Titánové materiály v námornom inžinierstve

Titán a zliatiny titánu majú veľmi užitočný komplexný výkon, na zvýšenie technického a taktického výkonu námorného vybavenia, zvýšenie úrovne vybavenia na rozvoj morských zdrojov má veľký význam, preto od 80-tych rokov minulého storočia začali západné rozvinuté krajiny používať titánové materiály. nahradiť zliatiny CuNi, nehrdzavejúcu oceľ a zliatiny niklu v ich konvenčných ponorkách, jadrových ponorkách, lietadlových lodiach, hladinových lodiach a hlbokomorských a iných zariadeniach. Výroba energetických systémov (parné generátory a propulzné motory atď.) prostredníctvom námorných potrubných systémov, výmenníkov tepla, tlakovo odolných plášťov, sonarových systémov, dymovodov, protipožiarnych systémov, čerpadiel a ventilov, komunikačných systémov a iných zariadení a komponentov, čo výrazne predlžuje životnosť zariadenia, znižuje náklady na údržbu, zlepšuje bezpečnosť, nosnosť a manévrovateľnosť atď. Tabuľka 1 uvádza typické komponenty aplikácií zliatiny titánu na amerických lodiach. Okrem toho sa v zariadeniach na ťažbu ropy na mori začala titánová zliatina vo väčšej miere používať na zlepšenie bezpečnosti a spoľahlivosti vrtných zariadení, zníženie hmotnosti systému a nákladov na prevádzku a údržbu a dosiahli veľmi dobré výsledky.

Tento dokument sa zameriava na použitie zliatiny titánu v lodných strojárskych zariadeniach doma aj v zahraničí, vrátane lodí, rozvoja energetiky na mori, odsoľovania morskej vody a pobrežných a námorných budov a ďalších aspektov súčasnej situácie a vývoja.

Aplikácia titánových materiálov v lodiach

(Tlaku odolný) trup

Použitie titánovej zliatiny ako materiálu konštrukcie trupu zahŕňa najmä tri aspekty: tlakovo odolný plášť ponorky, tlakový plášť hlbokej ponorky a plášť povrchovej lode.

Tlaku odolné trupy pre ponorky

V podmorskej tlakovej škrupine s titánom kráčal bývalý Sovietsky zväz na popredných miestach sveta, otvoril použitie materiálov z titánovej zliatiny ako precedensu podmorského tlaku odolného plášťa.

V roku 1968 bývalý Sovietsky zväz (Rusko) postavil prvú viacúčelovú ponorku s jadrovým pohonom na svete (Papa) z titánovej zliatiny s výtlakom 5 200 ton, dĺžkou 100 metrov a hĺbkou 400 metrov, čo je revolučný krok v aplikácii titánovej zliatiny na veľké námorné konštrukcie.

V rokoch 1974 až 1981 bývalý Sovietsky zväz postavil sériu celotitánových ponoriek s jadrovým pohonom (trieda Alfa podľa NATO), výtlak 2 300 ton, dĺžka 80 metrov, hĺbka 600 metrov, z ktorých každá ponorka obsahovala dávku titánovej zliatiny 2,000 ton z viac, celkovo 7 vyrobených, dávka z titánovej zliatiny viac ako 14,000 ton.

V roku 1983 bývalý Sovietsky zväz postavil najväčšiu titánovú škrupinovú ponorku s jadrovým pohonom „Komsomolec (Komsomolsk)“, s výtlakom 5880 ton, výtlakom pod vodou 8500 ton, dĺžkou 117,5 metra, maximálnou hĺbkou 1200 metrov. a použitie zliatiny titánu predstavovalo 4,{10}} tony. Žiaľ, ponorka sa potopila v apríli 1989 v dôsledku požiaru.

V rokoch 1983 až 1992 Sovietsky zväz (Rusko) postavil štyri ďalšie série "Sierra" viacúčelových útočných ponoriek s jadrovým pohonom s trupom odolným voči tlaku z titánovej zliatiny s výtlakom 7 200 ton (typ 945) a 7 600 ton (typ 945A). povrch a 8 100 ton (typ 945) a 9 100 ton (typ 945A) na ponorenej strane. 9100 ton (945A), dĺžka 110 metrov, maximálna hĺbka 750 metrov, počet použitých zliatin titánu nie je známy. Po páde Sovietskeho zväzu ekonomické obmedzenia vyradili ponorky triedy Sierra z prevádzky. Zdroje uvádzajú, že Rusko obnovilo údržbu jadrových ponoriek triedy Sera a začalo ich znovu uvádzať do prevádzky v roku 2017.

V rokoch 1982 až 2000 postavil bývalý Sovietsky zväz (Rusko) 15 ponoriek s jadrovými balistickými raketami triedy Akula s ponorným výtlakom 12 800 ton, dĺžkou 110 metrov a maximálnou hĺbkou 600 metrov, čo je v súčasnosti hlavná ponorka ruského námorníctva.

Od roku 1986 do 2000 bývalý Sovietsky zväz (Rusko) tiež postavil 14 jadrových ponoriek triedy „Oscar“ a 6 jadrových ponoriek triedy „Typhoon“ s výtlakom viac ako 19,000 ton a 48,{15}} ton, dĺžka 155 metrov a 171 metrov, hĺbka 500 metrov, respektíve 171 metrov. metrov, hĺbka 500 metrov a 400 metrov, z toho pre triedu Typhoon pre bývalý Sovietsky zväz (Rusko), najväčšie jadrové ponorky s balistickými raketami, množstvo materiálu zo zliatiny titánu pre každú loď dosiahlo ohromujúcich 9 000 ton viac než súčasná čínska ročná produkcia materiálu na spracovanie titánu približne o 20 %.

Po rozpade bývalého Sovietskeho zväzu Rusko používalo zliatinu titánu ako tlakovo odolného plášťa na výrobu ponoriek s jadrovým pohonom v dlhom časovom období odložené alebo nebolo podľa pôvodného plánu postaviť dokončenie stavby. , ale s postupnou obnovou ruskej ekonomiky a politických potrieb, Rusko v roku 2000 alebo tak nejako znovu otvorilo tlakovo odolný trup z titánovej zliatiny projektu výroby a obnovy jadrovej ponorky.

Útočná ponorka triedy Yasen s jadrovým pohonom bola postavená a spustená v roku 2010 po oneskorení dodávky kvôli problémom s financovaním od začiatku výstavby v roku 1993. Ponorka tiež využíva titánovú konštrukciu s dvojitým trupom, ponorný výtlak 13 800 ton, dĺžku 120 metrov, hĺbka 600 metrov, plánuje sa postaviť 12. 2010 dodávka námorníctvu, s kódovým označením AS{11}}viacúčelová nukleárna útočná ponorka triedy je v súčasnosti najvýraznejším výkonom jadrových ponoriek v mene ponoreného výtlaku 2, 000 ton, dĺžka 71 metrov, šírka 8 metrov, maximálna rýchlosť ponorenia 45 uzlov (asi 90 %), maximálna rýchlosť ponorenej ponorky. Maximálna rýchlosť pod hladinou dosahuje 45 uzlov (asi 90 km/h) a maximálna hĺbka môže dosiahnuť 6000 metrov. Ponorka stále používa štruktúru dvojitého trupu bežne používanú v ruských ponorkách, ale aby sa dosiahla navrhnutá hĺbka ponoru, vonkajší trup je stále trup z titánovej zliatiny, zatiaľ čo vnútorný trup je vyrobený zo šiestich obrovských guľovitých škrupín z titánovej zliatiny spojených tak, aby vydržali. obrovský hlbokomorský tlak.

Bývalý Sovietsky zväz (Rusko) vytvoril dokonalý ponorkový tlakový plášť s technológiou materiálu z titánovej zliatiny a aplikáciou technologického systému, ale zaplatil za to aj vysokú cenu, napríklad v rokoch 1960 až 1970 minuli vedci bývalého Sovietskeho zväzu 10 rokov na vyriešenie problému technológie zvárania zliatiny titánu. V súčasnosti sú hlavnými zliatinami titánu používanými v trupoch ruských ponoriek odolných voči tlaku dva druhy titánových zliatin: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) a Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). Zliatiny titánu používané vo vonkajších tlakovo odolných trupoch viacúčelových útočných ponoriek 210-triedy a ich vnútorných šesť guľových trupov odolných voči tlaku sú novo vyvinuté vysokovýkonné zliatiny titánu, ktorých špecifické kvality a chemické zloženie sú neznáme.