英國(guó)Strathclyde大學(xué)和總部位于英國(guó)的創(chuàng)新和技術(shù)轉(zhuǎn)讓公司Oscar Propulsion近日聯(lián)合開(kāi)發(fā)出了一種革命性的新技術(shù)，能夠顯著降低船舶螺旋槳空化產(chǎn)生的水下輻射噪聲（URN）。
獲得專利的OscarPressPores?系統(tǒng)通過(guò)在螺旋槳葉片上施加少量具有戰(zhàn)略意義的鉆孔來(lái)減少螺旋槳葉尖渦流空化。增加這些減壓孔現(xiàn)在允許船舶使用更安靜的螺旋槳運(yùn)行，同時(shí)最大限度地降低其效率或減緩蒸汽。減少空化也會(huì)降低其相關(guān)的腐蝕作用。
奧斯卡推進(jìn)公司首席執(zhí)行官大衛(wèi)泰勒說(shuō)：“水下輻射噪聲是商業(yè)航運(yùn)中最不利的環(huán)境副產(chǎn)品之一，但與其他形式的海洋污染不同，目前還沒(méi)有立法來(lái)防止這種類型的環(huán)境破壞。運(yùn)輸噪聲水平增加，特別是在低頻范圍內(nèi)，使海洋動(dòng)物迷失方向并擾亂其通信信號(hào)，導(dǎo)致行為改變或局部滅絕?！?/p>
我們現(xiàn)在有一個(gè)經(jīng)濟(jì)有效、易于應(yīng)用的解決方案來(lái)防止這種情況發(fā)生。例如，在螺旋槳葉片中引入孔以減少根部空化本身并不是新的，但通過(guò)策略性地放置相對(duì)較少的孔來(lái)實(shí)現(xiàn)高水平的降噪，同時(shí)保持效率，這是新的。
在Strathclyde使用綜合計(jì)算流體動(dòng)力學(xué)（CFD）建模和空化隧道測(cè)試開(kāi)發(fā)該技術(shù)的過(guò)程中，證明了PressurePores系統(tǒng)可以將空化體積減少近14％，水下輻射噪聲（URN）可以減少高達(dá)21dB。
測(cè)試結(jié)果進(jìn)一步驗(yàn)證了由英國(guó)紐卡斯?fàn)柎髮W(xué)運(yùn)營(yíng)的19米長(zhǎng)研究雙體船Princess Royal使用的子空化螺旋槳。對(duì)原始未經(jīng)修改的模型螺旋槳進(jìn)行了測(cè)試并用作參考。然后對(duì)兩個(gè)相同設(shè)計(jì)的螺旋槳進(jìn)行CFD分析和模型試驗(yàn)，其中一個(gè)在每個(gè)葉片上有33個(gè)策略性引入的孔，另一個(gè)有17個(gè)孔。
結(jié)果表明，PressurePores技術(shù)大大減少了尖端渦流空化和URN。泰勒說(shuō)：“值得注意的是，只要它們處于最有效的位置，就會(huì)發(fā)現(xiàn)每個(gè)葉片尖端的孔數(shù)最少可達(dá)17個(gè)?！?/p>
“這不是簡(jiǎn)單地在葉片上鉆孔的情況，因?yàn)檫@會(huì)影響螺旋槳的推力能力。思克萊德的CFD建模使我們能夠確切地知道孔的放置位置，以實(shí)現(xiàn)最高效率和最佳降噪效果?！碧├昭a(bǔ)充道。
思克萊德大學(xué)海軍建造、海洋與海洋工程系研究主任穆罕默德·阿特拉教授說(shuō)：“對(duì)于裝有非空化螺旋槳的船舶，主導(dǎo)的URN與船體和螺旋槳流動(dòng)有關(guān)。作為船舶的機(jī)械和電源。一旦螺旋槳接近空化，主要來(lái)源就變成螺旋槳空化，而這些其他來(lái)源仍然有貢獻(xiàn)。結(jié)果，發(fā)生了離散葉片速率（低）頻率及其倍數(shù)的一系列周期性音調(diào)。伴隨著空化及其復(fù)雜動(dòng)態(tài)的寬帶（高）頻率噪聲譜”。
值得注意的是，螺旋槳空化可以產(chǎn)生高達(dá)180dB的水下輻射噪聲，并且可以在100英里之外的海洋生物中聽(tīng)到。
海洋噪音污染研究領(lǐng)導(dǎo)者?？巳卮髮W(xué)海洋生物學(xué)和全球氣候變化副教授斯蒂芬辛普森博士說(shuō)：“海洋活動(dòng)造成的海洋噪音水平已經(jīng)上升了數(shù)十年，來(lái)自越來(lái)越多的來(lái)源包括航運(yùn)，摩托艇，石油勘探，海上能源設(shè)施和軍事活動(dòng)。大聲的聲音會(huì)對(duì)海洋野生動(dòng)物造成不可逆轉(zhuǎn)的傷害，包括壓力，耳聾，棲息地移位，繁殖減少，喂食機(jī)會(huì)減少甚至死亡。任何減少海洋聲學(xué)足跡的方法都將有利于海洋生態(tài)系統(tǒng)”。
David Taylor進(jìn)一步說(shuō)：“PressurePores對(duì)螺旋槳空化和URN有很大的緩解作用，可以加入到新的螺旋槳中，也可以在干船塢或可能在水中改裝到現(xiàn)有的螺旋槳上。雖然PressurePores適用于所有類型的船舶，但它們特別適用于在敏感環(huán)境中操作的海軍艦艇、捕魚(yú)船隊(duì)、近海船舶和游輪。該技術(shù)可應(yīng)用于所有類型的螺旋槳、包括吊艙和推進(jìn)器?！?/p>
