But des sphères et des ailerons sur l'hélice sous-marine

Sur un sous-marin diesel-électrique russe récemment lancé, l'hélice arrière présente deux caractéristiques distinctes. Vous pouvez voir des sphères à la base de chaque pale d'hélice:

De plus, le bord de fuite de l'arbre a quatre ailettes adjacentes alignées avec l'axe de rotation:

Plus important encore, quel est le but et la fonction des sphères, et qu'est-ce qui est sous le voile dans la première image? Je pense que cela peut différer de la deuxième image.

Il est fait d'un matériau différent, donc peut-être un élément sacrificiel.

Est-ce pour réduire le bruit? Est-ce pour lisser l'écoulement ou empêcher la cavitation?

Notez que dans la première image, les sphères sont au bord d'attaque et dans la deuxième image, les sphères sont au bord de fuite.

Il existe une vidéo youtube connexe .

Dans la vidéo à laquelle vous avez lié, les sphères sont visibles à la fois sur les bords d'attaque et de fuite de l'hélice:

Je m'attends à ce qu'ils soient intentionnels - il existe un certain nombre de façons de fixer une hélice sans avoir à perturber cette surface ou à utiliser des bouchons affleurants.

La cavitation est causée par une chute de pression. Cela se verrait sur les bords de fuite de l'hélice, et est pire sur le bord extérieur de l'hélice qui se déplace plus rapidement dans l'eau que dans la zone intérieure. Je doute que ces sphères aient un effet sur la cavitation.

Il s'agit soit d'un système de capteurs, soit d'une réduction du bruit. S'il s'agit de capteurs, il est possible qu'ils puissent être utilisés comme réseau doppler vers l'arrière, même sur une hélice en mouvement, bien que cela semble peu probable.

Plus probable, cependant, n'est pas seulement un système de réduction de bruit passif, mais un système de réduction de bruit actif . Il peut s'agir de transducteurs qui émettent un son destiné à annuler des bruits spécifiques, sinon inévitables, que le sous-marin génère pendant son fonctionnement normal. Les systèmes de suppression active du bruit sont utilisés depuis des décennies dans les sous-marins silencieux, mais sont bien sûr gardés secrets.

Une autre possibilité est que ce sont des bouchons qui recouvrent autre chose et qui sont retirés (manuellement ou simplement tombent en utilisant l'hélice dans l'eau) avant le service actif. Ils peuvent cacher des parties de la conception de l'hélice non destinées à être publiques. Étant donné qu'ils sont faits d'un matériau distinctement différent ou revêtus différemment sur certaines photographies, cela pourrait être le cas.

Enfin, ils pourraient être là simplement pour repousser les concurrents et sont des harengs rouges.

Malheureusement, la nature secrète de la technologie des sous-marins furtifs signifie que nous ne pourrons peut-être prouver définitivement aucune de ces hypothèses.

Lorsque le débit de fluide augmente en vitesse (en raison de la plus petite surface du pied de pale), la pression diminue et peut être suffisamment basse pour produire une cavitation. Les sphères produisent des turbulences qui modifient les caractéristiques d'écoulement, en maintenant la pression. La pression de la pointe du moyeu chute lorsque le débit se remplit après le moyeu et provoque une cavitation. Les pales plates du moyeu perturbent le débit et maintiennent la pression. Plusieurs conceptions sont utilisées dans des applications commerciales et militaires. Recherchez des images de cavitation d'hélice sur Google pour obtenir de bons diagrammes.

Les concepteurs de propulseurs sous-marins sont moins préoccupés par la cavitation du vortex du moyeu car ils sont principalement préoccupés par le début de la cavitation, ou le début de la cavitation, qui se produit d'abord dans les régions du vortex de la pointe, où les vitesses sont les plus élevées. Une fois que la cavitation se produit, vous n'opérez plus en mode furtif. Cependant, le vortex du moyeu gaspille une quantité importante d'énergie.

Par conséquent, les ailettes me semblent être une sorte de stator de moyeu utilisé pour diffuser le vortex du moyeu et ainsi augmenter l'efficacité du propulseur. Jetez un œil à cet article sur la propulsion maritime . Je suppose que l'image couverte pourrait être une sorte de système d'aileron de chapeau de bossage d'hélice qui serait encore plus efficace pour améliorer l'efficacité propulsive.

Les sphères auxquelles vous faites référence sont un peu un mystère pour moi. Ils créeraient des tourbillons en fer à cheval et convecteraient l'élan vers le bas dans la région du vortex du moyeu, ce qui augmenterait légèrement la pression dans le sillage du vortex du moyeu et aiderait à atténuer la séparation du flux lorsque le moyeu se termine brutalement. Cependant, il ne me semble pas que ce soit leur objectif ultime, car générer des flux secondaires n'est généralement pas souhaitable, sauf s'il existe un autre objectif avantageux.

Étant donné qu'il y a eu pas mal de recherches au cours des 10 à 15 dernières années sur la réduction de la traînée par injection de polymère ou de microbulles, je m'attendrais à ce qu'un sous-marin de pointe utilise un tel système. Voir par exemple cet article de Nouri et Sarreshtehdari spécifiquement sur l'injection de microbulles pour réduire la traînée dans le vortex du moyeu. Ils sont placés de manière optimale pour alimenter le vortex du moyeu.

Les accessoires sont sur différents sous-marins. Une pièce de transition couvre l'espace entre la coque arrière et l'hélice. Dans le premier pic, il est presque cylindrique, le second décidément conique. Les Russes adaptent les conceptions du deuxième moyeu de pic à plusieurs conceptions de classe plus anciennes, même les accessoires tandem à 4 lames de la classe Victor. Également vu dans certains sous-marins chinois.
Un cône de moyeu plus long produit un écoulement plus progressif, ce qui réduit en soi le début de la cavitation. Les pales semblent soudées au moyeu. Solution relativement bon marché par rapport à certains modèles.

Ce diagramme illustre les emplacements de cavitation. http://www.boatdesign.net/forums/attachments/props/37159d1257771030-prop-doing-bad-cav_varie.jpg L'hélice couverte peut ressembler à ceci: https://d2t1xqejof9utc.cloudfront.net/screenshots/pics/0a97825d2248893edcf55266 /medium.JPG Les ailerons font partie intégrante du moyeu / du cône et tournent avec l'hélice. Le pas est inférieur à la racine de la lame.