Titaanisulamist materjalide kasutamine laevadel

Titaani ja titaanisulamite materjale kasutatakse laialdaselt laevadel. Kõik suured seadmed ja osad, välja arvatud laeva tarvikud ja kajutite rajatised, võivad kasutada titaani ja titaanisulamist materjale, nagu elektroonilised infosüsteemid, toitesüsteemid, abisüsteemid, laevakere konstruktsioonid, tõukejõusüsteemid jne. Välismaistest titaanisulamist materjale kasutatakse peamiselt laevakeredes. konstruktsioonimaterjalid, laevapumbad, ventiilid, torud ja muud tarvikud, jõuajamid, soojusvahetid, kondensaatorid, jahutid, aurustid, akustilised seadmed jne; kodumaiseid titaanisulamitest materjale kasutatakse peamiselt sukelaparaatides, jõuajamiseadmetes, laevaradarites, elektroonikaseadmetes, kinnitusdetailides jne.

1. Kest (survekindlus)
Laevade valdkonnas kasutatakse titaanisulamist survekestade jaoks peamiselt sukelaevu ja allveelaevu. Titaanisulamitel on kõrge eritugevus, hea korrosioonikindlus ja mittemagnetilised omadused, mistõttu on need kvaliteetsed materjalid süvamereseadmete survekestade valmistamiseks.

Venemaa on esimene riik, kes kasutab tuumaallveelaevadel titaanisulamist survemürske, samuti on ta maailmas tehnoloogialiider. Alates 1960. aastatest on Venemaa (endine Nõukogude Liit) tootnud mitmeid titaanisulamist allveelaevu. Algul ehitas Venemaa titaanisulamist tiibrakettide tuumaallveelaeva nr 661, mis oli katsepaat. Hiljem ehitas Venemaa järjestikku 7 "Alpha" klassi titaanisulamist allveelaeva, 1 "Mike" klassi allveelaeva ja 4 "Sierra" klassi allveelaeva. Need tuumaallveelaevad on kõik ründetüübid, mille hulgas "Alpha" klassi titaanisulamist allveelaevad kasutavad 3,000 tonni titaanisulamit. Venemaa toodetud "Typhoon" klassi tuumaallveelaev on mahult ja tonnaažilt maailma suurim allveelaev, mille titaanikulu ulatub 9,000 tonnini.

Praegu kasutavad Venemaa uusima põlvkonna "Borey" klassi tuumaallveelaevad ka titaanisulamist survekered.

Titaanisulamist survekerede teine ​​oluline rakendusala on süvamere sukeldujad. Mehitatud sukelaparaat "Jiaolong" on minu riigi poolt iseseisvalt välja töötatud mehitatud sukeldumisaparaat, mille kavandatud maksimaalne sukeldumissügavus on üle 7,000 meetri. Mehitatud sukelaparaadi "Jiaolong" survekere on valmistatud titaanisulamist. Praegu kasutavad enamik maailma suuremaid süvamere mehitatud sukelaevu survekere ettevalmistusmaterjalina titaanisulamist materjale. Näiteks süvamere mehitatud sukelaevade, nagu USA Alvin ja NewAlvin, Hiina Jiaolong, Prantsusmaa Nautile ja Jaapani Shinkai 6500 kestamaterjalid on kõik titaanisulamid [9]. Titaanisulamist on saanud süvamere allsõidulaevade survekindla kesta eelistatud materjal.

2. Jõuajamiseade

Merevee ja merekliima mõju tõttu peab laeva sõukruvi materjalil olema suurem korrosiooniväsimustugevus ja kavitatsioonikindlus. Võrreldes vasesulamite ja terasega, on titaanisulamil eelised korrosiooniväsimustugevuse ja kavitatsioonikindluse osas. Lisaks on titaanisulami madala tiheduse tõttu sama suurusega propellerite valmistamisel titaanisulamist sõukruvide mass väiksem kui teistel tavaliselt kasutatavatel materjalidel. Seetõttu on titaanisulamist propellereid kasutavate laevade sõiduefektiivsus suurem. Koos titaanisulamist sõukruvide suure korrosiooniväsimustugevuse ja kavitatsioonikindlusega on nende hooldus ja hooldus lihtsam, pikendades sõukruvi kasutusiga. Titaanisulam on ideaalne materjal laevade propellerite jaoks.

Venemaa, Ühendkuningriik ja teised riigid hakkasid titaanisulamist propellereid laevadel kasutama juba 1960. aastatel. Näiteks kasutab Venemaa oma "Alpha" klassi ja "Mike" klassi tuumaallveelaevade titaanisulamist propellereid. USA on paljudel laevadel kasutanud ka titaanisulamist propellereid. Näiteks kasutab USA merevägi oma 50-tonnises uurimisallveelaeva jälitajas kolme labaga eemaldatavat superkaviteerivat titaanisulamist sõukruvi, mille läbimõõt on 812,8 mm. Kiire kahurpaat "Asheville" kasutab nelja labaga muutuva sammuga titaanisulamist propellerit. Suur USA sõjaväe tiiburlaev "Plainview" kasutab nelja labaga eemaldatavat ülikaviteerivat titaanisulamist propellerit, mis on valmistatud Ti-6Al-4V materjalist ja mille läbimõõt on 1,52 m. minu riik on edukalt välja töötanud ka mitmesuguseid titaanisulamist propellereid ja kasutanud neid edukalt paljudel laevadel. Näiteks Ti-5Al-2.5Sn ja Ti-6Al-4V titaanisulamist tiiburlaevapropellerid töötati edukalt välja 1972. aastal ja neid on siiani kasutatud paljudel laevadel. . Aastatepikkune kasutus on näidanud, et titaanisulamist sõukruvid on tugeva korrosioonikindlusega ja nende kasutusiga on kolm korda pikem kui traditsioonilistel vasesulamist sõukruvidel.

Laevamootorites kasutatakse lisaks laevapropelleritele ka titaanisulamist materjale. Näiteks Venemaal toodetud aatomijõul töötavad jäämurdjad kasutavad titaanisulamist materjale sisaldavaid aurumasinaid. Titaanisulamist tõukeseadmete kasutamine võib vältida laevade mõjutamist suurte indutseeritud voolude poolt, mis tekivad maa magnetliinide läbilõikamisel purjetamisel. Lisaks kasutavad mõned laevade veejoa tõukejõuseadmed ka titaanisulamist materjale, näiteks USA SES-100katsepaat ja Jaapani torpeedopaat "PT-10". Nende veejoaga tõukejõuseadmetes kasutatakse tööstuslikku puhast titaani ja titaanisulamist sepiseid, mis vähendab seadme kaalu ja parandab veejoa jõuseadme efektiivsust.

3. Pumbad, ventiilid, torud ja nende tarvikud
Venemaa nõuded laevade torujuhtmesüsteemide käitamisele on, et konstruktsioonimaterjalide kasutusiga peab olema garanteeritud 8–9 aastat enne esimest doki remonti ning kasutusiga enne süsteemi täielikku väljavahetamist ei tohiks olla lühem kui 15 aastat. See nõue võib tagada kõigi tasandite laevade tõhusa teenindamise 25–30 aastat. Laevad tegutsevad merel, nii et laevadel olevad pumbad, ventiilid, torud ja muud tarvikud seisavad silmitsi raskete merekeskkonnaga.

Venemaa tsiviillaevade torustike süsteemid kasutavad tavaliselt M3C vasktorusid ja MH-5-1 vasesulamist torusid vastavalt veevoolu kiirusele, ventiilid, pumbad ja soojusvahetid aga vasesulameid. Kui laeva torudes on kasutatud vasesulamist materjale, võivad need olla teisel aastal roostetanud ja kahjustatud, mistõttu on eelnimetatud kasutusnõuete täitmine raskendatud. Kasutusnõuete täitmiseks võib osutuda vajalikuks toru paksuse paksendamine ja samal ajal veevoolu kiiruse tagamiseks toru läbimõõdu suurendamine. Suurenenud on laeva üldise torustiku kaal ja maksumus.

Vene sõjalaevade pumbad, ventiilid, torud jne kasutavad aga rohkem titaanisulamist materjale. Sõjalaevad on kasutusel olnud pikka aega ja nende kasutuspraktika on tõestanud, et titaanisulamist torud, ventiilid, pumbad, soojusvahetid ja muud tooted on tugeva merevee korrosioonikindlusega ja pika kasutuseaga. Kui laeva veevõtusüsteemi valmistamisel kasutada kõiki titaanmaterjale, saab süsteemi eluiga oluliselt pikendada ja kasutuskindlust parandada.

USA merevägi kasutab laevadel titaanisulamist torusüsteeme. Võrreldes traditsiooniliste vase-nikli sulamist torudega, on titaanisulamil tugev korrosioonikindlus. Isegi suure kiirusega voolavas merevees (voolukiirusel 13m/s) ei pese see merevee poolt ära ega korrodeeru. See sobib eriti hästi liikuva merevee, suure voolukiiruse ja kõrge rõhuga torustike töökeskkonnaks. Seetõttu võimaldab titaanisulami kõrge korrosioonikindlus samasuguse merevee voolukiiruse tagamise korral torujuhtme konstrueerida õhemaks, torujuhtme läbimõõt väheneb, laeva poolt hõivatud ruum väheneb, torustiku paindlikkus. paigutus on täiustatud ja hoolduskulud vähenevad. Lisaks on titaanisulami tihedus väike, umbes pool vase-nikli sulami omast, ja selle toodetud torujuhtme kvaliteet on väike, mis vähendab torujuhtme toetamiseks kasutatavaid seadmeid. Laeva koormus väheneb ja kütusekulu väheneb.

4. Laeva akustiline seade
Titaanisulamist materjale saab kasutada ka laevade akustiliste seadmete jaoks, nagu kajaloodikuplid, hüdroakustiliste muundurite komponendid, mikrofonid, telefoniosad jne. Sonar on laevadele kõige tõhusam seade vee all sihtmärkide tuvastamiseks. minu riigis kasutatakse enamasti roostevaba terast ja kiududega tugevdatud klaaskiudu, kuid võrreldes titaanisulamist materjalidega on selle heliläbilaskvus ja põrkekindlus suhteliselt nõrk. Venemaa on rakendanud titaanisulamist kajaloodikuplid Kurski tuumaallveelaevale, Minski lennukikandjale, Kiievi lennukikandjale jne ning tegelik sonari tuvastamise efekt on hea.