Hogyan működik a hajócsavar?

A „húzás/tolás” elmélet

Ahhoz, hogy megértsük ezt a folyamatot, képzeletben állítsuk le a hajócsavart azon a ponton, amikor az egyik lapát belép a vízbe! Ahogyan a szóban forgó lapát lefelé mozog vagy forog, vizet nyom hátra és le, akárcsak az úszó ember keze. Ugyanekkor a lefelé mozgó lapát által üresen hagyott helyre újabb vízadag kerül. Ezáltal nyomáskülönbség jön létre a lapát két oldala között: az alsó oldalon egy pozitív nyomás vagy tolóhatás, és egy negatív nyomás vagy húzóhatás a felső oldalon. Ez a folyamat természetesen mindegyik lapát esetében végbemegy a teljes fordulat alatt. Így a hajócsavar egyidejűleg tolja a vizet, és húzásra kerül a víz által.

Impulzus

A nyomáskülönbség a vizet úgymond „behúzza” elölről a propellerbe, majd kigyorsítva löki ki hátul, akárcsak egy házi ventilátor, amely hátulról behúzza azt a levegőt, amit elöl kifúj. A hajócsavar a bemeneti oldalon (a hajóhoz közelebb levő oldalon) húzza be a vizet egy képzeletbeli hengeren keresztül, amely valamivel nagyobb, mint a hajócsavar átmérője. Ez a folyamat lendületet ad a víznek; a lendület, illetve a víz gyorsulásának megnövekedése képezi azt az erőt, amit impulzusnak nevezünk. A hajtócsavar a motor által kifejtett energiát impulzussá változtatja, amely előremozdítja a hajót a vízben. Eltekintve a lapát formájától alapszabály, hogy minél nagyobb a hajócsavar, annál hatékonyabban mozdítja előre a hajót. A problémát a hajócsavar méretének és a meghajtásához szükséges motorteljesítmény, valamint a személyes igényeink egyensúlyának megtalálása jelenti. A hajócsavarok vízben történő mozgása, mint nevük is jelzi, a normál csavarok mozgásához hasonlít. A propeller minden fordulatánál hajlásszögével megegyező távolságot mozdul előre (szilárd közegben). Ez megegyezik azzal, amennyit egy csavar mozdul előre egy fatömbben. Természetesen a hajócsavarok nem működnek 100%-os hatékonysággal, és a víz sem szilárd közeg. Valós működési körülmények között előfordulnak ún. szlipek, amikor a hajócsavar előremozdulása kevesebb, mint az elméleti hajlásszög. A szlip a hajócsavarok formatervezésétől, beállításától függ.

Kavitáció

A kavitáció akkor következik be, ha a hajócsavar-lapátok elülső oldalán a nyomás elegendően alacsony lesz ahhoz, hogy gőzbuborékok keletkezzenek. Amikor keletkező gőzbuborékok elhagyják az alacsony nyomást, hirtelen összeroskadnak. Ez nem tűnik nagy problémának, de a valóságban erősen erodálhatják a lapátok felületét. A kavitáció a hajócsavarok meghibásodásának, vibrációs zajoknak, teljesítménycsökkenésének fő okozója. A kavitációt sérült belépőél, elhajlott lapátok vagy egyszerűen a túl nagy sebesség okozhatja.

Ventiláció

Ventiláció vagy aerálás akkor keletkezik, amikor a propeller felszíni levegőt húz be a lapátok közé. Ekkor sebességcsökkenést és a fordulatszám megugrását tapasztalhatjuk. A jelenség a hajótörzs hibájából, a túlzottan éles kanyarokból, nagyon magasra szerelt motorból fakadhat. A ventilációt gyakran összetévesztik a kavitációval.

Felületi működés

Ez a jelenség akkor következik be, amikor a hajó annyira kiemelkedik a vízből, hogy a vízfelszín a propeller tengelyéhez kerül. Ilyenkor egy kétlapátos hajócsavar esetében mindig csak az egyik lapát kerül a vízbe. A felületi működés hatékonyan csökkenti vagy szünteti meg a kavitációt, ventilációval helyettesítve. Minden fordulatkor a lapát egy légbuborékot visz be a kavitációs területre, ahol máskülönben vákuum keletkezne.

Kapcsolódó cikk:

• A hajócsavarokról röviden
• Hogyan működik a hajócsavar?