Erosionsversuche

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Als Kavitationserosion wird eine Materialzerstörung bezeichnet, die durch bestimmte Kavitationsarten ausgelöst wird und an den betroffenen Stellen für Schäden sorgen kann. Auf Grund der Kompliziertheit des Vorganges der Kavitationserosion sind die Kenntnisse zum Erosionsmechanismus noch nicht vollständig. Die Erosionsgefährdung von Propellern, Rudern oder Anhängenwird überwiegend experimentell ermittelt.In den Versuchen wird die erosive Wirkung der beobachteten Kavitation bewertet und durch Soft Surface Versuche und/oder akustische Messungen validiert. Die Grundlagen für die Erosionsversuche in der SVA wurden in verschiedenen FuE-Vorhaben erarbeitet. In Zusammenarbeit mit dem Institut ZWFI “Akademik A. N. Krylow” in Leningrad wurde das Soft Surface Verfahren zu einer Methode zur Vorhersage der Erosionsintensität weiterentwickelt [1]. Dazu wurden mit einem Kavitationsblasenerzeuger Parameter von Propellermaterialien (Erosionsfestigkeit) und Erosionslacken ermittelt. Mit diesen Werten kann mittels Experimenten eine Aussage über die Erosionsgefährdung und die Erosionsintensität [2] getroffen werden.

In Kooperation mit der Technischen Universität Dresden wurden Materialien untersucht und theoretische Verfahren [3] erarbeitet, um das Verständnis zum Erosionsmechanismus zu erweitern.

Im Zeitraum 1999 bis 2001 wurde das FuE-Vorhaben „Untersuchung von Schicht-, Blasen- und Wolkenkavitation und der damit verbundenen Erosionsprobleme“ mit Förderung durch das BMBF durchgeführt [4]. Im FuE-Vorhaben wurde in Zusammenarbeit mit dem iFL Magdeburg ein neuer Erosionslack entwickelt und getestet.

Kavitation am Modellpropeller und Ergebnis des ErosionsversuchsEine weitere Möglichkeit zur Erosionsprognose liefert die Akustik, woran derzeit im Rahmen des FuE-Vorhabens KONKAV III intensiv geforscht wird [5]. Demnach erzeugt erosive Kavitation andere Frequenzspektren als nicht erosive Kavitation, anhand derer eine Erosionsgefährdung detektiert werden kann. Gemessen wird dabei der Körperschall direkt am Modellpropeller, da die Implosion der Kavitationsblasen auf dessen Oberfläche für die Erosion verantwortlich ist.Diese Art der Erosionsdetektion bietet auch für das reale Schiff, bei dem eine Kavitationsbeobachtung in den meisten Fällen nur schwer möglich ist, interessante Einsatzmöglichkeiten. Ohne großen Aufwand ist es nur über die Beurteilung des Frequenzspektrums möglich zu bestimmen, ob die auftretende Kavitation erosiv ist oder nicht.

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Referenzen/Forschungsprojekte

[1] Selke, W., Mehmel, M.: Modellierung der Kavitationserosion an Propellern im Kavitationskanal, Seewirtschaft, 1 0(1978)4
[2] Georgijewskaja, E. P., Mawljudow, M. A., Mehmel, M.: Entwicklung einer Methode zur Vorhersage der Kavitationserosion an Schiffspropellern, Schiffbauforschung 3(1981)
[3] Bux, K.: Theoretische und experimentelle Analyse der erosiven Wirkung kavitierender Strömungen auf metallische Werkstoffe, Dissertation, Technische Universität Dresden 1987
[4] Heinke, H.-J.: Untersuchung von Schicht-, Blasen- und Wolkenkavitation und der damit verbundenen Erosionsprobleme, 23. BMBF- Statusseminar Entwicklung in der Schiffstechnik, 18. Oktober 2000, Rostock
[5] Klose, R., Schulze, R.: Körperschallmessungen zur Prognose kavitationsbedingter Erosion an Schiffspropellern, Kolloquium Kavitation und Kavitationserosion, Ruhr-Universität Bochum, 08./09. Dezember 2014
[6] Klose, R., Schulze, R.: Körperschallmessungen zur Prognose kavitationsbedingter Erosion an Schiffspropellern, 8. SVA-Forschungsforum, Potsdam, 29. Januar 2015