Детали гибели глубоководного туристического аппарата у корабля Титаник
Так от чего погиб этот аппарат и туристы на его борту? Есть мнение, что от собственной халатности: «Надо было получше всё проверить, прислушаться к предостережениям специалистов и не рисковать!» Несомненно, это так, но это не вся правда!
Отчего аппарат долгое время погружался, возвращался на поверхность, и всё было нормально, а потом взял и «схлопнулся»? Если правильны мои представления о конструкции, то дело в изначально порочной конструктивной «мине», которая и привела к роковому исходу. Углепластик, из которого был «намотан» корпус, вещь очень прочная! Но его прочность по разным направлениям очень различна. Он «анизотропен»! Как и стеклотекстолит.
Возьмём пластинку из стеклотекстолита, и попытаемся её сломать руками. Это будет тяжело сделать! Теперь ножом с уголка подцепим пару слоёв и будем их отдирать. Разрушение идёт не по прочному стекловолокну, а по малопрочному эпоксидному компаунду, который склеивает слои стеклоткани. Это сделать относительно легко, то же касается и углепластика в ещё большей степени, так как связывающая слои, грубо говоря, «эпоксидка», не слишком прочная, а углеродное волокно прочнее стеклянного. То же касается и других компаундов для склейки волокна.
Намотаем из такого анизотропного пластика толстостенную трубу и будем подвергать её внешнему давлению. Наружные слои станут под действием давления сжиматься, размер наружных слоёв уменьшится, а вот внутренние слои трубы, лишённые «подпорки» изнутри, будут сжиматься в направлении не только к центру. Они же приклеены к наружным, вынуждены следовать за ними. Они будут сжиматься и в поперечном направлении. И что им помешает стараться собраться в «гармошку», следуя за наружными слоями? Малопрочный склеивающий компаунд не помешает! Вот они и будут это делать! А чтоб собраться в гармошку, им придётся создать в толще стенки трубы зоны растяжения, пластик начнёт расслаиваться. При циклической нагрузке, погружении-всплытии аппарата, этот процесс будет только усиливаться, образуются зоны расслоения, «карманы» и малейшая пора, течь, их заполнит водой под наружным давлением. Теперь наружному давлению противостоит только наружная стенка «кармана», а вода под давлением раздувает его, как пузырь, внутрь. Прочность корпуса резко падает, а найти такой «карман» при контроле, проблематично. Катастрофа стаёт просто вопросом времени.
Вот что пишут умные люди!
Какой из этого вывод? Такой, что делать корпуса глубоководных аппаратов из анизотропного материала не следует, особенно, если стенка имеет значительную толщину! Эффективная прочность корпуса будет значительно меньше, чем расчётная. Конструкция будет заведомо не надёжная, и тут ничем помочь нельзя! Просто материал должен быть изотропен и тут металлы вне конкуренции. Каждому материалу должна быть отведена своя область применения, иначе и до беды недалеко! Вот если оболочка работает на растяжение, то тут «мотанные» конструкции будут работать лучше, но при условии, что «намотка идёт тканью, а не нитью, а если нитью, то мотать нужно в разных направлениях и прислушиваться к мнению специалистов, а не ругать их, увольнять и гибнуть за зря!
Бондаренко Ю. Н. ноябрь, 2023 г.