泰坦尼克号如果没有撞冰山,会有怎样的命运?

大家对泰坦尼克号的认识都太局限在电影情节里了,好像泰坦尼克号的悲剧是一次意外一样。其实泰坦尼克号的命运在建造之初与确定航线之时就是注定的了,悲剧的发生只是时间的问题。所以即使它没撞冰山,它的结局也会是一样的(至少不是它出事就是它的姐妹船olympic出事)。下面就让我来解释一下为什么它的结局是注定悲剧的。



泰坦尼克号在建成之时被称为“unsinkable”(不沉之船),航线从英国去往纽约横跨北大西洋。但其实这个称号完完全全是错误的,这个船可以说是必沉之船。为什么当时称泰坦尼克号是不沉之船呢?因为当时在建造泰坦尼克号时使用的钢材是采用的最先进的炼钢技术所炼出来的钢,可以说是当时世界上最牛的钢,再加上船体大,豪华,所有材料、设计都是最好的,大家就想当然的认为这是不沉之船了。但是我们要注意再牛的材料也要分是用在哪的,在什么情况下用。钢材的确是当时最棒的,但是并不是最适合用来建船的,尤其不适合在泰坦尼克号所要行驶的这条航线上。从现代材料学和金属学的角度来看,我们很容易发现其中的问题,下面就是一幅图。


这条曲线就是类似泰坦尼克号所用钢材的一种ferritic steel,钢材在不同温度下呈现出的脆度是不一样的,而变化主要发生在某一处transition temperature,在低于这个温度的时候钢质会突然变脆。而变脆的后果就是它所能承受的impact就会大大降低,就是很容易发生断裂。再加上在海上航行由于海浪的影响,船体经受的一般是周期性的受力,所以断裂很可能是由周期性金属疲劳引起的,这种断裂会发生在低于fracture toughness(这个词真的不知道中文是什么了),所以断裂的危险更高。但是悲剧的注定就是因为当时的材料学还不发达,人们并不知道这种钢材会变脆这回事。



接下来我们可以比较一下这种钢材的transition temperature和北大西洋的海面温度。从电影里我们也可以看出来在横跨北大西洋的时候天气是非常冷的,其实海面温度最暖的在14摄氏度,大部分海域在8到-2摄氏度(这还不考虑这几年气候变暖的影响)。所以泰坦尼克号航行在北大西洋上时,船体钢质其实是变的很脆了,fracture toughness比设计师预计的要低得多。虽然在设计之初,设计师和工程师会特意设计一个安全系数来预防特殊情况的发生,避免灾难,但是这个钢质的变化远大于了那个安全系数。可以说那么大的船体,那么大的重量,这种钢材发生断裂只是迟早的事,用不了多少周期。所以泰坦尼克号碰上的冰山沉没了,就算没碰上冰山如果一直走这个航线没几年也得沉了。



随着材料学的进步,这种钢材已经完全不被允许用来造船了。但是为什么同时期,同样的材料,差不多大的巨轮有的就没事呢?Britannic就不说了也是个短命鬼,而且后来行驶的海域温度很暖,不存在这个钢质变脆的问题。另一艘Olympic跑了差不多20多年1935年退役了,完成了同样的北大西洋线路500次,为什么没事?(当然也有运气+船体稍小+安全系数比较大等等的因素)主要是因为olympic刚开始跑就撞了,然后回去翻修加固;过了一年它妹妹泰坦尼克号又沉了,他又进场翻修加固了一次;又过了没几年,在1919年它又经过一次改造并翻修加固,从烧煤船变成了烧油的船了,这一下又减少了不少载重。总是翻修,金属疲劳能够加以缓解,再加上重量减轻,所以olympic最后善终了。

(本文转自 知乎网)