Ocean metall titanlegering, lämplig för ubåtars överlägsenhet

Titan och titanlegeringar är nya material som utvecklades på 1950-talet. Med utvecklingen av marin utrustning blir kraven på marin utrustning högre och högre och traditionella metaller som stål, järn, aluminium, magnesium och deras legeringar kan inte längre uppfylla kraven inom många områden. På grund av dess utmärkta egenskaper har titanlegeringar tilldragit sig mer och mer uppmärksamhet från fartyg och marinteknisk utrustning, och kallas "marinmetaller". Som kärnan i "marinutrustning" är ubåtar pelaren i strategiska kärnkraftsstyrkor och spelar en central roll. Kan användningen av titanlegeringar för att tillverka ubåtar ge nya genombrott i prestanda? Idag kommer vi att analysera fördelarna med titanlegeringar på ubåtar.

Den första fördelen - hög specifik styrka

Specifik hållfasthet avser förhållandet mellan materialstyrka och densitet. Ju större den specifika hållfastheten är, desto mindre är den strukturella vikten som kan erhållas under samma hållfasthetskonstruktion, och omvänt, desto högre hållfasthet kan erhållas under samma strukturella kvalitet. Hög specifik hållfasthet kan göra utrustningsdesignen mer kompakt, kraftigt minska den strukturella massan och förbättra utrustningens säkerhet.

Inverkan av hög specifik hållfasthet på tryckskalet

När ubåtsstrukturen är tidsinställd är ubåtens slutliga dykdjup proportionell mot produkten av sträckgränsen för granatmaterialet och granatens tjocklek. Att öka dykdjupet genom att förtjocka tryckskrovet minskar ubåtens nyttolastkapacitet. Om nyttolastkapaciteten bibehålls, skulle storleken på ubåten öka till den punkt där den är praktiskt taget oanvändbar, vilket minskar ubåtens totala prestanda. Därför måste användningen av material med högre specifik hållfasthet övervägas.

Det kan ses från prestandadata för flera djuphavstryckskalsmaterial i tabellen ovan att även om sträckgränsen för titanlegering inte är lika bra som för höghållfast stål, har den en högre specifik hållfasthet på grund av dess högre specifik styrka. Lägre densitet. Det är ett av flera ubåtsskrovmaterial som för närvarande finns tillgängliga. Titanlegering har den bästa prestandan bland material, så titanlegering är mycket fördelaktigt som ett tryckbeständigt skalmaterial för ubåtar och djupa dränkbara farkoster. Faktum är att Rysslands två ubåtar av titanlegering kan dyka till ett djup av 800 meter till 1,000 meter; och de tryckbeständiga skalen på de flesta djupa dränkbara farkoster i världen är gjorda av titanlegering.

Effekt av hög specifik hållfasthet på propellern

För att eftersträva tyst prestanda använder moderna ubåtar ofta stordiameter, låghastighets, sjubladiga, höglutande propellrar. Denna typ av propeller har en större struktur och större volym. Propelleraxeln (akteraxeln) på själva ubåten är i form av en fribärande balk. När vikten på den fria änden är stor kommer propelleraxeln att böjas och akterlagret belastas. Dessutom, när vikten på transmissionsaxeln är stor, kommer böjningen av axelsystemet också att förvärras. Att använda material med hög specifik hållfasthet för att tillverka drivaxlar och propellrar kan minska den ojämna lagerbelastningen som orsakas av lagerdeformation och den resulterande vibrationen i axelsystemet.

Den andra fördelen är utmärkt korrosionsbeständighet

Titan har högre korrosionsbeständighet än andra vanliga metalliska material i neutrala och oxiderande miljöer, såväl som i många tuffa miljöer. Det är särskilt resistent mot kloridjoner i havsvatten. En extremt tunn och stark oxidfilm kan bildas på titanytan för att passivera titanet och skydda det från havsvattenkorrosion. Titans passiveringsfilm har goda självläkande egenskaper. När den är skadad eller repad kan den snabbt och automatiskt repareras för att bilda en ny skyddsfilm. Det är denna oxidfilm som skyddar titan från havsvattenkorrosion. I frånvaro av kemiska förändringar och föroreningar är titan helt resistent mot korrosion från naturligt havsvatten.

Utmärkt korrosionsbeständighet för rör och ventiler

Havsvatten är mycket korrosivt för fartygsskrov, men med utvecklingen av antikorrosionsteknik kan säkerheten för fartygets skrov under dess livslängd säkerställas genom att använda korrosionsbeständigt stål, antikorrosionsfärg och elektrokemisk korrosionsskydd. och andra medel. Rörledningssystemet för ubåtar är dock mycket komplext, tekniken är inte på plats och flödeshastigheten i rörledningen är hög, vilket kommer att förvärra korrosion. Enligt relevanta tester användes tennbronsventiler och 70/30 koppar-nickellegeringar i 15 månader vid en vattenhastighet på 4,5 m/s, och både ventiler och rör var perforerade; medan vattenhastigheten för rör helt i titan var 6m/s.

36 månader och ingen märkbar förändring. Detta innebär att användningen av titan och titanlegeringsmaterial i undervattensvattenledningar och ventiler kan minska rörledningsdiametrarna, öka vattenhastigheten och förlänga livslängden.

Den tredje fördelen är bra ljudöverföringsprestanda

Ekolodet är ubåtens "ögon" och för att skydda det placeras ekolodet inuti en inhägnad. Titanlegering har egenskaperna hög specifik hållfasthet, liten termisk expansionskoefficient, hög resistans och god ljudöverföringsprestanda, så den används i akustiska ubåtsanordningar. Till exempel är ekolodskupolerna i fd Sovjetunionens flygande missilatomubåt av typ 607A gjorda av titan och guld; och ekolodskupolerna för hangarfartygen "Minsk" och "Kiev" som köpts av vårt land är också gjorda av guld. Tillverkad av titanlegering. Att döma av dessa faktiska användningsförhållanden är ljudöverföringsprestanda för titanlegering bättre än för glasfiber och rostfritt stål, vilket effektivt kan säkerställa ekolodets prestanda.