Oceanska metalna legura titana, pogodna za nadmoć podmornica
Titan i legure titana novi su materijali razvijeni 1950-ih. Razvojem pomorske opreme zahtjevi za pomorskom opremom postaju sve veći, a tradicionalni metali kao što su čelik, željezo, aluminij, magnezij i njihove legure više ne mogu zadovoljiti zahtjeve mnogih područja. Zbog svojih izvrsnih svojstava, legure titana privlače sve više pozornosti brodova i pomorske strojarske opreme, te se nazivaju "morskim metalima". Kao jezgra "pomorske opreme", podmornice su stup strateških nuklearnih snaga i igraju ključnu ulogu. Može li upotreba legura titana za izradu podmornica donijeti nove pomake u performansama? Danas ćemo analizirati prednosti legura titana na podmornicama.
Prva prednost - visoka specifična čvrstoća
Specifična čvrstoća odnosi se na omjer čvrstoće materijala i gustoće. Što je veća specifična čvrstoća, to je manja konstrukcijska težina koja se može dobiti pod istom konstrukcijom čvrstoće, i obrnuto, to je veća čvrstoća koja se može dobiti pod istom strukturnom kvalitetom. Visoka specifična čvrstoća može dizajn opreme učiniti kompaktnijim, uvelike smanjiti strukturnu masu i poboljšati sigurnost opreme.
Utjecaj visoke specifične čvrstoće na tlačnu ljusku
Kada je struktura podmornice vremenski određena, krajnja dubina ronjenja podmornice proporcionalna je umnošku granice razvlačenja materijala oplate i debljine oplate. Povećanje dubine ronjenja podebljavanjem tlačnog trupa smanjuje nosivost podmornice. Ako se kapacitet nosivosti održi, veličina podmornice bi se povećala do točke kada bi bila praktički neupotrebljiva, čime bi se smanjila ukupna izvedba podmornice. Stoga se mora razmotriti uporaba materijala veće specifične čvrstoće.
Može se vidjeti iz podataka o učinku nekoliko materijala za dubokomorsko tlačno kućište u gornjoj tablici da iako granica razvlačenja legure titana nije tako dobra kao kod čelika visoke čvrstoće, ona ima veću specifičnu čvrstoću zbog veće specifična čvrstoća. Niža gustoća. To je jedan od nekoliko trenutno dostupnih materijala za trup podmornice. Legura titana ima najbolju izvedbu među materijalima, tako da je legura titana vrlo korisna kao materijal za školjke otporan na pritisak za podmornice i duboke podmornice. Zapravo, dvije ruske podmornice od legure titana mogu zaroniti na dubinu od 800 metara do 1,000 metara; a školjke otporne na pritisak većine dubokih podmornica na svijetu izrađene su od legure titana.
Učinak visoke specifične čvrstoće na propeler
Kako bi se postigle tihe performanse, moderne podmornice često koriste propelere velikog promjera, niske brzine, sa sedam krakova i velikog nagiba. Ovakav propeler ima veću strukturu i veći volumen. Osovina propelera (krmena osovina) same podmornice je u obliku konzolne grede. Kada je težina slobodnog kraja velika, osovina propelera će biti savijena i krmeni ležaj će biti opterećen. Osim toga, kada je težina osovine prijenosa velika, savijanje sustava osovine također će biti otežano. Korištenje materijala visoke specifične čvrstoće za proizvodnju pogonskih osovina i propelera može smanjiti neravnomjerno opterećenje ležaja uzrokovano deformacijom ležaja i posljedičnom vibracijom sustava osovine.
Druga prednost je izvrsna otpornost na koroziju
Titan ima veću otpornost na koroziju od drugih često korištenih metalnih materijala u neutralnim i oksidirajućim okruženjima, kao i u mnogim teškim okruženjima. Posebno je otporan na kloridne ione u morskoj vodi. Na površini titana može se formirati izuzetno tanak i jak oksidni film koji pasivizira titan i štiti ga od korozije morske vode. Titanov pasivacijski film ima dobra svojstva samozacjeljivanja. Kada se ošteti ili izgrebe, može se brzo i automatski popraviti i stvoriti novi zaštitni film. Upravo taj oksidni film štiti titan od korozije u morskoj vodi. U nedostatku kemijskih promjena i onečišćenja, titan je potpuno otporan na koroziju prirodnom morskom vodom.
Izvrsna otpornost na koroziju za cijevi i ventile
Morska voda je vrlo korozivna za brodske trupove, ali s razvojem antikorozivne tehnologije, sigurnost brodskog trupa tijekom njegovog životnog vijeka može se osigurati korištenjem čelika otpornog na koroziju, antikorozivne boje i elektrokemijske antikorozije. i drugim sredstvima. Međutim, cjevovodni sustav podmornica je vrlo složen, tehnologija nije uspostavljena, a protok u cjevovodu je visok, što će pogoršati koroziju. Prema relevantnim ispitivanjima, ventili od kositrene bronce i cijevi od legure bakra i nikla 70/30 korišteni su 15 mjeseci pri brzini vode od 4,5 m/s, a ventili i cijevi su bili perforirani; dok je brzina vode potpuno titanskih cijevi bila 6m/s.
36 mjeseci i bez primjetnih promjena. To znači da upotreba titana i materijala od legura titana u podvodnim cjevovodima i ventilima za morsku vodu može smanjiti promjere cjevovoda, povećati brzinu vode i produžiti vijek trajanja.
Treća prednost je dobar prijenos zvuka
Sonar je "oči" podmornice, a kako bi je zaštitio, sonar se nalazi u zatvorenom prostoru. Legura titana ima karakteristike visoke specifične čvrstoće, malog koeficijenta toplinskog širenja, visoke otpornosti i dobrih performansi prijenosa zvuka, pa se koristi u podmorskim akustičnim uređajima. Na primjer, kupole sonara nuklearne podmornice s letećim projektilima bivšeg Sovjetskog Saveza tipa 607A izrađene su od titana i zlata; a od zlata su i kupole sonara nosača aviona "Minsk" i "Kijev" koje je kupila naša zemlja. Izrađen od legure titana. Sudeći prema ovim stvarnim uvjetima uporabe, performanse prijenosa zvuka legure titana bolje su od onih od stakloplastike i nehrđajućeg čelika, što može učinkovito osigurati rad sonara.
