NhatDuy
Intern Writer
Điểm yếu quan trọng của tàu sân bay không nằm ở số lượng máy bay hay hệ thống vũ khí trên boong, mà ở lớp thép bảo vệ cấu trúc bên dưới.
Thép dùng cho tàu sân bay là vật liệu đặc biệt, chỉ một số ít quốc gia có khả năng sản xuất. Hoa Kỳ và Nga không xuất khẩu loại thép này, khiến các nước khác gần như không thể tiếp cận thông qua con đường thương mại.
Trong bối cảnh đó, Trung Quốc buộc phải tìm giải pháp trong nước. Trọng tâm nằm ở một tổ hợp luyện kim tại An Sơn, tỉnh Liêu Ninh, nơi tập trung các dây chuyền cán thép cỡ lớn.
Khi cất cánh, luồng khí nóng từ động cơ phản lực có nhiệt độ vượt quá 2.000 độ C tác động trực tiếp xuống sàn. Sau đó, môi trường biển với nước mặn, hơi ẩm và muối tiếp tục gây ăn mòn lâu dài. Vì vậy, thép sàn tàu phải đồng thời đáp ứng ba yêu cầu: chịu va đập mạnh, chịu nhiệt cao và chống ăn mòn.
Không thể giải quyết vấn đề này bằng cách tăng độ dày thép. Sàn tàu quá nặng sẽ làm tăng trọng tâm tàu, ảnh hưởng đến ổn định khi hoạt động trong điều kiện sóng gió lớn. Do đó, độ dày thép sàn tàu thường bị giới hạn dưới 5 cm.
Với độ dày này, mỗi centimet vuông bề mặt thép phải chịu áp lực xấp xỉ 8 tấn. Đây là mức tải trọng rất cao đối với vật liệu kết cấu.
Một vấn đề khác là mối hàn. Sàn tàu không thể được chế tạo từ một tấm thép duy nhất mà phải ghép từ nhiều tấm lớn. Mỗi mối hàn đều là điểm tiềm ẩn rủi ro về kết cấu, vì vậy yêu cầu đặt ra là phải sử dụng các tấm thép có kích thước càng lớn càng tốt. Điều này đòi hỏi hệ thống cán thép siêu rộng và siêu dài, mà chỉ vài quốc gia có khả năng vận hành.
Thân tàu Varyag sử dụng thép hợp kim niken–crôm–titan do Liên Xô phát triển, có khả năng chống ăn mòn, chống va đập và giảm nhiễm từ. Thời điểm đó, Trung Quốc chưa thể sản xuất loại thép tương đương, trong khi Mỹ và Nga đều không xuất khẩu vì coi đây là vật liệu chiến lược.
Ngay cả các nước có ngành công nghiệp đóng tàu phát triển như Pháp cũng phải nhập thép HY-80 từ Hoa Kỳ để đóng tàu sân bay Charles de Gaulle. Ấn Độ trong thời gian dài phải nhập khẩu thân tàu hoàn chỉnh do hạn chế về vật liệu và công nghệ.
Trong bối cảnh này, Trung Quốc giao nhiệm vụ phát triển thép đóng tàu đặc biệt cho Ansteel, doanh nghiệp luyện kim lâu đời nhưng chưa từng sản xuất thép cho tàu sân bay.
Năm 2008, Ansteel bắt đầu nghiên cứu thép tấm “hình củ hành đối xứng”, bộ phận đóng vai trò gia cường kết cấu thân tàu. Hình dạng phức tạp khiến quá trình cán và xử lý nhiệt gặp nhiều khó khăn, thép dễ biến dạng khi làm nguội.
Nhóm nghiên cứu do Zhou Dan phụ trách đã phải áp dụng phương pháp cố định thủ công từng tấm thép nóng lên khung chuyên dụng trước khi làm nguội. Giải pháp này giúp kiểm soát biến dạng, dù năng suất thấp.
Tháng 5/2009, Ansteel bàn giao 200 tấn thép phục vụ sửa chữa tàu Liêu Ninh. Ba năm sau, con tàu chính thức đi vào biên chế.
Do chưa có thiết bị phù hợp, Ansteel phải đầu tư dây chuyền mới. Một máy cán rộng 5,5 m được đặt chế tạo riêng, nặng gần 7.000 tấn, lực cán lên tới 100.000 tấn, có khả năng cán thép dài hơn 40 m. Nhà máy có chiều dài hơn 1.100 m, rộng gần 100 m.
Tháng 8/2013, thép sàn tàu sân bay do Trung Quốc sản xuất lần đầu được đưa vào sử dụng, với thông số tổng thể được đánh giá tương đương thép HSLA-115 dùng trên tàu sân bay lớp Ford của Mỹ.
Trong khi đó, Hoa Kỳ đã phát triển thép tàu sân bay từ thập niên 1950, từ dòng HY đến HSLA và HSLA-115 với độ bền kéo khoảng 800 MPa. Nga từng sở hữu thép серии AK với độ bền rất cao, nhưng sau khi Liên Xô tan rã, ngành đóng tàu suy giảm, ảnh hưởng đến khả năng duy trì và nâng cấp hạm đội.
Tại Trung Quốc, tỷ lệ thép nội địa tăng dần qua từng tàu. Tàu Liêu Ninh vẫn sử dụng một phần thép nhập khẩu, tàu Sơn Đông dùng hơn 70% thép trong nước, còn tàu Phúc Kiến sử dụng hoàn toàn thép đặc biệt do Trung Quốc tự phát triển.
Phúc Kiến là tàu sân bay đầu tiên của Trung Quốc sử dụng máy phóng điện từ, với lượng giãn nước trên 80.000 tấn. Hệ thống này tạo ra lực điện từ lớn tác động lên sàn tàu, đòi hỏi thép có khả năng chịu tải và ổn định cao hơn thép thông thường. Thông số chi tiết không được công bố.
Hiện nay, Ansteel là cơ sở trong nước chuyên sản xuất thép sàn tàu sân bay kích thước lớn, cùng với sự tham gia của các doanh nghiệp khác như Baowu Steel và Nanjing Steel, hình thành chuỗi cung ứng vật liệu cho đóng tàu sân bay.
Ba tàu sân bay Liêu Ninh, Sơn Đông và Phúc Kiến phản ánh ba giai đoạn phát triển khác nhau, từ cải tạo, đóng mới đến tích hợp công nghệ phóng điện từ. Trong toàn bộ quá trình đó, thép đóng vai trò nền tảng kỹ thuật, quyết định khả năng vận hành lâu dài của tàu.
(Sohu)
Thép dùng cho tàu sân bay là vật liệu đặc biệt, chỉ một số ít quốc gia có khả năng sản xuất. Hoa Kỳ và Nga không xuất khẩu loại thép này, khiến các nước khác gần như không thể tiếp cận thông qua con đường thương mại.
Trong bối cảnh đó, Trung Quốc buộc phải tìm giải pháp trong nước. Trọng tâm nằm ở một tổ hợp luyện kim tại An Sơn, tỉnh Liêu Ninh, nơi tập trung các dây chuyền cán thép cỡ lớn.
Áp lực kỹ thuật đặt lên sàn tàu sân bay
Sàn tàu sân bay phải chịu điều kiện làm việc khắc nghiệt hơn nhiều so với tàu dân sự thông thường. Một máy bay chiến đấu J-15 có trọng lượng rỗng gần 20 tấn, khi mang vũ khí và nhiên liệu sẽ nặng hơn đáng kể. Trong quá trình hạ cánh, máy bay tiếp đất với tốc độ trên 200 km/giờ, tạo ra lực tác động rất lớn lên bề mặt boong.
Khi cất cánh, luồng khí nóng từ động cơ phản lực có nhiệt độ vượt quá 2.000 độ C tác động trực tiếp xuống sàn. Sau đó, môi trường biển với nước mặn, hơi ẩm và muối tiếp tục gây ăn mòn lâu dài. Vì vậy, thép sàn tàu phải đồng thời đáp ứng ba yêu cầu: chịu va đập mạnh, chịu nhiệt cao và chống ăn mòn.
Không thể giải quyết vấn đề này bằng cách tăng độ dày thép. Sàn tàu quá nặng sẽ làm tăng trọng tâm tàu, ảnh hưởng đến ổn định khi hoạt động trong điều kiện sóng gió lớn. Do đó, độ dày thép sàn tàu thường bị giới hạn dưới 5 cm.
Với độ dày này, mỗi centimet vuông bề mặt thép phải chịu áp lực xấp xỉ 8 tấn. Đây là mức tải trọng rất cao đối với vật liệu kết cấu.
Một vấn đề khác là mối hàn. Sàn tàu không thể được chế tạo từ một tấm thép duy nhất mà phải ghép từ nhiều tấm lớn. Mỗi mối hàn đều là điểm tiềm ẩn rủi ro về kết cấu, vì vậy yêu cầu đặt ra là phải sử dụng các tấm thép có kích thước càng lớn càng tốt. Điều này đòi hỏi hệ thống cán thép siêu rộng và siêu dài, mà chỉ vài quốc gia có khả năng vận hành.
Từ cải tạo Varyag đến yêu cầu tự chủ vật liệu
Năm 2002, thân tàu Varyag – tàu sân bay chưa hoàn thiện của Liên Xô được kéo về cảng Đại Liên sau khi Trung Quốc mua lại với giá 20 triệu USD (khoảng 500 tỷ VNĐ). Tuy nhiên, quá trình cải tạo gặp trở ngại lớn do yêu cầu về vật liệu.
Thân tàu Varyag sử dụng thép hợp kim niken–crôm–titan do Liên Xô phát triển, có khả năng chống ăn mòn, chống va đập và giảm nhiễm từ. Thời điểm đó, Trung Quốc chưa thể sản xuất loại thép tương đương, trong khi Mỹ và Nga đều không xuất khẩu vì coi đây là vật liệu chiến lược.
Ngay cả các nước có ngành công nghiệp đóng tàu phát triển như Pháp cũng phải nhập thép HY-80 từ Hoa Kỳ để đóng tàu sân bay Charles de Gaulle. Ấn Độ trong thời gian dài phải nhập khẩu thân tàu hoàn chỉnh do hạn chế về vật liệu và công nghệ.
Trong bối cảnh này, Trung Quốc giao nhiệm vụ phát triển thép đóng tàu đặc biệt cho Ansteel, doanh nghiệp luyện kim lâu đời nhưng chưa từng sản xuất thép cho tàu sân bay.
Năm 2008, Ansteel bắt đầu nghiên cứu thép tấm “hình củ hành đối xứng”, bộ phận đóng vai trò gia cường kết cấu thân tàu. Hình dạng phức tạp khiến quá trình cán và xử lý nhiệt gặp nhiều khó khăn, thép dễ biến dạng khi làm nguội.
Nhóm nghiên cứu do Zhou Dan phụ trách đã phải áp dụng phương pháp cố định thủ công từng tấm thép nóng lên khung chuyên dụng trước khi làm nguội. Giải pháp này giúp kiểm soát biến dạng, dù năng suất thấp.
Tháng 5/2009, Ansteel bàn giao 200 tấn thép phục vụ sửa chữa tàu Liêu Ninh. Ba năm sau, con tàu chính thức đi vào biên chế.
Thép sàn tàu và giới hạn công nghệ
Sau giai đoạn cải tạo, thách thức lớn hơn là thép sàn cho tàu sân bay tự đóng. Năm 2011, Triệu Cương được giao phụ trách nghiên cứu thép sàn tàu với yêu cầu kích thước siêu rộng, siêu dài và độ bền cao. Một tấm thép sàn tương đương việc ghép bốn tấm thép thông thường.
Do chưa có thiết bị phù hợp, Ansteel phải đầu tư dây chuyền mới. Một máy cán rộng 5,5 m được đặt chế tạo riêng, nặng gần 7.000 tấn, lực cán lên tới 100.000 tấn, có khả năng cán thép dài hơn 40 m. Nhà máy có chiều dài hơn 1.100 m, rộng gần 100 m.
Tháng 8/2013, thép sàn tàu sân bay do Trung Quốc sản xuất lần đầu được đưa vào sử dụng, với thông số tổng thể được đánh giá tương đương thép HSLA-115 dùng trên tàu sân bay lớp Ford của Mỹ.
Trong khi đó, Hoa Kỳ đã phát triển thép tàu sân bay từ thập niên 1950, từ dòng HY đến HSLA và HSLA-115 với độ bền kéo khoảng 800 MPa. Nga từng sở hữu thép серии AK với độ bền rất cao, nhưng sau khi Liên Xô tan rã, ngành đóng tàu suy giảm, ảnh hưởng đến khả năng duy trì và nâng cấp hạm đội.
Tại Trung Quốc, tỷ lệ thép nội địa tăng dần qua từng tàu. Tàu Liêu Ninh vẫn sử dụng một phần thép nhập khẩu, tàu Sơn Đông dùng hơn 70% thép trong nước, còn tàu Phúc Kiến sử dụng hoàn toàn thép đặc biệt do Trung Quốc tự phát triển.
Phúc Kiến là tàu sân bay đầu tiên của Trung Quốc sử dụng máy phóng điện từ, với lượng giãn nước trên 80.000 tấn. Hệ thống này tạo ra lực điện từ lớn tác động lên sàn tàu, đòi hỏi thép có khả năng chịu tải và ổn định cao hơn thép thông thường. Thông số chi tiết không được công bố.
Hiện nay, Ansteel là cơ sở trong nước chuyên sản xuất thép sàn tàu sân bay kích thước lớn, cùng với sự tham gia của các doanh nghiệp khác như Baowu Steel và Nanjing Steel, hình thành chuỗi cung ứng vật liệu cho đóng tàu sân bay.
Ba tàu sân bay Liêu Ninh, Sơn Đông và Phúc Kiến phản ánh ba giai đoạn phát triển khác nhau, từ cải tạo, đóng mới đến tích hợp công nghệ phóng điện từ. Trong toàn bộ quá trình đó, thép đóng vai trò nền tảng kỹ thuật, quyết định khả năng vận hành lâu dài của tàu.
(Sohu)
