09.01.2011| 09.01.2011 |
Einführung |
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Kavitation tritt auf, wenn ein Schiffspropeller (umgangssprachlich Schiffsschraube) so schnell
gedreht wird, dass an seiner Oberfläche zu hohe Strömungsgeschwindigkeiten erreicht werden. Das strömende
Wasser kann dabei unter so niedrigen Druck geraten, dass Wasser zu verdampfen beginnt. Es bilden sich spontan
kugelförmige, wasserdampf-gefüllte Blasen, sogenannte "Kavitationsblasen". Geraten diese Blasen wieder in Gebiete
höheren Druckes, fallen sie mit scharfem Knall zusammen und erzeugen dabei weit hörbare Geräusche. Wenn die
Blasen an der Propelleroberfläche zusammenfallen, so können sie zu dem gefürchteten "Lochfraß" am
Propeller führen. Kavitation ist deshalb unter Schiffbauern eine äußerst unbeliebte Erscheinung.
Wir betrachten im Folgenden ein anderes Phänomen. Wenn ein Körper ins Wasser fällt, muß das verdrängte
Wasser ausweichen. Dabei löst sich die Strömung vom Körper ab und es bildet sich ein Hohlraum, der von
nachströmender Luft gefüllt wird. Jeder hat diese Beobachtung schon gemacht. Man kann dies besonders gut beim Eintauchen
eines Turmspringers beobachten. Die "Kunst" des Turm- Wenn ein Körper unter Wasser schnell genug bewegt wird, findet ebenfalls ein Strömungsabriß statt. Es bildet sich hinter dem Körper ein Hohlraum, der nur mit Wasserdampf und wassergelösten Gasen gefüllt sein kann. Je höher die Geschwindigkeit des Körpers ist, um so größer ist der Hohlraum, den der Körper mit sich zieht. Einen solchen Hohlraum bezeichnet man heute etwas mißverständlich als "Kavitationsblase". Wenn man derartig gebildete Hohlräume berechnen kann, dann liegt es nahe, einen Körper so zu gestalten, dass er mit seiner Stirnseite einen Hohlraum aufreißt, der vom Körper möglichst vollständig ausfüllt wird. Ein derartiger Körper hätte also keine Berührung mit dem Wasser außer an seiner Stirnseite. Die sonst bei umströmten Körpern angreifende Oberflächenreibung, die den Hauptteil des Strömungswiderstands ausmacht, könnte vermieden werden. Einen Körper, der bei seinem Unterwasserlauf umgeben ist von einem Hohlraum, den er selbst mit seiner Stirnseite aufgerissen hat, nennen wir heute einen "superkavitierenden" Körper. Das Phänomen bezeichnen wir als Superkavitation. |