泰坦尼克號是如何沉沒的，號稱“永不沉沒”的巨輪，究竟存在哪些設計缺陷

泰坦尼克號之所以沉沒 與船隻的設計缺陷有很大的關係 我們先來看看泰坦尼克號的整體設計 泰坦尼克號一共有16個水密倉 每個水密倉之間通過厚厚的金屬板隔開 金屬板上設計的有隔間門 遇到緊急情況 這些隔間門會在幾秒內就關閉上 這樣即使有一個水密倉灌滿水 其它的水密倉也不會影響到 每個水密倉裡面都安裝有蒸汽機 這些蒸汽機都有專門的功能 往蒸汽機內添加所需的煤 在船隻中部設計的有渦輪機 蒸汽機產生的蒸汽 可以推動渦輪機轉動 渦輪機通過傳動軸再與螺旋槳相連 從而推動泰坦尼克號前進 泰坦尼克號的整個船身 都是採用的鋼板設計 鋼板與船身之間通過液壓鉚釘進行連接 這些設計看似問題不大 其實缺陷非常多 當年泰坦尼克號在行駛時 船員發現冰山時已經太晚了 為了避免船頭直接撞向冰山 船長直接操作船隻向左進行了轉向 這個操作導致船隻的側面直接撞向了冰山 前面說過 鋼板與船身之間是通過鉚釘進行連接的 當遇到大的衝擊力時 由於鉚釘使用鐵製造 鐵中的硫含量高 經過鍛造後 在低溫下 就會變得非常脆弱 可以看到船身受到撞擊後 鉚釘立即斷開了 導致大量海水湧入到水密艙 很快海水將蒸汽機淹沒在了海水中 導致蒸汽機無法工作 由於撞擊時 一次撞壞了4個水密艙 當4個水密艙裝滿海水後 船頭開始下沉 由於當時設計水密艙隔板時 為了節省成本 隔板與頂部位置並不是完全密封 那這會導致什麼問題呢? 隔板不完全密封 那麼船頭下降時 就會導致海水不斷地流向第5個水密艙 船長當時下令使用泵往外抽水 但是也是徒勞無功 因為水密艙已經引起了連鎖反應 使得後面的水密艙一個接一個的灌滿水 最終導致所有的蒸汽機都完全失去了動力 失去動力 也就完全失去了對船隻的控制 最終整個船隻斷成兩半沉入了海底 整個事故導致了多達1500人死亡 為了汲取這個教訓 許多航運公司對他們的船隻進行了重新修改 最大的不同就是整個船身採用了雙層設計 水密艙的隔板也進行了完全密封 即使船身的外層被撞破 海水也只會進入到內外層之間的空間內 而水密艙完全密封 可以防止所有的水密艙進水 在水密艙裡面還設計有排水系統 可以及時將海水抽走 另外為瞭解決鉚釘斷裂的問題 船隻直接取消了使用鉚釘 而是採用更加先進的焊接技術 將這些鋼塊連接到一起 這些鋼塊有非常好的強度 即使撞到冰山上 鋼塊也只會向內彎曲 而不是直接破裂 另外泰坦尼克號當年還有個很大的問題 那就是船上的救生艇只有20艘 這遠遠是不夠救生使用的 所以以後的船隻 都被強制要求配備足夠的救生艇後 才能進行遠航 這麼小的拖船 為什麼能拖動幾萬噸的集裝箱船呢? 這是一艘常用的集裝箱拖船 拖船的尾部有一對螺旋槳 螺旋槳可以360度旋轉 使得拖船有著極高的機動性 螺旋槳向後時 拖船可以向前運行 螺旋槳180度轉動後 拖船可以向後運行 其中一直螺旋槳轉動45度角 拖船就可以橫著運行 兩種螺旋槳向一個方向傾斜一定角度 拖船還可以繞著一個圓圈運行 如果是這種角度的話 拖船還可以繞著一個定點運行 現在我們看一下這是如何做到的 仔細觀察螺旋槳可以發現 螺旋槳與發動機並不是直軸連接的 而是由三根軸相互組合在一起 每兩根軸之間通過一個腕向接頭連接 然後再通過錐形齒輪相互捏合來傳動動力 底部位置也有一個齒輪與螺旋槳齒輪捏合 在這個位置還有一個轉向齒輪 通過它們 螺旋槳可以任意改變方向 在發動機的旁邊 還有一個氣動離合器 它將發動機的傳動軸 與螺旋槳的驅動軸分開 當發動機啟動時 離合器保持分離狀態 但是一旦離合器鎖定 動力就會被傳輸出去 這是一個導流噴嘴 安裝在螺旋槳外面 可以減少螺旋槳周圍的水量 提高運行效率 那拖船是如何拖動集裝箱船的呢? 在現實中 拖船一般都是團隊合作的 拖船的前面和後面各有一個拖曳腳車 船的周圍是一圈輪胎 用於推動大船時 起到緩衝的作用 拖船在拖動時 船體是必須位於水面以下的 這很好理解 比如在陸地上 我們用卡車拖曳很大的物體時 必須通過摩擦力 牢牢抓住地面才能拖走 在海裡也一樣 船體位於水面以下 才能緊緊地抓住海水 如果拖船設計得跟普通船體一樣 只有很少一部分船體位於水面以下 那麼在拖動時 船頭就會向上翹起 根本無法拖動 為了船體能更多地沉沒於水下 拖船的船體設計成了這樣 整個船體內部有很多的鋼架 再加上發動機等其它物體 這進一步增加了拖船的排水量 從而更有利於船隻來拖動集裝箱船 在拖曳操作中 兩隻船之間是通過一根纜繩連接的 接到拖曳任務後 拖船會慢慢接近集裝箱船 集裝箱船的工作人員 會從上面扔下一根繩子 然後拖船上的工作人員 會將這根繩子與腳車的纜繩連接上 之後會慢慢將纜繩拖拽到集裝箱船 然後套到集裝箱船的裝柱上 完成拖曳後 集裝箱船上的工作人員會以同樣的方式 再將纜繩送回去 需要注意的是 纜繩在拖曳的過程中 是非常危險的 它可能會發生斷裂 所以這個紅色的區域 在拖曳時是嚴禁站人的 以免造成人員傷害 另外如果遇到強風天氣 拖船可能無法拖動船隻 反而會被大船拖著走 從而導致翻船 所以為了避免這種情況 工作人員一般會將纜繩直接剪斷 從而保護船隻和人員的安全 開過直升機的人都知道 直升機能夠飛上天依靠的就是發動機 發動機前面是一個壓縮機 空氣通過這個入口進入壓縮機後 會被旋轉的葉片壓縮成高壓空氣 高壓空氣通過兩側的管道 來到發動機的尾部 尾部有一個進氣口 在這裡空氣會發生旋轉 並進入燃燒室 進氣口的中心軸上有一個噴油嘴 噴油嘴會向外噴出燃油 並與進來的空氣均勻混合 在噴油嘴的旁邊有一個點火塞 油氣混合物過來時 點火塞就會點火 從而將混合物點燃 燃燒產生的膨脹氣體 會產生大量的熱量和壓力 然後傳遞到發動機的渦輪機上 從而驅動渦輪機高速旋轉 這個渦輪機其實分為兩部分 後面的這兩個渦輪機為燃氣渦輪機 它通過一個連接軸 會與壓縮機相連接 渦輪機轉動時 會反過來帶動壓縮機轉動 從而提高壓氣效率 剩下的兩個渦輪機 與一根空心軸相連接 空心軸末端有一個小齒輪 可以將動力傳輸出去 它也是螺旋槳的動力來源 也被稱為動力渦輪機 做完工的廢氣 接著會通過這裡的排氣口 將廢氣排放出去 現在我們重點關注動力渦輪機 看看它是如何讓直升機起飛的 動力渦輪機通過一個小齒輪 與幾個大齒輪相涅合 通過大齒輪的傳動 齒輪的速度會大大降低 最下面的這個大齒輪 通過一個花箭 與一根傳動軸相連接 右邊的傳動軸會向後進行延伸 然後通過尾部的齒輪 與圍槳相涅合 而左邊的傳動軸 會來到直升機的變速箱 並與變速箱進行相連 仔細觀察會發現 與變速箱相連的傳動軸 有一段是這樣的 它的兩端有類似彈簧的結構 這個結構可以在一定的範圍內 產生彎曲 從而將變速箱 或者發動機產生的振動吸收掉 傳動軸的末端是一個錐形齒輪 錐形齒輪與一個大的環形齒輪相涅合 環形齒輪又與一個行星齒輪組相涅合 當環形齒輪轉動時 會帶動這個小齒輪一起轉動 小齒輪與行星齒輪組的行星輪相涅合 所以這四個行星輪也會一起轉動 四個行星輪又通過螺絲 與一個行星架相連 行星架通過花箭 再與整個旋翼圍杆相連 旋翼圍杆的頂部連接的是扼架 它上面連接的就是直升機的葉片 在這個位置有一個可以活動的梳軸 當它上下移動時 會帶動葉片的角度發生傾斜 接著葉片下方連接的是一個斜盤 斜盤主要分為上斜盤和下斜盤兩部分 下斜盤是不轉動的 它上面有一個軸承 軸承內部是一個大圓球 所以下斜盤可以圍繞著這個大圓球向各個角度傾斜 下斜盤的側邊是一個鉸鏈支架 會固定到底部位置 防止下斜盤轉動 而上斜盤是與軸承相連接的 在旋翼圍杆的兩側連接的有兩個鉸鏈支架 鉸鏈支架與上斜盤相連接 從而使得上斜盤與旋翼圍杆一起轉動 另外上斜盤的四個角分別通過一個連桿 與葉片梳軸相連接 前面說過梳軸是與葉片相連接的 所以斜盤向不同方向傾斜時 葉片也會進行相應的傾斜 如果斜盤直接上下移動 那麼所有的葉片的角度將一起變化 有個問題 斜盤是如何控制傾斜的呢? 這就要用到飛行控制裝置 飛行控制裝置通過兩根連桿與下斜盤相連接 還有一根連桿與旋翼圍杆相連接 連桿接著通過一個曲柄 與控制桿連接 控制桿通過這裡的伺服直行器進行驅動 仔細看這邊 當上下移動連桿時 斜盤就會跟著做相應的傾斜 對於中間的這根連桿 上下一動時 則可以控制斜盤的上下一動 然後飛行控制裝置 會連接到駕駛室的相應操作桿上 這樣飛行員就能對直升機進行操作了 現在你看到的這兩個操作桿是週期變距桿 前後左右移動週期變距桿 左右兩邊的連桿就會移動 使得葉片角度發生變化 從而控制直升機的前後左右移動 飛行員旁邊還有一個總距操縱桿 當它抬起或者放下時 會帶動中間的連桿上下一動 從而同時控制所有葉片的角度變化 使得飛機能夠上升或者下降 在飛行員的腳下 還有兩個腳踏板 用於控制尾槳 腳踏板通過一系列連桿 最終來到直升機的尾槳上 當踩腳踏板時 通過連桿的帶動 尾槳的葉片角度就會發生變化 從而在垂直方向產生作用力 使得直升機可以進行左右轉向