Влияние металлического порошкового наполнителя на кавитационную износостойкость эпоксидного компаунда для ремонта гребных винтов тема диссертации и автореферата по ВАК РФ 00.00.00, кандидат наук Фиактистов Ярослав Олегович

• Фиактистов Ярослав Олегович
• кандидат наук
• 2024

Оглавление диссертации кандидат наук Фиактистов Ярослав Олегович

Введение

Глава 1 Кавитационное изнашивание гребных винтов и ремонт изношенных лопастей

1.1 Природа и закономерности кавитационного изнашивания

1.2 Кавитационное изнашивание гребных винтов

1.3 Технологии восстановления изношенных при кавитации лопастей гребных винтов

1.3.1 Материалы, применяемые для изготовления ГВ, и технологии ремонта лопастей, изношенных при кавитации

1.3.2 Технологии, основанные на применении металлических материалов для восстановления и упрочения лопастей

1.3.3 Применение полимеров для ремонта лопастей

1.4 Анализ стойкости эпоксидного компаунда к циклическим деформациям в условиях эксплуатации гребных винтов

1.5 Применение эпоксидных составов с порошковым наполнителем для ремонта гребных винтов

1.6 Выводы по главе

1.7 Формулировка цели и задач исследования

Глава 2 Анализ геометрии вмятин на поверхности лопастей гребных винтов

при кавитационном изнашивании для оценки параметров кавитационного воздействия на поверхность

2.1 Структура очагов кавитационного износа на лопастях гребных

винтов

2.2 Методика измерений профиля вмятин

2.3 Результаты измерений профиля вмятин

2.4 Анализ результатов измерений профиля вмятин

2.5 Оценка диаметра струй воды, воздействующих на поверхность лопастей гребных винтов при кавитационном изнашивании

2.5.1 Выбор метода и методики исследований

2.5.2 Результаты экспериментов и их анализ

2.6 Выводы по главе

Глава 3 Выбор экспериментальной установки для испытаний материалов гребных винтов на кавитационный износ

3.1 Анализ существующих экспериментальных установок и возможности

их применения для испытаний материалов гребных винтов

3.2 Определение механизма воздействия на поверхность металлов при испытании на ультразвуковом магнитострикционном вибраторе по анализу упрочнения поверхности металлов

3.2.1 Выбор метода исследования

3.2.2 Методика эксперимента

3.2.3 Анализ результатов эксперимента

3.3 Выводы по главе

Глава 4 Влияние порошкового наполнителя на кавитационную износостойкость эпоксидного компаунда

4.1 Кавитационная износостойкость полимерных составов зарубежного производства с металлическим наполнителем, используемых для ремонта гребных винтов

4.2 Механизм разрушения эпоксидного компаунда с металлическим порошковым наполнителем при кавитационном воздействии и выбор факторов, определяющих износостойкость композита

4.3 Модель кавитационной износостойкости эпоксидного компаунда с металлическим порошковым наполнителем

4.3.1 Выбор вида модели

4.3.2 Состав и структура образцов полимерных композитов с металлическим порошковым наполнителем, подготовленных для испытания на кавитационный износ

4.3.3 Построение модели

4.3.4 Анализ полученной модели

4.4 Выводы по главе

Глава 5 Анализ кавитационного изнашивания ненаполненного эпоксидного компаунда для ремонта лопастей

5.1 Требования к эпоксидному составу, предназначенному для заделки очагов кавитационного износа

5.2 Кинетика кавитационного изнашивания эпоксидного компаунда без порошкового наполнителя

5.2.1 Значение инкубационного периода при оценке кавитационной износостойкости материалов ГВ и проблемы его оценки при испытании полимеров

5.2.2 Методика определения продолжительности инкубационного периода полимеров при кавитационном изнашивании методом профилометрии

5.2.3 Анализ кинетики и механизма кавитационного разрушения эпоксидного компаунда без порошкового наполнителя

5.3 Исследование адгезии эпоксидного компаунда к материалу лопасти

5.4 Технико-экономическое обоснование использования эпоксидного компаунда без порошкового наполнителя

5.5 Выводы по главе

Заключение

Список сокращений и условных обозначений

Список литературы

Приложение А Патент на изобретение

Приложение Б Акт об использовании результатов в учебном процессе

Приложение В Заключение ЗАО «Канонерский судоремонтный завод»

Введение диссертации (часть автореферата) на тему «Влияние металлического порошкового наполнителя на кавитационную износостойкость эпоксидного компаунда для ремонта гребных винтов»

ВВЕДЕНИЕ

Актуальность темы исследования. Наибольшую часть мирового грузооборота составляют морские перевозки, поэтому поддержание судов в исправном техническом состоянии является актуальной проблемой. В процессе эксплуатации судна износу подвержены различные элементы судовой энергетической установки, в том числе и судовые движители. Гребные винты (ГВ) морских транспортных судов часто подвергаются кавитационному воздействию. В результате на лопастях винтов образуются участки кавитационного износа, имеющие вид локальных очагов с губчатой поверхностью. Гребной винт транспортного судна - сложное дорогостоящее изделие, от качества которого зависит ходкость судна и безопасность мореплавания. Кавитационный износ возникает на лопастях ГВ примерно каждого четвертого морского транспортного судна. На ГВ таких судов очаги износа возникают, как правило, в концевых сечениях лопастей, что снижает КПД движителя, поэтому при появлении кавитационного износа ГВ подлежит ремонту.

Традиционным методом ремонта лопастей гребных винтов является наплавка. Основной недостаток наплавки - высокая трудоёмкость. Перспективная альтернатива этому методу - экспресс-технологии, основанные на нанесении быстродействующих эпоксидных составов на поврежденную поверхность лопасти, используемые на отечественных и зарубежных судоремонтных предприятиях. Однако широкое применение эпоксидных составов сдерживается их неудовлетворительной кавитационной износостойкостью, которая на порядок ниже износостойкости металлов. Неоправданным является широкое применение в отечественном судоремонте импортных составов на основе эпоксидных смол по причине их высокой стоимости и низкой кавитационной износостойкости. Почти все ремонтные эпоксидные составы для заделки очагов кавитационного износа содержат металлический порошковый наполнитель, при этом целесообразность применения металлического порошкового наполнителя фирмами-изготовителями не обосновывается, а информация о влиянии порошкового наполнителя на кавитационную износостойкость эпоксидных составов недоступна для пользователей. Повышение долговечности эпоксидных составов в условиях кавитационного воздействия на

основе решения вопроса о целесообразности применения в них порошкового наполнителя позволит существенно сэкономить расходы на топливо за счёт увеличения продолжительности сохранения качества поверхности отремонтированных лопастей ГВ в эксплуатации.

Степень разработанности темы. Проблемам кавитационного изнашивания посвящены труды отечественных - И. Н. Богачёва, И. Н. Воскресенского, Е. П. Георгиевской, Л. А. Гликмана, А. Я. Гринберга, Н. Н. Иванченко, В. Я. Карелина, С. П. Козырева, А. П. Пимошенко, Н. И. Пылаева, А. А. Скуридина, М. Г. Тимер-булатова, В. В. Фомина, К. К. Шальнева и др. - и зарубежных - Б. Вайса, Р. Кнэп-па, К. М. Прис, В. С. Плессета, А. Тирувенгадама, В. Г. Хэммита и многих др. -учёных. Заметный вклад в науку о кавитационном изнашивании внесли учёные ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова (прежде СПбГУВК, а ещё ранее ЛИВТ): О. К. Безюков, В. В. Быстрицкий, Е. О. Горбаченко, Ю. А. Гривнин, В. А. Жуков, С. П. Зубрилов; особенно большое развитие наука о кавитационном изнашивании судостроительных материалов получила в трудах заслуженного деятеля науки РФ Л. И. Погодаева и Ю. Н. Цветкова, что позволяет говорить о научной школе в области кавитационного изнашивания, появившейся в ЛИВТ (СПбГУВК, ГУМРФ). Тем не менее, несмотря на обилие научных публикаций в области кавитационного изнашивания, в подавляющем большинстве из их числа затрагиваются вопросы кавитационного изнашивания металлических материалов, вопросам же кавитаци-онного изнашивания полимеров уделено неоправданно мало внимания. При этом остаются открытыми методические вопросы, связанные с испытаниями полимерных материалов на кавитационный износ с учётом того, что большинство полимеров отличается способностью к водопоглощению, а также вопросы выбора оптимального с точки зрения кавитационной износостойкости состава эпоксидных компаундов, в частности влияния дисперсных металлических наполнителей на механизм кавитационного разрушения композитов на основе эпоксидных компаундов.

Цель исследования - увеличение кавитационной износостойкости эпоксидного компаунда для ремонта лопастей гребных винтов, повреждённых при кавитации.

Для достижения поставленной цели необходимо было решить следующие задачи:

1. Провести анализ характеристик кавитационного воздействия на поверхность лопастей ГВ с тем, чтобы знать особенности воздействия на ремонтный состав, нанесённый на повреждённый участок лопасти, в эксплуатации.

2. С учётом результатов, полученных при решении первой задачи, обосновать выбор экспериментальной установки для испытаний ремонтного состава на кави-тационное изнашивание и разработать методику испытаний.

3. Исследовать механизм разрушения эпоксидных составов с металлическим порошковым наполнителем;

4. Разработать модель, описывающую влияние частиц наполнителя на кавита-ционный износ ремонтного эпоксидного состава.

5. Провести сравнительный анализ кинетики кавитационного изнашивания эпоксидного компаунда с металлическим порошковым наполнителем и без него.

Данная постановка цели и задач исследования соответствует паспорту научной специальности 2.5.19 Технология судостроения, судоремонта и организация судостроительного производства (технические науки), а именно: п. 15. Физико-химические процессы и условия нагружения, влияющие на работоспособность материалов и изделий; п. 18. Методы восстановления элементов и узлов судовых систем и устройств. Обеспечение необходимого уровня их надежности. Способы повышения долговечности систем и устройств.

Научная новизна диссертационной работы заключается в следующем:

1. Впервые получены характеристики кавитационного воздействия на лопасти ГВ - диаметр и скорость ударных струй и направление их удара по отношению к поверхности - по результатам анализа характерных зон очагов кавитационного износа на ГВ.

2. Подтверждено, на основе анализа реакции металлических материалов на ка-витационное воздействие, что изнашивание материалов при испытании на ультразвуковых магнитострикционных вибраторах (МСВ) осуществляется при ударах микроструй.

3. Впервые описан кавитационный износ композитов на основе эпоксидных смол в зависимости от характеристик дисперсного наполнителя из алюминиевой бронзы.

4. Доказана возможность использования метода профилометрии для определения продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания полимерных материалов.

Теоретическая значимость диссертационной работы состоит в следующем:

1. Расширены знания о природе кавитационного воздействия на поверхность лопастей ГВ и при испытании на ультразвуковых МСВ, что позволит более обоснованно разрабатывать меры борьбы с его последствием и осуществлять выбор экспериментальных установок для проведения испытаний на кавитационное изнашивание.

2. Углублены представления о механизме кавитационного изнашивания эпоксидных компаундов с металлическим порошковым наполнителем и без него, что поможет скорректировать направления исследований по разработке новых ремонтных составов на основе эпоксидных смол.

Практическая значимость определяется тем, что в диссертации:

1. Предложен способ определения продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания полимеров, основанный на использовании метода профилометрии, позволяющий повысить точность и сократить продолжительность испытаний полимерных материалов на кавитационный износ. Способ защищён патентом на изобретение (приложение А).

2. Показано, что добавки металлических частиц в связующее из эпоксидной смолы снижают кавитационную износостойкость полученных полимерных ком-

позиций по сравнению с таким же эпоксидным компаундом, но без дисперсного металлического наполнителя.

Методология и методы исследования. Главные результаты работы получены на основе анализа характерных зон очагов кавитационного износа ГВ, а также лабораторных испытаний материалов на кавитационный износ с использованием ультразвукового магнитострикционного вибратора. Анализ зон кавитаци-онного износа на лопастях ГВ осуществлялся с использованием метода профило-метрии и основных положений теории распространения волн в жидкости. Результаты испытаний материалов на ультразвуковом магнитострикционном вибраторе анализировали с использованием методов оптической микроскопии, гравиметрии, профилометрии, микротвёрдости и твёрдости, а также основных положений теории пластичности. Обработку экспериментальных данных проводили с использованием законов стереометрической металлографии и традиционных методов математической статистики.

Положения, выносимые на защиту:

1. Кавитационное воздействие на лопасти ГВ осуществляется ударными струями, направленными под углом к поверхности лопасти, диаметр струй составляет несколько миллиметров, а скорость существенно превышает 400 м/с.

2. Перенос энергии от кавитационного облака к поверхности материала, испытываемого на ультразвуковом МСВ, осуществляется ударными микроструями.

3. Математическая модель, описывающая кавитационный износ композитов на основе эпоксидных смол в зависимости от характеристик дисперсного наполнителя из алюминиевой бронзы.

4. Окончание инкубационного периода кавитационного изнашивания полимерных материалов определяется по точке нарушения плавности и (или) гладкости на зависимости высотного параметра шероховатости поверхности от продолжительности кавитационного воздействия.

5. Отказ от применения металлических порошковых наполнителей в эпоксидных компаундах позволяет принципиально изменить кинетику кавитационного из-

нашивания компаунда: на зависимости потерь массы компаунда от продолжительности кавитационного воздействия появляется инкубационный период.

Степень достоверности и апробация результатов. Достоверность результатов, полученных в диссертации, обусловлена применением известных апробированных методов испытаний на кавитационный износ, средств измерений профиля и износа поверхности, традиционных методов определения физических и механических свойств материалов, а также применением традиционных методов статистической обработки результатов эксперимента.

Результаты диссертационной работы докладывались на следующих конференциях: семинаре «Энерго- и ресурсосбережение на водном транспорте», посвя-щённом дню науки РФ (ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова) в 2022 г.; X, XII, XIII и XIV межвузовской научно-практической конференции аспирантов, студентов и курсантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» (ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова) в 2019, 2021, 2022 и 2023 г. г. соответственно; Национальной ежегодной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова в 2020, 2021 и 2022 г.г.; 65-й международной научной конференции Астраханского государственного технического университета в 2021 г.

Результаты работы:

1) Использовались в 2022-2023 г.г. при выполнении на кафедре технологии судоремонта ГУМРФ госбюджетной НИР ««Анализ износостойкости полимерных материалов для восстановления очагов кавитационного износа на лопастях гребных винтов»;

2) Реализованы в учебном процессе при подготовке бакалавров и магистров по направлению «Кораблестроение, океанотехника и системотехника объектов морской инфраструктуры» в ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова» (приложение Б);

3) Рассмотрены в ЗАО «Канонерский судоремонтный завод» с положительным заключением о целесообразности их учёта при выборе эпоксидных составов для ремонта лопастей ГВ (приложение В).

ГЛАВА 1 КАВИТАЦИОННОЕ ИЗНАШИВАНИЕ ГРЕБНЫХ ВИНТОВ И РЕМОНТ ИЗНОШЕННЫХ ЛОПАСТЕЙ

1.1 Природа и закономерности кавитационного изнашивания

Согласно ГОСТ 27674-88 Трение, изнашивание и смазка. Термины и определения кавитационное изнашивание1 - механическое изнашивание при движении твёрдого тела относительно жидкости, при котором пузырьки газа захлопываются вблизи поверхности, что создаёт местное высокое ударное давление или высокую температуру. Приведённое определение, похоже, несколько устарело, так как в публикациях, посвящённых кавитационному изнашиванию за последние 30 лет, вопрос высоких температур, генерируемых при кавитационном воздействии не поднимался. Необходимым условием появления кавитационного изнашивания является наличие кавитации. Кавитация - это явление разрыва сплошности жидкости в точках, где давление снижается ниже давления насыщенных паров [43, 58]. И кавитацию условно можно разделить на гидродинамическую и вибрационную. Первая возникает в потоке жидкости, чаще при обтекании им различных поверхностей и препятствий - таковая имеет место, например, при работе ГВ или гидротурбин, вторая появляется в жидкости, примыкающей к вибрирующей, с определённой амплитудой и частотой, поверхности: вибрационная кавитация - распространённое явление в полостях водяного охлаждения втулок цилиндров высокооборотных дизелей.

Появляющиеся полости (пузыри) в жидкости при кавитации заполнены насыщенным паром, плотность которого, как известно, постоянна при постоянной температуре. Поэтому, когда кавитационные пузыри попадают в зону высокого давления, они схлопываются (смыкаются), при этом движение стенок кавитаци-онного пузыря происходит с очень высокой скоростью, так как насыщенный пар не оказывает сопротивления уменьшению размеров кавитационной полости, т. е.

1 В научной литературе наряду с терминами «кавитационное изнашивание» и «кавитационный износ» используется также термин «кавитационная эрозия». В англоязычной литературе термин «кавитационная эрозия» является преобладающим. В представленной диссертационной работе будут использоваться главным образом термины «кавитационное изнашивание» и «кавитационный износ», чтобы различать ситуации, когда речь идёт о процессе разрушения поверхности (кавитационное изнашивание) и о результате этого процесса (кавитационный износ).

в отличие от сжатия, к примеру, воздуха, он не оказывает пружинящего действия, а мгновенно конденсируется при уменьшении объёма. Как правило, схлопывание кавитационных пузырей происходит несимметричным образом: пузырь как бы продавливается окружающей жидкостью с образованием кумулятивных струй [43, 44], ударяющих по поверхности со скоростью, превышающей 100 м/с. Такой скорости достаточно, чтобы пластически деформировать металл. Кинетика кави-тационного изнашивания металлических материалов более сложная, чем у большинства других видов изнашивания. Как видно из рис. 1.1, на зависимости кави-тационного износа - износ может выражаться в единицах массы или единицах длины - от продолжительности кавитационного воздействия можно выделить три периода: 1 - инкубационный период; 2 - период максимальной скорости изнашивания; 3 - период затухающей скорости изнашивания.

а б

Рисунок 1.1 - Общий вид кинетической кривой кавитационного изнашивания металлических материалов (а) и зависимость максимальной глубины очагов износа лопастей гребного винта из бронзы БрА9Ж4Н4Л сухогруза «Капитан Алексеев» от продолжительности эксплуатации (б)

[90]

Важнейшей стадией в развитии кавитационного изнашивания является инкубационный период. В течение инкубационного периода идёт накопление пластической деформации (наклёп) в поверхностных слоях до достижения критического значения, после чего начинается отделение частиц износа [10, 22, 87, 90]. Продолжительность инкубационного периода определяет скорость последующих потерь массы с поверхности. Кавитационное разрушение на поверхности деталей машин носит локальный характер (в виде очагов) и имеет губчатый вид [44, 90], как будто с поверхности очага вырваны частицы металла.

Кинетика кавитационного изнашивания неметаллических материалов может отличаться от представленной на рисунке 1.1, всё зависит от способности материала получать остаточную деформацию при кавитационных ударах, не разрушаясь. Кинетика изнашивания термопластических полимеров схожа с кинетикой изнашивания металлов [104, 111]. На кривых кавитационного изнашивания термореактивных полимеров может отсутствовать инкубационный период: всё зависит от того, насколько хрупким является полимер, имеется ли в его составе наполнитель, и вида наполнителя [104, 111].

Кавитационному изнашиванию на водном транспорте подвергаются элементы движительных комплексов: лопасти ГВ, направляющие насадки винтов [16, 20, 90], а также водоохлаждаемые поверхности втулок цилиндров судовых высокооборотных дизелей [35, 60]. Серьёзной проблемой кавитационное изнашивание является также для гидротурбин [65]. Нередки случаи кавитационного изнашивания крыльчаток насосов [38].

Вопрос надёжных критериев кавитационный износостойкости, как и других видов изнашивания, остаётся нерешённым. Многочисленные попытки связать ка-витационную износостойкость с характеристиками механических свойств или их комбинациями не увенчались успехом [62, 123, 128]. Причин безуспешности таких попыток много. Одна из причин в том, что традиционные характеристики механических свойств (предел прочности, предел текучести, ударная вязкость относительное сужение при разрыве и т. п.) являются интегральными, т. е. осреднён-ными по объёму испытываемых образцов металла, тогда как при кавитационном воздействии нагружение является локальным и осуществляется со стороны поверхности, а поэтому на процесс разрушения при кавитации будет оказывать влияние стойкость отдельных фаз, характер распределения «слабой» фазы в сплаве и др. Накопленный опыт экспериментальной работы показывает, что наилучшими показателями кавитационной износостойкости материалов являются критерии энергетической природы. Первый критерий подобного рода был предложен Ти-рувенгадамом [76]. Следующим этапом в развитии энергетических критериев является критерий, предложенный Л. И. Погодаевым и представляющий собой кри-

тическую плотность потока мощности деформации [60]. Тем не менее, и энергетические критерии не являются универсальными: они отражают износостойкость в пределах узкого класса материалов, при анализе широкой выборки материалов зависимость износостойкости от критерия разделяется на несколько частных зависимостей, т. е. разные классы материалов формируют свои группы, в пределах которых действительной является своя зависимость. Универсальность энергетических критериев можно повысить, если удастся учесть, в частности, схему напряжённого состояния поверхности при кавитационных ударах [90], а также влияние коррозионного фактора.

Необходимо отметить, что в научной литературе нет однозначного подхода к оценке кавитационной износостойкости. При испытании материалов на кавита-ционное изнашивание, как правило, износ оценивают по потерям массы [10, 22, 36, 60, 87, и др.], а кавитационный износ деталей натурного оборудования определяют измерениями геометрических параметров очага износа [20, 65]. Поэтому и относительную износостойкость чаще всего определяют как отношение потери массы образца из эталонного сплава к потере массы образца из исследуемого сплава после испытаний сплавов в одних и тех же условиях в течение одинакового промежутка времени [44] или как отношение глубин очага износа на эталонном и исследуемом сплаве [26, 90]. Однако далеко не всегда такой подход является обоснованным, так как в этом случае не уделяется должного внимания инкубационному периоду, как наиболее информативной стадии кавитационного изнашивания, определяющей скорость последующего уноса материала с поверхности. Например, в практике судоремонта оценка износа по глубине кавитационного разрушения после обнаружения очагов износа не имеет особой ценности. Зоны кавитационного износа на лопастях ГВ имеют грубую поверхность, что приводит к снижению КПД движителя. Поэтому на практике в большинстве случаев при обнаружении кавитационного износа на лопастях ГВ движитель сразу ремонтируют. В связи с этим актуальным является оценка кавитационной износостойкости материалов ГВ по продолжительности инкубационного периода их изнашивания [23, 93].

Открытым остаётся вопрос о конкретном механизме воздействия на поверхность материала при кавитации, т. е. о способе передачи энергии от зоны кавитации к поверхности. В общем, подавляющее большинство исследователей придерживается мнения, что основным воздействием при кавитации надо считать ударное. В работе [62] перечисляются возможные механизмы ударного воздействия, а именно:

• удар струй от одиночных, асимметрично схлопывающихся пузырьков;

• ударные волны при схлопывании одиночных пузырьков;

• гидродинамическое давление от натекания жидкости на поверхность при расширении пузырьков;

• ударные волны, возникающие при согласованном схлопывании большого числа пузырьков.

Очевидно, что этот список неполный, и он, к примеру, не учитывает особенности, присущие гидродинамической кавитации, т. е. больше подходит для случая вибрационной кавитации. Тем не менее, не принимая во внимание детали, можно выделить два основных механизма передачи энергии от зоны кавитации к поверхности, обсуждаемые в научной литературе: ударными струями и ударными волнами. Знание конкретного механизма кавитационного воздействия на поверхность очень важно при испытании материалов, используемых для изготовления и ремонта ГВ, в лабораторных условиях. Очевидно, что механизм воздействия должен быть близок к тому, что реализуется при кавитационном изнашивании лопастей ГВ.

1.2 Кавитационное изнашивание гребных винтов

ГВ очень часто подвергаются кавитационному изнашиванию, причём кави-тационные повреждения лопастей обнаруживаются на ГВ практически всех типов судов. Тем не менее, можно выделить две группы судов, на ГВ которых характер и расположение очагов кавитационного разрушения существенно отличается друг от друга: водоизмещающие суда и быстроходные суда. К быстроходным судам, прежде всего, можно отнести суда, ГВ которых работают в косом потоке: это суда

на подводных крыльях, а также те суда, корпус которых при максимальной скорости хода почти полностью выходит из воды, и линия гребного вала оказывается наклонённой к поверхности воды под заметным углом.

Высокая эрозионная способность кавитации ГВ объясняется тем, что ГВ работают в неравномерном поле скоростей. Однако причины неравномерности отличаются для водоизмещающих судов и судов на подводных крыльях. Неравномерность потока в диске ГВ водоизмещающих судов обусловлена тем, что винт работает за корпусом судна. При движении корпуса судна за его кормой возникает течение воды, направленное в сторону движения судна - попутный поток. Скорость попутного потока существенно изменяется по направлению и величине по площади диска ГВ [7], при этом наибольшие колебания угла атаки происходят в концевых сечениях лопастей. Например, для движителей одновальных судов максимальный угол атаки имеет место при верхнем вертикальном положении лопасти, а минимальный - при горизонтальном положении лопасти, т. е. в верхнем положении лопасти на её конце вспыхивает кавитация, а после прохождения ахтер-штевня кавитационная каверна схлопывается; такое поведение кавитационной каверны на ГВ водоизмещающих судов показывают, как наблюдения работы натурных ГВ [136], так и наблюдения на моделях ГВ [113, 114, 116]. Поэтому, как правило, на лопастях ГВ водоизмещающих судов, кавитационный износ возникает в концевых сечениях лопастей (рисунок 1.2).

Рисунок 1.2 - Схема расположения очагов кавитационного износа на лопастях ГВ теплохода

«Atlantic runner» (а) и фото зоны износа (б)

Неравномерность потока в диске ГВ судов на подводных крыльях возникает вследствие работы ГВ в косом потоке из-за наклона линии валопровода. При этом за оборот лопасти изменяется тангенциальная составляющая скорости потока, набегающего на лопасть, а значит, изменяется и угол атаки потока на лопасть. Наибольшие изменения угла атаки происходят в корневых сечениях лопастей: за один оборот кавитационная каверна появляется в корневых сечениях и схлопыва-ется. Поэтому очаги кавитационного износа на ГВ судов на подводных крыльях появляются в корневых сечениях лопастей (рисунок 1.3).

а б

Рисунок 1.3 - Схема расположения очагов кавитационного износа на лопастях ГВ судна на подводных крыльях «Метеор» (а) и фото очага износа (б)

Кавитационный износ на лопастях носит локальный характер, имеет вид очагов с рваной, напоминающей губку, поверхностью (рисунки 1.2 б, 1.3 б). Скорость кавитационного изнашивания лопастей в очагах сравнительно невелика и составляет в среднем от 0,1 до 1 мм за 1000 ч эксплуатации, при этом линейные размеры очагов в плане редко превышают 200 мм, тем не менее, очаги износа приводят к отрицательным последствиям [20, 90].

Для судов на подводных крыльях возникновение кавитационного износа на ГВ чревато возникновением аварийной ситуации. Очаги кавитационного износа являются концентратором напряжений, и возникновение их в корневых сечениях, являющихся наиболее нагруженными, может привести к обрыву лопасти, и как

Список литературы диссертационного исследования кандидат наук Фиактистов Ярослав Олегович, 2024 год

СПИСОК ЛИТЕРАТУРЫ

1. Абачараев, М. М. Кавитационностойкие газотермические покрытия на сталях / М. М. Абачараев // Материалы семинара «Пути снижения металлоёмкости и повышения надёжности изделий при газотермическом нанесении покрытий». - Л.: ЛДНТП, 1984. - С. 6-8.

2. Абачараев, М.М. Повышение кавитационной стойкости стали 45 нанесением плазменных покрытий типа М-Т / М. М. Абачараев // Вестник машиностроения. - 1979. - № 11. - С. 63-64.

3. Абрамов, О. В. Ультразвуковая обработка материалов / О. В. Абрамов, И. Г. Хорбенко, И. Г. Швегла. - М.: Машиностроение, 1984. - 280 с.

4. Абрамович, В. Р. Сварка плавлением меди и сплавов на медной основе / В. Р. Абрамович, В. П. Демянцевич, Л. А. Ефимов - Л., Машиностроение, 1988. -216 с.

5. Арабьян, Л. Восстановление и упрочнение гребных винтов / Л. Арабьян, А. Бекетов, Н. Голубев // Речной транспорт. -1982. - № 3. - С. 27-28.

6. Арабьян, Л. Плазменное упрочнение гребных винтов / Л. Арабьян, А. Бекетов, Н. Голубев и др. // Речной транспорт. - 1983. - № 1. - С. 33.

7. Артюшков, Л. С. Судовые движители: Учебник / Л. С. Артюшков, А. Ш. Ач-кинадзе, А. А. Русецкий. - Л.: Судостроение, 1988. - 296 с.

8. Аскаров, М. А. Кавитационное изнашивание металлов и полимеров / А. М. Аскаров. - Тбилиси: Изд-во Сачота Сакартвело, 1973. - 140 с.

9. Ахматов, А. С. Молекулярная физика граничного трения / А. С. Ахматов. -М.: Физматгиз, 1963. - 472 с.

10. Богачёв, И. Н. Повышение кавитационно-эрозионной стойкости деталей машин / И. Н. Богачёв, Р. И. Минц - М.: Машиностроение, 1964. - 144 с.

11. Богачев, И.Н. Влияние фазового состава на кавитационную стойкость бронз / И. Н. Богачев, Р. И. Минц, Т. М. Петухова // Металловедение и термическая обработка металлов. - 1962. - № 4. - С. 28-31.

12. Большев, Л. Н. Таблицы математической статистики / Л. Н. Большев, Н. В. Смирнов. - М.: Наука, 1983. - 416 с.

13. Брантон, Дж. Эрозия при ударе жидких капель / Дж. Брантон, М. К. Рочестер. - В кн. Эрозия под ред. К. Прис. - М.: Мир, 1982. - С. 201-268

14. Быковский, О. Г. Исследование кавитационной эрозии, разработка электродных материалов и технологии наплавки гребных винтов СПК: автореф. дисс. ... канд. техн. наук: Быковский О. Г. - Киев: 1969. - 19 с.

15. Быковский, О. Г. Механизированная сварка высокопрочной алюминиевой бронзы / О. Г. Быковский, Е. В. Гавров, С. И. Красносельская // Автоматическая сварка. - 1976. - № 12. - С. 38-40.

16. Быстрицкий, В. В. Эрозионный износ направляющих насадок / В. В. Быстриц-кий // Тр. ЛИВТ. - 1972. - вып. 135. - С. 26-39.

17. Васаускас, С. С. О диаграмме твёрдости / С. С. Васаускас // Труды метрологических институтов СССР. - 1967. - вып. 91 (151). - С. 33-38.

18. Веерлинг, С. Исследование свойств покрытий, напыленных плазмой / С. Веер-линг, С. Нап // В сб. «Получение покрытий высокотемпературным распылением». - М.: Атомиздат, 1973.- С. 255-268.

19. Виноградов, В. Н. Абразивное изнашивание / В. Н. Виноградов, Г. М. Сорокин, М. Г. Колокольников. - М.: Машиностроение, 1990. - 224 с.

20. Георгиевская, Е. П. Кавитационная эрозия гребных винтов и методы борьбы с ней / Е. П. Георгиевская. - Л.: Судостроение, 1978. - 208 с.

21. Гликман, Л. А. Опыт проведения облицовки гребного винта п/х «Корсунь-Шевченковский» листовой аустенитной нержавеющей сталью / Л. А. Гликман, Ю. Е. Зобачев и др. // Труды ЦНИИМФ. - 1956. - вып. 5. Вопросы металловедения в судоремонте. - Л.: Морской транспорт.

22. Гликман, Л. А. Коррозионно-механическая прочность металлов / Л. А. Глик-ман. - М.-Л.: Машгиз, 1955. - 175 с.

23. Горбаченко, Е. О. Использование результатов измерения шероховатости поверхности для прогнозирования долговечности материалов гребных винтов при кавитационном изнашивании / Е. О. Горбаченко, Ю. Н. Цветков // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019. - Т. 4. - № 390. -С. 53-66.

24. Горбаченко, Е.О. Кавитационный износ гребных винтов и технологические методы борьбы с ним / Е. О. Горбаченко // Материалы VIII межвузовской науч.-практич. конференции аспирантов, студентов и курсантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» 17 мая 2017 года. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С.О. Макарова, 2017. - С. 120-125.

25. Горбаченко, Е. О. Прогнозирование инкубационного периода кавитационного изнашивания лопастей гребных винтов с использованием метода измерения профиля поверхности / Е. О. Горбаченко, Ю. Н. Цветков // Вестник ВГАВТ. -2017. - Вып. 52. - С. 87-95.

26. Гринберг, А. Я. Способ определения кавитационной стойкости металлических материалов / А. Я. Гринберг, Л. К. Гордиенко, В. Э. Волин. Би 1089487 А, МКИ в01 N 17/00. - 2 с.

27. Гурский, Е. И. Теория вероятностей с элементами математической статистики / Е. И. Гурский. - М.: Высшая школа, 1971. - 328 с.

28. Давиденков, Н. Н. Анализ напряженного состояния в шейке растянутого образца / Н. Н. Давиденков, Н. И. Спиридонова // Заводская лаборатория. - 1945. - Т. XI. - № 6. - С. 583-593.

29. Дворкин, М. И. Электролитическое покрытие гребных винтов высокопрочными сплавами / М. И. Дворкин // Судоремонт флота рыбной промышленности. -1984. - № 54. - С. 14-15.

30. Дель, Г. Д. Определение напряжений в пластической области по распределению твёрдости / Г. Д. Дель. - М.: Машиностроение, 1971. - 199 с.

31. Зайцева, Н. С. Анализ прочности ремонтных составов на основе эпоксидного компаунда в условиях работы лопастей гребных винтов / Н. С. Зайцева, Я.О. Фиактистов // Материалы межвузовской научно-практической конференции для аспирантов, студентов и курсантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России» 18 мая 2023 года: Часть 1. -СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2023. - С. 186-191.

32. Зимнева, Е.М. Морская коррозия медных сплавов / Е. М. Зимнева, Л. И. Ши-балова, В. П. Шеманова и др. - Л.: Издательство судостроительной промышленности, 1963. - 88 с.

33. Зобачев, Ю. Е. Повышение коррозионно-кавитационной стойкости судовых

гребных винтов: автореф. дисс.....канд. техн. наук: 05.08.04 / Зобачев Юрий

Евгеньевич. - Л.: 1954. - 17 с.

34. Золотарёва, В. В. Влияние нанопорошков на механические и адгезионные свойства эпоксидных полимеров / В. В. Золотарёва // Международный журнал социальных и гуманитарных наук. - 2016 - Т. 6. - № 1. - С. 141-148.

35. Иванченко, Н. Н. Кавитационные разрушения в дизелях / Н. Н. Иванченко, А. А. Скуридин, М. Д. Никитин. - Л.: Машиностроение, 1970. - 152 с.

36. Иванченко, Н. Н. О физической природе влияния коррозионных процессов на кавитационное разрушение металлов / Н. Н. Иванченко, А. Н. Кольцов, А.М. Пирогов // Доклады Академии Наук СССР. - 1974. - Т. 218. - № 5. -С. 1075-1077.

37. Калиничев, Э. Л. Свойства и переработка термопластов: Справочное пособие / Э. Л. Калиничев, М. Б. Саковцева. - Л.: Химия, 1983. - 288 с.

38. Карелин, В. Я. Изнашивание лопастных насосов / В. Я. Карелин. - М.: Машиностроение, 1983. - 163 с.

39. Картышов, А. В. Гребные винты из хромомарганцевой стали / А. В. Карты-шов. - Л.: Судостроение, 1969. - 183 с.

40. Кацман, Ф. М. Эксплуатация пропульсивного комплекса морского судна / Ф. М. Кацман. - М.: Транспорт, 1987. - 223 с.

41. Киперник, Е. Г. Ремонт судовых гребных винтов / Е. Г. Киперник. - М.: Транспорт, 1980. - 176 с.

42. Кипнис, И. Современные способы наплавки в судоремонте / И. Кипнис, Ц. Шабан. - Калининград: Книжное изд-во, 1962. - 48 с.

43. Кнэпп, И. Р. Кавитация / И. Р. Кнэпп, Дж. Дейли, Ф. Хэммит. - М.: Мир, 1974. - 687 с.

44. Козырев, С. П. Гидроабразивный износ металлов при кавитации / С. П. Козырев. - М.: Машиностроение, 1971. - 240 с.

45. Колмогоров, В. Л. Напряжения, деформации, разрушение / В. Л. Колмогоров. - М.: Металлургиздат, 1970. - 196 с.

46. Кондрат, З. Кавитационно-эрозионная стойкость материалов и покрытий в коррозионно-активных жидких средах / З. Кондрат. - СПб.: СПбГУВК, 2004. -208 с.

47. Кудреватый, Г. М. Судовому механику - о гребных винтах / Г. М. Кудреватый. - М.: Морской транспорт, 1958 - 150 с.

48. Кудрин, А. В. Исследование поведение материалов гребных винтов и некоторых способов защиты их в условиях коррозионно-механического воздействия морской воды: автореферат дисс. ...канд. техн. наук: 05.08.04 / Кудрин А. В. -Владивосток, 1969. - 22 с.

49. Кулёмин, А. В. Повышение усталостной прочности деталей путём ультразвуковой поверхностной обработки / А. В. Кулёмин, А. В. Кононов, И. А. Стебельков // Проблемы прочности. - 1981. - № 1. - С. 70-74.

50. Кулик, А. Я. Опыт применения кавитационностойких и износостойких газотермических покрытий в судовом машиностроении / А. Я. Кулик, М. М. Аба-чараев. - Л.: ЛДНТП, 1986. - 24 с.

51. Лахтин, Ю. М. Материаловедение: учебник для втузов / Ю. М. Лахтин, В. П. Леонтьевна. - М.: Машиностроение, 1990. - 528 с.

52. Львовский, Е. Н. Статистические методы построения эмпирических формул / Е. Н. Львовский. - М.: Высшая школа, 1988. - 239 с.

53. Мак Лин, Д. Механические свойства металлов / Д. Мак Лин. - М.: Металлургия, 1965. - 431 с.

54. Маринин, А. А. Упрочнение судовых гребных винтов методом газопорошкового легирования поверхности / А. А. Маринин // М.-Л.: Сб. НТО (Мурманское отделение). - 1963. - вып. 5. - С. 89-93.

55. Марков, А. И. Применение ультразвука при алмазном выглаживании деталей / А. И. Марков, М. А. Озерова, И. Д. Устинов // Вестник машиностроения. -

1973. - № 9. - С. 57-61.

56. Мудрова, А. Г. Диффузное титанирование стальных гребных винтов /

A. Г. Мудрова, В. Е. Кубышкин, Е. К. Медко, В. П. Миронов // Судоремонт флота рыбной промышленности. - 1984. - № 54. - С. 15-16.

57. Некоз, А. И. Определение износостойкости материалов при кавитационно-эрозионнном изнашивании / А. И. Некоз, М. С. Стечишин, Н. А. Сологуб,

B. И. Белый // Проблемы трения и изнашивания. - 1983. - вып. 24. - С. 97-103.

58. Перник, А. Д. Проблемы кавитации / А. Д. Перник - Л.: Судостроение, 1980. -224 с.

59. Петухова, Т.М. Закономерности разрушения медных сплавов при микроударном воздействии / Т. М. Петухова, Д. П. Родионов // Известия вузов, серия: Цветная металлургия. - 1966. - № 4. - С. 105-110.

60. Погодаев, Л. И. Гидроабразивный и кавитационный износ судового оборудования / Л. И. Погодаев, П. А. Шевченко. - Л.: Судостроение, 1984. - 264 с.

61. Погодаев, Л. И. Кавитационно-эрозионная стойкость нихромовых плазменно-напыленных покрытий / Л. И. Погодаев, А. Ф. Бочаров, А. С. Протопопов // В сб. «Технология и организация ремонта речных судов». - Л.: ЛИВТ, 1988. -164 с.

62. Прис, К. М. Кавитационная эрозия / К. М. Прис // В кн.: Эрозия. Под ред. К. Прис. - М.: Мир, 1982. - С. 269-330.

63. Прохоренко, П. П. Ультразвуковой капиллярный эффект / П. П. Прохоренко, Н. В. Дежкунов, Г. Е. Коновалов. - Минск: Наука, 1985. - 135 с.

64. Пустошный, А. В. Влияние шероховатости поверхности гребного винта на его пропульсивные характеристики / А. В. Пустошный, А. В. Сверчков, С. П. Шевцов // Труды Крыловского государственного научного центра. - 2019. -Т. 4. - № 390. - С. 11-26.

65. Пылаев, Н. И. Кавитация в гидротурбинах / Н. И. Пылаев, Ю. У. Эдель. - Л.: Машиностроение, 1974. - 256 с.

66. Регель, В. Р. Кинетическая природа прочности твёрдых тел / В. Р. Регель, А. И. Слуцкер, Э. Е. Томашевский. - М.: Наука, 1974. - 560 с.

67. Сагань, В. Я. Исследование и разработка технологии ремонта латунных гребных винтов с применением сварки и правки: автореферат дисс. ... канд. техн. наук: 05.08.04 / Сагань, В. Я. - Калининград, 1975. - 34 с.

68. Садикова, М. М. Эпоксидные композиционные материалы и их влияние на физико-механические свойства полимеров / М. М. Садикова, М. К. Хамраева // Universum: Технические науки: электрон. научн. журн. - 2020. - № 6(75). -URL: http: //7universum.com/ru/tech/archive/item/9796.

69. Салтыков, С. А. Стереометрическая металлография / С. А. Салтыков. - М.: Металлургия, 1976. - 271 с.

70. Смирнов-Аляев, Г. А. Механические основы пластической обработки металлов / Г. А. Смирнов-Аляев. - Л.: Машиностроение, 1968. - 272 с.

71. Соколов, Н.Н. Гребные винты из алюминиевой бронзы / Н. Н. Соколов, С. П. Лазаренко, В. И. Журавлев. - Л.: Судостроение, 1971. - 288 с.

72. Стальниченко, О.И. Перспективы использования напыления для восстановления и упрочнения судовых деталей / О. И. Стальниченко, Т. Г. Кравцов. - М.: В/О «Мортехинформреклама», 1984. - 32 с.

73. Сучков, Д.И. Медь и ее сплавы / Д. И. Сучков. - М.: Металлургия, 1967. - 248 с.

74. Табенкин, А. Н. Шероховатость, волнистость, профиль. Международный опыт / А. Н. Табенкин, С. Б. Тарасов, С. Н. Степанов. - СПб.: Изд-во Политехн. унта, 2007. - 136 с.

75. Тагер, А. А. Физико-химия полимеров / А. А. Тагер. - М.: Физико-химия полимеров, 1968. - 536 с.

76. Тирувенгадам, А. Обобщённая теория кавитационных разрушений / А. Ти-рувенгадам // Труды Американского общества инженеров-механиков. - Серия Д. - Техническая механика. - ИЛ, 1963 - Т. 85. - № 3.

77. Ткачук, В. Д. Опыт ремонта сваркой и наплавкой деталей судовых устройств / В. Д. Ткачук // В сб. «Передовой опыт сварки и наплавки в судоремонте». Серия «Судоремонт». Обзорная информация. - М.: 1979. - С. 35-40.

78. Феодосьев, В. И. Сопротивление материалов / В. И. Феодосьев. - М.: Наука.

Главная редакция физико-математической литературы, 1979 - 560 с.

79. Фиактистов, Я. О. Ремонт гребных винтов, изношенных при кавитации, с применением полимерных составов / Я. О. Фиактистов // Материалы X межвузовской научно-практической конференции аспирантов, студентов и курсантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России». 22 мая 2019 года. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2019.

- C. 279-282.

80. Фиактистов, Я. О. Конструкция образцов для испытаний полимерных составов на кавитационную износостойкость / Я. О. Фиактистов, Е. О. Горбаченко // Сборник тезисов докладов национальной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С. О. Макарова». - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2020. -C. 112-114.

81. Фиактистов, Я. О. Кавитационная износостойкость полимерных составов с металлическим наполнителем / Я. О. Фиактистов, Ю. Н. Цветков // 65-я Международная научная конференция Астраханского государственного технического университета, 26-30 апреля 2021 г. [Электронный ресурс]. - Астрахан. гос. техн. ун-т. - Астрахань: Изд-во АГТУ, 2021. - С.857-862. - Режим доступа: http: //astu. org/Content/Page/5 833.

82. Фиактистов, Я. О. Кавитационная износостойкость полимерных составов для ремонта гребных винтов / Я. О. Фиактистов // Материалы XII межвузовской научно-практической конференции для аспирантов, студентов и курсантов «Современные тенденции и перспективы развития водного транспорта России». 20 мая 2021 года. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2021.

- Часть 1. - С.191-195.

83. Фиактистов, Я. О. Механизм воздействия на поверхность материалов при изнашивании в условиях ультразвуковой кавитации / Я. О. Фиактистов, Ю. Н. Цветков // Научные проблемы водного транспорта. - 2022. - № 70(1). -С. 48-63.

84. Фиактистов, Я. О. Структура полимерных композитов с металлическим по-

рошковым наполнителем для восстановления очагов кавитационного износа / Я. О. Фиактистов, Ю. Н. Цветков, Н. С. Зайцева // Сборник научных статей национальной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО «ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова» 2022 г., Том 2. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2022. -С. 183-191.

85. Фиактистов, Я. О. Особенность определения кавитационной износостойкости полимерных составов на ультразвуковых магнитострикционных вибраторах/ Я. О. Фиактистов // Сборник научных статей национальной научно-практической конференции профессорско-преподавательского состава ФГБОУ ВО «ГУМРФ имени адмирала С.О. Макарова». Том 2. - СПб.: Изд-во ГУМРФ им. адм. С. О. Макарова, 2022. - С. 249-255.

86. Фиактистов, Я. О. Механизм разрушения эпоксидных композитов с металлическим порошковым наполнителем при кавитационном воздействии/ Я. О. Фиактистов, Ю. Н. Цветков, Н. С. Зайцева // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2023. -Т. 15. - № 1. - С. 64-72.

87. Фомин, В. В. Гидроэрозия металлов / В. В. Фомин. - М.: Машиностроение, 1977. - 287 с.

88. Фролов, Ю. В. Материалы и способы напыления в судоремонте / Ю. В. Фролов, В. Б. Хмелевская. - М.: ЦБНТИ МРФ РСФСР, 1988. - 50 с.

89. Хасуи, А. Наплавка и напыление / Хасуи А., Моригаки О. - М.: Машиностроение, 1985. - 240 с.

90. Цветков, Ю. Н. Кавитационное изнашивание металлов и оборудования / Ю. Н. Цветков. - СПб.: Изд-во СПбГПУ, 2003. - 155 с.

91. Цветков, Ю. Н. Исследование кавитационного изнашивания сталей методом измерения профиля поверхности / Ю. Н. Цветков, Е. О. Горбаченко // Заводская лаборатория. Диагностика материалов. - 2015. - Т. 81. - № 11. - С. 62-65.

92. Цветков, Ю. Н. Оценка диаметра струй воды, воздействующих на поверхность лопастей гребных винтов при кавитационном изнашивании / Ю. Н. Цветков,

Я. О. Фиактистов, Е. О. Горбаченко // Вестник Астраханского государственного технического университета. Серия: Морская техника и технология. - 2021.

- № 1. - С. 54-64.

93. Цветков, Ю. Н. Прогнозирование кавитационной износостойкости металлических материалов по результатам измерения шероховатости изношенной поверхности / Ю. Н. Цветков, Е. О. Горбаченко, Е. Р. Кудрявцева // Вестник машиностроения. - 2021. - № 10. - С. 22-29.

94. Цветков, Ю. Н. Способ определения продолжительности инкубационного периода кавитационного изнашивания полимерных материалов / Ю. Н. Цветков, Я. О. Фиактистов // Патент на изобретение № 2797774. Опубликовано: 08.06.2023 г. Бюллетень №16.

95. Цветков, Ю. Н. Влияние добавки бронзового порошка на адгезию эпоксидного компаунда к алюминиевой бронзе / Ю. Н. Цветков, Н. М. Вихров, Я. О. Фиак-тистов // Вестник Государственного университета морского и речного флота имени адмирала С. О. Макарова. - 2024. - Т. 16. - № 2. - С. 282-289.

96. Чурсова, Л. В. Эпоксидные смолы, отвердители. Модификаторы и связующие на их основе / Л. В. Чурсова, Н. Н. Панина, Т. А. Гребенева, И. Ю. Кутергина.

- СПб.: ЦОП «Профессия», 2020. - 576 с.

97. Шестюк, В. Н. Ремонт судовых гребных винтов / В. Н. Шестюк, Н. И. Белов, А. В. Кудрин. - М.: Транспорт. - 1968. - 136 с.

98. Методические рекомендации по техническому наблюдению за ремонтом морских судов. - СПб.: ФАУ «Российского морского регистра судоходства», 2020.

- 221 с.

99. СТО ЯКУТ.21.52-2017 «Руководство по ремонту судовых металлических конструкций, узлов судовых механизмов и устройств, гребных винтов с применением композитных (композиционных) и полимерных материалов. Типовые технологические процессы». - АО «ЦНИИМФ». - С. 73-74.

100. Abenojar, J. Erosion-wear, mechanical and thermal properties of silica filled epoxy nanocomposites / J. Abenojar, J. Tutor, Y. Ballesteros, J. C. del Real, M. A. Martinez // Composites Part B. - 2017. - Vol. 120. - P. 42-51.

101. Bowden, F. P. The deformation of solids by liquid impact at supersonic speeds / F. P. Bowden, J. H. Brunton // Proceedings of the Royal Society, Series A. - 1961. -Vol. 263. - P. 433-450.

102. Brunton, J. H. Cavitation phenomena / J. H. Brunton // Proceedings of the Third International Conference on Rain Erosion and Associated Phenomena, Elvetham Hall, 11-13 August, Royal Aircraft Establishment (Great Britain). - 1970. - Vol. 2.

- P. 821.

103. Callis, G.T. The Maintenance and Repair of Bronze Propellers / G.T. Collis // The Shipbuilder and Marine Engine-Builder. -1963. - Vol. 70. - № 666. - P. 289-291.

104. Correa, C.E. Wear mechanisms of epoxy-based composite coating submitted to cavitation/ C.E. Correa, G. L. Garcia, A. N. Garcia, W. Bejarano, A. A. Guzman, A. Toro // Wear. - 2011. - № 271. - Is. 9-10. - P. 2274-2279.

105. Deng, W. Influence of epoxy resin on the microstructure and cavitation erosion of as-sprayed 8YSZ coating / W. Deng, X. Zhao, E. Hao, J. Han, Y. An, H. Zhou, J. Chen // Ceramics International. - 2019. - Vol. 45. - Is. 5. - P. 1-10.

106. Djordjevic, V. Cavitation erosion examination of composite materials / V. Djordjevic, J. Krainer, Z. Stojanovic // 33-rd International SAMPE Symposium.

- 1988. - P. 1561-1570.

107. Eisenberg, P. On the mechanism of cavitation damage and method of protection / P. Eisenberg, H. S. Preiser, A. Thiruvengadam // Transactions SNAME. - 1965. -Vol. 73. - P. 241-286.

108. Fiaktistov, Y. Model of the cavitation wear resistance of metal powder filled epoxy composites / Y. Fiaktistov, Y. Tsvetkov, N. Zaytseva // E3S Web of Conferences «XV International Scientific Conference on Precision Agriculture and Agricultural Machinery Industry «State and Prospects for the Development of Agribusiness - INTERAGROMASH 2022»». -2022. - Vol. 363. - P. 01035.

109. Fiaktistov, Y. O. Problems in using the microhardness method to assess the ultimate deformation of the surface of cast alloys during wear / Y. O. Fiaktistov, Y. N. Tsvetkov, E. R. Kudryavtseva, et al. // AIP Conference Proceedings. - 2024. - Vol. 3021. - Is. 1. - P. 030034.

110. Garcia, G. L. Cavitation resistance of epoxy-based multilayer coatings: Surface damage and crack growth kinetics during the incubation stage / G. L. Garcia, V. Lopez-Rios, A. Espinosa, et al. // Wear. - 2014. - № 316. - P. 124-132.

111.Hattori, S. Cavitation erosion resistance of plastics / S. Hattori, T. Itoh // Wear. -2011. - Vol. 271. - P. 1103-1108.

112.Leith, W. C. Some corrosion effects in accelerated cavitation damage / W. C. Leith, A. L. Thompson // Journal of Basic Engineering. - 1960. - Vol. 82. - № 3. -P. 795-807.

113.Manen, Dr. Ir. On the usefulness of a test with a propeller model in a cavitation tunnel with a simulated non-uniform flow / Dr. Ir. Manen // International Shipbuilding Progress. - 1967. - Vol. 14. - № 158. - P. 397-403.

114.Meulen, J. H. J. Cavitation erosion of a ship model propeller / J. H. J. Meulen // International Shipbuilding Progress. - 1971. - Vol. 8. - № 198. - P. 56-66.

115.Morch, K. A. Dynamics of Cavitation Bubbles and Cavitating Liquids / K. A. Morch / Erosion by C. M. Preece // Treatise on Material Science and Technology. - 1979. - Vol. 16. - P. 309-356.

116.Nishijama, S. Cavitation erosion test on a solder coated model propeller / S. Nishi-jama, R. Sato // Transactions of the West-Japan Society of Naval Architects. - 1978.

- № 56. - P. 61-71.

117.Okada, T. A study of cavitation bubble collapse pressures and erosion, Part 1: A method for measurement of collapse pressures / T. Okada, Y. Iwai // Wear. - 1989.

- Vol. 133. - P. 219-232.

118.Pighini, V. Cavitation tests on copper beryllium alloys / V. Pighini, G. Di Franeesco // Proceedings of 7-th Conference on Fluid Machinery, Budapest. - 1983. - Vol. 2. -P. 658-667.

119.Preece, K. M. A comparison of liquid impact erosion and cavitation erosion / K. M. Preece, J. H. Brunton // Wear. - 1980. - Vol. 60. - P. 269-284.

120. Qiu, N. Research on cavitation erosion and wear resistance performance of coatings / N. Qiu, L. Wang, S. Wu, D. S. Likhachev // Engineering Failure Analysis. - 2015.

- Vol. 55. - P. 208-223.

121.Ruel, S. Avaries et reconditionment des helices en alliages cuivreux / S. Ruel // Sci et techn, armament. - 1975. - Vol. 49. - № 4. - P. 577-614.

122. Tabor, D. The Hardness and Strength of Metals / D. Tabor // Journal of the Institute of Metals. - 1951. - Vol. 79. - № 1. - P. 1-18.

123.Thiruvengadam, A. Mechanical properties of metals and their cavitation damage resistance / A. Thiruvengadam, S. Waring // Journal of Ship Research. - 1966. -Vol. 10. - №1. - P. 1-9.

124.Tsvetkov, Y. N. Comparative Analysis of Cavitation Wear of Titanium Alloy in Fresh and Sea Water / Y. N. Tsvetkov, Ya. O. Fiaktistov, Ye. R. Kudryavzeva // Journal of Friction and Wear. - 2022. - Vol. 43. - № 1. - P. 20-26.

125. Tsvetkov, Y. N. Analysis of the Geometry of Dents on a Propeller Blade Surface during Cavitation Wear / Y. N. Tsvetkov, E. O. Gorbachenko, Ya. O. Fiaktistov // Journal of Friction and Wear. - 2021. - Vol. 42. - № 1. - P. 17-22.

126. Tsvetkov, Y. Hardening Peculiarities of Metallic Materials During Wear Under Ultrasonic Cavitation / Y. Tsvetkov, E. Gorbachenko, Y. Fiaktistov // International Scientific Conference Energy Management of Municipal Facilities and Sustainable Energy Technologies EMMFT 2019. Advances in Intelligent Systems and Computing. -2019. - Vol. 1258. - P. 409-420.

127. Tsvetkov, Y. N. Evaluation of the incubation period of polymers in cavitation wear by the method of profilometry / Y. N. Tsvetkov, Y. O. Fiaktistov // Industrial Laboratory. Materials Diagnostics. - 2023. - Vol. 89. - № 5. - P. 64-70.

128. Varga, J. J. Cavitation erosion and mechanical properties of materials / J. J. Varga // Proceedings of 7-th Conference on Fluid Machinery. - 1983. - Vol. 2. - P. 911916.

129. Vyas, B. Stress produced in a solid by cavitation / B. Vyas, C. M. Preece // Journal of Applied Physics. - 1976. - Vol.47. - № 12. - P. 5133-5138.

130. Vyas, B. Cavitation erosion of face centered cubic metals / B. Vyas, C. M. Preece // Metallurgical Transactions A. - 1977. - Vol. 8A. - P. 915-923.

131. Warner, T. C. Surface strengthening coatings for propellers / T. C. Warner // Ship and Boat International. -1984. - Vol. 37. - № 1. - P. 49.

132. Webb, A. Repair of bronze propellers / A. Webb // Marine Engineers Review. -1981. - Р. 28-29.

133. Yamatogi, T. Study on cavitation erosion of composite materials for marine propeller / T. Yamatogi, H. Murayama, Uzawa K., Kageyama K., Watanabe N. // Proceedings of ICCM17, Edinberg, UK, 2009. - 10 p.

134. Zhang, Y. Adhesion of epoxy coating to an alloy-coated steel sheet / Y. Zhang // PhD thesis. - University of Wollongong. - 1995. - 255 c. - Режим доступа: https://ro.uow.edu.au/cgi/viewcontent.cgi?referer=&httpsredir=1 &article=2481 &co ntext=theses.

135.Zhou, K.S. A study of the cavitation erosion behaviour of a Ti-Ni alloy coating / K. S. Zhou, D. Z. Wang, M. Siu // Surface and Coat Technology. - 1988. - Vol. 34. - №1. - P. 79-87.

136. Full-scale cavitation observation on large ducted propellers// The Motor Ship. -1975. - Vol. 56. - № 657. - P. 95-98.

137.«KF-Alloy» developed by Kobe Steel to minimize cavitation erosions // Zosen. -1981. - Vol. 26. - № 4. - Р. 33-35.

138. Standard test method for cavitation erosion using vibratory device. ASTM 2010. G32-10. - 19 p.

ПРИЛОЖЕНИЕ А

Патент на изобретение

165

ПРИЛОЖЕНИЕ Б

Акт об использовании результатов в учебном процессе

166

ПРИЛОЖЕНИЕ В Заключение ЗАО «Канонерский судоремонтный завод»

Закрытое Акционерное Общество

= КАНОНЕРСКИИ СУДОРЕМОНТНЫЙ ЗАВОД

198184, г. Санкт-Петербург, Канонерский остров, 41

Тел. [phone]; факс: [phone] ИНН 7805377436, КПП 780501001. 01 РН 1057811973339

Генеральный директор

УТВЕРЖДАЮ

E-mail: [e-mail]

на №

ЗАКЛЮЧЕНИЕ

о результатах научно-исследовательской работы Фиактистова Ярослава Олеговича

Экспертная комиссия ЗАО «Канонерский судоремонтный завод» в составе:

Горбаченко Е. О. — главного технолога, к.т.н., председателя комиссии,

Михайлюка Н. И. — зам. главного технолога, члена комиссии,

Маркова А. А. — начальника ОТК, члена комиссии,

рассмотрела основные положения диссертационной работы Я. О. Фиактистова на тему «Влияние металлического порошкового наполнителя на кавитационную износостойкость эпоксидного компаунда для ремонта гребных винтов» и установила следующие важные для судоремонта результаты проведённых исследований:

1. Добавка частиц металлического сплава в эпоксидный компаунд уменьшает кавитационную износостойкость эпоксидного компаунда, так как границы между металлической частицей и полимерной матрицей является «слабым» местом, и именно с этих граничных районов, начинается разрушение полимера при кавитационном воздействии.

2. Наибольшее влияние на кавитационный износ имеет суммарная площадь поверхности металлических микрочастиц в единице объёма композиции (сильная корреляции); относительное содержание частиц

бронзы в эпоксидном компаунде имеет умеренное влияние (средняя корреляция), и размер частиц бронзы имеет слабое влияние на износ (слабая корреляция). 3. Отказ от применения металлических порошковых добавок в эпоксидных компаундах приводит к принципиальному изменению кинетики их кавитационного изнашивания: изнашивание ненаполненного эпоксидного компаунда происходит с выраженным инкубационным периодом.

Комиссия отмечает целесообразность учёта вышеизложенных результатов при выборе ремонтных составов из числа одобренных Российским морским регистром судоходства для ремонта лопастей металлических гребных винтов с очагами кавитационного износа.

Председатель комиссии

Члены комиссии:

^СссгрГ<\_2024 г.

/ Марков А. А. / « ^/ » 2024 г.