лопасти.
Заметим, что идеи с научной точки зрения не так уж утопичны. Например, недавно в Токийском университете проводились эксперименты по исследованию обтекания осесимметричного тела со сферической головкой, на поверхности которого возникала пленочная кавитация. Избавиться от нее удалось посредством подачи воды через щель, расположенную перед зоной, где наблюдается пленочная кавитация.
Механизм этого явления можно объяснить так. В области замедления потока, расположенной за точкой минимального давления, на испытываемом теле возникает отрыв ламинарного пограничного слоя. Сразу за точкой отрыва образуется так называемый «пузырь отрыва», который при достижении в нем достаточно низкого давления превращается в стационарную пленочную каверну. Если течение в пограничном слое становится турбулентным, то никакого отрыва не происходит и каверна не образуется. Подача жидкости через узкую щель, расположенную к носику тела ближе, чем линия отрыва, позволяет добиться перехода ламинарного режима в турбулентный, что приводит к подавлению кавитации. Эффект достигается только при достаточно больших числах Рейольдса (Re = vL/v, где v — скорость движения тела, L — длина тела, v — кинематическая вязкость жидкости), так как при низких значениях Re вносимых возмущений оказывается недостаточно для изменения режима движения потока. Кроме того, при этих экспериментах было обнаружено, что пузырчатая форма кавитации, если она имела место, при подаче жидкости не подавлялась.
Так что идея О. Игнатова по существу верна! Интересно, что и другое предложение — подавать жидкость через щели в выходящей кромке лопастей — в принципе тоже реально. Например, эта идея прошла испытания в совместных советско-болгарских экспериментальных исследованиях подводных крыльев и рулей, проведенных в конце 70-х годов. Правда, щель располагалась между входящей кромкой и линией наибольших толщин профиля крыла. Щель была оформлена в виде выступа высотой 0,7 мм, а вытекающая из канала струя была направлена по касательной к поверхности крыла в сторону движения основного потока. Регулирование интенсивности струи позволяло изменять действующую на крыло подъемную силу максимум вдвое. Как показали эксперименты в кавитационной трубе, при низких числах кавитации в районе входящей кромки возможно возникновение пленочной кавитации, несмотря на наличие струи. Так что подача воды в этом случае еще не гарантирует отсутствие кавитации, хотя и позволяет несколько оттянуть ее начало в область более высоких скоростей.
Следует отметить, что техническая реализация идеи подавления кавитации путем подачи струй воды на лопасти гребных винтов представляет значительные трудности — до настоящего времени конструкции таких винтов на судах не появлялись.