【事故】潜水艦を一瞬のうちに破壊してしまう「爆縮」とは何なのか? 科学板「ボルト少な過ぎ」「一説では6000度」「ChatGPTに負けるな」

潜水艦科学
0001ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 19:25:38.22ID:zLGDkEGA

潜水艦を一瞬のうちに破壊してしまう「爆縮」とは何なのか?

 大西洋に沈んだ豪華客船タイタニックを見学するために水深4000m近くまで潜っていた潜水艇タイタンが行方不明になった事件について、アメリカの沿岸警備隊は潜水艦の破片を発見したと発表しました。
 発見された破片はタイタンの耐圧室周辺のもので、タイタンが爆縮によって圧壊(あっかい)したとみられています。
 潜水艦を一瞬で押しつぶしてしまう爆縮とは何なのかについて、乗り物やテクノロジーに詳しいニュースサイト・SlashGearが説明しています。

 What Really Happens When A Sub Implodes
 

What Really Happens When A Sub Implodes - SlashGear
Just what is an implosion and what would happen if you were unfortunate enough to be caught in one? Science has the answers and we've collected the info here.

https://www.slashgear.com/1321221/what-happens-when-sub-implodes/

(以下略、続きはソースでご確認ください)

Gigazine 2023年06月23日 12時44分

潜水艦を一瞬のうちに破壊してしまう「爆縮」とは何なのか?
大西洋に沈んだ豪華客船タイタニックを見学するために水深4000m近くまで潜っていた潜水艇タイタンが行方不明になった事件について、アメリカの沿岸警備隊は潜水艦の破片を発見したと発表しました。発見された破片はタイタンの耐圧室周辺のもので、タイタンが爆縮によって圧壊(あっかい)したとみられています。潜水艦を一瞬で押しつぶして

https://gigazine.net/news/20230623-submarine-implosion/

→ この発言にコメント

0054ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 19:41:47.78ID:6L0+cpJ7

>>1
爆縮という訳語についてですが、
潜水艦や潜水艇の場合には、圧潰・圧壊と訳すべきです。
真空管などの場合は、内破というように、分野によって適切な訳語を用いましょう。

→ この発言にコメント

▼追加ソース

ニュースサイト・SlashGearではこんなページもありました。「Crush Depth: What Happens When A Submarine Dives Too Deep?」(クラッシュ・デプス 潜水艦が深く潜りすぎるとどうなるか?)

Crush Depth: What Happens When A Submarine Dives Too Deep? - SlashGear
Submersibles and submarines all have their own associated distance of safe descent when underwater, which is known as 'crush depth' for obvious reasons.

↑より引用 DeepL翻訳
破砕深度では、潜水艦は爆縮を経験する。潜水艦がここまで沈むことを可能にしている船体システムは、外部環境からの莫大な圧力に耐える能力を失い、潜水艦の壁はもはや水を防ぐことができなくなる。

海は船を押し潰し、潜水艦に水を注ぎ込み、その中のすべてを破壊する。不幸にも、乗組員はこの残骸から免れることはできない。潜水艦が押しつぶされる力は、機器、部品、物資を船体全体に飛ばし、水の猛攻は、運悪くこの結果を経験した人を無力化するのに十分な力を与える。

想像するだけでゾッとします。

Twitterに出回ったタイタンの爆縮の瞬間のアニメーションイメージです。

DeepL翻訳
タイタン潜水艦インプロージョン・アニメーション

ギガジンさんにも貼られているこのビデオも興味深いです。↓

DeepL翻訳
スローモーションで見る深海の爆裂|電球はどこまで潜れるのか?- YouTube

DeepL翻訳
大気圧1での爆縮の例だそうだ。

DeepL翻訳
これはタイタン潜水艦の爆発がどのようなものかを示す例である。ミッションの深さを考えると、もっと激しいかもしれない。タイタン #タイタニック #オーシャンゲート #爆発 #潜水艦 #潜水艦行方不明

1気圧でもこの状態なのに400気圧とされるタイタンではどれほどの反応を示したかは非常に恐ろしく感じます。
逆に即死なので96時間、酸素切れと闘うよりも不幸ではないのかもしれませんが…。

【タイタン】タイタニック号潜水艦が「壊滅的な爆縮」に見舞われ乗組員5人全員が死亡 米国沿岸警備隊が発表 ネット「ふざけた社風」「殺虫剤を」
【タイタン】タイタニック潜水艇「水圧で押しつぶされ乗員5人死亡」… 水深3800mで破片5つ発見 ネット「解説動画」「キャメロン監督」
0003ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 19:35:55.85ID:XK+c8VNQ

タイタン

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0006ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 20:13:52.63ID:YZKQkIjX

圧死には関わりたくねーこって

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0008ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 20:30:50.46ID:fGUzu9LN

カップ麺の容器がめっちゃ小さくなったのは見たことあるけど人間だと肺が…
合掌

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0022ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 03:01:18.16ID:q3Oni3Zg

>>8
あれ厚みが薄くなるのは分かるけど高さまで変わるのが不思議

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0009ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 20:38:17.78ID:c78IvvAw

お前ら初めて聞いた言葉を
昔から知ってたようにしれっと使うスキルはすげーと思う

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0052ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 17:55:53.06ID:jNiZfn9q

>>9
被爆国に住んでて原爆の原理気になったことないか?

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爆縮レンズ - Wikipedia

↑より引用
プルトニウムを用いる原子爆弾では、確実に核分裂反応を起こし、超臨界状態にするために、周囲から強い力をかけて中心部を圧縮する必要がある。このように、周囲全体から圧縮をかけることを、インプロージョン(爆縮)という。

0010ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 20:48:18.57ID:ODkcbluc

頑張れる型の原爆と頑張れない型の原爆があって、頑張れない方は仕方ないから爆縮してるらしい

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0014ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 21:54:53.23ID:1F5FTztl

ばく‐しゅく【爆縮】 の解説
爆弾の起爆用火薬などで生じる燃焼現象。全方向から均一に燃焼圧力をかけることによって生じる内部圧力の高圧化・上昇発火現象で、利用には高度な燃焼制御技術を要する。原爆の起爆方式の一技術。⇔爆発。
ps://dictionary.goo.ne.jp/word/%E7%88%86%E7%B8%AE/

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0015ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 22:36:36.77ID:K7XP964I

見た目だけではよくわからないが
400気圧の耐圧力容器と考えたらドーム部と胴体の締結ボルトの本数が少な過ぎると思う

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0016ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 22:59:58.13ID:ODkcbluc

>>15
内圧が掛かるわけではないから、普通の耐圧容器みたいにボルトの耐力はそこまで要らんはず。

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0019ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 23:23:50.07ID:K7XP964I

>>16
確かにその通りだが
円筒部分が貧弱すぎて円筒部分の変形を抑えるためにはドームのフランジの強度に頼ってボルト本数が多ければなと思った

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0020ヨロロの名無しさん2023/06/23(金) 23:52:03.84ID:i7xbsHcr

内部にいた人はミシミシ音など予兆感じてたんだろうか?

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0021ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 02:59:15.37ID:q3Oni3Zg

圧死する瞬間が想像出来ない

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0035ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 11:28:07.32ID:/04Mc95f

>>21
一説によると6000度にもなるとか
もう霧状になってるか蒸発してる

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0037ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 11:48:38.87ID:73jNjoJ/

>>35
1秒にも満たない時間だから熱による影響はほぼ受けないうちに圧死してるだろ

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0024ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 04:42:56.10ID:DnXUlDnM

理系のオッサンなら米原潜スレッシャーの圧壊事故とか知ってるやろ(´・ω・)
圧壊深度に近づいた潜水艦が発するギーギー軋むような音のあとに
「バシューン!」ってヤバい音がするそうな(´ω`;)コワイネ

同じく米原潜スコーピオンの事故というのも有名で、
今回の事故でも圧壊音を捉えた、米海軍の水中マイク網(ソーサス)には記録されてなかったが、
もうちょっとショボいシステムが圧壊音を拾っていた。

その微妙なデータを元に当時最先端の数学理論であったベイズ推定を用いて
広大な大西洋の海底で残骸を発見することに成功したのだった。

→ この発言にコメント

スレッシャー (原子力潜水艦) - Wikipedia

↑より引用
スレッシャーは深度1,300~2,000フィート (400~600m) の間の何処かで圧壊した(即ち、艦のコンパートメント一つ以上が1秒以内に内側へ潰れた)。全乗員はほぼ即死(長くとも1~2秒以内)したと考えられる。

スコーピオン (原子力潜水艦) - Wikipedia

↑より引用
SOSUSには手掛りとなるデータが残されていなかったが、カナリア諸島沖とニューファンドランド島近辺に敷設されていた低周波ハイドロフォンは5月22日に発生した爆発音とその後の圧壊音を記録していた。これを基に沈没位置が推定され、アゾレス諸島の南西400km水深3,000mの地点を中心とする捜索海域が設定されたが、対象海域は広大な範囲であり困難が予想された。しかしながら、ベイズ推定[1]を利用した捜索の結果、10月28日にアゾレス諸島南西沖、深度約4,000mの海底に圧壊した船体の一部が発見された。

0025ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 07:49:09.79ID:IMLbDJpV

知覚する前に潰れると締めくくってあるな

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0027ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 08:18:42.63ID:oSHe89+w

乗客はスマホとかで撮影していただろうし
回収できればフラッシュメモリを解析して
圧壊するまでの録画が見られるかも

そしてナショナルジオグラフィックの
再現ドラマが放送されるかな?

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0029ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 09:18:04.67ID:1j8ab0nd

まず室内の空気が圧縮されてから、遅れて人体が圧縮されるから
一瞬「熱っ」てなったはず

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0033ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 11:04:54.50ID:MBkDfvhO

こんなんに金属部品じゃなくてカーボン使うとか狂ってる
クラックの発生が半端ねーだろ

→ この発言にコメント

0034ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 11:10:21.70ID:+OUH253T

implosion=爆縮 は誤訳

→ この発言にコメント

英語「implosion」の意味・使い方・読み方 | Weblio英和辞書
「implosion」の意味・翻訳・日本語 - (真空管などの)内破、(閉鎖音の)内破|Weblio英和・和英辞書

↑より引用
(真空管などの)内破

0038ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 12:15:22.73ID:q3Oni3Zg

太陽とほぼ同じ温度になるから光るな

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0040ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 13:33:47.08ID:d6jbl7Gw

Chatgptに聞いてみた

User
内部空間5立方メートルの潜水艦が水深3000mで崩壊した場合、内部空間は空気の圧縮により温度は何度上昇するか

ChatGPT
潜水艦が水深3000mで崩壊した場合、内部空間は非常に高い水圧にさらされるため、水圧によって空気が圧縮されます。水圧の増加に伴い、空気の体積は減少し、その結果として温度が上昇します。これはボイルの法則によって説明されます。

ボイルの法則は以下のように述べられます:

P₁V₁ = P₂V₂

ここで、P₁は初期の圧力、V₁は初期の体積、P₂は最終的な圧力、V₂は最終的な体積を表します。
内部空間の体積が5立方メートルであると仮定します。また、水深3000mの場合の水圧はおおよそ300バール(1バール = 100,000パスカル)とします。
潜水艦の内部空間が崩壊した後の最終的な圧力は、水圧とほぼ等しいと仮定することができます。したがって、P₂ = 300バールとします。
ボイルの法則を用いて、最終的な体積を求めることができます:
P₁V₁ = P₂V₂
P₁ * 5 = 300 * V₂
V₂ = (P₁ * 5) / 300
ここで、P₁は初期の圧力です。地上の大気圧を標準としており、約1バール(100,000パスカル)とします。
V₂ = (1 * 5) / 300 ≈ 0.0167立方メートル
内部空間の最終的な体積は約0.0167立方メートルになります。
この体積の減少に伴い、内部の空気は圧縮され、その結果として温度が上昇します。具体的な温度上昇を算出するには、追加の情報が必要です。

→ この発言にコメント

0049ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 16:40:33.95ID:11Q0WnWC

>>40
同じ質問を4にしてみた。

内部空間5立方メートルの潜水艦が水深3000mで崩壊した場合、内部空間は空気の圧縮により温度は何度上昇するか。

ChatGPT
この質問に回答するためには、いくつかの仮定を設ける必要があります。ここでは以下の仮定を設けます:

潜水艦内部の空気は理想気体である。
潜水艦内部の空気の圧縮は断熱的であり、すなわち、潜水艦の内部と外部の間で熱のやりとりはない。
まず、水深3000mでの水圧を計算します。海水の密度は約1025kg/m^3、重力加速度は9.81m/s^2なので、水深hのときの水圧Pは、密度ρ、重力加速度g、深さhを用いてP=ρghで計算できます。したがって、P = 1025 kg/m^3 * 9.81 m/s^2 * 3000 m ? 30.1 MPa(メガパスカル)となります。これは約300気圧に相当します。

次に、内部の空気がこの圧力に圧縮されたときの温度上昇を計算します。理想気体の断熱過程では、P1^(γ-1) * T1 = P2^(γ-1) * T2が成り立ちます。ここで、P1とT1は圧縮前の圧力と絶対温度(ケルビン)、P2とT2は圧縮後の圧力と絶対温度、γは比熱比で、乾燥空気の場合は約1.4です。

圧縮前の潜水艦内部の圧力はおそらく1気圧(約0.1 MPa)で、温度は20°C(約293K)だとしましょう。それに対して、圧縮後の圧力は先ほど計算した30.1 MPaです。

断熱過程の式をT2について解くと、T2 = T1 * (P2/P1)^(γ-1) となります。これに値を代入して計算すると、T2 = 293K * (30.1/0.1)^(0.4) ? 293K * 5.6 ? 1640K(ケルビン)となります。ケルビンから摂氏に換算すると、約1367℃となります。

以上の計算はあくまで理論的なもので、現実の状況(潜水艦の壁からの熱の放散、空気が完全な理想気体でないこと、潜水艦の破壊によるエネルギーの消失、など)を考慮していません。また、空気は一般的には約1200°C以上で自己着火するため、圧縮によって計算された温度が1367℃と非常に高いため、潜水艦内部の空気はおそらく瞬時に燃焼し、それによってさらに複雑な状況が発生するでしょう。

しかし、理論的な観点から言えば、これらの計算は水深3000mで潜水艦が崩壊した場合の圧縮による潜水艦内部の空気の温度上昇を示しています。

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0041ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 13:36:24.00ID:d6jbl7Gw

User
追加の情報について詳しく

ChatGPT
申し訳ありませんが、内部空間の温度上昇を正確に計算するためには、以下の追加情報が必要です:

潜水艦内部の初期温度: 崩壊前の潜水艦内部の温度を提供してください。
内部空間内の空気の初期圧力: 崩壊前の潜水艦内部の空気の圧力を提供してください。
内部空間内の空気の性質: 空気の組成(主に窒素と酸素の割合)や他の状態変数(例: 比熱容量)を提供してください。
これらの情報がない場合、一般的な近似を使用して概算の温度上昇を見積もることは可能ですが、正確な値を得ることはできません。

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0042ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 13:37:45.96ID:XPGJ0JfW

気温が常温(例えば20℃)から6000℃もの高温になるほどの
爆縮(瞬間的な断熱圧縮)とは、何分の一の体積減を意味するか?
高校生の問題かな?

タイタンの居住空間(4畳半もなさそう)の体積は?

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0043ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 13:41:52.94ID:d6jbl7Gw

User
潜水艦内部の温度は15度、内部空間内の初期気圧は1気圧、内部空間内の空気の性質は地上と同様とします

ChatGPT
提供していただいた情報に基づいて、潜水艦内部空間の温度上昇を見積もります。
まず、内部空間の初期気圧が1気圧(約101,325パスカル)であると仮定します。また、内部空間の体積は5立方メートルとします。
内部空間の体積の減少は先ほどの回答で求めたように約0.0167立方メートルです。
この場合、ボイルの法則を使用して最終的な圧力を求めることができます:

P₁V₁ = P₂V₂
1 * 5 = P₂ * 0.0167
P₂ ≈ 299.985気圧 ≈ 3,036,400パスカル

→ この発言にコメント

0044ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 13:42:34.63ID:d6jbl7Gw

最終的な圧力は約3,036,400パスカルとなります。

内部空間の温度上昇を求めるために、理想気体の法則を使用します。理想気体の法則は以下のように表されます:

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

ここで、T₁は初期の温度、T₂は最終的な温度を表します。

T₁ = 15℃ = 288.15ケルビン(摂氏からケルビンに変換)
P₁ = 1気圧 = 101,325パスカル

P₁V₁ / T₁ = P₂V₂ / T₂

(101,325)(5) / 288.15 = (3,036,400)(0.0167) / T₂

T₂ ≈ 562.4ケルビン ≈ 289.3℃

したがって、内部空間の温度は約289.3℃(摂氏)上昇すると推定されます。

ただし、この計算は理想的な条件を仮定しており、実際の状況とは異なる可能性があります。また、潜水艦の崩壊に伴う他の要素や熱の損失などの影響も考慮されていません。したがって、これは概算値として参考にしてください。

→ この発言にコメント

0045ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 13:45:57.79ID:d6jbl7Gw

尚、正しいのかどうかは全くわからんw

→ この発言にコメント

0046ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 14:25:36.45ID:ILfQYk1E

これ、3000mなら・・・外圧=30MPaってことかな
円筒だと板厚が凄い事になるな

→ この発言にコメント

0047ヨロロの名無しさん2023/06/24(土) 14:51:46.51ID:NKpnr9Zf

>>46
chatGPTに負けるなw

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