DURHAM, N. C. — H. L. Hunley, den första combat ubåt för att sänka en fiende fartyg, också omedelbart dödade sina egna åtta mans besättning med den kraftfulla explosiva torped det som, enligt ny forskning från Duke University Ph. D. i medicinsk teknik.
Hunleys första och sista stridsuppdrag inträffade under inbördeskriget på Feb. 17, 1864, när det sjönk 1 200 ton Unionen krigsfartyget USS Housatonic, utanför Charleston Harbor, South Carolina., Hunley levererade en blast från 135 pounds av svart pulver under vattenlinjen vid aktern av Housatonic, sjunker Union fartyget på mindre än fem minuter. Housatonic förlorade fem sjömän, men kom att vila upprätt i 30 fot vatten, vilket gjorde det möjligt för den återstående besättningen att räddas efter att ha klättrat på rigg och distribuera livbåtar.
ödet för besättningen på den 40-fots Hunley var dock ett mysterium fram till 1995, när ubåten upptäcktes cirka 300 meter från housatonics viloplats., Uppvuxen i 2000, ubåten genomgår för närvarande studier och bevarande i Charleston av ett team av Clemson University forskare.
inledningsvis verkade upptäckten av ubåten bara fördjupa mysteriet. Besättningsmännens skelett hittades fortfarande vid sina stationer längs en handvev som drev det cigarrformade hantverket. De led inga brutna ben, länspumparna hade inte använts och luftluckorna stängdes. Förutom ett hål i ett conning tower och ett litet fönster som kan ha brutits, var ubåten anmärkningsvärt intakt.,
spekulationer om deras dödsfall har inkluderat kvävning och drunkning.
Men efter en uttömmande tre år Duke studie som involverade att upprepade gånger ställa blaster nära en skalenlig modell, skytte autentiska vapen på historiskt korrekta järnplatta och gör en hel del matematik på människors andning och överföring av blast energi, forskaren Rachel Lance, ett 2016 Ph. D. examen från Duke Engineering, säger att det var ett kraftfullt shockwave från Hunley vapen som dödade besättningen.
i ett papper som visas Aug., 23 PLOS One, Lance beräknar sannolikheten för att omedelbart dödlig lungcancer trauma att vara minst 85 procent för varje medlem av Hunley besättning.
Hunleys torped var inte en självgående bomb, som vi tänker på dem nu. Det var snarare en kopparkål med krut som hölls framåt och något under Hunleys båge på en 16-fotstolpe som kallades en spar. Ubåten körde in spar i fiendens skrov och bomben exploderade. Längst någon av besättningen var från explosionen var ca 42 fot.,
Lance säger att besättningen dog omedelbart från explosionskraften som färdades genom mjuka vävnader i sina kroppar, särskilt deras lungor och hjärnor. Hon säger att den förlamade ubåten sedan drev ut på en fallande tidvatten och tog långsamt på vatten innan de sjönk.
”det här är det karakteristiska traumat av sprängoffer, de kallar det ”blast lung”, säger Lance, som arbetade som biomekanist vid US Navy ’ s base i Panama City, Florida i tre år innan han gick in i graduate school vid Duke. ”Du har en omedelbar dödlighet som lämnar inga märken på skelettrester., Tyvärr har de mjuka vävnaderna som skulle visa oss vad som hände sönderdelats under de senaste hundra åren.”
Blast-lung är ett fenomen av något Lance kallar ”hot chocolate effekt.”Explosionens chockvåg skulle resa ca 1500 meter per sekund i vatten och 340 m/sek i luft. ”När du blandar dessa hastigheter tillsammans i en skummig kombination som de mänskliga lungorna, eller varm choklad, kombinerar den och det slutar att göra energin långsammare än den skulle i endera,” vilket förstärker vävnadsskadorna., Lance sa att när det korsade lungorna hos besättningsmännen saktades shockwave till ca 30 m / s.
medan en normal sprängchockvågor som reser i luft skulle vara mindre än 10 millisekunder beräknade Lance att Hunley-besättningens lungor utsattes för 60 millisekunder eller mer av trauma.
”det skapar ett slags värsta scenario för lungorna”, sa Lance. Skjuvkrafter skulle riva sönder de känsliga strukturerna där blodtillförseln möter lufttillförseln, fyller lungorna med blod och dödar besättningen direkt., Det är troligt att de också lidit traumatiska hjärnskador från att vara så nära en så stor blast, Lance tillade.
traumatiska sprängskador har tyvärr blivit en välbekant del av den senaste amerikanska militärhistorien, men ”de skador som soldater i en Humvee som träffar en IED är olika eftersom de skadas mestadels av splitter och förstörelsen av fordonet”, sa Lance. ”I så fall finns det splitter effekter och effekter från skador på fordonet som orsakar brutna ben och andra skador. Men Hunleys besättning skyddades av skrovet., Det var bara sprängvågen själv som förökade sig i kärlet, så deras skador skulle ha varit rent i mjuka vävnader, i lungorna och i hjärnan.”
sub-designen var känd för att vara osäker. Under utveckling och testning, Hunley hade sjunkit två gånger, drunkna 13 besättningsmän inklusive dess namne, Horace L. Hunley, en kapare som hade ubåten byggd från ett gammalt fartyg panna i Alabama 1863.
Lance säger att formgivarna av powderkeg-vapnet också kan ha erkänt farorna med att vara för nära en blast i vatten., Hennes historiska forskning fann att de stannade hundratals meter bort från testblaster av enheter som var betydligt mindre än bomben som sjönk Housatonic.
”Blast reser väldigt långt under vattnet”, sa Lance. ”Om du övar 200 meter bort, och sedan tredubblar du storleken på din bomb och lägger den 16 meter bort, måste du åtminstone vara medveten om att det finns risk för skada.”
Lances beräkningar baseras på tester hon gjorde med en 6-1/2 fot mild stålskala modell av Hunley hon hade byggt för sina experiment., Utrustad med invändiga sensorer och flöt i vatten, modell sub utsattes för en serie trycksatt-luft blaster och skalade svarta pulverexplosioner. Av flera anledningar blev hennes skalmodell Blaster något svagare än vad Hunley-besättningen upplevde.
Lances avhandlingsforskning inkluderade att söka Nationalarkiven i Washington, testa historiskt korrekta ark av järn, en dykcertifierad ATF-agent expert på sprängämnen, en Civil War reenactor med en fungerande, periodisk gevär och ett besök på ett museum på DuPonts ursprungliga svarta pulverfabrik.,
forskare vid Clemson som noggrant har tagit bort konkretioner från subens trånga inredning för att lära sig mer om sitt öde har utvärderat flera möjliga förklaringar: bland dem kvävde besättningen, de drunknade, ett ”lyckligt skott” från Housatonics handeldvapen brann sönder skrovet, eller skjuvkrafter bröt en ventil och sub översvämmade snabbt.
men Lance har testat och uteslutit alla dessa idéer. ”Alla fysiska bevis pekar på att besättningen tar absolut ingen åtgärd som svar på en översvämning eller förlust av luft”, sa hon.,
Lance säger att hennes bevis pekar på en mycket plötslig mjukvävnadsskada, snarare än att drunkna eller kvävas. ”Om någon hade överlevt, kan de ha försökt att släppa kölballastvikterna, ställa in länspumparna för att pumpa vatten eller försökt få ut luckorna, men ingen av dessa åtgärder togs”, skriver hon i hennes papper, som ingår i hennes avhandlingsforskning.,
Den forskning som stöds av Josia Charles Trent minnesfond Fonden vid Duke University, Department of Defense SMART Scholarship Program, den AMERIKANSKA Armén MURI-program (U Penn prime – W911NF-10-1-0526) och en Explorativ Forskning Bidrag från Hagley Bibliotek Center for History of Business, Teknik och Samhälle.
Lance arbetar med en bok om Hunley och de experiment som krävdes för att lösa mysteriet.
den fullständiga tidskriftsartikeln finns här i dukespace, universitetets online-arkiv för online-forskning., Ett blogginlägg av Rachel Lance här beskriver publiceringen av hennes forskning i en Open access journal.