War die Entscheidung des Kapitäns der Titanic richtig?

Sie haben zwei Fragen gestellt; Ich werde eine sehr lange Antwort geben. Aber die TL;DR ist:
Wie im Titel dargestellt: "War die Entscheidung des Kapitäns der Titanic richtig?" - die Antwort ist "wahrscheinlich ja"
Wie weiter unten gestellt: Gab es eine Chance für die Titanic, ihrem tragischen Schicksal zu entkommen? :- Die Antwort ist "Sobald sie den Eisberg so getroffen hatten, wie sie es taten, nein".

Die Titanic galt als "unsinkbar", weil alle vier der sechzehn Abteile geflutet werden konnten und sie immer noch schwamm. Diese Abteile (siehe Bild unten) waren im Grunde vertikale "Wände" im gesamten Schiff. Wenn der Bereich zwischen zwei Wänden überflutet wurde, konnte das Wasser nicht zu den anderen Abteilungen fließen (wenn die Fluttüren geschlossen waren). Stellen Sie es sich als 16 kleinere Boote vor, die zusammengeschweißt sind, und Sie haben die Idee.

Wenn Sie sich jedoch das Diagramm ansehen, werden Sie sehen, dass diese „Mauern“ nicht bis ganz nach oben reichten. Der Schiffskonstrukteur war bei der Jungfernfahrt an Bord und sagte dem Kapitän, dass sie nicht überleben würde – der Verlust von mehr als 1/4 des Auftriebs sei einfach zu viel, und als das Schiff anfing, Schlagseite zu bekommen, würde Wasser über das Schiff fließen wasserdichte Barrieren, Füllkammer 6, 7, ... Also das Schließen der Türen hätte nicht geholfen. Ihr Schlüssel war, Passagiere aus dem Boot zu holen – und dabei haben sie einen schrecklichen Job gemacht (sie hatten nicht nur nicht genug Rettungsboote, sondern die, die sie hatten, waren nicht alle gefüllt, weil es wirklich keine richtige Ausbildung gegeben hatte – schließlich, sie war "unsinkbar").

Wenn sie nicht versucht hätten, dem Eisberg auszuweichen, sondern ihn frontal getroffen hätten, hätten sie das vordere Fach zerstört (vielleicht sogar zwei); aber sie hätten die wasserdichten Türen schließen können, und das Schiff hätte überlebt. Die Flaschen auf dem Regal in der First-Class-Bar hätten es vielleicht nicht getan, denn der Aufprall hätte alles und jeden ziemlich schlimm herumgeschleudert.

Weitere Details finden Sie hier, was auch die Quelle dieses Bildes ist:

Die Tragödie war, dass sie beim Versuch, die Kollision zu vermeiden , den Eisberg (von dem der größte Teil unter Wasser war – da ist der Physik-Teil) aufkratzten und fünf aufeinanderfolgende Fächer aufschnitten (eigentlich – die Kraft der Kollision zerplatzte die Nieten). Dies führte zu einem Mangel an Auftrieb, wodurch das Schiff kippte - und das Flutwasser landete über dem Niveau der wasserdichten Abteile (die nicht ganz nach oben reichten), sodass andere Abteile überflutet werden konnten.

Es ist wahrscheinlich wahr, dass das Offenlassen der wasserdichten Türen zwischen den Abteilen den Kippvorgang verlangsamte. Sobald das Schiff einen bestimmten Winkel erreicht hatte, wurden die Spannungen zu groß (Biegekraft von vorne, die versuchte zu sinken, und die Rückseite, die versuchte zu schwimmen). Es wird angenommen, dass sich die Kessel (denken Sie daran, dass dies ein riesiges Dampfschiff war) losbrachen und durch die Länge des Schiffes "fielen", wobei sie ein Loch schlugen, als sie an Geschwindigkeit zunahmen. Der Rumpf könnte auch in zwei Hälften gebrochen sein, da die Biegespannungen weitaus größer waren, als sie ausgelegt war. Zu diesem Zeitpunkt fielen die Stromgeneratoren aus, das Loch im Rumpf wurde massiv größer und das Ganze war in Sekundenschnelle vorbei.

Quelle: Meine Erinnerung an das Lesen von „ A Night to Remember “

Mir ist gerade klar geworden, dass ich dies am 102. Jahrestag des Untergangs schreibe ... Vielleicht haben Sie deshalb gerade die Dokumentation gesehen.

AKTUALISIEREN

Die Frage „was wäre, wenn sie nicht versucht hätten wegzusteuern“ ging mir immer noch im Hinterkopf herum. Folgendes weiß ich:

• Während der Probefahrten auf See machten sie einen "Notstopp": Von voller Kraft voraus (21 Knoten) bis voller Kraft achteraus dauerte es 195 Sekunden, um zum Stillstand zu kommen; in dieser Zeit legten sie 850 Yards zurück
• Der Brückenkommandant brauchte 37 Sekunden, um auf die Warnung „Eisberg voraus“ zu reagieren: Er schaltete den Antrieb ab und legte das Ruder hart nach Backbord. Aufgrund der Größe des Ruders hatte die Titanic eine (dampfbetriebene) Servolenkung.
• Als er antwortete, wurde die verbleibende Entfernung auf 900 Fuß geschätzt, und die Geschwindigkeit betrug etwa 22 Knoten: nahe an der Höchstgeschwindigkeit (die 24 Knoten betrug). Denken Sie daran, dass sie den Atlantik-Geschwindigkeitsrekord anstreben ...

Jetzt können wir also etwas rechnen.

Erste Frage:
Welche Verzögerung konnten sie mit ihren Motoren hart zurück erreichen?

Gegeben$v=10.8m/s$und$t=195s$, Verzögerung war$v/t=0.055 m/s^2$

Zweite Frage:
Wenn sie die Motoren 900 Fuß vor dem Ziel ganz nach hinten geworfen hätten, wie schnell wären sie beim Aufprall gefahren?

Mit$d=274m$,$v_{init}=10.8m/s$und$a=-0.055m/s^2$,$v_{impact}=9.3m/s$

Hinweis: Das ist die Geschwindigkeit, die Sie fahren würden, wenn Sie etwa 4,4 m fallen oder aus dem zweiten Stockwerk eines Gebäudes springen würden. Autsch.

Dritte Frage:
Wenn sie 37 Sekunden früher reagiert hätten, was wäre die Antwort?

Wir subtrahieren$at$aus der ursprünglichen Antwort und erhalten$9.3 - 0.055*37 = 7.2m/s$. Dies entspricht einem Gefälle von 2,6 m – etwas mehr als die Hälfte der Höhe gegenüber der vorherigen Antwort.

Letzte Frage:
Wie stark wäre das Schiff bei dieser Art von Aufprall zusammengebrochen?

Das ist eine schwierige Frage. Der Rumpf bestand aus 1 bis 1,5 Zoll dicken Stahlplatten, die zusammengenietet wurden (und tatsächlich sind es die Nieten, die das tödliche Loch im Rumpf verursachten). Mit einer Masse von über 53.000 Tonnen (hängt davon ab, wen Sie fragen - sie gingen durch 600 Tonnen Kohle pro Tag, also änderte sich diese Zahl sehr schnell; aber wir machen hier so Physik$5.3x10^7 kg$nahe genug ist) hatte es eine Dynamik von

<briefly switching to imperial units. I'll be right back>
Nun liegt die Streckgrenze von Stahl bei „ca. 40.000 psi“, und nehmen wir an, dass nur der Teil des Schiffes unterhalb der Wasserlinie an der Kollision beteiligt ist. Bei einem Tiefgang von 34 Fuß und einer geschätzten Breite des Bugabschnitts von 32 Fuß haben wir ungefähr 100 lineare Fuß Stahl oder 1200 lineare Zoll Stahl. Aber diese Platten werden eine beträchtliche Verstärkung gehabt haben, und das Biegen von so viel Stahl würde viel Kraft erfordern. Aber dann hatte die Titanic viel Schwung ...
<back to SI units>

Wenn Sie http://dspace.mit.edu/bitstream/handle/1721.1/77770/47046428.pdf konsultieren , ist klar, dass die vollständige Berechnung ziemlich komplex ist – aber Fotos in dieser Arbeit geben uns die allgemeine Vorstellung, dass die Verzerrung „ in der Größenordnung von 1/3 der Schiffshöhe. Das wären etwa 10m. Wenn sie tatsächlich in 10 m zum Stillstand gekommen wäre, hätte dies eine Beschleunigung von etwa 0,7 g erfordert. Also ja, es hätte Opfer gegeben, besonders unter dem feinen Porzellan. Der Verlust der vorderen 10 m hätte ein Abteil zerstört - aber nur eines.

Ich vermute, dass auch viel Eis gebrochen wäre - schließlich ist die Streckgrenze von Eis im Vergleich zu Stahl recht gering (mindestens 15x, wobei die Werte stark variieren). Aber dann war der Rumpf "hohl", so dass das Eis gewinnen würde, sobald der Bug mehr als ein paar Fuß eindrang.

Hätte sich der Eisberg bewegt? Mit 9/10 seines Volumens unter der Oberfläche und mit der Höhe des Eisbergs, die mit der Höhe des Schiffes vergleichbar ist, werde ich "nicht wirklich" wagen, ohne zu versuchen, die detaillierte Berechnung durchzuführen.

Abschließend die Frage des dritten Propellers:
Der dritte Propeller war in einer Linie mit dem Ruder montiert.

Wenn der Propeller in einer solchen Konfiguration nach vorne schiebt, fließt das Wasser am Ruder vorbei und verstärkt die Wirkung des Ruders. Wenn Sie den Motor "in Neutral schalten", wie es kurz vor der Kollision geschehen ist, ist das Ruder etwas weniger effektiv und das Schiff dreht sich langsamer. Wenn Sie im Extremfall den Schub auf den zentralen Propeller umkehren könnten, müssten Sie das Rad in die andere Richtung drehen, um den gleichen Dreheffekt zu erzielen.
Große moderne Schiffe haben ein "Bugstrahlruder" - das ist eine Turbine, die quer in der Nähe des Bugs montiert ist und die das Aufbringen von Seitenkräften unabhängig von der Geschwindigkeit des Schiffes ermöglicht. Dies ermöglicht eine weitaus größere Manövrierfähigkeit auf diesen langen Schiffen - viel mehr als "einmal vorwärts, einmal rückwärts".

Eine weitere interessante Referenz:
Welt der Physik

Ich habe eine Frage im Kopf: Wenn ein Segelboot bei einer Kollision leicht beschädigt wird, wird manchmal ein Segel "gekielt" - im Wesentlichen wird es unter den Rumpf gezogen, damit es das Loch abdeckt und die Geschwindigkeit verlangsamt Wasser tritt ein. Ich frage mich, ob die Titanic genug Seile und Tuch (und vielleicht Stahlplatten) an Bord hatte, dass ein klar denkender Ingenieur eine ähnliche Notreparatur auf dem Wasser hätte durchführen können. Schließlich war es nicht wirklich notwendig, das Eindringen des Wassers zu verhindern: Es musste nur genug verlangsamt werden, um den Pumpen eine Chance zu geben; Allerdings war die anfängliche Flutungsrate 12-mal höher als die Kapazität der Pumpen - also hätte jeder "Patch" wirklich ziemlich gut sein müssen ...

Und eine weitere ausgezeichnete Referenz (enthält Diskussionen über viele der oben genannten Punkte in viel mehr Tiefe und wahrscheinlich von qualifizierteren Leuten) ist http://www.encyclopedia-titanica.org/ . Ich zögere, es zu posten, weil ich es gerade erst gefunden habe und es nicht immer mit meiner Analyse übereinstimmt ... Ich muss möglicherweise ein weiteres Update schreiben, nachdem ich einige seiner Inhalte verdaut habe.