Oceaanmetaal titaniumlegering, geschikt voor de superioriteit van onderzeeërs

Titanium en titaniumlegeringen zijn nieuwe materialen die in de jaren vijftig zijn ontwikkeld. Met de ontwikkeling van marine-uitrusting worden de eisen aan marine-uitrusting steeds hoger en kunnen traditionele metalen zoals staal, ijzer, aluminium, magnesium en hun legeringen niet langer voldoen aan de eisen van veel gebieden. Vanwege hun uitstekende eigenschappen hebben titaniumlegeringen steeds meer aandacht getrokken van schepen en scheepsbouwapparatuur, en worden ze "maritieme metalen" genoemd. Als kern van de "marineuitrusting" vormen onderzeeërs de pijler van de strategische nucleaire strijdkrachten en spelen ze een centrale rol. Kan het gebruik van titaniumlegeringen om onderzeeërs te maken nieuwe doorbraken op het gebied van prestaties opleveren? Vandaag zullen we de voordelen van titaniumlegeringen op onderzeeërs analyseren.

Het eerste voordeel: hoge specifieke sterkte

Specifieke sterkte verwijst naar de verhouding tussen materiaalsterkte en dichtheid. Hoe groter de specifieke sterkte, hoe kleiner het structurele gewicht dat kan worden verkregen onder hetzelfde sterkteontwerp, en omgekeerd, hoe hoger de sterkte die kan worden verkregen onder dezelfde structurele kwaliteit. Hoge specifieke sterkte kan het ontwerp van de apparatuur compacter maken, de structurele massa aanzienlijk verminderen en de veiligheid van de apparatuur verbeteren.

De invloed van hoge specifieke sterkte op de drukschaal

Wanneer de onderzeeërconstructie wordt getimed, is de uiteindelijke duikdiepte van de onderzeeër evenredig met het product van de vloeigrens van het schaalmateriaal en de schaaldikte. Het vergroten van de duikdiepte door het verdikken van de drukromp vermindert het laadvermogen van de onderzeeër. Als het laadvermogen behouden blijft, zou de omvang van de onderzeeër toenemen tot het punt waarop deze praktisch onbruikbaar wordt, waardoor de algehele prestaties van de onderzeeër afnemen. Daarom moet het gebruik van materialen met een hogere specifieke sterkte worden overwogen.

Uit de prestatiegegevens van verschillende diepzeedrukschaalmaterialen in de bovenstaande tabel blijkt dat, hoewel de vloeigrens van een titaniumlegering niet zo goed is als die van hoogwaardig staal, deze een hogere specifieke sterkte heeft vanwege de hogere sterkte. specifieke sterkte. Lagere dichtheid. Het is een van de vele materialen voor de romp van onderzeeërs die momenteel beschikbaar zijn. Titaniumlegering heeft de beste prestaties onder alle materialen, dus titaniumlegering is zeer nuttig als drukbestendig schaalmateriaal voor onderzeeërs en diepe duikboten. De twee Russische onderzeeërs van titaniumlegering kunnen zelfs duiken naar een diepte van 800 tot 1,000 meter; en de drukbestendige behuizingen van de meeste diepe duikboten ter wereld zijn gemaakt van een titaniumlegering.

Effect van hoge specifieke sterkte op propeller

Om stille prestaties na te streven, maken moderne onderzeeërs vaak gebruik van zevenbladige, hooghellende propellers met een grote diameter, lage snelheid en zeven bladen. Dit soort propeller heeft een grotere structuur en een groter volume. De schroefas (achteras) van de onderzeeër zelf heeft de vorm van een vrijdragende balk. Wanneer het gewicht van het vrije uiteinde groot is, zal de schroefas verbogen worden en zal het heklager belast worden. Wanneer het gewicht van de transmissie-as groot is, zal bovendien de buiging van het assysteem ook worden verergerd. Het gebruik van materialen met een hoge specifieke sterkte bij de vervaardiging van aandrijfassen en propellers kan de ongelijkmatige lagerbelasting verminderen die wordt veroorzaakt door lagervervorming en de daaruit voortvloeiende trillingen van het assysteem.

Het tweede voordeel is een uitstekende corrosieweerstand

Titanium heeft een hogere corrosieweerstand dan andere veelgebruikte metalen materialen in neutrale en oxiderende omgevingen, maar ook in veel ruwe omgevingen. Het is bijzonder resistent tegen chloride-ionen in zeewater. Er kan een extreem dunne en sterke oxidefilm op het titaniumoppervlak worden gevormd om het titanium tepassiveren en te beschermen tegen zeewatercorrosie. De passivatiefilm van titanium heeft goede zelfherstellende eigenschappen. Wanneer het beschadigd of bekrast is, kan het snel en automatisch worden gerepareerd om een ​​nieuwe beschermende film te vormen. Het is deze oxidefilm die titanium beschermt tegen zeewatercorrosie. Bij afwezigheid van chemische veranderingen en vervuiling is titanium volledig bestand tegen corrosie door natuurlijk zeewater.

Uitstekende corrosiebestendigheid voor leidingen en kleppen

Zeewater is zeer corrosief voor scheepsrompen, maar met de ontwikkeling van anticorrosietechnologie kan de veiligheid van de scheepsromp tijdens zijn levensduur worden gegarandeerd door het gebruik van corrosiebestendig staal, corrosiewerende verf en elektrochemische anticorrosie. en andere middelen. Het pijpleidingsysteem van onderzeeërs is echter zeer complex, de technologie is niet aanwezig en de stroomsnelheid in de pijpleiding is hoog, wat corrosie zal verergeren. Volgens relevante tests werden gedurende 15 maanden tinbronskleppen en 70/30 koper-nikkellegeringen gebruikt bij een watersnelheid van 4,5 m/s, en waren zowel de kleppen als de buizen geperforeerd; terwijl de watersnelheid van volledig uit titanium bestaande buizen 6 m/s bedroeg.

36 maanden en geen merkbare verandering. Dit betekent dat het gebruik van titanium en titaniumlegeringen in onderzeese zeewaterpijpleidingen en kleppen de diameter van de pijpleiding kan verkleinen, de watersnelheid kan verhogen en de levensduur kan verlengen.

Het derde voordeel is een goede geluidsoverdracht

De sonar zijn de "ogen" van de onderzeeër en om deze te beschermen wordt de sonar in een behuizing geplaatst. Titaniumlegering heeft de kenmerken van een hoge specifieke sterkte, een kleine thermische uitzettingscoëfficiënt, hoge weerstand en goede geluidsoverdrachtsprestaties, dus wordt het gebruikt in onderzeese akoestische apparaten. De sonarkoepels van de voormalige Sovjet-Unie's Type 607A vliegende raket-kernonderzeeër zijn bijvoorbeeld gemaakt van titanium en goud; en de sonarkoepels van de door ons land gekochte vliegdekschepen "Minsk" en "Kiev" zijn ook van goud. Gemaakt van titaniumlegering. Afgaande op deze feitelijke gebruiksomstandigheden zijn de geluidsoverdrachtsprestaties van een titaniumlegering beter dan die van glasvezel en roestvrij staal, wat de prestaties van sonar effectief kan garanderen.