Gemi Mühendisliğinde Titanyum Malzemeler

Titanyum ve titanyum alaşımları, deniz ekipmanlarının teknik ve taktiksel performansını arttırmak, deniz kaynakları geliştirme ekipmanının seviyesini arttırmak için çok yararlı ve kapsamlı bir performansa sahiptir, bu nedenle, 1980'lerden beri batılı gelişmiş ülkeler titanyum malzemeleri kullanmaya başlamıştır. geleneksel denizaltılarında, nükleer denizaltılarında, uçak gemilerinde, yüzey gemilerinde, derin denizaltılarda ve diğer ekipmanlarda CuNi alaşımlarının, paslanmaz çeliğin ve nikel alaşımlarının yerini alacak. Deniz boru sistemleri, ısı eşanjörleri, basınca dayanıklı kabuklar, sonar sistemleri, duman boruları, yangından korunma sistemleri, pompa ve vanalar, iletişim sistemleri ve diğer ekipman ve bileşenler aracılığıyla güç sistemleri (buhar jeneratörleri ve pervane iticileri vb.) imalatı, ekipmanın servis ömrünü büyük ölçüde uzatan, bakım maliyetini azaltan, güvenliği, taşıma kapasitesini ve manevra kabiliyetini artıran vb. Tablo 1, ABD gemilerindeki titanyum alaşımı uygulamalarının tipik bileşenlerini vermektedir. Ayrıca, offshore petrol sondaj ekipmanlarında, sondaj ekipmanlarının güvenliğini ve güvenilirliğini artırmak, sistemin ağırlığını ve işletme ve bakım maliyetlerini azaltmak için titanyum alaşımı daha yaygın olarak kullanılmaya başlandı ve çok iyi sonuçlar elde edildi.

Bu makale, gemiler, açık deniz enerji geliştirme, deniz suyunun tuzdan arındırılması ve kıyı ve deniz binaları dahil olmak üzere yurtiçinde ve yurtdışında denizcilik mühendisliği ekipmanlarında titanyum alaşımının kullanımına ve mevcut durum ve gelişimin diğer yönlerine odaklanmaktadır.

Titanyum malzemelerin gemilerde uygulanması

(Basınca dayanıklı) gövde

Titanyum alaşımının gövde yapı malzemesi olarak uygulanması esas olarak üç hususu içerir: basınca dayanıklı denizaltı kabuğu, derin denizaltının basınca dayanıklı kabuğu ve yüzey gemisi kabuğu.

Denizaltılar için basınca dayanıklı gövdeler

Titanyumlu denizaltı basınca dayanıklı kabuk konusunda, eski Sovyetler Birliği dünyada ön sıralarda yer almış, titanyum alaşımlı malzemelerin denizaltı basıncına dayanıklı kabuk olarak kullanılmasının önünü açarak emsal teşkil etmiştir.

1968 yılında eski Sovyetler Birliği (Rusya), 5.200 ton deplasmana, 100 metre uzunluğa ve 400 metre derinliğe sahip dünyanın ilk titanyum alaşımından çok amaçlı nükleer enerjiye sahip denizaltısını (Papa) inşa etti. Titanyum alaşımının büyük ölçekli deniz yapılarına uygulanmasında devrim niteliğinde bir adım.

1974'ten 1981'e kadar eski Sovyetler Birliği, 2.300 ton deplasmana, 80 metre uzunluğa, 600 metre derinliğe sahip, her denizaltının titanyum alaşımı dozajına sahip, tamamen titanyum kabuklu nükleer enerjiyle çalışan bir dizi denizaltı (NATO'ya göre Alfa sınıfı) inşa etti. 2,000 tondan fazla, toplam 7 yapılı, titanyum alaşımı dozajı 14,000 tondan fazla.

1983 yılında eski Sovyetler Birliği, 5.880 ton su deplasmanı, 8.500 ton batık deplasmanı, 117,5 metre uzunluğu ve maksimum 1.200 metre derinliği ile en büyük titanyum kabuklu nükleer enerjili denizaltı "Komsomolets (Komsomolsk)"u inşa etti. ve titanyum alaşımı kullanımı 4000 tona ulaştı. Ne yazık ki denizaltı Nisan 1989'da çıkan bir yangın nedeniyle battı.

1983'ten 1992'ye kadar, Sovyetler Birliği (Rusya), 7.200 ton (Tip 945) ve 7.600 ton (Tip 945A) deplasmanlı dört adet "Sierra" serisi titanyum alaşımından basınca dayanıklı gövdeli çok amaçlı saldırı nükleer enerjili denizaltı inşa etti. yüzeyde ve su altında 8.100 ton (Tip 945) ve 9.100 ton (Tip 945A). 9100 ton (945A), uzunluk 110 metre, maksimum derinlik 750 metre, kullanılan titanyum alaşımlarının sayısı bilinmiyor. Sovyetler Birliği'nin dağılmasının ardından ekonomik kısıtlamalar Sierra sınıfı denizaltıları hizmet dışı bıraktı. Kaynaklar, Rusya'nın Sera sınıfı nükleer denizaltıların bakımını yeniden başlattığını ve 2017 yılında yeniden hizmete sokmaya başladığını söylüyor.

1982'den 2000'e kadar, eski Sovyetler Birliği (Rusya), su altında 12.800 ton deplasmana, 110 metre uzunluğa ve maksimum 600 metre derinliğe sahip 15 Akula sınıfı nükleer balistik füze denizaltısı inşa etti. Rus Donanması'nın denizaltısı.

1986'dan 2000'ye kadar eski Sovyetler Birliği (Rusya), 19,000 tondan fazla su altı deplasmanına sahip, sırasıyla 14 "Oscar" sınıfı ve 6 "Typhoon sınıfı" nükleer denizaltı inşa etti. ve 48,000 ton, sırasıyla 155 metre ve 171 metre uzunluk, 500 metre ve 171 metre derinlik. metre, derinliği 500 metre ve 400 metre olan, eski Sovyetler Birliği (Rusya) için Typhoon sınıfı en büyük balistik füze nükleer denizaltıları olan her gemi için titanyum alaşımlı malzeme miktarı şaşırtıcı bir şekilde 9.000 tondan fazlaya ulaştı. Çin'in mevcut yıllık titanyum işleme malzemesi üretiminin yaklaşık %20'sinden daha fazla.

Eski Sovyetler Birliği'nin dağılmasıyla birlikte, Rusya'da basınca dayanıklı kabuk olarak titanyum alaşımı kullanılan nükleer enerjili denizaltıların imalatı uzun süre askıya alınmış veya inşaatın tamamlanması orijinal planına göre yapılmamıştı. ancak Rusya'nın ekonomisinin ve siyasi ihtiyaçlarının kademeli olarak toparlanmasıyla birlikte, Rusya 2000 yılı civarında nükleer denizaltı imalat ve restorasyon projesinin titanyum alaşımından basınca dayanıklı gövdesini yeniden açtı.

Yasen sınıfı nükleer güçle çalışan saldırı denizaltısı, inşaatının başladığı 1993 yılından bu yana finansman sorunları nedeniyle teslimatı geciken 2010 yılında inşa edildi ve denize indirildi. Denizaltı aynı zamanda titanyum çift gövdeli yapıya sahip, su altında 13.800 ton deplasmanlı, 120 metre uzunluğunda, 600 metre derinliğe sahip, 12 inşa edilmesi planlanıyor. Donanmaya 2010'da teslim edilen, kod adı AS-12 210-sınıfı çok amaçlı nükleer saldırı denizaltısı şu anda en üstün performansa sahip nükleer denizaltılar adına batık deplasmanı adına 2, 000 ton, 71 metre uzunluk, 8 metre genişlik, batık maksimum 45 deniz mili hızı (yaklaşık %90), batık denizaltının maksimum hızı. Su altında maksimum hız 45 knot'a (yaklaşık 90 Km/saat) ulaşır ve maksimum derinlik 6000 metreye ulaşabilir. Denizaltı hala Rus denizaltılarında yaygın olarak kullanılan çift gövde yapısını benimsiyor, ancak tasarlanan dalış derinliğini elde etmek için dış gövde hala titanyum alaşımlı gövdedir, iç gövde ise dayanacak şekilde birbirine bağlanmış altı büyük titanyum alaşımlı küresel mermiden yapılmıştır. devasa derin deniz basıncı.

Eski Sovyetler Birliği (Rusya), titanyum alaşımlı malzeme teknolojisi ve teknoloji sisteminin uygulanmasıyla mükemmel bir denizaltı basıncına dayanıklı kabuk oluşturdu, ancak bunun için de yüksek bir bedel ödedi, örneğin 1960'tan 1970'e kadar eski Sovyetler Birliği bilim adamlarının harcadığı Titanyum alaşımlı kaynak teknolojisi sorununu çözmek için 10 yıl. Şu anda Rus denizaltılarının basınca dayanıklı gövdelerinde kullanılan ana titanyum alaşımları iki tür titanyum alaşımıdır: Ti-4A1-2V (ПТ-3B) ve Ti{{ 8}}A1-2.5Zr (ПТ-7М). 210-sınıfı çok amaçlı saldırı denizaltılarının dış basınca dayanıklı gövdelerinde ve bunların dahili altı adet basınca dayanıklı küresel gövdelerinde kullanılan titanyum alaşımları, özel kaliteleri ve kimyasal bileşimleri belirtilen, yeni geliştirilmiş yüksek performanslı titanyum alaşımlarıdır. bilinmeyen.