Η εφαρμογή του τιτανίου στον τομέα των πλοίων

Το τιτάνιο και τα κράματα τιτανίου χρησιμοποιούνται ευρέως σε πολλούς τομείς λόγω των εξαιρετικών ιδιοτήτων τους. Χρησιμοποιούνται σε θαλάσσιο εξοπλισμό όπως πυρηνικά υποβρύχια,-υποβρύχια βαθιάς θάλασσας, πυρηνικά-παγοθραυστικά, υδροπτέρυγα, χόβερκραφτ και ναρκαλιευτικά, καθώς και έλικες, κεραίες μαστιγίου, αγωγούς θαλασσινού νερού, συμπυκνωτές, εναλλάκτες θερμότητας, ακουστικές συσκευές{3} και πυροσβεστικές συσκευές.

Οι γάστρες πίεσης τιτανίου διαδραματίζουν κρίσιμο ρόλο στα υποβρύχια-βαθιάς. Τόσο οι εγχώριοι όσο και οι διεθνείς κατασκευαστές έχουν εφαρμόσει την τεχνολογία κύτους πίεσης τιτανίου σε διάφορους βαθμούς. Για παράδειγμα, το υποβρύχιο Sea Cliff των ΗΠΑ είναι εξοπλισμένο με μονάδα παρατήρησης και ελέγχου τιτανίου, που του επιτρέπει να βουτήξει σε βάθος 6100 μέτρων. Η χώρα μου έχει επίσης σημειώσει σημαντικά επιτεύγματα στην τεχνολογία υποβρυχίων σε βάθος-θαλασσών, με το ανεξάρτητο υποβρύχιο Jiaolong να φτάνει σε βάθη που υπερβαίνει τα 5000 μέτρα.

Στον τομέα των μεγάλων υποβρυχίων, η Ρωσία είναι η μόνη χώρα που χρησιμοποιεί εκτεταμένα υλικά τιτανίου. Τα έξι πυρηνικά υποβρύχια κλάσης Typhoon{1}}χρησιμοποιούν κυρίως διάφορα κράματα τιτανίου, όπως βιομηχανικό καθαρό τιτάνιο, Ti64, Ti64ELI, Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo, Ti-3Al-2.5V, IIT-3B και IIT-7M.

1. Πυρηνικό υποβρύχιο
Η Ρωσία κατέχει ηγετική θέση στον τομέα των πυρηνικών υποβρυχίων από κράμα τιτανίου, πρωτοπορώντας στη χρήση κραμάτων τιτανίου για την κατασκευή κύτους πίεσης. Από τις τέσσερις γενιές των πυρηνικών υποβρυχίων του από τη δεκαετία του 1960, το K162, ένα πλήρως{3}}υποβρύχιο από τιτάνιο που εκτοξεύτηκε το 1968, λειτούργησε για περισσότερα από 30 χρόνια χωρίς επεισόδια. Το πυρηνικό υποβρύχιο{7}}κλάσης ALFA, που κατασκευάστηκε το 1970, έχει μέγιστο βάθος κατάδυσης 914 μέτρα και εξαιρετική ικανότητα ελιγμών. Το πυρηνικό υποβρύχιο κατηγορίας Typhoon{11}} χρησιμοποιεί μια δομή διπλού κύτους από τιτανίου

2. Πλήρες σκάφος από τιτάνιο
Το 1985, η Ιαπωνία κατασκεύασε το ταχύπλοο "Marishiten II" εξ ολοκλήρου-τιτανίου, το οποίο πωλούσε καλά στις Ηνωμένες Πολιτείες. Το 1997 κυκλοφόρησε το ταχύπλοο «Titan Express», με βελτιστοποιημένες καμπύλες κύτους για μείωση της αντίστασης στην ιστιοπλοΐα. Η Eto Shipbuilding κατασκεύασε τα "Second Asahi Maru" και "Sho Maru" το 1998-1999, τα οποία ήταν ελαφριά, γρήγορα και οικονομικά, αλλά δαπανηρά και δύσκολα στην κατασκευή τους.

3.-Υποβρύχια βαθιάς θάλασσας, λέμβους διάσωσης και εξαρτήματα πλοίων
Οι Ηνωμένες Πολιτείες, η Ιαπωνία και η Γαλλία χρησιμοποιούν κράματα τιτανίου για την κατασκευή του κύτους πίεσης των-υποβρυχίων βαθιάς θάλασσας. Το κράμα Ti-6Al-2Nb-1Ta-0,8Mo χρησιμοποιείται για τα κύτη του αμερικανικού Aivin και του Sea-Clifi. Το κράμα Ti-6Al-4V ELI χρησιμοποιείται για τις γάστρες και τις σφαίρες άνωσης του γαλλικού SM97, του ιαπωνικού "Shinkai 2000" και του αμερικανικού οχήματος διάσωσης βαθιάς θάλασσας (DSRV).

4. Υποβρύχιο Jiaolong
Το επανδρωμένο υποβρύχιο Jiaolong της χώρας μου, ανεξάρτητα σχεδιασμένο και ολοκληρωμένο, ολοκλήρωσε τη θαλάσσια δοκιμή του σε βάθος 3.759 μέτρων το 2010 και έφτασε σε βάθος 5.180 μέτρων το 2011, καλύπτοντας το 70% του παγκόσμιου βυθού. Με σχεδιασμένο βάθος 7.000 μέτρων και επιχειρησιακή εμβέλεια που καλύπτει το 99,8% της ωκεάνιας περιοχής, καταδεικνύει την ολοκληρωμένη τεχνολογική δύναμη του έθνους και προωθεί τη θαλάσσια έρευνα.

5. Φέρινγκ σόναρ
Τα σόναρ φέρινγκ από κράμα τιτανίου προσφέρουν ανώτερη απόδοση και χρησιμοποιούνται στα συστήματα σόναρ πλοίων όπως το ρωσικό «Kursk». Τα ακουστικά υλικά που χρησιμοποιούνται για τα κελύφη του σόναρ φέρινγκ των πλοίων που βρίσκονται σε υπηρεσία με το κινεζικό ναυτικό είναι κυρίως από ανοξείδωτο χάλυβα και{1}}υαλοβάμβακα ενισχυμένα με ίνες. Κατά την ένατη περίοδο του Πενταετούς Σχεδίου-, η χώρα μου διεξήγαγε έρευνα σχετικά με την εφαρμογή κραμάτων τιτανίου σε φέρινγκ σόναρ πλοίου.

6. Προπέλα
Οι έλικες από κράμα τιτανίου χαρακτηρίζονται από υψηλή αντοχή, αντοχή στη διάβρωση του θαλασσινού νερού και στη διάβρωση λόγω σπηλαίωσης και μπορούν να ικανοποιήσουν ολοκληρωμένες απαιτήσεις απόδοσης. Το Ναυτικό των ΗΠΑ ήταν το πρώτο που χρησιμοποίησε έλικες από κράμα τιτανίου υπερσπηλαίωσης σε υδροπτέρυγα. Η χώρα μου ανέπτυξε τους δικούς της έλικες υδροπτέρυγων το 1972 και έκτοτε παράγει έλικες από κράμα τιτανίου με διάμετρο από 450 έως 1200 mm, με διάρκεια ζωής μεγαλύτερη από πενταπλάσια από εκείνη των κραμάτων χαλκού.

7. Αντλίες πλοίων, βαλβίδες και συστήματα σωληνώσεων
Οι αντλίες του πλοίου, οι βαλβίδες και τα συστήματα σωληνώσεων λειτουργούν υπό σκληρές συνθήκες. Οι σωληνώσεις από χαλκό ή ανοξείδωτο χάλυβα έχουν διάρκεια ζωής μόνο 2-5 χρόνια, ενώ οι σωληνώσεις από κράμα τιτανίου έχουν καλύτερη απόδοση. Οι ρωσικοί κανονισμοί ορίζουν ότι οι σωληνώσεις στο πλοίο θα πρέπει να υποβάλλονται σε πρώτη συντήρηση κάθε 8-9 χρόνια, να έχουν διάρκεια ζωής τουλάχιστον 15 χρόνια και να λειτουργούν αξιόπιστα για 25-30 χρόνια σε όλη τη διάρκεια ζωής τους.

8. Ατομικό-πλοίο
Η Ρωσία αντικατέστησε τον ανοξείδωτο χάλυβα με κράματα τιτανίου στην κατασκευή ατμομηχανών και εναλλάκτη θερμότητας, ξεπερνώντας τα προβλήματα διάβρωσης. Τα υπάρχοντα παγοθραυστικά-με ατομική ενέργεια χρησιμοποιούν ευρέως ατμομηχανές τιτανίου, παρατείνοντας τη διάρκεια ζωής τους κατά δεκάδες φορές.

Πίνακας 2-27 Χρήση ατμομηχανών τιτανίου σε ρωσικά παγοθραυστικά με ατομική ενέργεια