Als het werkt: cavitatie

In dit artikel:

Cavitatie is het ontstaan en imploderen van dampbelletjes in water dat rond een scheepsschroef door zeer lage druk stroomt. Die druk ontstaat vooral op plekken waar het water lokaal met hoge snelheid beweegt. Kleine gasbelletjes vormen daarbij zwakke plekken in de stroming; zodra ze in een hogedrukgebied komen, storten ze met grote kracht in.

Hoewel de belletjes slechts enkele millimeters groot zijn, kunnen ze drukken van meer dan duizend bar veroorzaken. Daardoor ontstaan putjes en erosie op schroefbladen en kunnen trillingen, lawaai en verlies aan stuwkracht optreden. Vooral wolken van imploderende belletjes zijn zeer schadelijk. De precieze vorm van de schroef bepaalt welk type cavitatie ontstaat. Een tipwervel aan het uiteinde kan bijvoorbeeld een sterke draaikolk tussen schroef en romp veroorzaken, met name bij snel varende marineschepen.

Het verschijnsel werd eind negentiende eeuw duidelijk bij de Britse marine, toen de HMS Daring tijdens een snelle testvaart plots minder stuwkracht, zware trillingen en veel lawaai vertoonde. Beschadigde schroefbladen leidden vervolgens tot de ontwikkeling van cavitatietunnels voor onderzoek.

De implosies produceren bovendien hoogfrequent geluid, soms tot 100 kilohertz. Marineschepen kunnen daarmee vaartuigen herkennen, omdat het geluid iets zegt over de vorm van hun schroef. Ontwerpers proberen cavitatie te beperken met grotere bladen, een sterkere sikkelvorm, een betere drukverdeling en soms een straalbuis rond de schroef.