Titan denizaltısının düşmesine neden olabilecek vidalar

Uzmanlar, ekranı Titan'ın gövdesine sabitleyen vidaların, karbon fiber kabuğun belirli bir eşiğe ulaştığında giderek zayıflamasına ve deniz altında ezilmesine neden olabileceğini söylüyor.

Titan denizaltısının 23 Haziran'da Atlantik Okyanusu'nun dibinde parçalanması trajedisi hem medyanın hem de uzmanların dikkatini çekti. Tasarım hataları, yapısal hatalar veya Titan'ın çok derinlerine dalınmasıyla ilgili yorumların yanı sıra, malzemelerden kaynaklanan bir arıza (Malzeme Arızası) hipotezi de uzmanlar tarafından gündeme getirildi.

Üretici OceanGate'in Titan'ı keyfi olarak bilimsel bir uzaktan algılama gemisinden yolcu gemisine dönüştürdüğüne dair haberler var. OceanGate tarafından yayınlanan yapım sürecine ait görüntüler, şirketin CEO Stockton Rush'ın bir zamanlar reklamını yaptığı gibi, dışı karbon fiberle kaplı gövdeye doğrudan iki ekran cıvataladığını gösteriyor.

Titan'ın gövdesine cıvatalanmış ve elle birleştirilmiş iki ekran (yukarıda) Titan denizaltı tanıtım videosunda gösterilmektedir. Fotoğraf: OceanGate

Bu bir tabudur çünkü karbon fiber çelikten 5 kat daha güçlüdür ancak çok kırılgandır ve genellikle kaplanacağı malzemenin yüzeyine yapışması için reçine yapıştırıcısıyla karıştırılır. Bu kaplama işlemi, tıpkı kağıt katmanlarını yapıştırıcıyla yapıştırmak gibi, her katmanın üst üste binmesiyle oluşur.

Dolayısıyla karbon fiber yapı, saf bir monolitik levha değil, karbon fiber ve reçinenin bir bileşimi olacaktır. OceanGate, 2021 yılında aldığı bir patentte bu malzeme için "karbon fiber kompozit" adını kullanmıştır.

Kompozit olduğu için karbon fiber yapısında reçinenin dolduramadığı mikroskobik boşluklar bulunur. OceanGate, boşluk oranının %1'den az olduğunu belirtse de bu rakam özel olarak belirtilmemiştir. %0,99 ile %0,0000000000001 arasındaki boşluk oranı farkı, genel yapısal çerçeve ve malzemenin kırılma oranı üzerinde büyük bir etkiye sahip olabilir.

Ekranın gövdeye delinip vidalanması yöntemi, iç kısımdaki kompozit yüzeyde küçük çatlaklar oluşturacaktır. Titanik batığını 3.800 m derinlikte ziyaret etmek için yapılan birçok dalıştan sonra, Titan'ın gövdesi uzun süre sürekli büyük bir basınç altında kalır ve bu da çatlakların kırık camlar kadar hızlı yayılmasına neden olur.

Bu olgu, yüzeyinde delik bulunan bir buzulun görüntüsüne benzetilebilir. Çatlak başlangıçta küçüktür, ancak zamanla, yeterli kuvvetle ve uzun süreli her çekiçlemeden sonra, yüzlerce metrelik bir bloğun çatlamasına ve büyük bir buz bloğunun çatlamasına neden olur.

Karbon fiber sağlamlığıyla bilinir, ancak okyanus tabanındaki basınca dayanmada önemli olan basınç dayanımı değil, çerçevenin esneyip kırılmasını önleyen çekme dayanımıdır.

Kompozit karbon fiber, saf karbon fiberden daha yavaş çatlar ve bu da çatlama sürecinin kademeli olarak gerçekleşmesine neden olur. Yapısal çatlaklar dışarıdan fark edilemeyecek kadar küçüktür. Aynı karbon fiber katmanındaki çatlama oranı katmandan katmana artacağından, çatlaklar kademeli olarak büyür ve en içteki yapı son derece zayıflar.

Tüm koşullar sağlandığında, okyanus tabanındaki herhangi bir nesneyle hafif bir çarpışma, kayma gibi bir itme, Titan denizaltısının korkunç bir şekilde çökmesine ve gemideki 5 kişinin hayatını kaybetmesine yetiyor.

Bu durumda, önceki yolculuklar normal seyretmiş olsa da, karbon fiber kompozit yapı aniden çökerdi. Bu durum, Titan'ın önceki yolculuklarının normal seyretmiş olmasına rağmen, uzay aracının 18 Haziran'daki son yolculuğunda kırılma noktasına ulaşmasının nedenini açıklıyor.

Titanyum gövde ile karbon fiber kompozit dış kabuk arasında vida deliklerinin çatlamaması için belirli bir boşluk bırakılsa bile, geminin titanyum gövdesine delik açılması metal üzerinde paslanmanın daha çabuk oluşmasına da olanak sağlıyor.

Titanyum, demir ve bakıra göre paslanmaya daha az duyarlıdır, ancak gövdenin rengi saf titanyum değil, OceanGate'in reklamını yaptığı gibi daha çok bir titanyum alaşımına veya ABD Donanması'nın denizaltılarda kullandığına benzer sert bir çelik malzemeye benziyor.

Titan'ın gövdesinin karbon fiberle sarılması süreci. Kaynak: OceanGate

OceanGate, gövdeyi üretmek için saf titanyum yerine bir alaşım kullanabilir, böylece üretim maliyetlerini düşürebilir, ancak aynı zamanda paslanmaya karşı daha hassas hale getirebilir. Bu durumda, cıvata yerleri her zaman ilk paslanan yerler olur ve bu da çevredeki yapının yayılıp zayıflaması riskine yol açar.

OceanGate, turist taşımak üzere dönüştürüldüğü ve daha fazla gözlem ekipmanı takılması gerektiği için gövdesine muhtemelen ek vidalar eklenmişti. Ayrıca, kapılardaki çerçeve kaynakları oldukça pürüzlüydü ve herhangi bir ek pas veya korozyon koruması yoktu; tıpkı bir ev balkonundaki pencerelerin tasarımı gibi.

Malzeme teknolojisinde, kaynağın alt yüzeyi, en az iki farklı malzemenin teması nedeniyle paslanmaya ve yapısal bozulmaya en yatkın olan yerdir.

Bu yöntemdeki risk, cıvatalı yöntemden bile daha yüksektir. Kaynak, yüksek neme maruz kaldığında elektrokimyasal korozyon nedeniyle hızla pas yayılmasına neden olan metalik bir bağa sahip olabilir. Riski azaltmak için üretici, malzemeyi ve yapıyı çevresel etkilere karşı korumak için bu kaynakları ince bir aşınma ve korozyon önleyici filmle kaplayabilir, ancak OceanGate'in bu güvenlik önlemini uyguladığına dair bir kanıt yoktur.

Orijinal OceanGate patentindeki Titan tasarımı, geminin bugün hala kullanımda olan birinci nesil Alvin DSV derin deniz denizaltısına dayandığını gösteriyor. Bay Rush, her yönden gelen basınca dayanıklılık kapasitesini artırmak için geleneksel küresel şekli kullanmak yerine, daha fazla yolcu kapasitesi sağlamak için Titan'ı bir tüpe dönüştürdü.

Kavanozun iki yüzü titanyumdan üretilirken, merkezdeki silindirik çerçeve yaklaşık 13 cm kalınlığında karbon fiber katmanlarla sarılmıştır. Merkezdeki silindir ana kuvveti taşıyacak şekilde tasarlanmış olup, bu bölgeye cıvata ve kaynakla müdahale edilmiştir.

OceanGate dalgıçının tasarımında, bağlantı noktasını güçlendiren titanyumdan yapılmış iki uç ve bir halka yer alıyor. Grafik: Oceanliner Designs

13 cm kalınlığındaki karbon kaplama, geminin dış basınca karşı dayanıklılığını artırmaya yardımcı olabilir, ancak aynı zamanda farkında olmadan kırılganlığını artırıyor ve katman yapısı içindeki çok küçük çatlakların gözlemlenmesini zorlaştırıyor.

Tüp gövdesi ile titanyum baş ve kuyruk kısımları arasındaki bağlantılar tek bir partiden 3D yazıcı ile üretilmemiş, bir sızdırmazlık mekanizması kullanılarak kaynaklanmıştır ve bu da mekanik çerçevenin zayıflamasına neden olabilir. Karbon fiber, titanyum ve akrilik cam gibi birçok farklı malzemenin kullanılması nedeniyle genel yapı oldukça zayıftır. Her malzemenin aynı ortamda farklı mukavemeti, genleşmesi ve kırılganlığı vardır.

Uzay aracı gövdelerinin üretiminde, montaj yönteminden çok daha pahalı olmasına rağmen, 3D baskı teknolojisinin tercih edilmesinin nedeni de budur. Bu teknoloji sayesinde, üreticilerin tasarım ne kadar karmaşık olursa olsun, kaynak veya cıvata kullanmadan, eksiksiz bir ürün elde etmek için yalnızca bir kez 3D baskı yapmaları yeterli olur ve bu da genel yapı üzerindeki riski azaltmaya yardımcı olur.

OceanGate, patentinde Titan dalgıç aracını 5.000 - 6.000 psi (atmosfer basıncının 400 katı) basınçlarda güvenli bir şekilde test ettiğini belirtiyor. Bu test basıncı, dalgıcın 4.000 metre derinlikte karşılaşacağı basınca eşdeğerdir.

Ancak güvenlik değerlendirme süreci açısından bu son derece ciddi bir hatadır. Üretici, ürünün normal kullanım koşullarından çok daha zorlu koşullara dayanabilmesini sağlamakla yükümlüdür. OceanGate, Titan'ın test sonuçlarına göre maksimum seviyede turist taşımasına izin vermek yerine, düzenli olarak 6.000 psi'de çalışmasına izin vermeden önce en az 8.000-10.000 psi basınca dayanabilmesini sağlamalıydı.

OceanGate'in Titan ve keşif gezisi paketlerine yönelik pazarlama taktikleri, güvenlik denetimlerinin uluslararası standartlara uygun olarak yapılıp yapılmadığı konusunda da soru işaretlerine yol açtı.

Titan denizaltısının enkazı 28 Haziran'da Kanada'nın Saint John limanına getirildi. Fotoğraf: AP

OceanGate, dalgıç cihazının o kadar yeni olduğunu, alışılmış güvenlik standartlarını aştığını ve hiçbir kurum tarafından denetlenemeyeceğini iddia etti. Öte yandan OceanGate, patentinde, malzemeyi saf titanyum ve karbon fiber kompoziti veya saf karbon fiber değil, "titanyum alaşımı" olarak açıkça tanımlamak yerine, kanıtlanmamış "titanyum alaşımı - karbon fiber" kavramını kullanıyor.

Aslında üreticiler daha güçlü, daha dayanıklı ve daha sert yeni malzemeler kullanabilirler, ancak her zaman asgari düzeyin üzerinde güvenlik standartlarını sağlamalıdırlar. Kendin yap tadilat ve kendi güvenlik standartlarını belirleme her zaman kazalara neden olma potansiyeli taşır.

Makale, şu anda Melbourne'deki Swinburne Teknoloji Üniversitesi bünyesindeki Avustralya Araştırma Konseyi İleri Yüzey Mühendisliği Merkezi'nde (ARC SEAM) doktora adayı olan yazar Dang Nhat Minh'in görüşlerini temsil etmektedir.

Dang Nhat Minh

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