Ocean kovinska titanova zlitina, primerna za premoč podmornic
Titan in titanove zlitine so novi materiali, razviti v petdesetih letih prejšnjega stoletja. Z razvojem pomorske opreme postajajo zahteve po pomorski opremi vse višje in tradicionalne kovine, kot so jeklo, železo, aluminij, magnezij in njihove zlitine, ne morejo več zadostiti zahtevam številnih področij. Titanove zlitine so zaradi svojih odličnih lastnosti pritegnile vedno več pozornosti ladij in pomorske inženirske opreme in jih imenujemo "pomorske kovine". Kot jedro "pomorske opreme" so podmornice steber strateških jedrskih sil in igrajo ključno vlogo. Ali lahko uporaba titanovih zlitin za izdelavo podmornic prinese nove preboje v zmogljivosti? Danes bomo analizirali prednosti titanovih zlitin na podmornicah.
Prva prednost - visoka specifična trdnost
Specifična trdnost se nanaša na razmerje med trdnostjo materiala in gostoto. Večja kot je specifična trdnost, manjša je strukturna teža, ki jo je mogoče doseči pri enakem načrtu trdnosti, in obratno, višja je trdnost, ki jo je mogoče doseči pri enaki strukturni kakovosti. Visoka specifična trdnost lahko naredi zasnovo opreme bolj kompaktno, močno zmanjša strukturno maso in izboljša varnost opreme.
Vpliv visoke specifične trdnosti na tlačno lupino
Ko je struktura podmornice časovno določena, je končna globina potopa podmornice sorazmerna z zmnožkom meje tečenja materiala lupine in debeline lupine. Povečanje globine potopa z odebelitvijo tlačnega trupa zmanjša nosilnost podmornice. Če se ohrani nosilnost, bi se velikost podmornice povečala do točke, ko bi bila praktično neuporabna, s čimer bi se zmanjšala splošna zmogljivost podmornice. Zato je treba razmisliti o uporabi materialov z večjo specifično trdnostjo.
Iz podatkov o zmogljivosti več materialov za globokomorske tlačne lupine v zgornji tabeli je razvidno, da čeprav meja tečenja titanove zlitine ni tako dobra kot pri jeklu visoke trdnosti, ima višjo specifično trdnost zaradi višje specifično moč. Nižja gostota. Je eden od več materialov za trupe podmornic, ki so trenutno na voljo. Titanova zlitina ima najboljšo zmogljivost med materiali, zato je titanova zlitina zelo koristna kot na pritisk odporen material lupine za podmornice in globoko potopne ladje. Pravzaprav se lahko ruski podmornici iz titanove zlitine potopita do globine od 800 metrov do 1,000 metrov; in na pritisk odporne lupine večine globoko potopnih plovil na svetu so izdelane iz titanove zlitine.
Vpliv visoke specifične trdnosti na propeler
Da bi dosegle tiho delovanje, sodobne podmornice pogosto uporabljajo propelerje velikega premera, nizke hitrosti, sedem krakov in velikega naklona. Ta vrsta propelerja ima večjo strukturo in večjo prostornino. Propelerska gred (krmna gred) same podmornice je v obliki konzolnega nosilca. Ko je teža prostega konca velika, bo propelerska gred upognjena in krmni ležaj bo obremenjen. Poleg tega, ko je teža prenosne gredi velika, se bo upogibanje sistema gredi tudi poslabšalo. Uporaba materialov z visoko specifično trdnostjo za izdelavo pogonskih gredi in propelerjev lahko zmanjša neenakomerno obremenitev ležaja, ki jo povzroči deformacija ležaja in posledično tresenje sistema gredi.
Druga prednost je odlična odpornost proti koroziji
Titan ima višjo odpornost proti koroziji kot drugi običajno uporabljeni kovinski materiali v nevtralnih in oksidativnih okoljih ter v številnih težkih okoljih. Še posebej je odporen na kloridne ione v morski vodi. Na površini titana se lahko oblikuje izjemno tanek in močan oksidni film, ki pasivira titan in ga zaščiti pred korozijo v morski vodi. Titanov pasivacijski film ima dobre lastnosti samozdravljenja. Ko se poškoduje ali opraska, se lahko hitro in samodejno popravi in tvori novo zaščitno folijo. Ta oksidni film ščiti titan pred korozijo v morski vodi. Brez kemičnih sprememb in kontaminacije je titan popolnoma odporen proti koroziji zaradi naravne morske vode.
Odlična odpornost proti koroziji za cevi in ventile
Morska voda je zelo jedka za ladijske trupe, toda z razvojem protikorozijske tehnologije je mogoče varnost ladijskega trupa med življenjsko dobo zagotoviti z uporabo jekla, odpornega proti koroziji, protikorozijske barve in elektrokemične zaščite proti koroziji. in druga sredstva. Vendar pa je cevovodni sistem podmornic zelo zapleten, tehnologija ni vzpostavljena, stopnja pretoka v cevovodu pa je visoka, kar bo poslabšalo korozijo. Po ustreznih preskusih so bili ventili iz kositrnega brona in cevi iz zlitine bakra in niklja 70/30 uporabljeni 15 mesecev pri hitrosti vode 4,5 m/s, ventili in cevi pa so bili perforirani; medtem ko je bila hitrost vode pri ceveh iz titana 6 m/s.
36 mesecev in brez opazne spremembe. To pomeni, da lahko uporaba materialov iz titana in titanovih zlitin v cevovodih in ventilih za podmorsko morsko vodo zmanjša premer cevovoda, poveča hitrost vode in podaljša življenjsko dobo.
Tretja prednost je dober prenos zvoka
Sonar je "oči" podmornice in za njeno zaščito je sonar nameščen v ograjenem prostoru. Titanova zlitina ima značilnosti visoke specifične trdnosti, majhnega koeficienta toplotnega raztezanja, visoke odpornosti in dobrega prenosa zvoka, zato se uporablja v podmorskih akustičnih napravah. Na primer, sonarne kupole jedrske podmornice z letečimi izstrelki tipa 607A nekdanje Sovjetske zveze so izdelane iz titana in zlata; iz zlata pa so tudi sonarske kupole letalonosilk "Minsk" in "Kijev", ki jih je kupila naša država. Izdelan iz titanove zlitine. Sodeč po teh dejanskih pogojih uporabe je zmogljivost prenosa zvoka titanove zlitine boljša kot pri steklenih vlaknih in nerjavnem jeklu, kar lahko učinkovito zagotovi delovanje sonarja.
