チタンの船舶分野への応用

チタンおよびチタン合金は、その優れた特性によりさまざまな分野で広く使用されています。これらは、原子力潜水艦、深海潜水艦、原子力砕氷船、水中翼船、ホバークラフト、掃海艇などの海洋設備のほか、プロペラ、ホイップアンテナ、海水パイプライン、凝縮器、熱交換器、音響装置、消防設備などにも使用されています。-

チタン製耐圧船体は、深海潜水艇において重要な役割を果たします。{0}国内外のメーカーは、チタン耐圧船体技術をさまざまな程度に応用してきました。たとえば、米国のシークリフ潜水艦にはチタン製の観測および制御モジュールが装備されており、深さ 6100 メートルまで潜ることができます。私の国は深海潜水技術でも大きな成果を上げており、独自に設計した焦龍潜水艦は深度 5,000 メートルを超えています。-

大型潜水艦の分野でチタン素材を多用しているのはロシアだけだ。その 6 隻のタイフーン-級原子力潜水艦は主に、工業用純チタン、Ti64、Ti64ELI、Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo、Ti-3Al-2.5V、IIT-3B、IIT-7M などのさまざまなチタン合金を使用しています。

1.原子力潜水艦
ロシアはチタン合金原子力潜水艦の分野のリーダーであり、耐圧船体の建造にチタン合金を使用する先駆者である。 1960 年代以降の 4 世代の原子力潜水艦のうち、1968 年に進水したオールチタン潜水艦 K162 は、30 年以上にわたり事故なく運用されました。{3} ALFA- 級原子力潜水艦は 1970 年に建造され、最大潜水深度 914 メートルと優れた機動性を備えています。タイフーン-級原子力潜水艦は、9,000 トンのチタンを使用したチタン二重船殻構造を採用しており、非磁性、深い潜水深度、高速性などの利点を備えており、最大潜水深度は 500 メートル、連続潜水期間は 120 日間です。

2.フルチタンボート‌
1985 年に日本はオールチタン製スピードボート「摩利支天 II」を建造し、米国でよく売れました。- 1997 年には、帆走抵抗を軽減するために船体の曲線を最適化したスピードボート「タイタン エクスプレス」が発売されました。江藤造船所は 1998 年-1999 年に「第二朝日丸」と「正丸」を建造しました。これらは軽量で高速で燃料効率に優れていましたが、コストが高く製造が困難でした。

3. 深海潜水艇、救助ボート、船舶のコンポーネント-
米国、日本、フランスはチタン合金を使用して深海潜水艦の耐圧船体を製造しています。{0}} Ti-6Al-2Nb-1Ta-0.8Mo 合金は、アメリカの Aivin と Sea-Clifi の船体に使用されています。 Ti-6Al-4V ELI 合金は、フランスの SM97、日本の「しんかい 2000」、アメリカの深海救助車両 (DSRV) の船体と浮力ボールに使用されています。

4. 焦龍潜水艦
我が国の礁龍有人潜水船は、独自に設計・統合され、2010年に水深3,759メートルでの海上試験を完了し、2011年には水深5,180メートルに到達し、世界の海底の70％をカバーしました。設計深度は7,000メートル、活動範囲は海域の99.8％をカバーしており、我が国の総合技術力を発揮し、海洋研究を推進しています。

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性能を提供し、ロシアの「クルスク」などの船舶のソナーシステムに使用されています。中国海軍に勤務する艦艇のソナーフェアリングシェルに使用される吸音材は、主にステンレス鋼と繊維強化グラスファイバーです。-第9次五ヵ年計画期間中、我が国は船上のソナーフェアリング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
チタン合金プロペラは、高強度、海水浸食およびキャビテーション腐食に対する耐性が特徴であり、総合的な性能要件を満たすことができます。アメリカ海軍は、水中翼船にスーパーキャビテーションチタン合金プロペラを初めて使用しました。我が国は 1972 年に独自の水中翼プロペラを開発し、それ以来直径 450 ～ 1200 mm のチタン合金プロペラを生産しており、銅合金の 5 倍以上の耐用年数を誇ります。

7. 船舶のポンプ、バルブ、配管システム
船上のポンプ、バルブ、配管システムは過酷な条件下で動作します。銅またはステンレス鋼の配管の寿命はわずか 2 ～ 5 年ですが、チタン合金の配管はより優れた性能を発揮します。ロシアの規制では、船上の配管は8～9年ごとに最初のメンテナンスを受け、耐用年数は少なくとも15年、耐用年数全体を通じて25～30年間は確実に動作する必要があると規定している。

8. 原子力船-
ロシアは蒸気エンジンや熱交換器の製造においてステンレス鋼をチタン合金に置き換え、腐食の問題を克服した。既存の原子力砕氷船はチタン蒸気エンジンを広く使用しており、耐用年数を数十倍延長しています。

表2-27 ロシアの原子力砕氷船におけるチタン蒸気エンジンの使用状況