Nämä ruuvit voivat aiheuttaa Titan-sukellusveneen kaatumisen.

Asiantuntijoiden mukaan Titanin runkoon näytöt kiinnittävät ruuvit voisivat vähitellen heikentää hiilikuitukuorta, jolloin se voi murskaantua merellä tietyn rajan saavuttaessa.

Kesäkuun 23. päivänä tapahtunut traaginen onnettomuus, jossa Titan-sukellusalus murskautui Atlantin valtameren pohjaan, on herättänyt vilkasta keskustelua sekä median että asiantuntijoiden keskuudessa. Suunnitteluvirheiden, rakenteellisten vikojen tai Titanin syvyysrajan ylittämisen lisäksi asiantuntijat ovat esittäneet myös materiaaliviasta johtuvan hypoteesin.

Lukuisat raportit osoittavat, että valmistaja OceanGate muutti Titan-avaruusalusta yksipuolisesti sen aiotusta tieteellisestä tiedustelukäytöstä matkustajaturistikäyttöön. OceanGaten julkaisemat kuvat laivanrakennusprosessista osoittavat, että yritys pulttasi kaksi näyttöruutua suoraan runkoon, joka oli alun perin päällystetty hiilikuidulla, kuten toimitusjohtaja Stockton Rush oli mainostanut.

Kaksi näyttöä on pultattu runkoon, ja Titan-sukellusaluksen käsintehdyt liitännät (yllä) näkyvät Titanin mainosvideossa . Kuva: OceanGate

Tämä on vakava virhe, koska hiilikuitu, vaikka se on viisi kertaa terästä vahvempaa, on erittäin haurasta ja sitä sekoitetaan usein hartsiliimaan sen kiinnittämiseksi pinnoitettavan materiaalin pintaan. Tämä liimausprosessi luodaan kerrostamalla materiaalia päällekkäin, samalla tavalla kuin liimataan paperikerroksia valmiiksi levitetyllä liimalla.

Hiilikuiturakenne ei siis ole puhdas, monoliittinen levy, vaan pikemminkin hiilikuidusta ja hartsista koostuva komposiitti. OceanGate käytti tälle materiaalille nimeä "hiilikuitukomposiitti" vuonna 2021 myönnetyssä patentissa.

Koska kyseessä on komposiitti, tässä hiilikuiturakenteessa on paljon mikroskooppisia tyhjiöitä, joita hartsi ei pysty täyttämään. OceanGate väittää tyhjiösuhteen olevan alle 1 %, mutta tätä lukua ei ole erikseen määritelty. Tyhjiösuhteen 0,99 %:n ja 0,00000000000001 %:n välinen ero voi vaikuttaa merkittävästi koko rakennekehykseen sekä materiaalin murtumisnopeuteen.

Seulojen poraus- ja ruuvausmenetelmä runkoon aiheuttaa pieniä halkeamia sisäkomposiittipintaan. Lukuisien sukellusten jälkeen, joilla tutkittiin Titanicin hylkyä 3 800 metrin syvyydessä, Titanin runkoon kohdistui jatkuvasti valtavaa painetta pitkien aikojen aikana, minkä seurauksena halkeamat levisivät yhtä nopeasti kuin särkyvä lasi.

Tätä ilmiötä voidaan verrata jäätiköyn, jonka pintaan on isketty reikä; halkeama on aluksi pieni, mutta vähitellen jokainen riittävän pitkä ja voimakas vasaranisku halkaisee siitä satojen metrien levyisen osan, mikä johtaa koko massiivisen jäämassan halkeamiseen.

Hiilikuitu tunnetaan lujuudestaan, mutta kyse ei ole puristuslujuudesta, joka on ratkaisevan tärkeää merenpohjan paineen kestämiseksi, vaan vetolujuudesta, joka estää rungon murtumisen rasituksen alla.

Hiilikuitukomposiitit murtuvat hitaammin kuin puhdas hiilikuitu, mikä johtaa asteittaiseen halkeiluprosessiin, jossa rakenteelliset halkeamat ovat niin pieniä, etteivät ne ole ulkopuolelta havaittavissa. Saman hiilikuitukerroksen sisällä murtumisnopeus on nopeampi kerroksesta toiseen, joten halkeamat suurenevat vähitellen, kunnes sisimmästä rakenteesta tulee erittäin heikko.

Oikeissa olosuhteissa jo pienikin törmäys, pienikin tönäisy minkä tahansa merenpohjassa olevan esineen kanssa, riittäisi aiheuttamaan Titan-sukellusaluksen katastrofaalisen romahduksen, joka vaatisi viiden aluksella olleen ihmisen hengen.

Siinä tapauksessa hiilikuitukomposiittirakenne murenisi yhtäkkiä, vaikka aiemmilla kerroilla ei olisi ollut mitään epätavallisia tapahtumia. Tämä selittää, miksi Titanin aiemmat matkat olivat normaaleja, mutta sen viimeinen matka 18. kesäkuuta oli se hetki, jolloin alus saavutti murtumispisteensä.

Vaikka titaanista valmistetun sisärungon ja hiilikuitukomposiitista valmistetun ulkokuoren välillä on tietty rako, joka estää ruuvinreikien halkeilun, titaanirunkoon poraaminen luo silti mahdollisuuden metallin korroosiolle nopeammin.

Saatat myös pitää tästä

ChatGPT "laskeutuu" lankapuhelimiin ja viestisovelluksiin.

Titaani on ruosteenkestävämpää kuin rauta ja kupari, mutta rungon väri ei ole puhdasta titaania; se on enemmänkin titaaniseosta, kuten OceanGate mainostaa, tai vastaavaa karkaistua teräsmateriaalia, jota Yhdysvaltain laivasto käyttää sukellusveneissä.

Hiilikuidun kääriminen Titan-luotaimen rungon ympärille. Lähde: OceanGate

OceanGate voisi käyttää metalliseosta laivan sisäosien valmistuksessa puhtaan titaanin sijaan tuotantokustannusten vähentämiseksi, mutta tämä tekee siitä myös alttiimman korroosiolle. Tässä tapauksessa pulttien paikat syöpyisivät aina ensimmäisenä, mikä johtaisi korroosion leviämisriskiin ja ympäröivän rakenteen heikentymiseen.

OceanGate tarvitsee todennäköisesti vielä paljon ruuveja kiinnitettäväksi runkoonsa, koska sitä muutetaan turistien kuljettamiseen ja se vaatii erilaisten tarkkailulaitteiden asentamista. Lisäksi ovenkarmeissa on melko karkeat hitsausliitokset, joista puuttuu korroosionesto- tai kulumissuojapinnoite, samalla tavalla kuin kodin parvekeikkunoissa.

Materiaalitieteessä hitsin alapinta on alttiimpi korroosiolle ja rakenteelliselle heikkenemiselle ainakin kahden eri materiaalin kosketuksen vuoksi.

Tähän menetelmään liittyvät riskit ovat jopa suuremmat kuin pulttiliitoksiin liittyvissä riskeissä. Hitsaukset voivat luoda metallisia liitoksia, jotka johtavat ruosteen nopeaan leviämiseen korkean kosteuden aiheuttaman sähkökemiallisen korroosion vuoksi. Tämän riskin lieventämiseksi valmistajat voivat levittää näihin hitsauksiin ohuen, kulutusta ja korroosiota kestävän pinnoitteen materiaalin ja rakenteen suojaamiseksi ympäristön vaikutuksilta, mutta ei ole näyttöä siitä, että OceanGate olisi ottanut käyttöön tämän turvatoimenpiteen.

OceanGaten alkuperäisessä patentissa esitetyn Titan-sukellusveneen suunnittelu osoittaa, että alus rakennettiin ensimmäisen sukupolven Alvin DSV -syvänmerensukellusveneen pohjalta, jota käytetään edelleen. Perinteisen pallomaisen muodon sijaan, joka optimoi paineenkeston kaikista suunnista, Rush muokkasi Titan-sukellusveneen putkimaiseksi kuljettaakseen enemmän matkustajia.

Purkin kaksi päätä kummallakin puolella on valmistettu titaanista, kun taas keskellä oleva lieriömäinen runko on päällystetty useilla noin 13 cm paksuilla hiilikuitukerroksilla. Tästä keskellä olevasta lieriöstä tulee suunnitellusti tärkein kuormaa kantava elementti, ja juuri tätä aluetta on muutettu pulttauksella ja hitsaamalla.

OceanGaten upotettavassa rakenteessa on kaksipäinen kupu ja titaanista valmistettu rengas, joka vahvistaa liitoskohtaa. Kuva: Oceanliner Designs

13 cm paksu hiilipinnoite voi auttaa alusta kestämään ulkoista painetta, mutta se myös tahattomasti lisää sen haurautta ja vaikeuttaa hyvin pienten halkeamien havaitsemista kerrosrakenteessa.

Putken rungon ja titaanipäiden väliset liitokset eivät ole 3D-tulostettuja yhdestä erästä, vaan ne on liitetty yhteen tiivistävällä hitsausmekanismilla, mikä luo riskin mekaanisen rungon heikentymiselle. Kokonaisrakenne on erittäin heikko useiden eri materiaalien käytön vuoksi, jotka on yhdistetty hiilikuidusta, titaanista ja akryylilasista. Jokaisella materiaalilla on erilainen vetolujuus, laajenemisominaisuudet ja hauraus samassa ympäristössä.

Tästä syystä 3D-tulostusteknologiaa suositaan myös avaruusalusten rungon valmistuksessa, vaikka se onkin monta kertaa kalliimpaa kuin kokoonpanomenetelmät. Tämän teknologian avulla valmistajien tarvitsee tulostaa 3D-tulostus vain kerran saadakseen valmiin tuotteen, olipa suunnittelu kuinka monimutkainen tahansa, ilman hitsausta tai ruuvausta, mikä vähentää kokonaisrakenteeseen kohdistuvaa riskiä.

Patentissaan OceanGate mainitsee, että se oli testannut Titan-sukellusvenettä turvallisesti 5 000–6 000 psi:n paineessa (400 kertaa suurempi kuin ilmakehän paine). Tämä testipaine vastaa painetta, johon sukellusvene joutuisi 4 000 metrin syvyydessä.

Mutta turvallisuusarvioinnin näkökulmasta tämä on erittäin vakava virhe. Valmistajan vastuulla on varmistaa, että tuote kestää paljon normaalia käyttöä äärimmäisempiä olosuhteita. OceanGaten olisi pitänyt varmistaa, että Titan kestää vähintään 8 000–10 000 psi:n paineen ennen kuin sen annetaan toimia säännöllisesti 6 000 psi:n paineella sen sijaan, että sen annetaan kuljettaa turisteja täydellä kapasiteetilla, kuten testissä pääteltiin.

Saatat myös pitää tästä

Kunnianhimoinen suunnitelma tarjota ilmaisia ​​aterioita 80 miljoonalle indonesialaiselle osoittautui katastrofiksi.SKĐS - Presidentti Prabowo Subianton aloittama 80 miljoonalle indonesialaiselle tarkoitettu ilmainen ateriaohjelma on kohdannut suuren kriisin ja korruptioskandaalin sekä kymmeniätuhansia ruokamyrkytystapauksia.

OceanGaten markkinointitaktiikat Titan-avaruusalukselle ja sen seikkailumatkapaketille herättivät myös epäilyksiä siitä, oliko turvallisuustarkastukset suoritettu kansainvälisten standardien mukaisesti.

Titan-sukellusaluksen rojua tuotiin maihin Saint Johnin satamassa Kanadassa 28. kesäkuuta. Kuva: AP

OceanGate väitti aiemmin, että heidän upotettava tuotteensa oli niin uudenlainen, että se ylitti perinteiset turvallisuusstandardit ja oli minkään sääntelyelimen ulottumattomissa. Lisäksi OceanGate käytti patentissaan todistamatonta "titaani-hiilikuitu-seoksen" käsitettä sen sijaan, että se olisi selvästi yksilöinyt materiaalin "titaaniseokseksi" puhtaan titaanin sijaan ja hiilikuitukomposiitiksi puhtaan hiilikuidun sijaan.

Todellisuudessa valmistajat voivat käyttää uudempia, vahvempia, kestävämpiä ja kovempia materiaaleja, mutta heidän on aina varmistettava, että turvallisuusstandardit ovat vähimmäisvaatimuksia korkeammat. Itse tehtyihin muutoksiin ja omien turvallisuusstandardien asettamiseen liittyy aina onnettomuusriski.

Tämä artikkeli heijastaa kirjoittajan Dang Nhat Minhin näkemyksiä. Hän on tällä hetkellä tohtoriopiskelija Australian tutkimusneuvoston Centre for Advanced Materials Surface Design (ARC SEAM) -yksikössä Swinburnen teknillisessä yliopistossa Melbournessa.

Dang Nhat Minh

Lähdelinkki: https://vnexpress.net/nhung-con-vit-co-the-khien-tau-lan-titan-gap-nan-4627263.html