Zastosowanie tytanu w dziedzinie statków

1. Jądrowe okręty podwodne Rosja przoduje w międzynarodowych badaniach i technologii produkcji atomowych okrętów podwodnych ze stopu tytanu, a także była pierwszym krajem, który zastosował stop tytanu do budowy odpornych na ciśnienie pocisków. W okresach szczytowych roczna produkcja grubych blach i rur ze stopów tytanu dla okrętów podwodnych sięgała 10 000 ton, co stanowiło od 30% do 50% rocznej produkcji materiałów przetworzonych ze stopów tytanu. Typowym przykładem tytanu stosowanego na statkach jest rosyjski atomowy okręt podwodny klasy Typhoon, którego zewnętrzny kadłub wykonany jest z tytanu. Ze względu na potrzeby wojskowe przyjęto konstrukcję z podwójną skorupą, a dwuwarstwowa powłoka zawiera 9000 ton tytanu, dzięki czemu jest niemagnetyczna, umożliwia głębokie nurkowanie, dużą prędkość, niski poziom hałasu i wymaga krótszego czasu konserwacji. Łódź ma 172,8 m długości, maksymalną szerokość 23,3 m i wysokość 42,7 m. Ma wyporność wodną 23200 ton i wyporność nurkową 33800 ton. Prędkość nurkowania wynosi 50 km na godzinę, a maksymalna głębokość nurkowania to 500 m. Czas ciągłego nurkowania sięga 120 dni. Budowa okrętu rozpoczęła się w 1977 r., a do służby wszedł w 1981 r., odgrywając kluczową rolę w rosyjskiej marynarce wojennej.

2. Cały statek tytanowy
W 1985 roku japońska firma Toho Titanium Company i Fujinobu Shipbuilding wspólnie zbudowały całkowicie tytanową łódź motorową „Mori Zhi Tian I”, która przez pewien czas była bardzo popularna w Stanach Zjednoczonych. W 1997 roku zwodowano i wypłynęto łódź motorową „Titan Rapid” wyprodukowaną przez firmę Nippon Kogyo Corporation. Ma około 12 metrów długości i piękną trójwymiarową-krzywiznę, która może zminimalizować opory nawigacji. Stocznia Jiangteng wyprodukowała dwa statki wykonane w całości z tytanu, „Second Asahi Maru” i „Akimaru”, odpowiednio w latach 1998 i 1999. Zaletami są niewielka waga, duża prędkość, mały silnik, niski koszt paliwa, niska emisja dwutlenku węgla, brak konieczności powlekania powierzchni i łatwe czyszczenie osprzętu. Wadami są wysokie koszty materiałów, trudna technologia przetwarzania i produkcji oraz rygorystyczne wymagania dotyczące ochrony. Wyniki statku próbnego wskazują na dobre wyniki pod względem stabilności prędkości, wibracji i hałasu.

3. Pojazdy do głębokiego nurkowania, łodzie ratownicze i elementy statków
Stany Zjednoczone, Japonia i Francja zbudowały-głębokomorskie okręty podwodne, wykorzystując tytan i stopy tytanu do produkcji odpornych na ciśnienie skorup. Wśród nich stop Ti-6Al-2Nb-1Ta-0,8Mo jest używany do produkcji skorup amerykańskich łodzi głębinowych Aivin i Sea Cliff; Stop Ti-6Al-4V ELI jest używany do produkcji kulek wypornościowych we francuskich pociskach SM97, amerykańskich Aivin, japońskich Deep Sea 2000 i US Navy Deep Sea Rescue Vessel (DSRV) i kulach wypornościowych.

4. Łódź podwodna „Jiaolong”.
Pierwszą niezależnie zaprojektowaną i zintegrowaną załogową łodzią podwodną w Chinach, Jiaolong, pokazano na rysunku 2-1. Próbę morską na głębokości 3759 m zakończono w lipcu 2010 r., a 1 sierpnia 2011 r. „Jiaolong” oficjalnie rozpoczął działalność podwodną na głębokości 5180 m. Ta głębokość nurkowania oznacza, że ​​Jiaolong może dotrzeć do ponad 70% dna morskiego świata. Statek kosmiczny Jiaolong ma mieć głębokość 7000 m, czyli największą na świecie. Oczekuje się, że w 2012 r. przeprowadzi próbę morską na poziomie 7000 m. Zakres prac obejmuje 99,8% światowych regionów oceanicznych. Chiński program nurkowania głębinowego-z załogą stale się rozwija. Głębinowe okręty podwodne-to szczyt rozwoju technologii oceanicznej, podobny do inżynierii załogowych lotów kosmicznych, odzwierciedlający wszechstronną siłę technologiczną kraju. Działalność głębinowych załogowych łodzi podwodnych obejmuje zbocza kontynentalne, szczyty gór, kratery wulkaniczne, grzbiety oceaniczne i dno oceanu, dzięki czemu osiągnięto wiele wyników badań w dziedzinie geochemii, geofizyki i biologii morza.

5. Owiewka sonaru
Owiewka sonaru ze stopu tytanu charakteryzuje się doskonałą wszechstronnością i została zastosowana w systemach sonarowych rosyjskich statków, takich jak Kursk, Mińsk i Kijów. W zależności od różnych wymagań dotyczących zastosowań podwodnych i powierzchniowych, obecnie istnieją dwa rodzaje materiałów akustycznych z płyt skorupowych stosowanych w deflektorach sonarów na chińskich okrętach wojennych: stal nierdzewna i włókno-wzmocnione włóknem szklanym. W okresie objętym dziewiątym planem pięcioletnim Chiny przeprowadziły badania nad zastosowaniem stopów tytanu w deflektorach sonarów statków.

6. Śmigło
Materiał śmigła wymaga wysokiej wytrzymałości, dobrej wytrzymałości zmęczeniowej w środowisku wody morskiej, odporności na erozję i korozję kawitacyjną, a stop tytanu może spełnić powyższe kompleksowe wymagania eksploatacyjne. Marynarka wojenna Stanów Zjednoczonych po raz pierwszy zastosowała na wodolotach czterołopatowe, odłączane śmigło ze superkawitującego stopu tytanu o średnicy 1500 mm. Chiny opracowały śruby napędowe do wodolotów w 1972 roku i od tego czasu produkują różne typy śrub napędowych ze stopu tytanu o średnicach od 450 mm do 1100 mm. Maksymalna średnica, jaką można wyprodukować, wynosi 1200 mm, a masa 130 kg dla stałych śmigieł ze stopu tytanu. Długotrwałe użytkowanie wykazało, że żywotność śmigieł ze stopu tytanu jest ponad 5 razy większa niż śmigieł ze stopu miedzi.

7. Pompy okrętowe, zawory i systemy rurociągów
Pompy, zawory i rury na statkach, ze względu na wyjątkowo trudne warunki pracy, mają żywotność tylko 2-5 lat w przypadku rurociągów wykonanych z miedzi i stali nierdzewnej. Po wymianie stop tytanu działa dobrze i nadaje się do szybkich rurociągów wody morskiej. Norma żywotności rosyjskich rurociągów okrętowych określa trzy wymagania wiekowe, a mianowicie okres pierwszej naprawy dokowej (8-9 lat); Żywotność nie powinna być krótsza niż 15 lat; Statki wszystkich poziomów muszą działać niezawodnie przez 25–30 lat w całym okresie ich użytkowania.

8. Statek o napędzie atomowym
Rosja używa stopu tytanu zamiast stali nierdzewnej do produkcji silników parowych, wymienników ciepła i chłodnic do statków, eliminując uszkodzenia korozyjne. W jednostkach napędowych istniejących rosyjskich lodołamaczy o napędzie atomowym powszechnie wykorzystuje się tytanowe silniki parowe.