De toepassing van titanium op het gebied van schepen

1. Kernonderzeeërs Rusland loopt voorop op het gebied van internationaal onderzoek en productietechnologie op het gebied van kernonderzeeërs van titaniumlegeringen en was ook het eerste land dat titaniumlegeringen gebruikte om drukbestendige granaten te bouwen. Tijdens piekperioden bereikte de jaarlijkse productie van dikke platen en buizen van titaniumlegeringen voor onderzeeërs 10.000 ton, goed voor 30% tot 50% van de jaarlijkse productie van met titaniumlegeringen verwerkte materialen. Een typisch voorbeeld van titanium dat op schepen wordt gebruikt, is de Russische kernonderzeeër van de Typhoon-klasse, die een buitenschaal van titanium heeft. Vanwege militaire behoeften is er gekozen voor een dubbele schaalconstructie, waarbij de dubbel-laags schaal 9000 ton titanium bevat, waardoor deze niet-magnetisch is, diep duikt, hoge snelheid heeft, weinig geluid maakt en minder onderhoudstijden vereist. De boot is 172,8 meter lang, met een maximale breedte van 23,3 meter en een hoogte van 42,7 meter. Het heeft een waterverplaatsing van 23200 ton en een duikverplaatsing van 33800 ton. De duiksnelheid is 50 km per uur en de maximale duikdiepte is 500 meter. De continue duiktijd bedraagt ​​120 dagen. Het schip begon in 1977 met de bouw en kwam in 1981 in de vaart en speelde een cruciale rol bij de Russische marine.

2. Volledig titaniumschip
In 1985 bouwden de Japanse Toho Titanium Company en Fujinobu Shipbuilding gezamenlijk de volledig titanium speedboot "Mori Zhi Tian I", die een tijdlang erg populair was in de Verenigde Staten. In 1997 werd de speedboot "Titan Rapid", vervaardigd door Nippon Kogyo Corporation, te water gelaten en vertrokken. Het is ongeveer 12 meter lang en heeft een prachtige drie- curve, die de navigatieweerstand tot een minimum kan beperken. Jiangteng Shipyard vervaardigde in respectievelijk 1998 en 1999 twee volledig titanium schepen, de "Second Asahi Maru" en de "Akimaru". De voordelen zijn licht van gewicht, hoge snelheid, kleine motor, lage brandstofkosten, lage kooldioxide-uitstoot, geen noodzaak voor oppervlaktecoating en eenvoudige reiniging van hulpstukken. De nadelen zijn hoge materiaalkosten, moeilijke verwerkings- en productietechnologie en strikte beschermingseisen. De resultaten van het proefschip laten goede prestaties zien op het gebied van snelheidsstabiliteit, trillingen en geluid.

3. Diepduikvoertuigen, reddingsboten en scheepsonderdelen
De Verenigde Staten, Japan en Frankrijk hebben allemaal diepzee-onderzeeërs gebouwd- waarbij gebruik wordt gemaakt van titanium en titaniumlegeringen om drukbestendige granaten te vervaardigen. Onder hen wordt de Ti-6Al-2Nb-1Ta-0,8Mo-legering gebruikt om de granaten van de Amerikaanse diepzee-onderzeeërs Aivin en Sea Cliff te vervaardigen; Ti-6Al-4V ELI-legering wordt gebruikt voor drijfballen op de Franse SM97, Amerikaanse Aivin, Japanse Deep Sea 2000 en US Navy Deep Sea Rescue Vessel (DSRV) granaten en drijfballen.

4. "Jiaolong" onderwaterschip
De eerste onafhankelijk ontworpen en geïntegreerde bemande duikboot in China, de Jiaolong, wordt getoond in Figuur 2-1. De proefvaart op 3759 meter werd in juli 2010 voltooid en op 1 augustus 2011 begon de "Jiaolong" officieel zijn onderwateroperaties op een diepte van 5180 meter. Deze duikdiepte betekent dat de Jiaolong meer dan 70% van de zeebodem van de wereld kan bereiken. Het Jiaolong-ruimtevaartuig is ontworpen voor een diepte van 7000 meter, de grootste ter wereld. Er wordt verwacht dat het in 2012 een proefvaart op zee op 7000 meter hoogte zal uitvoeren. De reikwijdte van het werk bestrijkt 99,8% van de mondiale oceaangebieden. Het Chinese bemande diepzeeduikprogramma-vordert gestaag. De diepzee-onderzeeër is het toppunt van de ontwikkeling van oceaantechnologie, vergelijkbaar met bemande ruimtevaarttechniek, en weerspiegelt de uitgebreide technologische kracht van een land. De activiteiten van bemande diepzeeduikboten bestrijken de continentale helling, bergtoppen, vulkanische kraters, oceanische ruggen en de oceaanbodem, en hebben een groot aantal onderzoeksresultaten opgeleverd op het gebied van de geochemie, geofysica en mariene biologie.

5. Sonarkuip
De sonarkuip van titaniumlegering heeft superieure uitgebreide prestaties en is toegepast in de sonarsystemen van Russische schepen zoals de Koersk, Minsk en Kiev. Afhankelijk van de verschillende vereisten voor onderwater- en oppervlaktetoepassingen, worden er momenteel twee soorten akoestische schaalplaatmaterialen gebruikt voor sonardeflectoren op Chinese marineschepen: roestvrij staal en vezel-versterkt glasvezel. Tijdens de periode van het Negende Vijfjarenplan voerde China onderzoek uit naar de toepassing van titaniumlegeringen in sonardeflectoren voor schepen.

6. Propeller
Het propellermateriaal vereist hoge sterkte, goede vermoeidheidsprestaties in zeewatermedium, weerstand tegen erosie en cavitatiecorrosie, en titaniumlegering kan aan de bovenstaande uitgebreide prestatie-eisen voldoen. De Amerikaanse marine gebruikte eerst een vierbladige, afneembare supercaviterende propeller van titaniumlegering met een diameter van 1500 mm op draagvleugelboten. China ontwikkelde in 1972 propellers voor draagvleugelboten en heeft sindsdien verschillende soorten propellers van titaniumlegering geproduceerd met diameters variërend van 450 mm tot 1100 mm. De maximale diameter die kan worden geproduceerd is 1200 mm, met een massa van 130 kg voor vaste propellers van titaniumlegering. Langdurig gebruik heeft aangetoond dat de levensduur van propellers van titaniumlegering meer dan vijf keer zo lang is als die van propellers van koperlegering.

7. Scheepspompen, kleppen en leidingsystemen
De pompen, kleppen en leidingen op schepen hebben vanwege extreem zware werkomstandigheden slechts een levensduur van 2-5 jaar voor pijpleidingen van koper en roestvrij staal. Na vervanging werkt de titaniumlegering goed en is geschikt voor hogesnelheidszeewaterleidingen. De levensduurnorm voor Russische scheepspijpleidingen specificeert drie leeftijdsvereisten, namelijk de periode voor de eerste dokreparatie (8-9 jaar); De levensduur mag niet minder zijn dan 15 jaar; Alle niveaus van schepen moeten gedurende hun gehele levensduur 25 tot 30 jaar betrouwbaar functioneren.

8. Atoomaangedreven schip
Rusland gebruikt een titaniumlegering in plaats van roestvrij staal om stoommachines, warmtewisselaars en koelers voor schepen te vervaardigen, waardoor corrosieschade wordt overwonnen. De krachtbron van de bestaande atoomaangedreven ijsbrekers in Rusland maakt op grote schaal gebruik van titaniumstoommachines.