深海泰坦2021出装(泰坦AP出装)

自从6月18日OceanGate公司“泰坦号”旅游潜水器的发生灾难性事故以来，该公司使用碳纤维复合材料建造潜水器的耐压壳体备受质疑，因为行业标准是用钛制造耐压外壳。但是，深潜用碳纤维压力容器真的不堪一击吗？事实上，罗德岛州一家专门为潜水器建造碳纤维压力容器的公司已经编制了一份令人印象深刻的安全性和可靠性记录，称只要容器设计和测试得当，这种材料就可以用于这种应用。

OceanGate公司“泰坦号”深海潜水器

截至目前，这家名为复合能源技术公司（Composite Energy Technologies，CET）已成功建造了数十艘碳纤维深海压力容器。公司总裁Chase Hogoboom在接受采访时表示，CET公司致力于为商业和政府客户(如海军研究办公室)提供碳纤维压力容器，这些这些压力容器在比泰坦尼克号更深的地方潜水时从未失败过。

自1960年美国海军的阿尔文号潜水器沉没以来，深海老兵、罗德岛大学海洋学教授Bob Ballard一直在海底探险，他最出名的是找到了沉没的皇家邮轮泰坦尼克号的所在地。Ballard在接收美国广播公司ABC新闻频道的采访中指出：“我们已经用不同的潜水器进行了成千上万次潜水，无论它们是法国人、俄罗斯人还是美国人，在这些极限深潜项目的历史上，我们从未失去过一个潜水器。”

每一艘拥有100%安全记录的船只都是由钛制成的。Ballard说：“很自然，你会问，这次深潜器与我们使用多年的有何不同？它确实有一个非常实验性的船体，很明显船体内爆了。从1960年开始，在我们的深潜世界中从未发生过这种情况。”

当Ballard正在考虑起诉“泰坦”号压力船体致命内爆源于碳纤维时，电影制作人兼深海探险家詹姆斯·卡梅隆似乎也准备对这些材料定罪。“我坚决反对将复合材料用于外部压力容器，”他在与巴拉德的同一次ABC新闻广播中说道。“它们非常适合制造有内压的容器。你可以整天用复合材料制造氧气罐。这就是它们的专长，但对于外部压力来说，它们是一种可怕的材料。”

但是CET公司已经证明，碳纤维复合材料可以安全地用于这一应用。Hogoboom说：“我听到了卡梅伦的评论，但事实并非如此。”Hogoboom承认，碳纤维的抗拉性能比抗压性能好，但只要设计和制造得当，碳纤维在抗拉和抗压方面都是一种有效的材料。“它在拉伸时是一种更有效的材料，但如果使用得当，它在压缩时效果很好。”特别值得关注的是循环疲劳，这可能是为什么泰坦号在多次潜水后才失败，然后在之前幸存的深度失败。

CET公司断言，如果结构适当，循环疲劳就不是问题。为了证明这一点，Hogoboom公布了他的公司在深海应用中的产品记录。“我们建造的船只在深海压力下循环使用了200次，然后发生内爆，这些船只在与新船只相同的深度失效。”

Hogoboom解释说，关键是要认真设计和测试复合结构。他说：“我们对已经建成的设施的实力有很高的信心。我们使用工程模型，以验证所建模的内容，但是也存在失败案例。这是OceanGate跳过的关键一步，”Hogoboom表示。

制造过程中的一些重要因素包括所用碳纤维的布局和纤维方向。但正如在兰博基尼铺放碳纤维的经验中所积累到的专业知识一样，制造差异可能会破坏预期结果，而这些差异可以决定该项目的最终强度。

在这张内爆试验前的照片中，这个碳纤维压力容器的壁厚是显而易见的

Hogoboom表示，CET公司与Woods Hole Oceano合作，始终如一地执行工作，然后测试产生的零件，确保了可靠性。CET与马萨诸塞州的伍兹霍尔海洋研究所合作测试其大部分产品，而它在马里兰州安纳波利斯的美国海军设施测试其非常大的无人潜航器（UUV），其尺寸与泰坦潜艇相似。“我们制造了近30英尺长、直径大的碳纤维无人潜航器，我们在实验室设施中测试了许多次，所有设备都在运行。有很多方法可以在受控的环境中做到这一点。”

该公司也有现实中的试验结果来支持这些测试。Hogoboom说：“也有碳纤维无人潜水器在6000米以上的地方运行超过6000小时的例子。这是经过多次循环后的真实环境。”因此，CET提供了可靠地在深海工作的碳纤维潜水器。他说：“我对我们所做的感到非常满意，但建立这种信心需要大量的测试。”

与此同时，OceanGate表示，它正在进行严格的安全测试，但该公司似乎没有测试失败案例。Cameron概述了他自己公司的设计和测试计划作为对比，告诉ABC新闻“我们在这方面花费了大量的时间和精力，并使用了当今所有可用的计算机化工具，即有限元分析。我们花了三年多的时间为我们的深海航行器设计球体它去了挑战者深渊，甚至在我们制造出这件东西之前。然后，我们当然一次又一次地对其进行压力测试。”

这是内爆试验后的碳纤维压力容器，其壁出现明显分层

OceanGate在其YouTube频道上有一段2019年的视频，在视频中，在事故中死亡的首席执行官斯托克顿·拉什描述了公司的安全措施。“我们所有的测试计划都是关于两年多前开始的独眼巨人一号潜水器增量测试，它使我们能够测试我们的发射和回收系统、发射平台以及一些非常重要的操作和电子流程，比如电机控制等。现在的重点是一件事，那就是压力容器，并确保该部件，显然是潜水器最关键的部件，是安全的，能够在水下4000米的深度与船上的人一起反复工作。”

然而，OceanGate似乎还没有采取让“泰坦号”获得认证来证明有能力做到这一点的步骤。卡梅伦说：“有很多人签署了一封致OceanGate的信，建议他们不要让乘客乘坐，除非客船获得美国航运局、挪威航运集团或劳合社等主要认证机构的认证，这些都是受人尊敬的认证机构之一，但这一想法没有得到重视。”他补充道：“除此之外，其他在世界各地热带水域、深珊瑚礁和其他沉船地点搭载乘客，尤其是付费乘客的深潜器的认证协议，安全记录绝对是黄金标准。”

除了对一些压力容器进行故障测试外，CET还对每个零件进行热成像和超声波扫描，以验证其制造是否正确。然后，该公司将这些扫描的详细信息提供给客户，以便他们能够在潜水器的使用寿命中定期进行同样的检查。与此系统不同的是，OceanGate采用了Rush专利的实时监控系统来观察故障迹象。显然，这个系统确实提供了警报，因为根据Ballard的说法，泰坦已经放下了压舱物，正在上升，显然是为了响应警报，当它内爆时，美国海军随后向美国海军研究所证实，其水下监听网络当时记录了内爆的声音。“我听说它有这个健康监测系统，”Hogoboom说。“如果你的利润如此微薄，我不确定这是否有效。”

根据Rush的专利技术，他的系统能够“实时验证材料或结构的健康情况，确定警报条件，预测故障条件等。”但在实践中，它似乎没有提供足够的警告时间。

除了碳纤维船体可能发生故障外，泰坦号的内爆也可能是由于船体和将乘客栓在里面的钛帽之间的连接处发生故障。Hogoboom指出：“你有两种不同的材料，它们以不同的速度膨胀和收缩。这会让我感到担忧，尤其是因为O形密封圈是该组件的一部分。”我们迫不及待地想看看我们的潜水队在今年的泰坦尼克号探险中会发现什么。2021年，我们的一位任务专家在潜水时通过泰坦的视口拍摄了这张照片。

与CET的压力容器的一个关键区别是，它们只用于无人驾驶的水下航行器，而不是载人潜水器。Hogoboom说，与发射昂贵的卫星一样，这种运载工具的故障成本可能非常高，因此，即使没有生命危险，该公司及其客户也会尽最大努力确保安全，迄今为止，这已经取得了成功。

“我们确实非常认真地对待此事，”他说。“这些任务非常昂贵。有设备，有人花钱部署它，也有可能丢失收集到的信息。付出了巨大的努力却失败了，这当然是很大的责任。”他说，尽管他对碳纤维持乐观态度，CET也有严格的测试制度，但该公司还没有准备好让人进入其压力容器。“它们是用于水下设备的外壳体。我们从来没有把人放进去。在我觉得舒服之前，我们还有一段路要走。”