L'applicazione del titanio nel campo navale

1. Sottomarini nucleari La Russia è all'avanguardia nella ricerca internazionale e nella tecnologia di produzione di sottomarini nucleari in lega di titanio, ed è stato anche il primo paese a utilizzare la lega di titanio per costruire gusci resistenti alla pressione. Durante i periodi di punta, la produzione annuale di piastre spesse e tubi in lega di titanio per sottomarini ha raggiunto le 10.000 tonnellate, pari al 30%-50% della produzione annua di materiali lavorati in lega di titanio. Un tipico esempio di titanio utilizzato sulle navi è il sottomarino nucleare russo di classe Typhoon, che ha un guscio esterno realizzato in titanio. A causa delle esigenze militari, viene adottata una struttura a doppio guscio e il guscio a doppio-strato condivide 9000 tonnellate di titanio, rendendolo non-magnetico, adatto per immersioni profonde, alta velocità, basso rumore e richiede meno tempi di manutenzione. La barca è lunga 172,8 metri, con una larghezza massima di 23,3 metri e un'altezza di 42,7 metri. Ha un dislocamento in acqua di 23200 t e un dislocamento in immersione di 33800 t. La velocità di immersione è di 50 km orari e la profondità massima di immersione è di 500 m. Il tempo di immersione continua raggiunge i 120 giorni. La nave iniziò la costruzione nel 1977 ed entrò in servizio nel 1981, svolgendo un ruolo cruciale nella Marina russa.

2. Tutta la nave in titanio
Nel 1985, la giapponese Toho Titanium Company e Fujinobu Shipbuilding costruirono congiuntamente il motoscafo tutto in titanio "Mori Zhi Tian I", che fu molto popolare negli Stati Uniti per un periodo di tempo. Nel 1997, il motoscafo "Titan Rapid" prodotto dalla Nippon Kogyo Corporation fu varato e salpò. È lungo circa 12 metri e presenta una bellissima curva tridimensionale-che può ridurre al minimo la resistenza alla navigazione. Il cantiere navale Jiangteng ha prodotto due navi interamente in titanio, la "Seconda Asahi Maru" e la "Akimaru", rispettivamente nel 1998 e nel 1999. I vantaggi sono la leggerezza, l'elevata velocità, il motore piccolo, il basso costo del carburante, le basse emissioni di anidride carbonica, l'assenza di rivestimento superficiale e la facile pulizia degli accessori. Gli svantaggi sono l’elevato costo dei materiali, la difficile tecnologia di lavorazione e produzione e i severi requisiti di protezione. I risultati della nave di prova mostrano buone prestazioni in termini di stabilità della velocità, vibrazioni e rumore.

3. Veicoli per immersioni profonde, imbarcazioni di salvataggio e componenti di navi
Gli Stati Uniti, il Giappone e la Francia hanno tutti costruito sottomarini per le acque profonde-utilizzando titanio e leghe di titanio per produrre gusci resistenti alla pressione. Tra questi, la lega Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo viene utilizzata per fabbricare i gusci dei sottomarini americani per acque profonde Aivin e Sea Cliff; La lega Ti-6Al-4V ELI viene utilizzata per le palle di galleggiamento sui proiettili e sulle palle di galleggiamento delle navi francesi SM97, americane Aivin, giapponesi Deep Sea 2000 e delle navi di salvataggio in acque profonde (DSRV) della Marina statunitense.

4. Sommergibile "Jiaolong".
Il primo sommergibile con equipaggio progettato e integrato in Cina, il Jiaolong, è mostrato nella Figura 2-1. La prova in mare a 3759 m è stata completata nel luglio 2010 e il 1 agosto 2011 la "Jiaolong" ha iniziato ufficialmente le sue operazioni subacquee a una profondità di 5180 m. Questa profondità di immersione fa sì che il Jiaolong possa raggiungere oltre il 70% dei fondali marini del mondo. La navicella spaziale Jiaolong è progettata per avere una profondità di 7000 metri, che è la più grande del mondo. Si prevede di condurre una prova in mare a 7.000 metri di livello nel 2012. L'ambito del lavoro copre il 99,8% delle regioni oceaniche globali. Il programma cinese di immersioni in acque profonde-con equipaggio è attualmente in costante progresso. Il sommergibile-degli oceani rappresenta l'apice dello sviluppo della tecnologia oceanica, simile all'ingegneria del volo spaziale con equipaggio, e riflette la forza tecnologica globale di un paese. Le attività dei sommergibili con equipaggio in acque profonde coprono la scarpata continentale, le cime delle montagne, i crateri vulcanici, le dorsali oceaniche e il fondale oceanico e hanno ottenuto un gran numero di risultati di ricerca in geochimica, geofisica e biologia marina.

5. Carenatura del sonar
La carenatura del sonar in lega di titanio ha prestazioni complete superiori ed è stata applicata nei sistemi sonar delle navi russe come Kursk, Minsk e Kiev. In base ai diversi requisiti per le applicazioni subacquee e di superficie, attualmente esistono due tipi di materiali acustici per piastre di rivestimento utilizzati per i deflettori sonar sulle navi militari cinesi: acciaio inossidabile e fibra di vetro-rinforzata con fibra di vetro. Durante il periodo del nono piano quinquennale, la Cina ha condotto ricerche sull’applicazione delle leghe di titanio nei deflettori sonar delle navi.

6. Elica
Il materiale dell'elica richiede elevata resistenza, buone prestazioni alla fatica in acqua di mare, resistenza all'erosione e alla corrosione da cavitazione e la lega di titanio può soddisfare i requisiti prestazionali completi di cui sopra. La Marina degli Stati Uniti ha utilizzato per la prima volta un'elica in lega di titanio supercavitante staccabile a quattro pale da 1500 mm di diametro sugli aliscafi. La Cina ha sviluppato le eliche per motoscafi aliscafo nel 1972 e da allora ha prodotto vari tipi di eliche in lega di titanio con diametri che vanno da 450 mm a 1100 mm. Il diametro massimo realizzabile è di 1200 mm, con una massa di 130 kg per eliche fisse in lega di titanio. L'uso a lungo termine ha dimostrato che la durata delle eliche in lega di titanio è più di 5 volte quella delle eliche in lega di rame.

7. Spedire pompe, valvole e sistemi di tubazioni
Le pompe, le valvole e i tubi sulle navi, a causa delle condizioni di lavoro estremamente difficili, hanno una durata di soli 2-5 anni per le tubazioni in rame e acciaio inossidabile. Dopo la sostituzione, la lega di titanio funziona bene ed è adatta per condotte di acqua di mare ad alta velocità. Lo standard di durata delle condotte delle navi russe specifica tre requisiti di età, vale a dire il periodo per la prima riparazione del bacino (8-9 anni); La vita utile non deve essere inferiore a 15 anni; Tutti i livelli di navi devono funzionare in modo affidabile per 25-30 anni durante tutta la loro vita.

8. Nave a propulsione atomica
La Russia utilizza la lega di titanio invece dell’acciaio inossidabile per produrre motori a vapore, scambiatori di calore e refrigeratori per navi, superando i danni da corrosione. L'unità di potenza dei rompighiaccio atomici esistenti in Russia utilizza ampiamente motori a vapore in titanio.