Okeāna metāla titāna sakausējums, piemērots zemūdeņu pārākumam
Titāns un titāna sakausējumi ir jauni materiāli, kas izstrādāti pagājušā gadsimta piecdesmitajos gados. Attīstoties flotes aprīkojumam, prasības jūras spēku aprīkojumam kļūst arvien augstākas, un tradicionālie metāli, piemēram, tērauds, dzelzs, alumīnijs, magnijs un to sakausējumi, vairs nespēj atbilst daudzu jomu prasībām. Pateicoties izcilajām īpašībām, titāna sakausējumi ir piesaistījuši arvien lielāku kuģu un kuģu inženiertehnisko iekārtu uzmanību un tiek saukti par "jūras metāliem". Kā "jūras spēku aprīkojuma" kodols zemūdenes ir stratēģisko kodolspēku pīlārs, un tām ir galvenā loma. Vai titāna sakausējumu izmantošana zemūdeņu ražošanā var radīt jaunus sasniegumus veiktspējā? Šodien mēs analizēsim titāna sakausējumu priekšrocības zemūdenēs.
Pirmā priekšrocība – augsta īpatnējā izturība
Īpatnējā stiprība attiecas uz materiāla stiprības attiecību pret blīvumu. Jo lielāka ir īpatnējā stiprība, jo mazāks konstrukcijas svars, ko var iegūt ar tādu pašu stiprības projektu, un otrādi, jo lielāku izturību var iegūt ar tādu pašu konstrukcijas kvalitāti. Augsta īpatnējā izturība var padarīt iekārtas dizainu kompaktāku, ievērojami samazināt konstrukcijas masu un uzlabot iekārtas drošību.
Augstas īpatnējās stiprības ietekme uz spiediena apvalku
Kad zemūdenes struktūra ir noteikta laika režīmā, zemūdenes maksimālais niršanas dziļums ir proporcionāls korpusa materiāla tecēšanas robežas un korpusa biezuma reizinājumam. Niršanas dziļuma palielināšana, sabiezinot spiediena korpusu, samazina zemūdenes kravnesību. Ja tiktu saglabāta kravnesība, zemūdenes izmēri pieaugtu līdz tādam līmenim, ka tā praktiski nav lietojama, tādējādi samazinot zemūdenes kopējo veiktspēju. Tāpēc ir jāapsver iespēja izmantot materiālus ar lielāku īpatnējo stiprību.
No vairāku dziļūdens spiediena apvalka materiālu veiktspējas datiem iepriekš tabulā redzams, ka, lai gan titāna sakausējuma tecēšanas robeža nav tik laba kā augstas stiprības tēraudam, tam ir augstāka īpatnējā izturība, jo tā ir augstāka. īpašais spēks. Zemāks blīvums. Tas ir viens no vairākiem pašlaik pieejamajiem zemūdenes korpusa materiāliem. Titāna sakausējumam ir vislabākā veiktspēja starp materiāliem, tāpēc titāna sakausējums ir ļoti izdevīgs kā spiedienizturīgs apvalka materiāls zemūdenēm un dziļi iegremdētām kuģu ierīcēm. Faktiski divas Krievijas titāna sakausējuma zemūdenes var ienirt dziļumā no 800 metriem līdz 1,{5}} metram; un lielākajai daļai pasaules dziļo zemūdens transportlīdzekļu spiediena izturīgie korpusi ir izgatavoti no titāna sakausējuma.
Augstas īpatnējās stiprības ietekme uz dzenskrūvi
Lai nodrošinātu klusu darbību, modernās zemūdenes bieži izmanto liela diametra, zema ātruma, septiņu lāpstiņu dzenskrūves ar augstu slīpumu. Šāda veida dzenskrūvei ir lielāka struktūra un lielāks tilpums. Pašas zemūdenes dzenskrūves vārpsta (pakaļgala vārpsta) ir konsoles sijas formā. Kad brīvā gala svars ir liels, dzenskrūves vārpsta tiks saliekta un pakaļgala gultnis tiks noslogots. Turklāt, ja transmisijas vārpstas svars ir liels, arī vārpstas sistēmas izliekums tiks saasināts. Izmantojot augstas īpatnējās stiprības materiālus piedziņas vārpstu un dzenskrūves ražošanā, var samazināt nevienmērīgo gultņu slodzi, ko izraisa gultņu deformācija un no tā izrietošās vārpstas sistēmas vibrācijas.
Otra priekšrocība ir lieliska izturība pret koroziju
Titānam ir augstāka izturība pret koroziju nekā citiem parasti lietotiem metāliskiem materiāliem neitrālā un oksidējošā vidē, kā arī daudzās skarbās vidēs. Tas ir īpaši izturīgs pret hlorīda joniem jūras ūdenī. Uz titāna virsmas var izveidot īpaši plānu un spēcīgu oksīda plēvi, lai titānu pasivētu un pasargātu no jūras ūdens korozijas. Titāna pasivācijas plēvei ir labas pašatveseļošanās īpašības. Kad tas ir bojāts vai saskrāpēts, tas var ātri un automātiski salabot, veidojot jaunu aizsargplēvi. Tieši šī oksīda plēve aizsargā titānu no jūras ūdens korozijas. Ja nav ķīmisku izmaiņu un piesārņojuma, titāns ir pilnībā izturīgs pret dabīgā jūras ūdens radīto koroziju.
Lieliska izturība pret koroziju caurulēm un vārstiem
Jūras ūdens ir ļoti kodīgs kuģu korpusiem, taču, attīstoties pretkorozijas tehnoloģijai, kuģa korpusa drošību tā ekspluatācijas laikā var nodrošināt, izmantojot korozijizturīgu tēraudu, pretkorozijas krāsu, elektroķīmisko pretkoroziju. un citus līdzekļus. Tomēr zemūdeņu cauruļvadu sistēma ir ļoti sarežģīta, tehnoloģija nav ieviesta, un cauruļvadā ir liels plūsmas ātrums, kas pastiprinās koroziju. Saskaņā ar attiecīgiem testiem skārda bronzas vārsti un 70/30 vara-niķeļa sakausējuma caurules tika izmantotas 15 mēnešus ar ūdens ātrumu 4,5 m/s, un gan vārsti, gan caurules tika perforētas; savukārt titāna cauruļu ūdens ātrums bija 6m/s.
36 mēneši un nekādas manāmas izmaiņas. Tas nozīmē, ka titāna un titāna sakausējumu materiālu izmantošana zemūdens jūras ūdens cauruļvados un vārstos var samazināt cauruļvadu diametru, palielināt ūdens ātrumu un pagarināt kalpošanas laiku.
Trešā priekšrocība ir laba skaņas pārraides veiktspēja
Sonārs ir zemūdenes "acis", un, lai to aizsargātu, hidrolokators ir ievietots iežogojumā. Titāna sakausējumam piemīt augsta īpatnējā izturība, mazs termiskās izplešanās koeficients, augsta pretestība un laba skaņas pārraides veiktspēja, tāpēc to izmanto zemūdens akustiskajās ierīcēs. Piemēram, bijušās Padomju Savienības lidojošo raķešu kodolzemūdenes Type 607A hidrolokatoru kupoli ir izgatavoti no titāna un zelta; un arī mūsu valsts iegādāto lidmašīnu bāzes kuģi "Minsk" un "Kiev" hidrolokatoru kupoli ir izgatavoti no zelta. Izgatavots no titāna sakausējuma. Spriežot pēc šiem faktiskajiem lietošanas apstākļiem, titāna sakausējuma skaņas pārraides veiktspēja ir labāka nekā stikla šķiedras un nerūsējošā tērauda skaņas pārraides veiktspēja, kas var efektīvi nodrošināt sonāra darbību.
