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军舰螺旋桨用什么材料制作?钢铁钛、合金都不对 这里学问大着呢

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文|123军情观察室

海军舰艇主要执行海上战斗任务,分为战斗舰艇和辅助战斗舰艇。中国军舰目前的下水总吨位,连续几年排名世界第一,占据全球军舰下水总吨位1/3以上。其中军舰的动力装置,由于主机的类型不同,分为蒸汽、柴油机、燃气轮机和核动力装置,目前军舰主要采取联合动力装置,配合军舰使用综合电力系统,搭配武器装置,实现自卫和战斗。

我们熟知的海军舰艇有护卫舰、驱逐舰和航空母舰等,每当新军舰下水之时,官方总会率先公布制作图,其中水下螺旋桨也为一大关注焦点。众所周知,军舰螺旋桨需要长期在水中进行泡发,因此要求螺旋桨具有较好的抗海水腐蚀性。同时在军舰航行速率高的情况下,考虑航行海域之内的海水环境和海域非生物入侵情况。

因此,中国军舰螺旋桨制作原料选取何物?成为了官方一大难题。考虑到螺旋桨本身的多叶曲面形状,因此在选取原料的时候,除了考虑能否适应海水环境之外,还需要考虑制作时切割工艺是否能达到标准。在第一批军舰螺旋桨制造出来的时候,选取的是铜锌锡合金。

然而,采用铜锌锡合金,虽然解决了切割工艺能否达标的问题,但由于军舰制造水平的不断提高,螺旋桨本身必须适应军舰体型变大和航速变快等现实问题。而铜锌锡合金由于材质密度很大,造成螺旋桨重量过大,所以整个制作过程损耗较大,在后期不适合作为首选原料。

第二点就是由于航速增加,叶面腐蚀速度不断加快,从而形成空泡螺旋桨。空泡发展过程有三个阶段,第一阶段是在低压区形成的空泡,到了高压区之后,逐渐对表面产生腐蚀作用。第二阶段是空泡在水翼后方,降低螺旋桨自身升力和阻力。第三阶段可能会造成螺旋桨直接断裂。

当然,有些军迷考虑的不锈钢和钛合金,也不会是军舰螺旋桨制造原材料的首选。首先,钛合金本身焊接工艺较为复杂,成本费用太高。其次,不锈钢本身刚性很高,韧性不是很强,容易发生断裂。再次,不锈钢防锈性能远不如铜合金,耐腐蚀性能不高,导致在水下没有办法长期坚持完成任务。最后,采用铜合金,是由于铜本身对海洋微生物有杀灭作用,就算长时间在海水里边泡发,也不容易在表面生长一些藻类物质。综合考虑之下,决定选取韧性较高和耐腐蚀性能较强的铜合金。

选取什么样的铜合金,才能够代替铜锌锡合金?目前我国选取的螺旋桨制作原料为镍铝青铜合金,相较于铜锌锡合金来说,刚性更高,不易发生变形。此外,制作而成的螺旋桨表面光滑度能够达到要求,本身切割工艺也不是很复杂,达到了螺旋桨所需的弯曲程度标准。与此同时,镍铝青铜合金本身耐腐蚀能力是铜锌锡合金的三倍,性能相当出众。

目前比较值得借鉴的是美国的尼米兹级航母的螺旋桨,由镍铝青铜材质制作而成的五叶螺旋桨,曲面弧度和光滑度都达到了要求,重量更是直接达到30吨,整体性能十分完善,加工工艺也不是很复杂,所以世界各国在制造军舰螺旋桨的同时,都借鉴了此螺旋桨制造技术。

虽然水下螺旋桨能够让军舰拥有足够的推动力,极大地方便了军舰的发展。但是,螺旋桨本身也对海洋生物产生了巨大的杀伤力。近年来,由于军舰螺旋桨刮伤,而导致的海洋生物死亡事件比率正在不断增高,因此,在发展军舰螺旋桨技术的同时,还必须考虑到严峻的海洋生物保种现状,在发展技术的同时,不要过度的破坏环境。

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