Legura titanijuma okeanskog metala, pogodna za superiornost podmornica
Titanijum i legure titana novi su materijali razvijeni 1950-ih. Razvojem pomorske opreme zahtjevi za pomorskom opremom su sve veći i veći, a tradicionalni metali kao što su čelik, željezo, aluminij, magnezij i njihove legure više ne mogu zadovoljiti zahtjeve mnogih oblasti. Zbog svojih odličnih svojstava, legure titana privlače sve veću pažnju brodova i brodske inženjerske opreme, a nazivaju se „pomorski metali“. Kao jezgro "pomorske opreme", podmornice su stub strateških nuklearnih snaga i igraju ključnu ulogu. Može li korištenje titanijumskih legura za izradu podmornica donijeti nova otkrića u performansama? Danas ćemo analizirati prednosti titanijumskih legura na podmornicama.
Prva prednost - visoka specifična čvrstoća
Specifična čvrstoća se odnosi na omjer čvrstoće materijala i gustine. Što je veća specifična čvrstoća, to je manja konstrukcijska težina koja se može dobiti pod istim projektom čvrstoće, i obrnuto, veća je čvrstoća koja se može dobiti pod istim kvalitetom konstrukcije. Visoka specifična čvrstoća može učiniti dizajn opreme kompaktnijim, značajno smanjiti strukturnu masu i poboljšati sigurnost opreme.
Utjecaj visoke specifične čvrstoće na tlačnu školjku
Kada je struktura podmornice tempirana, krajnja dubina ronjenja podmornice je proporcionalna proizvodu granice popuštanja materijala ljuske i debljine školjke. Povećanje dubine ronjenja zadebljanjem tlačnog trupa smanjuje nosivost podmornice. Ako se zadrži nosivost, veličina podmornice bi se povećala do tačke u kojoj je praktički neupotrebljiva, čime bi se smanjile ukupne performanse podmornice. Stoga se mora uzeti u obzir korištenje materijala veće specifične čvrstoće.
Iz podataka o performansama nekoliko dubokomorskih tlačnih materijala u gornjoj tabeli može se vidjeti da iako čvrstoća legure titanijuma nije tako dobra kao ona čelika visoke čvrstoće, ona ima veću specifičnu čvrstoću zbog veće specifična snaga. Niža gustina. To je jedan od nekoliko trenutno dostupnih materijala za trup podmornice. Titanijumska legura ima najbolje performanse među materijalima, tako da je legura titana veoma korisna kao materijal za školjke otporan na pritisak za podmornice i duboke podmornice. U stvari, dvije ruske podmornice od legure titanijuma mogu zaroniti do dubine od 800 metara do 1,000 metara; a školjke otporne na pritisak većine dubokih podmornica na svijetu izrađene su od legure titanijuma.
Utjecaj visoke specifične čvrstoće na propeler
Za postizanje tihih performansi, moderne podmornice često koriste propelere velikog prečnika male brzine sa sedam lopatica i visokim nagibom. Ova vrsta propelera ima veću strukturu i veći volumen. Propeler (krmeno vratilo) same podmornice je u obliku konzolne grede. Kada je težina slobodnog kraja velika, vratilo propelera će biti savijeno i krmeni ležaj će biti opterećen. Osim toga, kada je težina prijenosnog vratila velika, savijanje sistema osovine će također biti pogoršano. Upotreba materijala visoke specifične čvrstoće za proizvodnju pogonskih vratila i propelera može smanjiti neravnomjerno opterećenje ležaja uzrokovano deformacijom ležaja i rezultirajućim vibracijama sistema osovine.
Druga prednost je odlična otpornost na koroziju
Titanijum ima veću otpornost na koroziju od drugih uobičajenih metalnih materijala u neutralnim i oksidirajućim okruženjima, kao iu mnogim oštrim okruženjima. Posebno je otporan na jone klorida u morskoj vodi. Izuzetno tanak i jak oksidni film može se formirati na površini titanijuma da pasivizira titan i zaštiti ga od korozije morske vode. Titanijumov pasivni film ima dobra svojstva samoizlječenja. Kada je oštećen ili izgreban, može se brzo i automatski popraviti kako bi se formirao novi zaštitni film. Upravo ovaj oksidni film štiti titanijum od korozije morske vode. U nedostatku kemijskih promjena i kontaminacije, titan je potpuno otporan na koroziju prirodnom morskom vodom.
Odlična otpornost na koroziju za cijevi i ventile
Morska voda je vrlo korozivna za trupove brodova, ali razvojem antikorozivne tehnologije, sigurnost trupa broda tokom njegovog vijeka trajanja može se osigurati upotrebom čelika otpornog na koroziju, antikorozivne boje i elektrohemijske antikorozivne zaštite. i druga sredstva. Međutim, sistem cjevovoda podmornica je vrlo složen, tehnologija nije uspostavljena, a protok u cjevovodu je visok, što će pogoršati koroziju. Prema relevantnim ispitivanjima, ventili od limene bronce i cijevi od legure bakra i nikla 70/30 korišteni su 15 mjeseci pri brzini vode od 4,5 m/s, a i ventili i cijevi su perforirani; dok je brzina vode za cijevi od potpuno titanijuma bila 6m/s.
36 mjeseci i bez primjetnih promjena. To znači da upotreba titanijuma i materijala od legura titanijuma u cevovodima i ventilima za podvodnu morsku vodu može smanjiti prečnik cevovoda, povećati brzinu vode i produžiti životni vek.
Treća prednost su dobre performanse prenosa zvuka
Sonar je "oči" podmornice, a da bi se zaštitio, sonar je smješten unutar ograde. Titanijumska legura ima karakteristike visoke specifične čvrstoće, malog koeficijenta termičkog širenja, velike otpornosti i dobrih performansi prenosa zvuka, pa se koristi u podmorskim akustičnim uređajima. Na primjer, sonarske kupole nuklearne podmornice s letećim projektilom tipa 607A bivšeg Sovjetskog Saveza napravljene su od titanijuma i zlata; a od zlata su i sonarske kupole nosača aviona "Minsk" i "Kijev" koje je kupila naša zemlja. Izrađen od legure titanijuma. Sudeći po ovim stvarnim uslovima upotrebe, performanse prenosa zvuka legure titanijuma su bolje od onih od fiberglasa i nerđajućeg čelika, što može efikasno osigurati performanse sonara.
