チタンの船舶分野への応用

1. 原子力潜水艦ロシアはチタン合金原子力潜水艦の国際的な研究と製造技術の最前線にあり、耐圧殻の製造にチタン合金を使用した最初の国でもあります。潜水艦用のチタン合金厚板やパイプの生産量は、最盛期には年間1万トンに達し、チタン合金加工材の年間生産量の30～50％を占めていました。船舶にチタンが使用された代表例は、チタン製の外殻を備えたロシアのタイフーン級原子力潜水艦です。軍事的ニーズにより、二重シェル構造が採用されており、二重層シェルは 9000 トンのチタンを共有しているため、非磁性、深度潜水、高速、低騒音で、メンテナンス回数が少なくて済みます。-船の長さは172.8メートル、最大幅は23.3メートル、高さは42.7メートルです。水中排水量は23200トン、潜水排水量は33800トンです。潜水速度は時速50km、最大潜水深度は500mです。連続潜水時間は120日に達します。この艦は 1977 年に建造が開始され、1981 年に就役し、ロシア海軍で重要な役割を果たしました。

2.オールチタン船
1985年、日本の東邦チタニウム会社と藤信造船所が共同でオールチタン製スピードボート「森志天I」を建造し、一時期米国で大人気となった。 1997年、日本興業株式会社製のスピードボート「タイタンラピッド」が進水、出航しました。長さは約 12 メートルで、美しい三次元の曲線を描いており、航行の抵抗を最小限に抑えることができます。-江騰造船所は、1998年と1999年にそれぞれ「第二朝日丸」と「秋丸」というオールチタン船2隻を製造した。利点は、軽量、高速、小型エンジン、低燃料費、低二酸化炭素排出量、表面コーティングの不要、アタッチメントの洗浄の容易さです。欠点は、材料コストが高いこと、加工と製造技術が難しいこと、保護要件が厳しいことです。試験船の結果は、速度安定性、振動、騒音の点で良好な性能を示しました。

3. 深海潜水車両、救助ボート、船舶コンポーネント
米国、日本、フランスはいずれも、耐圧シェルの製造にチタンおよびチタン合金を使用して深海潜水艇を建造しています。{0}その中で、Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo 合金は、アメリカのアイビン号とシークリフ号の深海潜水艦の外殻の製造に使用されています。 Ti-6Al-4V ELI 合金は、フランスの SM97、アメリカの Aivin、日本の Deep Sea 2000、およびアメリカ海軍の深海救助船 (DSRV) のシェルおよび浮力ボールの浮力ボールに使用されています。

4. 潜水艦「ジャオロン」
中国初の独自に設計され一体化された有人潜水船、Jiaolong を図 2-1 に示します。 3,759メートルの海上試験は2010年7月に完了し、2011年8月1日、「暁龍」は正式に水深5,180メートルで水中での活動を開始した。この潜水深度は、焦龍号が世界の海底の 70% 以上に到達できることを意味します。焦龍探査機は深さ7000メートルに設計されており、これは世界最大である。 2012年には水深7000メートルの海上試験を実施する予定。作業範囲は世界の海域の99.8％をカバーする。中国の有人深海ダイビング計画は現在着実に進んでいる。-深海潜水船は、有人宇宙飛行工学と同様、海洋技術開発の頂点であり、国の総合的な技術力を反映しています。深海有人潜水船の活動は、大陸斜面、山頂、火山火口、海嶺、海底に及び、地球化学、地球物理学、海洋生物学において多くの研究成果をあげています。

5. ソナーフェアリング
チタン合金ソナーフェアリングは優れた総合性能を有し、クルスク、ミンスク、キエフなどのロシア船舶のソナーシステムに採用されています。水中および水上用途のさまざまな要件に従って、現在、中国海軍艦艇のソナー偏向器に使用されている外板吸音材には、ステンレス鋼と繊維強化グラスファイバーの 2 種類があります。-第九次五カ年計画期間中、中国は船舶のソナーディフレクターへのチタン合金の応用に関する研究を実施した。

6. プロペラ
プロペラの材料には、高強度、海水媒体中での良好な疲労性能、エロージョンおよびキャビテーション腐食に対する耐性が必要ですが、チタン合金は上記の総合的な性能要件を満たすことができます。米海軍は初めて、直径 1500 mm の 4 枚ブレードの取り外し可能なスーパーキャビテーション発生チタン合金プロペラを水中翼船に使用しました。中国は 1972 年に水中翼船スピードボート プロペラを開発し、それ以来、直径 450 mm から 1100 mm までのさまざまなタイプのチタン合金プロペラを製造してきました。製作可能な最大直径は1200mm、固定チタン合金プロペラの質量は130kgです。長期使用により、チタン合金プロペラの耐用年数は銅合金プロペラの 5 倍以上であることが示されています。

7. 船舶のポンプ、バルブ、配管システム
船舶のポンプ、バルブ、パイプは非常に過酷な労働条件のため、銅とステンレス鋼で作られたパイプラインの寿命はわずか 2{2}}5 年です。交換後のチタン合金は良好に機能し、高速海水パイプラインに適しています。ロシアの船舶パイプラインの耐用年数基準では、3 つの年齢要件が指定されています。耐用年数は 15 年以上である必要があります。あらゆるレベルの船舶は、その耐用年数全体を通じて 25 ～ 30 年間確実に運航する必要があります。

8. 原子力船
ロシアは、船舶用の蒸気エンジン、熱交換器、冷却器の製造にステンレス鋼の代わりにチタン合金を使用し、腐食損傷を克服しています。ロシアの既存の原子力砕氷船の動力装置にはチタン蒸気エンジンが広く使用されている。