به نام خدا

در ۱۴ آوریل سال ۱۹۱۲، R.M.S. تایتانیک در اولین سفر خود از همپتون جنوبی، انگلستان به نیویورک، بود که با یک کوه عظیم یخ برخورد کرد. از ۲۲۰۰ مسافر و خدمه کشتی، تنها ۷۰۵ نفر زنده ماندند. با وجود ادعای سازندگان مبنی بر اینکه – حتی در بدترین شرایط ممکن در دریا ، غرق نشدنی است، کمتر از سه ساعت طول کشید تا تایتانیک غرق شود.

در زمان ساخت آن، تایتانیک بزرگترین کشتی ساخته شده بود. طراحی و فناوری مدرن  کشتی شامل شانزده کمپارتمان در قسمت پایینی آن بود که در صورت سوراخ شدن بدنه کشتی به راحتی می شد آنها را آب بندی کرد.

در شب ۱۴ آوریل، اگرچه اپراتورها چندین اخطار  وجود کوه یخ از سایر کشتی های حاضر در منطقه را دریافت کرده بودند، تایتانیک تقریبا با تمام توان در تاریکی به حرکت خود ادامه می داد. متأسفانه، زمانی که دیده بان ها کوه یخ را مشاهده کردند، تنها کمتر از یک چهارم مایل از سینه کشتی فاصله داشت همین باعث شد که برخورد با کوه یخ اجتناب ناپذیر گردد.

تایتانیک بدون فاصله کافی برای تغییر مسیر خود، از پهلو به کوه یخ برخورد کرد و ۱۰۰ متر از سمت راست بدنه کشتی در بالا و پایین خط آب آسیب دید.

این ضربه به کشتی باعث شد که آب به شش قسمت از شانزده کمپارتمان سرازیر شود. با هجوم آب به سمت راست سینه کشتی، کشتی شروع به خم شدن به سمت پایین و کمی به سمت راست کرد.جلوی کشتی شروع به رفتن به داخل آب کرد که منجر به بلند شدن قسمت عقب کشتی شد. هنگامی که کشتی تقریباً در وضعیت ۴۵ درجه بود، فشار در بخش میانی کشتی فراتر از حد توان مواد فولادی (۲۱۰ مگاپاسکال) افزایش یافت. تایتانیک تقریباً از وسط جدا شد!

عوامل غرق شدن تایتانیک:

• صدمه شدید بدنه شناور کشتی به دلیل ضربه

یکی از مهمترین عوامل در بازسازی نظریه چرایی غرق شدن تایتانیک شامل قطعات فولادی است که در سفر های اکتشافی به لاشه ی این کشتی پیدا شده است.

علیرغم اینکه کاپیتان کشتی تمام تلاش خود را برای کاهش سرعت می‌کرد، جرم و اینرسی باعث شد که تایتانیک در هنگام برخورد با کوه یخ همچنان با سرعتی بالا حرکت کند. این ضربه با سرعت بالا شروع فاجعه بود. هنگامی که تایتانیک با کوه یخ برخورد کرد، بدنه فولادی و اتصالات پرچی آن از کار افتادند، و باعث رخداد پدیده ای به نام brittle fracture شد.

این یک نوع خرابی فاجعه بار در مصالح سازه ای است که از دلایل آن می توان به دمای پایین، نیرو ضربه ای زیاد و محتوای گوگرد زیاد اشاره کرد.

درست حدس زدید!

در شب فاجعه تایتانیک همه این سه عامل حضور داشتند. دمای آب زیر صفر بود، تایتانیک در هنگام برخورد با کوه یخ با سرعت بالایی در حرکت بود و فولاد بدنه حاوی سطوح بالایی از گوگرد بود. در اینجاست که تکه آهن کشف شده ، نقش مهمی در ارائه این داشت که شکستگی فولاد بدنه به ایجاد فاجعه کمک کرده است. وضعیت لبه‌های قطعه فولادی پیدا شده ناهموار، تقریباً شکسته (مانند چینی شکسته) و هنگام تمیز کردن آن تیز بود. این شکستگی فولاد بدنه احتمالاً همان چیزی است که بازماندگان فاجعه بعد ها به عنوان صدای بلندی که مانند شکستن چینی به نظر می‌رسید توصیف کردند. امروزه، فولاد کشتی ها ، انعطاف پذیری بیشتری دارند و به جای شکستگی تغییر شکل می دهد .

– آیا شیمی تأثیری داشت؟

در جستجوی پاسخ به این سوال که “چرا تایتانیک غرق شد”، فولاد تایتانیک بیشتر از نظر اجزای شیمیایی مورد تجزیه و تحلیل قرار گرفت و مشخص شد که حاوی سطوح بالایی از اکسیژن و گوگرد است، که نشان می‌دهد فولاد نیمه آرام(یک نوع فولاد کم کربن اکسیژن زدایی نشده) است.

محتوای بالای گوگرد ، ساختار دانه فولاد را مختل می کند و منجر به افزایش شکنندگی آن می شود.

اگرچه بیشتر فولاد مورد استفاده برای کشتی سازی در اوایل دهه ۱۹۰۰ دارای محتوای گوگرد نسبتاً بالایی بود، اما گوگرد موجود در آلیاژ فولاد تایتانیک حتی برای آن زمان ها هم بسیار بالا بود .

• ایرادات بیشتر در طراحی

عدم کیفیت مواد استفاده شده در ساخت تایتانیک تنها عاملی نبود که منجر به غرق شدن کشتی تایتانیک شد. طراحی کشتی به اندازه کافی خوب نبود که بتوان آن را یک کشتی غرق نشدنی در نظر گرفت. کمپارتمان ها در بخش پایینی کشتی به هیچ وجه کاملاً ضد آب نبودند. قسمت پایینی تایتانیک به شانزده کمپارتمان تقسیم شده بود که در صورت سوراخ شدن قسمتی از بدنه و نشت آب به راحتی می شد آنها را آب بندی کرد . این کمپارتمان ها که باعث شد طراحان کشتی ادعا کنند کشتی غرق نشدنی است، فقط به صورت افقی ضد آب بودند.

بالای این محفظه ها باز بود و دیواره ها فقط چند فوت بالاتر از خط آب امتداد داشتند. برای اینکه آب درون کمپارتمان های  آسیب دیده قرار گیرد، ضروری بود که دیواره های کمپارتمان ها که در عرض کشتی قرار گرفته اند چند فوت بلندتر باشند. اگرچه این دلیل غرق شدن تایتانیک نیست، اما بدون این نقص طراحی، روند غرق شدن کندتر می بود و احتمالاً زمان کافی برای کمک از طرف کشتی‌های مجاور فراهم می شد.

برخورد کوه یخ به بدنه، به شش تا از این شانزده کمپارتمان آسیب رساند و آنها بلافاصله آب بندی شدند. اما هنگامی که آب این محفظه ها را پر می کرد، کشتی از وزن آب در این ناحیه  ،شروع به خم شدن به سمت جلو کرد و به دلیل ماهیت ضد آب بودن افقی، آب کمپارتمان ها شروع به ریختن به کمپارتمان های مجاور کرد. کمپارتمان های سینه کشتی به طور گسترده ای زیر آب رفت و باعث شد تایتانیک به سرعت به زیر خط آب کشیده شود.

کمپارتمان ها، به جای مقابله با آسیب های ناشی از برخورد با کوه یخ، با نگه داشتن آب در سینه کشتی، به تسریع فاجعه کمک کردند. بدون کمپارتمان ها، تایتانیک افقی می ماند زیرا آب ورودی پخش می شد. در نهایت، حتی در این مورد، کشتی غرق می شد، اما قبل از واژگونی، چند ساعت دیگر شناور می ماند .دانشمندان معتقدند که این مقدار زمان برای رسیدن کشتی‌های مجاور به محل کشتی تایتانیک کافی می بود و همه مسافران و خدمه آن می‌توانستند نجات پیدا کنند.

چه کاری می‌توانست بهتر انجام شود؟

فاجعه تایتانیک مثال کاملی از این است که چگونه نقص های مهندسی می تواند اثرات فاجعه بار داشته باشد. تجزیه و تحلیل پاسخ به سؤال “چرا تایتانیک غرق شد” ما را به این نتیجه می رساند که اگر طراحی کشتی و مواد انتخاب شده بهتر بود، فاجعه می توانست به راحتی دفع شود.

اگر کشتی دارای کف دولایه بود که با استفاده از لایه فولادی ساخته شده بود که طول کشتی را پوشش میداد و کفه ها با فاصله پنج فوتی از هم جدا میشدند و از طرفین بدنه به سمت بالا کشیده می شد، صفحه پایین بدنه بدون آسیب به صفحه بالایی سوراخ می شد. با کف دولایه، احتمال اینکه بدنه سوراخ شده اجازه ورود آب کمپارتمان ها را بدهد، به حداقل می رسد.

وجود این کف های دولایه تضمین میکند که در صورت آسیب به بدنه کشتی ، تنها فضای بین دیواره های داخلی و خارجی پر از آب می شود و به سختی بدنه سوراخ می شود. همچنین، اگر دیوارهای عرضی کمپارتمان ها بلندتر باشد ، می‌توان از ریختن آب از بالای دیواره‌ها به داخل محفظه‌های مجاور و بدون آسیب جلوگیری کرد.

در اینجا تحلیل مهندسی علت غرق شدن تایتانیک را مطالعه کردید. اگرچه درک اشتباهات گذشته بسیار مهم است، اما مهم است که اطمینان حاصل شود که آنها در آینده تکرار نمی شوند. یک فرآیند طراحی مناسب می تواند از چنین فجایع جلوگیری کند.