Батискафы, батисферы и гидростаты
Для исследования больших глубин исследователи стали использовать глубоководные подводные аппараты - батискафы, батисферы и гидростаты. Впервые проект такого аппарата представили американцы К. Ричардсон и Дж. Уолкотт в 1848 году. Но тогда осуществить свой проект они не смогли. И их опередил У. Базен, который в 1865 году сумел опуститься в батисфере собственной конструкции на глубину 75 м.
Батисферы — прочные оболочки сферической формы с герметично закрывающимся люком и прочным иллюминатором для наблюдения. Такую сферу подвешивают на тросе и спускают в воду с судна обеспечения.
В начале XX века исследованиями глубин весьма заинтересовался биолог У. Биб. Он ознакомился с проектом батисферы капитана Дж. Батлера и сумел добиться, чтобы она была построена. Сфера диаметром около 1,5 м была целиком отлита из стали и весила 2,5 т. Толщина стенок составляла чуть больше 3 см. Аппарат имел узкий, 35-сантиметровый люк, небольшие иллюминаторы из кварцевого стекладиаметром 152 мм и рули для поворота вокруг оси.
Атмосфера внутри батисферы очищалась при помощи вентилятора, который прогонял воздух через кассеты с порошком хлорида кальция для удаления углекислого газа. А дозированные порции кислорода поступали из двух баллонов, емкостью по 600 л.
На глубину батисфера опускалась с борта баржи «Реди» на стальном тросе диаметром 22 мм, намотанном на барабан лебедки. Кроме троса, баржу с батисферой связывали два телефонных кабеля, по которым с гидронавтами поддерживалась постоянная связь, и два электрических провода. Внутри батисферы рядом с иллюминатором был установлен мощный светильник в 1,5 кВт, что оказалось весьма неудачным решением, поскольку лампа очень сильно нагревалась, свет ее бил в глаза, мешая наблюдению через соседний иллюминатор. Да и вообще комфорт оставлял желать лучшего — исследователям приходилось все время сидеть на корточках или поджав ноги под себя.
Тем не менее, начиная с лета 1930 года, Биб и Бартон провели серию спусков под воду у острова Нонсач, неподалеку от Бермудских островов. Исследователям удалось спуститься до глубины 800 м, поставив мировой рекорд.
Однако, когда после первой серии погружений батисферу опустили на глубину 915м, при подъеме она оказалась полностью заполненной водой. Не выдержало уплотнение иллюминатора, но, на счастье, этот испытательный спуск проходил без участия людей. Пришлось провести модернизацию. И 11 августа 1934 года Уильям Биб и Отис Бартон опустились на глубину, рекордную для того времени, — 923,5 м. Далее, в 1949 году у берегов Калифорнии Отис Бартон уже без Биба опустился на глубину 1006 м,а 16 августа 1949 года — на 1375 м, пробыв под водой 2 часа 19 минут.
В СССР начали заниматься глубоководными спусками во второй половине 30-х годов XX века. В 1936 году инженеры Михайлов, Нелидов и Кюнстлер создали проект одноместной батисферы, предназначенной для исследований на глубинах до 600 м. Корпус батисферы состоял из двух стальных полусфер с фланцами. Внутренний диаметр собранной сферы был равен 1,75 м. В сфере имелись отверстие под входной люк и несколько отверстий под иллюминаторы.
Наряду с батисферами для подводных погружений использовались и гидростаты, имевшие форму цилиндра со сферическими днищами. Такой корпус позволял с большими удобствами разместить экипаж и аппаратуру.
Первым гидростатом, опустившимся на глубину свыше 400 м, была конструкция американского инженера Ганса Гартмана. Погружение происходило в 1911 году в Средиземном море. С гидростата, опущенного на глубину 458 м, Гартман сделал несколько фотоснимков. А после всплытия рассказал об испытанном им ужасе, поскольку под воздействием глубинного давления внутри камеры стал раздаваться треск «наподобие пистолетных выстрелов».
Тем не менее работы по совершенствованию гидростатов продолжались. Были даже попытки создать нечто вроде «подводного танка», способного ползать по дну. Именно такую конструкцию имел, например, гидростат Рида с экипажем из двух человек.
В России работы по проектированию и строительству гидростатов начались в 20-х годах XX века по заказу ЭПРОНа — Экспедиции подводных работ особого назначения. Дело в том, что флотскому инженеру B.C. Языкову удалось собрать сведения о гибели в районе Балаклавской бухты в 1854 году парусно-винтового фрегата «Черный принц» с золотыми монетами на борту. Для подъема столь ценного груза инженер Е.Г. Даниленко построил гидростат с глубиной погружения 150 м. Воздух для экипажа подавался с катера по резиновому шлангу.
Однако золотой груз экспедиции заполучить так и не удалось. Правда, погружения в Балаклавской бухте не шли даром. Экспедиция подводных работ получила богатый опыт, который позволил ее членам в дальнейшем поднять 110 затонувших судов.
А сам гидростат Даниленко затем успешно использовался на Белом и Балтийском морях. С его помощью, в частности, была обнаружена канонерская лодка «Русалка», затонувшая в 1893 году в Финском заливе.
В 1944 году по проекту инженера А.З. Каплановского был построен гидростат ГКС-6, предназначенный для аварийно-спасательных работ. Корпус гидростата выполнен из стальных цилиндров и рассчитан для погружений на глубины до 400 м. Вес гидростата вместе с грузом составил одну тонну. При отдаче груза, прикрепленного к днищу, аппарат приобретал небольшую положительную плавучесть и самостоятельно всплывал.
В 1960 году на Балтийском заводе построили гидростат «Север-1» из прочной легированной стали. Расчеты показали, что гидростат может погружаться на глубину до 750 м. В конической части корпуса имелось пять иллюминаторов из органического стекла. Над входным люком на поворотной головке закреплены прожектор и фотовспышка, срабатывающая одновремейно с открытием затвора фотокамеры. Кинокамера была установлена на кольцевой направляющей внутри гидростата. В нижней части гидростата закреплена чугунная балластная плита, которая сбрасывалась в аварийной ситуации.
Спуски гидростата «Север-1» велись с экспедиционного судна «Тунец» в начале 60-х годов в районах Норвежского и Баренцева морей. Всего в гидростате совершено более 600 погружений, позволивших получить данные о составе косяков рыб, провести наблюдения за изменением поведения рыбы в зависимости от сезона и времени суток, изучить распределение водорослей в Белом море.
Еще для исследовательских целей во всем мире было построено десятка полтора подобных аппаратов. Но все они обладали одним существенным недостатком — привязка к кораблю обеспечения не позволяла вести автономных исследований.
Поэтому в мире стали строить мини-подлодки для исследовательских целей. Одним из первых такое «ныряющее блюдце» построил уже известный нам Ж.И. Кусто в 1957 году. Затем его примеру последовали другие конструкторы. В частности, сотрудники ленинградского института Гипрорыбфлота создали в 60-е годы XX века для Тихоокеанского НИИ морского рыбного хозяйства и океанографии 305-тонную субмарину, способную «нырять» на 300 м, плавать там в любом направлении со скоростью 9 узлов, зависать над грунтом и садиться на него «ТИНРО-1».
Пока первенец ленинградцев осваивался в стихии, инженеры работали над вторым аппаратом для дальневосточников. И вот 12 ноября 1974 года капитан Михаил Гире задраил крышку входного люка на «ТИНРО-2». Эта мини-субмарина была примерно в шесть раз короче предшественницы, в два раза уже и весила всего 10 т. Зато свободно оперировала на 400-метровой глубине!
В августе следующего года на Балтике началась проверка экспериментального подводного аппарата «ОСА-3-600», созданного на сей раз в московском отделении Гипрорыбфлота. Его стальной сферический корпус с четырьмя крыльчатыми движителями походил на «ныряющее блюдце» Кусто. Зато маневренность у «осы» была отменной, а рабочая глубина доходила до 600 м.
Словом, у каждого нового аппарата неизменно улучшаются те или иные характеристики и, конечно, увеличивается глубина погружения. Однако преодолеть километры, отделяющие поверхность океана от дна, способны только батискафы (в переводе с греческого — глубоководные суда).
В 1959 году в ленинградском отделении Гипрорыбфлота были созданы батискафы «Б-5» и «Б-11». Цифра в названии указывала максимальную глубину погружения в километрах. По замыслу разработчиков, каждый из них предстояло оснастить механической рукой-манипулятором, ловушкой для морских животных. При этом команда состояла из трех человек и могла вести и научные исследования.
Спустя шесть лет ленинградцы оформили проект «ДСБ-11» — батискафа, с помощью которого предполагалось изучать тектонические процессы на океанском дне.
Велись подобные разработки и за рубежом. В частности, в 70-е годы американские исследователи получили в свое распоряжение глубоководный аппарат «Алвин», известный, к примеру, тем, что в ноябре 1979 года обнаружил на дне Калифорнийского залива «черных курильщиков» — подводные гейзеры, выбрасывающие перегретую и насыщенную минеральными веществами воду. Причем вокруг каждого «курильщика» были обнаружены не ведомые ранее формы жизни.
А в 1986 году «Алвин» опускался на дно в районе гибели знаменитого «Титаника».
Гордостью же французов, в частности, является глубоководный аппарат «Наутил», способный работать на глубинах до 6 км. Титановый корпус позволяет команде из трех человек вполне комфортно чувствовать себя на многокилометровой глубине.
Причем работает «Наутил» обычно в паре с подводным роботом «Робин», который при погружении располагается в носовой части аппарата. При достижении рабочей глубины робот начинает действовать самостоятельно, удаляясь от аппарата на длину соединительного кабеля (около 60 м).
Несколько особняком стоят глубоководные подводные аппараты Института океанологии имени П.П. Ширшова, базирующиеся на корабле науки «Академик Мстислав Келдыш».
Аппараты «Мир» были построены в 1987 году в Финляндии по совместному проекту Академии наук СССР и финского концерна «Раума-Репола». «Миры» рассчитаны на максимальную глубину погружения 6000 м. Это делает доступными для них 99 % акватории и дна Мирового океана — за исключением самых глубоких впадин.
Для противостояния давлению в 600 атмосфер отсеки прочного корпуса собраны из полусфер, отлитых из высоколегированной никелевой стали, которая оказалась вдвое прочнее, чем даже титановый сплав. По скорости подводного хода, возможности вертикального маневрирования, энергообеспечению и длительности пребывания под водой «Мирам» нет равных. В первую очередь это обеспечивается железоникелевыми аккумуляторами емкостью около 100 КВт/ч, что вдвое больше, чем у аналогов.
Со специальным обтекателем скорость аппарата доходит до 5 узлов. Обычно же для исследовательских работ достаточно и 3 узлов.
Гордость конструкторов — система балластировки, подобная той, что принята на подлодках: погружение и всплытие производятся путем заполнения водой и осушения балластных цистерн. Другие аппараты, как правило, всплывают за счет сбрасывания балласта — крупной дроби из стали.
«Миры» оборудованы всеми необходимыми приборами для океанологических измерений, фото- и видеоаппаратурой. Силовые приводы и микропроцессорная система управления забортными манипуляторами позволяют и поднимать предметы весом до 80 кг, и весьма деликатно обращаться с биологическими объектами: на испытаниях оператор перекладывал сырое куриное яйцо, не повреждая его.
Связь с поверхностью поддерживается с помощью гидроакустической аппаратуры, что обеспечивает максимальную мобильность мини-подлодок. В особых случаях к аппарату можно пристыковать оптико-волоконный кабель для ведения «живой» трансляции с морского дна.
Запас кислорода и поглотителя углекислоты рассчитан на 10 часов работы экипажа из трех человек плюс резерв на трое суток для аварийной ситуации.
Первое погружение на предельную глубину глубоководный обитаемый аппарат «Мир-1» совершил 13 декабря 1987 года. Экипаж в составе профессора И.Е. Михальцева, заведующего лабораторией научной эксплуатации глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии, доктора технических наук A.M. Сагалевича и финского пилота П. Лааксо опустился в Атлантике до самого дна, на глубину 6170 м. На следующий день тот же экипаж, пересевший на «Мир-2», еще раз опустился на дно Атлантики, достигнув глубины 6120 м.
В 1994 году американский World Technology Evaluation Center (центр, который регистрирует новейшие технологии) назвал «Миры» «...лучшими глубоководными обитаемыми аппаратами из когда-либо построенных в мире».
К 2007 году оба аппарата совершили более 300 погружений в рамках 35 научных экспедиций в трех океанах. Они участвовали в самых разнообразных работах — от изучения таинственных «черных курильщиков» до герметизации корпуса затонувшей атомной подводной лодки «Комсомолец», лежащей на глубине 1700 м. А мировую популярность аппаратам принесли съемки на затонувшем «Титанике» по заказу американских кинематографистов.
Чтобы доказать, что территория арктического дна геологически представляет собой часть Сибирской континентальной платформы, в сентябре 2007 года было совершено погружение «Мира-1» и «Мира-2» на дно Северного Ледовитого океана в точке географического Северного полюса.
|
|
Читайте в рубрике «Подводное плавание»: |