تراژدی تیتان – شیرجه عمیق در فیبر کربن، برای اولین بار در یک شناور استفاده شد

تاریخ انتشار : سه شنبه 4 تیر 1392 – 12:03

OceanGate اولین کسی بود که از فیبر کربن در بدنه یک شناور زیردریایی در اعماق دریا استفاده کرد.

اولین بار در 29 ژوئن 2023 منتشر شد engineering.com.

آن “کسی” بی نام به احتمال زیاد استاکتون راش است.

جیمز کامرون، کارگردان این فیلم تایتانیک و یک کاوشگر زیردریایی با شهرت، زیردریایی یک نفره خود را گرفته بود، Deepsea Challenger، به پایین Challenger Deep که فشار آن بیش از 1000 اتمسفر است. در یک مصاحبه با روزنامه وال استریت در 23 ژوئن 2023، زمانی که جهان تمام امید خود را برای یافتن بازماندگان زیردریایی OceanGate از دست داده بود، کامرون گفت که «می‌دانست» چه اتفاقی افتاده است. او با قطعیت گفت: “زیر منفجر شده است.”

قول ما: خلاصه کیفیت فقط تبلیغات ثابتی را نشان می دهد که هرگز محتوا را پوشش نمی دهد یا پوشان نمی دهد. آنها هرگز سر راه شما قرار نمی گیرند. آنها برای خواندن شما وجود دارند یا نه.

طرحی که الیاف کربن را در کشش و با فشار داخلی در مرتبه 1 اتمسفر قرار می دهد، همانطور که در Dreamliner اتفاق می افتد، بسیار متفاوت از فشار دادن الیاف کربن با فشارهای خارجی دو مرتبه بالاتر است، همانطور که در دریم لاینر اتفاق می افتد. تایتانیک عمق.

فشار خارجی بر روی شناور، فیبرهای کربنی را که در داخل بدنه قرار می‌گیرند، تحت فشار قرار می‌دهد. کمک به الیاف کربن برای ماندن در گرد به جای مچاله شدن، وظیفه ماتریس اپوکسی است که هر فیبر را احاطه کرده است. با این حال، فیبر کربنی که تحت فشار قرار می گیرد، کمتر از 30٪ و حداکثر 60٪ از استحکام خود را در کشش دارد.

بنابراین لطفاً مسدود کننده تبلیغات خود را برای سایت ما خاموش کنید.

فیبر کربن نیز در مخازن تحت فشار استفاده می شود. این یک کاربرد دریایی نیز دارد، از جمله تانک‌های غواصی، که به دلیل سبک بودن آن ارزشمند است.

در طی غواصی آوریل 2019، زمانی که کارل استنلی، متخصص غوطه وری، این دستگاه را گرفت، هیچ سیستم نظارتی بدنه مورد نیاز نبود. تیتان زیر 3600 متری سواحل باهاما. استنلی صدای ترقه‌ای شنید و از راش خواست تا غواصی تابستانی را لغو کند تا تایتانیک، گزارش شد مجله نیویورک تایمز.

فیبر کربن خیس در اطراف یک هسته گرد بهترین روش در هوافضا برای ایجاد بدنه های سفت، محکم و سبک وزن است، مانند بوئینگ 787 Dreamliner.

پیچیدن رشته در اطراف ورقه های پیش آغشته سازی به حفظ فیبر کربن در تراز با محور کمک می کند. با این حال، احتمال بریده شدن نوار فیلامنتی که مقداری استحکام را به خطر می اندازد، حداقل یک ابرو را در میان مهندسان Eng-Tips ایجاد کرده است.

کامرون آرزو می کرد زمانی که اولین بار در مورد استفاده از فیبر کربن شنیده بود، صحبت می کرد، اما او می گوید: “فکر می کرد کسی از من باهوش تر است.”

کامرون مالک بخشی از زیردریایی تریتون است که زیردریایی ها را می سازد و می فروشد، همانطور که در روزنامه وال استریت.

فیبر بلند و پیچ در پیچ

راش ادعا کرد که با بوئینگ شراکت دارد که بوئینگ پس از فاجعه آن را رد کرد. به گفته آرنی وایزمن، سردبیر مسافرتی، این رابطه ممکن است چیزی جز خرید فیبر کربن با تخفیف بالا از سازنده هواپیما نبوده باشد، «زیرا عمر مفید آن برای استفاده در هواپیما گذشته است». سفر هفتگی، که مکالمه ای با راش را به یاد آورد واشنگتن پست.

مقاله 2017 در هفته نامه مرکب ساختار فیبر کربنی را توصیف می کند تیتان (نام اصلی سیکلوپ 2) به عنوان “قرار دادن متناوب پارچه های یک طرفه فیبر کربنی/اپوکسی پیش آغشته شده در جهت محوری” با “سیم پیچ مرطوب فیبر کربن/اپوکسی در جهت حلقه، در مجموع 480 لایه.”

کامرون می‌گوید: «من هرگز باور نمی‌کردم که فن‌آوری رشته‌های فیبر کربنی روی بدنه استوانه‌ای کار کند، فکر می‌کردم این ایده وحشتناکی است.»

با تشکر،
خلاصه کیفیت

منبع: https://www.qualitydigest.com/inside/risk-management-article/titan-tragedy-deep-dive-carbon-fiber-used-first-time-submersible

آیا بدنه فیبر کربن می تواند آن را تحمل کند؟

جییاسف سوان در سال 1860 رشته های فیبر کربن را اختراع کرد. توماس ادیسون در سال 1879 از فیبر کربن به عنوان رشته در لامپ استفاده کرد. فیبر کربن که امروزه می شناسیم در اواخر دهه 1950 و اوایل دهه 60 به وجود آمد و در هوافضا مورد استفاده قرار گرفت، جایی که نسبت استحکام به وزن آن بسیار مطلوب است. رولز رویس هنگام ورود به بازار ایالات متحده از فیبر کربن برای تیغه های فن در موتورهای جت استفاده کرد. از آن زمان، الیاف کربن در ارتش و در اتومبیل های مسابقه ای مورد استفاده قرار گرفت. راه خود را به کالاهای مصرفی باز کرده است. سبک ترین دوچرخه های مسابقه ای و گران ترین میله های فلای فیشینگ از فیبر کربن استفاده می کنند. اکنون ظاهری با تکنولوژی بالا دارد که بافت آن به‌جای ویژگی‌های مهندسی آن، مانند قطعات خودروهای پس‌فروش، برای جذابیت‌های آرایشی‌اش استفاده می‌شود.

برخلاف مواد همگن و همسانگرد، مانند تیتانیوم به کار رفته در پوشش‌های انتهایی، که به شکل جدید بازمی‌گردد، بدنه فیبر کربن با هر غواصی آسیب می‌بیند. الیاف می توانند ترک بخورند، خم شوند، چسبندگی خود را با ماتریس اپوکسی از دست بدهند – و مشکلات دیگری نیز وجود دارد که مخصوص کامپوزیت ها هستند.

اینکه چگونه قطعات فیبر کربنی می توانند در بالای سطح عملکرد تحسین برانگیزی داشته باشند و در هزاران متر زیر زمین به طور فاجعه آمیزی از کار بیفتند، توضیحی دارد.

در جهت محوری، بدنه هیچ کمکی از فیبر کربن زخمی که در مقابل محور قرار دارد دریافت نمی کند. در نتیجه، نیروی محوری تنها با مقاومت فشاری ماتریس اپوکسی و ورق‌های CFRP که با الیاف کربن در امتداد جهت محوری قرار می‌گیرند، مقاومت می‌کند. OceanGate یک لوله فلزی را نشان می دهد که رشته فیبر کربن در اطراف آن پیچیده شده است، اما ممکن است پس از سخت شدن کامپوزیت، سنبه ای برداشته شده باشد. هیچ مدرکی مبنی بر ماندن آن در بدنه وجود ندارد، بنابراین نمی‌توانیم تصور کنیم که از آن کمکی شده است.

خلاصه کیفیت برای محتوای آن از خوانندگان هزینه ای دریافت نمی کند. ما معتقدیم که اخبار صنعت برای شما مهم است که کار خود را انجام دهید، و خلاصه کیفیت از کسب و کارهای مختلف پشتیبانی می کند.

مدیریت ریسک

این تیتان تراژدی – شیرجه عمیق در فیبر کربن که برای اولین بار در یک شناور استفاده شد

برای هوافضا خوب است، فیبر کربن ممکن است برای اعماق دریا اشتباه باشد

OceanGate برنامه ریزی کرد تا بدنه خود را زیر نظر داشته باشد و سیستم نظارت بر بدنه خود را در زمان واقعی برای گوش دادن به صدای خش و خش با 20 آشکارساز صوتی و همچنین 30 آشکارساز فشار ایجاد کرد که بیشتر آنها روی سیلندر فیبر کربنی بودند.

این تیتان قبلاً چندین غواصی در عمق بیش از 3000 متر انجام داده بود که ممکن است نقاط ضعفی انباشته شده باشد.

نمی توان انتظار داشت که یک مهندس فیبر کربن را برای چیزی جز ویژگی های مهندسی آن انتخاب کند. اما استاکتون راش، مدیرعامل و بنیانگذار فقید OceanGate – که یکی از پنج نفری بود که در تیتان غوطه ور در غواصی سرنوشت ساز خود برای دیدن تایتانیک در 18 ژوئن 2023 – یک مهندس معمولی نبود. او که تحصیلات بالایی داشت، مدرک لیسانس مهندسی هوافضا از پرینستون و MBA از دانشکده بازرگانی هاس برکلی داشت. او فیبر کربن را برای زیردریایی‌های سطح بعدی و در اعماق دریا انتخاب کرد که «تایتانیاک» (همانطور که او نامید تایتانیک طرفداران) تا 4000 متر زیر سطح برای دیدن کشتی غرق شده مورد علاقه خود – و با انجام این کار پول زیادی به دست آورید. رناتا روجاس که قبلاً در سال 2022 غواصی موفقی انجام داده بود. به مدت 30 سال ذخیره شده است برای آمدن با 105000 دلار برای سفر. دیگران تا 250000 دلار به OceanGate پرداخته اند.

پرونده علیه فیبر کربن

تفاوت ساختاری اصلی بین یک مخزن تحت فشار، مانند بدنه هواپیما، و یک شناور، فشار خارجی در مقابل فشار داخلی است. فشار داخلی باعث می شود ظرف گاز بخواهد منبسط شود. به یک بالون فکر کنید فیبرهای کربنی که در اطراف بدنه قرار دارند در برابر انبساط بسیار عالی هستند. استحکام کششی فیبر کربن (به اندازه 7.06 Gpa) چهار برابر بهتر از سیم فولادی (1.77 Gpa) است. فیبر کربن در کشش نیز سادگی رضایت بخشی را ارائه می دهد. مانند ریسمانی که کشیده می شود، شکل خود را در حالت کشش نگه می دارد. با این حال، فیبر کربن را در فشرده سازی قرار دهید، و همه شرط ها خاموش می شوند.

تعریف نوار پیچ خوردگی: الف) میکروگراف از آزمایش. ب) شماتیک و تعریف پارامترهای هندسی باند پیچ خوردگی: زاویه فیبر α، زاویه باند β، و عرض باند ω. منبع: “مکانیسم شکست کامپوزیت های تقویت شده با فیبر کربن تحت فشرده سازی طولی با توجه به رابط”، گنگ هان و همکاران، علم و مهندسی مواد کامپوزیت، جلد. 24، شماره 3.

با این حال، کسی باید برای این محتوا هزینه کند. و اینجاست که تبلیغات وارد می‌شود. بیشتر مردم تبلیغات را یک مزاحم می‌دانند، اما آنها علاوه بر اینکه به شرکت‌های رسانه‌ای اجازه می‌دهند سرپا بمانند، عملکرد مفیدی نیز دارند. آنها شما را از محصولات و خدمات جدید مرتبط با صنعت خود آگاه می کنند. همه تبلیغات در خلاصه کیفیت مستقیماً برای محصولات و خدماتی که اکثر خوانندگان ما به آن نیاز دارند اعمال شود. شما تبلیغات خودرو یا مکمل های سلامتی را نخواهید دید.

ثبت اختراع ایالات متحده 11119071B1 برای سیستم های نظارت بر بدنه اختصاص داده شده به ریچارد استاکتون راش در سال 2018. تصویر: ثبت اختراعات گوگل

اما بخش استوانه ای از تیتانبدنه نیز در معرض نیروی محوری قابل توجهی است که ناشی از فشار بر روی گنبدهای کروی است. نیروی حاصله که سیلندر را در امتداد محور خود در عمق 4000 متری فشرده می کند، 20 میلیون پوند است.