Kavitatsioon

Kavitatsioon (ladina keeles cavus 'õõnes', 'tühi') on gaasi, auru või nende segu sisaldavate tühemike (kavitatsioonimullide e. kavernide) moodustumine voolavas vedelikus. Kavitatsioonimullid tekkivad kohas, kus staatiline rõhk langeb vedeliku küllastusrõhuni antud temperatuuril. Kui rõhu langemist põhjustab vedeliku voolamiskiiruse kohalik suurenemine, siis nimetatakse seda hüdrodünaamiliseks kavitatsiooniks. Kavitatsioonimullid moodustuvad üksikutena, nende kogumikena ja/või pinda osaliselt või täielikult katvate aladena. Rõhu suurenemisel üle küllastusrõhu tühemikus olev aur kondenseerub, gaas lahustub vedelikus ja tulemusena tekib vaakuum, mis mõne mikrosekundi jooksul täitub ümbritseva vedelikuga, tekitades hüdraulilise löögi, põhjustades sellega väikesel pinnal rõhuimpulsi, mis on kordades suurem, kui metallide tugevuspiir. Hüdraulilise löögi tagajärjel tekib müra, vibratsioon ja mehhanismide tööpinna erosioon. Hüdrodünaamilise kavitatsiooni mõjuga tuleb arvestada hüdrauliliste labamehhanismide tööratastel, sisepõlemismootorite veesärkides ja laeva sõukruvide labadel. Sõukruvide puhul põhjustab kavitatsiooni poolt tekitatud erosioon labade pinnal mikropragude tekke, materjali kildhaaval murenemise ja sügavate, kuni laba läbivate defektide tekkimise (mõnel juhul ka laba murdumise) ja selle tulemusena tõukejõu ja kasuteguri vähenemise.Mehhanismide ja seadmete projekteerimisel arvestatakse kavitatsiooni tekkevõimalustega ja püütakse tehniliste lahendustega seda vältida. Veolaevade sõukruvid projekteeritakse tööks kavitatsioonieelsetel- või kavitatsiooni üleminekurežiimidel. Sõukruvide kavitatsioon on vältimatu laeva kiirusel üle 50 sõlme (mõningatel andmetel ka üle 40 sõlme) ja on teada juhtumeid, kus kiirlaevade sõukruvid on vaid mõnetunnise tööga muutunud kasutuskõlbmatuks. Kiirlaevadel kasutatakse 1960-ndate aastate lõpus USA-s väljatöötatud nn. ülekavitatsioonilisi sõukruvisid, mis töötavad tingimustes, kus sõukruvi kogu labapind on täielikult ja stabiilselt kaetud kavitatsioonitühimikuga ning erosiooni ei teki, sest rõhk kogu laba imipinna ulatuses on alaliselt võrdne küllastusrõhuga. Ülekavitatsiooniliste sõukruvide puuduseks on madal kasutegur kiirustel alla 40 sõlme. Eristatakse ka akustilist kavitatsiooni, mille puhul vedelikku läbib akustilise kiirguriga tekitatud akustiline laine (heli kiirgusrõhul amplituudiga, mis ületab teatud piirväärtuse). Akustilist kavitatsiooni kasutatakse vedelikus tahkete komponentide purustamiseks ja dispergeerimiseks, vedelike emulgeerimiseks, pindade puhastamiseks ja akustilistilisele kavitatsioonile rajanevad paljud ultraheli rakendused.

Autor: Jüri Kask

Kasutatud kirjandus: Heino Punab "Laeva jõuseadmed"Tallinn 2008. "Mereleksikon" Eesti Entsüklopeediakirjastus.1996. „Большая Советская Энциклопедия“ Москва Изд. „СЭ“ 1970-1978.