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深海潜水器应该具备哪些安全功能?


当“泰坦”号下降到“泰坦尼克”号残骸附近时,深海发生了内爆。潜水器应全功图片来源:美国有线电视新闻网。该具

科技日报记者 张佳欣。备安

近日,深海全世界不少人密切关注“泰坦”号深海潜水器失联事件,潜水器应全功探访“泰坦尼克”号沉船。该具22日,备安美国海岸警卫队证实,深海失踪的潜水器应全功泰坦潜水器在水下解体,5名乘客全部死亡。该具美国海军少将约翰·莫格表示,备安在“泰坦尼克”号残骸附近发现的深海“泰坦”号残骸与“船舶灾难性内爆”一致。

悲剧《泰坦》背后有许多问题值得探讨和思考。潜水器应全功比如如何理解“灾难性内爆”?潜艇应该具备哪些安全功能?

什么是该具“灾难性内爆”?

澳大利亚阿德莱德大学机电工程学院副教授埃里克·弗西尔周三在《对话》杂志上发表了一篇文章,称大多数在深海工作的潜水器和潜艇都有由高屈服强度的单一金属材料制成的压力容器。对于下潜深度相对较浅(约300米)的潜水器,其压力容器材料通常为钢;对于较深的深度,使用钛。

钛或厚钢的压力容器通常是球形的,可以承受3800米的破碎压力(泰坦尼克号残骸所在的深度)。然而,“泰坦”号却不同。弗西尔说,它的压力容器由钛和复合碳纤维组成。从结构工程的角度来看,这有点“不寻常”,因为钛和碳纤维在深潜的情况下是一种具有巨大不同特性的材料。

钛具有弹性,能适应更大范围的压力,恢复到大气压力后不会留下任何可测量的永久应变(或“塑性应变”)。当压力降低时,它会收缩以适应压力并再次膨胀。碳纤维复合材料要硬得多,不同于钛的弹性。

弗西尔指出,几乎可以肯定的是,由于这些材料之间的差异,完整性会在一定程度上丧失。复合材料可能有“分层”,导致增强层的分离。这将产生一个缺陷,即由水下压力引起的瞬时爆炸。在不到一秒钟的时间里,潜艇将被3800米水柱的重量压倒,并立即坍塌。

弗西尔还说,内爆本身会在不到20毫秒的时间内杀死所有人,人脑甚至无法以这种速度处理信息。尽管结局是毁灭性的,但在某种程度上,这可能会让泰坦乘客遭受可怕而漫长的折磨。

深潜器的安全性值得研究。

由美国海洋之门勘探公司组织的“泰坦”号调查活动。早在2018年,海洋之门的员工就担心潜水器的安全。同年,30多名行业专家、海洋学家和探险家发表了一封关于海洋之门的公开信,他们担心海洋之门无视标准认证过程,并警告说,“实验”方法可能会导致负面结果。

但由于“泰坦”号在国际水域工作,其技术上不受任何国家法律法规的管理。

那潜水器应具备哪些安全功能呢?弗西尔说,首先是“适航性”,即是否适合使用,是否可以安全操作,是否符合环保要求。

二是耐压性。潜水器和潜艇的形状通常是球体或圆柱体,在几何上更能抵抗破碎的压力。在4000米深的海水中,“泰坦”号必须承受370巴的压力。船体的任何缺陷都可能导致瞬间爆炸。

那么,“非圆形”的几何形状有缺陷,低于什么阈值呢?弗西尔说,钢制船体通常用于几百米深处使用水下船舶的行业,其不圆阈值通常低于船舶直径的0.5%。

对于4000米深的泰坦号压力船体,这个标准是否足够安全?由碳纤维组成的“泰坦”号-由钛复合材料制成。与金属材料相比,这些材料的设计和结构评价非常复杂。这就是为什么海洋之门为“泰坦”号配备了“实时船体健康监测系统”。

潜水器还需要足够的氧气储备、可靠的主电源和备用系统,以及备用电源(如液压),这将有助于释放安全绳并返回水面。

另一点是潜水器需要安全系统。GPS、便携式卫星电话和自动识别系统不能在水下使用,因此一些潜艇配备了危险信标,相当于紧急无线电显位信标。

为什么亿万富翁喜欢冒险?

“泰坦”潜水器的悲剧也让人们意识到世界上最富有的群体之间日益增长的极限旅游趋势。泰坦潜水器内部令人震惊。它没有椅子,用密封袋作为厕所,但每人需要5名乘客支付25万美元的票。

心理学家斯科特·莱昂斯博士解释说,新技术使富人有条件追求越来越危险的刺激,如太空旅行、深海探索和极限运动。寻求刺激的行为发生在大脑杏仁核区域,会导致多巴胺、肾上腺素和血清素的释放,可以缓解疼痛,暂时避免无聊或麻木,使人上瘾。然而,这种兴奋是短暂的,只持续60到90秒左右。

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