Vandenyno metalo titano lydinys, tinkantis povandeninių laivų pranašumui
Titanas ir titano lydiniai yra naujos medžiagos, sukurtos šeštajame dešimtmetyje. Tobulėjant laivyno įrangai, reikalavimai laivyno įrangai tampa vis aukštesni, o tradiciniai metalai, tokie kaip plienas, geležis, aliuminis, magnis ir jų lydiniai, nebegali atitikti daugelio sričių reikalavimų. Dėl puikių savybių titano lydiniai sulaukia vis daugiau laivų ir jūrų inžinerinės įrangos dėmesio ir yra vadinami „jūriniais metalais“. Kaip „karinio jūrų laivyno įrangos“ pagrindas, povandeniniai laivai yra strateginių branduolinių pajėgų ramstis ir atlieka pagrindinį vaidmenį. Ar titano lydinių naudojimas povandeniniams laivams gali atnešti naujų pasiekimų? Šiandien mes analizuosime titano lydinių pranašumus povandeniniuose laivuose.
Pirmas privalumas – didelis specifinis stiprumas
Savitasis stiprumas reiškia medžiagos stiprumo ir tankio santykį. Kuo didesnis savitasis stiprumas, tuo mažesnis konstrukcijos svoris, kurį galima gauti taikant tą patį stiprumo projektą, ir atvirkščiai, tuo didesnis stiprumas, kurį galima gauti esant tokiai pačiai konstrukcijos kokybei. Didelis specifinis stiprumas gali padaryti įrangos dizainą kompaktiškesnį, žymiai sumažinti konstrukcijos masę ir pagerinti įrangos saugą.
Didelio specifinio stiprumo įtaka slėginiam apvalkalui
Kai nustatomas povandeninio laivo konstrukcijos laikas, didžiausias povandeninio laivo nardymo gylis yra proporcingas korpuso medžiagos takumo stiprumo ir korpuso storio sandaugai. Padidinus nardymo gylį tankinant slėginį korpusą, sumažėja povandeninio laivo naudingoji apkrova. Jei būtų išlaikyta naudingoji apkrova, povandeninio laivo dydis padidėtų tiek, kad jis būtų praktiškai netinkamas naudoti, taip sumažinant bendrą povandeninio laivo našumą. Todėl reikia apsvarstyti galimybę naudoti medžiagas, kurių specifinis stiprumas yra didesnis.
Iš aukščiau pateiktoje lentelėje pateiktų kelių giliavandenių slėginių apvalkalų medžiagų eksploatacinių charakteristikų duomenų matyti, kad nors titano lydinio takumo riba nėra tokia gera kaip didelio stiprumo plieno, jo savitasis stipris yra didesnis dėl didesnio. specifinis stiprumas. Mažesnis tankis. Tai viena iš kelių šiuo metu prieinamų povandeninių laivų korpuso medžiagų. Titano lydinys pasižymi geriausiomis savybėmis tarp medžiagų, todėl titano lydinys yra labai naudingas kaip slėgiui atspari povandeninių laivų ir giluminių povandeninių laivų apvalkalo medžiaga. Tiesą sakant, du Rusijos titano lydinio povandeniniai laivai gali pasinerti į gylį nuo 800 metrų iki 1,{5}} metro; o daugumos pasaulio giluminių povandeninių laivų slėgiui atsparūs korpusai yra pagaminti iš titano lydinio.
Didelio specifinio stiprumo poveikis sraigtui
Siekdami tylaus veikimo, šiuolaikiniai povandeniniai laivai dažnai naudoja didelio skersmens, mažo greičio, septynių ašmenų, didelio nuolydžio sraigtus. Tokio tipo sraigtas turi didesnę struktūrą ir didesnį tūrį. Paties povandeninio laivo sraigto velenas (laivagalio velenas) yra gembinės sijos formos. Kai laisvojo galo svoris yra didelis, sraigto velenas bus sulenktas ir apkraunamas laivagalio guolis. Be to, kai transmisijos veleno svoris yra didelis, veleno sistemos lenkimas taip pat pasunkės. Naudojant didelio specifinio stiprumo medžiagas varantiesiems velenams ir sraigtams gaminti galima sumažinti netolygią guolių apkrovą, kurią sukelia guolio deformacija ir dėl to kylanti veleno sistemos vibracija.
Antrasis privalumas yra puikus atsparumas korozijai
Titanas turi didesnį atsparumą korozijai nei kitos dažniausiai naudojamos metalinės medžiagos neutralioje ir oksiduojančioje aplinkoje, taip pat daugelyje atšiaurių aplinkos sąlygų. Jis ypač atsparus chlorido jonams jūros vandenyje. Ant titano paviršiaus gali būti suformuota itin plona ir stipri oksido plėvelė, kuri pasyvina titaną ir apsaugo jį nuo jūros vandens korozijos. Titano pasyvinimo plėvelė pasižymi geromis savaiminio gijimo savybėmis. Pažeistas ar subraižytas jis gali greitai ir automatiškai pasitaisyti, kad susidarytų nauja apsauginė plėvelė. Būtent ši oksido plėvelė apsaugo titaną nuo jūros vandens korozijos. Nesant cheminių pokyčių ir užteršimo, titanas yra visiškai atsparus natūralaus jūros vandens korozijai.
Puikus atsparumas korozijai vamzdžiams ir vožtuvams
Jūros vanduo labai ėsdina laivų korpusus, tačiau tobulėjant antikorozinėms technologijoms, laivo korpuso saugumas jo eksploatacijos metu gali būti užtikrintas naudojant korozijai atsparų plieną, antikorozinius dažus, elektrocheminius antikorozinius. ir kitomis priemonėmis. Tačiau povandeninių laivų vamzdynų sistema yra labai sudėtinga, technologija nėra įdiegta, o srautas vamzdyne yra didelis, o tai padidins koroziją. Pagal atitinkamus bandymus, alavo bronzos vožtuvai ir 70/30 vario-nikelio lydinio vamzdžiai buvo naudojami 15 mėnesių vandens greičiu 4,5 m/s, o vožtuvai ir vamzdžiai buvo perforuoti; tuo tarpu viso titano vamzdžių vandens greitis buvo 6m/s.
36 mėnesiai ir jokių pastebimų pokyčių. Tai reiškia, kad titano ir titano lydinių medžiagų naudojimas povandeniniuose jūros vandens vamzdynuose ir vožtuvuose gali sumažinti vamzdynų skersmenis, padidinti vandens greitį ir pailginti tarnavimo laiką.
Trečias privalumas – geras garso perdavimo efektyvumas
Sonaras yra povandeninio laivo „akys“, o norint jį apsaugoti, sonaras įdedamas į aptvarą. Titano lydinys turi didelio specifinio stiprumo, mažo šiluminio plėtimosi koeficiento, didelio atsparumo ir gero garso perdavimo charakteristikų, todėl jis naudojamas povandeniniuose akustiniuose įrenginiuose. Pavyzdžiui, buvusios Sovietų Sąjungos skraidančios raketos branduolinio povandeninio laivo Type 607A sonaro kupolai pagaminti iš titano ir aukso; o mūsų šalies įsigytų lėktuvnešių „Minsk“ ir „Kiev“ sonarų kupolai taip pat pagaminti iš aukso. Pagaminta iš titano lydinio. Sprendžiant iš šių faktinių naudojimo sąlygų, titano lydinio garso perdavimo charakteristikos yra geresnės nei stiklo pluošto ir nerūdijančio plieno, o tai gali veiksmingai užtikrinti sonaro veikimą.
