113. Hauptversammlung

Analyse des Hochfrequenzspektrums von Propellergeräuschen zur Detektion von Kavitationserosion

Dr. habil. Reinhard Schulze, Schiffbau-Versuchsanstalt Potsdam GmbH, Potsdam

Auf Grund der Schallausbreitungsbedingungen im Wasser interessieren die Schiffsgeräusche im Fernfeld im Allgemeinen nur in einem Frequenzbereich bis ca. 100 kHz. Im Nahfeld werden dagegen auch fein auflösende hochfrequente Echolote bis 1 MHz eingesetzt. Die propellerbedingten Schiffsgeräusche sind stark abhängig von den Kavitationseigenschaften des Propellers wobei im niedrigen Frequenzbereich ein enger Zusammenhang zwischen visuellen Kavitationserscheinungen und akustischen Eigenschaften des Propellers besteht. Die für die Praxis wichtige Einschätzung der schädlichen Kavitationserosion ist oft problematisch und aufwändig. In dem Vortrag werden theoretische Ansätze und Versuchsergebnisse, die für eine starke Korrelation von akustischen Erscheinungen im hochfrequenten Bereich bis 1 MHz und Kavitationserosion sprechen, dargestellt. Nach einer theoretischen Betrachtung der Einzelblasen- und Clusterdynamik werden Ergebnisse von Messungen an Erosionsprüfständen und Körperschallmessungen am Kavitationstunnel dargestellt. Die Ergebnisse dieser Akustikmessungen zeigen dann im Vergleich zu den Ergebnissen von Erosionsversuchen und Großausführungsbeobachtungen eine signifikante Korrelation und geben Hinweise für eine Verbesserung der Versuchsmethodik und der Prognosesicherheit.

High Frequency Analysis of Propeller Noise for the Detection of Cavitation Erosion

Due to the sound propagation conditions in the sea water, the ship noise in the far field is generally interesting in a frequency range up to approximately 100 kHz. On the other hand, in the near field are echo sounders up to 1 MHz in use. The propeller-related low frequency ship noise is highly dependent on the cavitation properties of the propeller with a close correlation between visual cavitation phenomena and acoustic properties of the propeller. The assessment of harmful cavitation erosion, which is important in practice, is often problematic and time-consuming. The lecture presents theoretical approaches and test results, which speak for a strong correlation of acoustic phenomena in the high frequency range up to 1 MHz and cavitation erosion. After a theoretical analysis of single-bubble and bubble-cluster dynamics, results of measurements on erosion test stands and structure-borne noise measurements at a cavitation tunnel are presented. The results of these acoustic measurements then show a significant correlation in comparison to the results of erosion tests and full-scale observations and give indications for an improvement of the experimental methodology and the prognosis reliability.