Aliatge de titani de metall oceànic, adequat per a la superioritat dels submarins
El titani i els aliatges de titani són nous materials desenvolupats a la dècada de 1950. Amb el desenvolupament d'equips navals, els requisits d'equips navals són cada cop més alts, i els metalls tradicionals com l'acer, el ferro, l'alumini, el magnesi i els seus aliatges ja no poden complir els requisits de molts camps. A causa de les seves excel·lents propietats, els aliatges de titani han cridat cada cop més l'atenció dels vaixells i dels equips d'enginyeria marina, i s'anomenen "metalls marins". Com a nucli dels "equips navals", els submarins són el pilar de les forces nuclears estratègiques i tenen un paper fonamental. L'ús d'aliatges de titani per fer submarins pot aportar nous avenços en el rendiment? Avui analitzarem els avantatges dels aliatges de titani en els submarins.
El primer avantatge - alta força específica
La força específica es refereix a la relació entre la força del material i la densitat. Com més gran sigui la resistència específica, menor serà el pes estructural que es pot obtenir amb el mateix disseny de resistència i, per contra, més gran serà la resistència que es pot obtenir amb la mateixa qualitat estructural. L'alta resistència específica pot fer que el disseny de l'equip sigui més compacte, reduir considerablement la massa estructural i millorar la seguretat de l'equip.
La influència de la força específica alta sobre la capa de pressió
Quan es cronometra l'estructura del submarí, la profunditat de busseig final del submarí és proporcional al producte de la resistència a la fluència del material de la closca i el gruix de la closca. Augmentar la profunditat de busseig engrossint el casc de pressió redueix la capacitat de càrrega útil del submarí. Si es manté la capacitat de càrrega útil, la mida del submarí augmentaria fins al punt que és pràcticament inutilitzable, reduint així el rendiment global del submarí. Per tant, s'ha de considerar l'ús de materials amb una resistència específica més alta.
Es pot veure a partir de les dades de rendiment de diversos materials de closca de pressió de mar profund a la taula anterior que, tot i que el límit elàstic de l'aliatge de titani no és tan bo com el de l'acer d'alta resistència, té una resistència específica més alta a causa de la seva major resistència. força específica. Menor densitat. És un dels diversos materials de casc submarí disponibles actualment. L'aliatge de titani té el millor rendiment entre els materials, de manera que l'aliatge de titani és molt beneficiós com a material de closca resistent a la pressió per a submarins i submergibles profunds. De fet, els dos submarins d'aliatge de titani de Rússia poden submergir-se a una profunditat de 800 metres a 1,000 metres; i les closques resistents a la pressió de la majoria dels submergibles profunds del món estan fetes d'aliatge de titani.
Efecte de l'alta resistència específica sobre l'hèlix
Per tal d'aconseguir un rendiment silenciós, els submarins moderns sovint utilitzen hèlixs de gran diàmetre, de baixa velocitat, de set pales i d'alta inclinació. Aquest tipus d'hèlix té una estructura més gran i un volum més gran. L'eix de l'hèlix (eix de popa) del mateix submarí té la forma d'una biga en voladís. Quan el pes de l'extrem lliure sigui gran, l'eix de l'hèlix es doblegarà i es carregarà el coixinet de popa. A més, quan el pes de l'eix de transmissió és gran, la flexió del sistema d'eix també s'agreujarà. L'ús de materials d'alta resistència específica per fabricar eixos motrius i hèlixs pot reduir la càrrega desigual del coixinet causada per la deformació del coixinet i la vibració resultant del sistema d'eix.
El segon avantatge és una excel·lent resistència a la corrosió
El titani té una major resistència a la corrosió que altres materials metàl·lics d'ús habitual en entorns neutres i oxidants, així com en molts entorns durs. És especialment resistent als ions clorur de l'aigua de mar. Es pot formar una pel·lícula d'òxid extremadament fina i forta a la superfície del titani per passivar el titani i protegir-lo de la corrosió de l'aigua de mar. La pel·lícula de passivació del titani té bones propietats d'autocuració. Quan es fa malbé o es ratlla, es pot reparar de manera ràpida i automàtica per formar una nova pel·lícula protectora. És aquesta pel·lícula d'òxid la que protegeix el titani de la corrosió de l'aigua de mar. En absència de canvis químics i contaminació, el titani és completament resistent a la corrosió de l'aigua de mar natural.
Excel·lent resistència a la corrosió per a canonades i vàlvules
L'aigua de mar és molt corrosiva per als bucs dels vaixells, però amb el desenvolupament de la tecnologia anticorrosió, la seguretat del casc del vaixell durant la seva vida útil es pot garantir mitjançant l'ús d'acer resistent a la corrosió, pintura anticorrosió i anticorrosió electroquímica. i altres mitjans. Tanmateix, el sistema de canonades dels submarins és molt complex, la tecnologia no està al seu lloc i el cabal a la canonada és alt, cosa que agreujarà la corrosió. Segons les proves rellevants, es van utilitzar vàlvules de bronze d'estany i tubs d'aliatge de coure-níquel 70/30 durant 15 mesos a una velocitat de l'aigua de 4,5 m/s, i es van perforar tant les vàlvules com les canonades; mentre que la velocitat de l'aigua de les canonades de titani era de 6 m/s.
36 mesos i cap canvi notable. Això significa que l'ús de materials d'aliatge de titani i titani en canonades i vàlvules d'aigua de mar submarines pot reduir els diàmetres de les canonades, augmentar la velocitat de l'aigua i allargar la vida útil.
El tercer avantatge és un bon rendiment de transmissió del so
El sonar són els "ulls" del submarí, i per protegir-lo, el sonar es col·loca dins d'un recinte. L'aliatge de titani té les característiques d'alta resistència específica, petit coeficient d'expansió tèrmica, alta resistència i bon rendiment de transmissió del so, de manera que s'utilitza en dispositius acústics submarins. Per exemple, les cúpules de sonar del submarí nuclear de míssils voladors Type 607A de l'antiga Unió Soviètica estan fetes de titani i or; i les cúpules de sonar dels portaavions "Minsk" i "Kíev" adquirits pel nostre país també estan fetes d'or. Fabricat en aliatge de titani. A jutjar per aquestes condicions d'ús reals, el rendiment de la transmissió del so de l'aliatge de titani és millor que el de la fibra de vidre i l'acer inoxidable, cosa que pot garantir eficaçment el rendiment del sonar.
