Максимов Виталий Иванович

Новиков Александр Алексеевич

Прокофьев Олег Павлович

ПОДВОДНЫЙ ФЛОТ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ

Средства освоения морских глубин

ВВЕДЕНИЕ

Бросив взгляд на карту мира, вы заметите, что большая ее часть окрашена в сине-голубой цвет, обозначающий воду. И действительно, из 510 млн. кв. км всей поверхности нашей планеты 361 млн. кв. км приходится на долю Мирового океана и только 149 млн. кв. км занято сушей.

Что же представляет собой Мировой океан?

Мировым океаном принято называть соединяющиеся друг с другом и рассматриваемые как единое целое океаны и моря земного шара. Глубина Мирового океана колеблется от нескольких метров до нескольких километров. Самой большой из известных людям глубин считается глубина Марианской впадины в Тихом океане, равная 11 022 м, которая была открыта советскими учеными во время экспедиции на океанографическом судне «Витязь» в августе 1957 г. Дно Мирового океана в зависимости от глубины принято подразделять на материковую отмель, материковый склон, ложе океана и глубоководные впадины.

Материковая отмель (распространено также название «материковый шельф») занимает около 8 % общей площади Мирового океана. Это ближайшая к суше часть океана, характеризуется небольшими уклонами дна (до 1°). Границей материковой отмели служит ее бровка (обычно следующая за очертаниями берега), за которой дно сразу же приобретает значительный уклон.

Глубина материковой отмели колеблется в пределах 200 м.

Материковый склон, занимающий 11 % общей площади Мирового океана, начинается сразу же за бровкой материковой отмели и простирается до глубин

2000–2400 м. Граница его — материковый цоколь — почти совпадает с очертаниями материков. Уклон дна этой части океана 4–7°.

Ложе океана, занимающее наибольшую площадь Мирового океана (до 81 %), имеет глубины, превышающие 2000 м. Следует заметить, что 78 % всей площади Мирового океана занимают районы со средней глубиной 5000 м.

В Мировом океане встречаются также глубоководные впадины с глубинами более 5000 м, однако их площадь не превышает 3 %.

С Мировым океаном связана жизнь многих миллионов людей. Одни используют животные и растительные ресурсы моря, другие — химические и топливные, третьи заняты в морском транспорте. Связь человека с морями и океанами все расширяется. В последние годы, помимо вовлечения в эксплуатацию географически отдаленных районов промысла, возникла проблема использования энергетических ресурсов морей и океанов, прежде всего энергии морских приливов, и извлечения рудных ископаемых с морского дна.

Мировой океан приковывает к себе внимание многих исследователей. И это не удивительно — ведь освоение даже части его несметных сокровищ позволило бы человечеству решить многие важнейшие экономические проблемы сегодняшнего дня.

В настоящее время людьми наиболее широко используются живые организмы Мирового океана. Их улов ныне приближается к 50 млн. т в год. Так, в 1962 г. было добыто всего около 45 млн. т живых организмов (без китов), в том числе 40 млн. т рыбы, более 2,5 млн. т моллюсков и 900 тыс. т ракообразных. Одних лишь китов добывают в год 50–60 тыс. экземпляров, а средний вес кита равен 50 т!

Кроме рыбных ресурсов, весьма важным сырьевым резервом Мирового океана являются морские водоросли, широкие полосы которых опоясывают побережья многих стран, в том числе и Советского Союза. Запасы морских водорослей в морях нашей страны исчисляются десятками миллионов тонн.

Ныне известно около ста различных видов водорослей, которые могут идти в пищу человеку и на корм скоту, перерабатываться для удобрения полей и служить ценнейшим сырьем для химической, пищевой и фармацевтической промышленности. Как показывают расчеты, из каждых 10 тыс. ц водорослей можно получить 1500 ц маннита, 2700 ц пищевого и технического натрия и 1900 ц солей калия.

В ряде стран бассейна Тихого океана имеются подвижные плантации морских водорослей, которые дают по 15 т зеленой массы с гектара. А какие великие возможности таит в себе, например, хлорелла — микроскопическая водоросль, растущая в виде рыхлой зеленой массы! С одного гектара площади, занятой хлореллой, можно собирать до 430 ц растительного вещества, белковое содержание которого достигает 50 %, т. е. в 4 раза больше, чем у пшеницы.

На долю океана приходится около 25 % мирового производства белковых продуктов животного происхождения. Потенциально океан — крупнейший источник пищевых ресурсов. Ведь из 200 000 КГЭС[1] солнечной энергии, которые ежегодно связываются в процессе фотосинтеза, 160 000 КГЭС, или 80 %, приходится на моря и океаны и только 20 % на сушу.

И тем не менее удельный вес морей и океанов в мировом производстве белковой пищи крайне мал. Это объясняется прежде всего слабой освоенностью Мирового океана, рельеф которого, по мнению многих ученых, пока что изучен немногим лучше, чем поверхность далекой от нас Луны.

Наряду с рациональным использованием естественных сырьевых ресурсов морей и океанов необходимы перестройка их фауны и флоры, активное воздействие человека на живой и растительный мир таинственного голубого континента.

В морской воде содержатся, по-видимому, все элементы, входящие в таблицу Менделеева. Пока же их найдено 44. Но если вес живых и растительных организмов, скрытых толщей Мирового океана, составляет около 16 млрд. т, то общий вес минеральных веществ, ожидающих использования человеком, равен совершенно астрономической цифре — 4810^15 т, или 48 000 000 млрд. т, в том числе хлористого натрия 38 000 000 млрд. т, сульфатов 3 000 000 млрд. т, магния 1 600 000 млрд. т, калия 480 000 млрд. т и брома 83 000 млрд. т.

Как известно, добыча поваренной соли из морской воды является одним из наиболее древних промыслов, освоенных человеком. Мировая потребность в поваренной соли достигает 22 млн. т в год. Примерно 1/3 этого количества приходится на соль, выпариваемую из морской воды. Так, в Великобритании «морской соли» добывается 4 млн. т, в США свыше 2 млн. т, в Индии 1,5 млн. т, в Испании 0,8 млн. т, в Италии 0,6 млн. т, во Франции 0,5 млн. т.

В последние годы большое значение получило производство магния. Если в 1916 г. в Англии была получена первая тонна магния из морской воды, то уже в 1943 г. из 250 000 т мировой добычи магния 82 000 т, или 33 %, было извлечено из воды. В настоящее же время добыча магния из морской воды достигает примерно 300 000 т в год.

Запасы магния в Мировом океане огромны. Так, содержание магния в 1 км^3 морской воды составляет 1,3 млн. т, что достаточно для удовлетворения мировой потребности в магнии на много лет. Магниевый завод, например, можно построить в любом районе морского побережья. Особенно богат магнием Сиваш, где его содержится в единице воды в 22 раза больше, чем в любой другой точке Мирового океана.

Из других химических богатств Мирового океана следует отметить бром. Содержание брома в морской воде, по данным академика А. Е. Ферсмана, составляет 0,008 %, тогда как в земной коре его 0,001 %, т. е. в восемь раз меньше. Из минералов суши бром практически не извлекается, и поэтому единственным источником его получения остается морская вода или отложения солей высохших морей. В морях и океанах растворено 99 % мирового запаса брома.

Основной потребитель брома — автотранспорт, в частности двигатели внутреннего сгорания. Бромистые соединения, добавленные в моторное топливо, способствуют сохранению двигателей, предупреждают их быстрый износ. Кроме того, в последние годы бромистый метил стал широко использоваться для борьбы с сельскохозяйственными вредителями.

В морской воде растворено и огромное количество йода, однако извлечь его с помощью обычных химических методов практически невозможно. В то же время водоросли, особенно морской капусты, накапливают йода в десятки и сотни раз больше, чем его растворено в морской воде. Но трудоемкий и сравнительно малоэффективный способ получения йода из водорослей уже в 20-х годах вытеснен методом получения йода из буровых вод нефтяных скважин.

Необходимый нашей промышленности химикат— сульфат натрия (обезвоженный мирабилит) — это дар Каспийского моря. Залив Кара-Богаз-Гол, соленость воды в котором достигает 300%о, является крупнейшим солевым месторождением на земном шаре. Основные потребители сульфата натрия — стекольная, бумажно-целлюлозная, текстильная и некоторые другие отрасли промышленности. Следует заметить, что морские организмы концентрируют не только йод, но и редкие металлы. Если мелководные районы Мирового океана искусственно заселить организмами, поглощающими никель, кобальт, уран, молибден, радий, то это может представить огромный промышленный интерес.

Установлено, что основные месторождения нефти и газа находятся не на суше, а в море, под водой. Так, в Западном полушарии более 70 % запасов нефти сосредоточено в районе Мексиканского залива, а в Восточном полушарии более 85 % — вблизи Персидского залива и Каспийского моря.

США намечают довести добычу нефти в море к 1970 г. до 39 млн. т в год, что составит примерно 8 % общей добычи нефти в этой стране.

В Советском Союзе добыча нефти из-под воды ведется с 1925 г. на Каспийском море, весь шельф которого, по мнению специалистов, содержит исключительные по величине запасы нефти.

Мировой океан — громадный аккумулятор и преобразователь энергии Солнца, ветра и Луны. Человеческая мысль давно работает в направлении использования двух видов энергии — морских приливов и энергии, скрытой в разнице температуры между верхними и нижними слоями воды. За последние сто лет разработано более 300 проектов сооружения приливных электростанций.

Подсчитано, что мировая потребность в электроэнергии на ближайшие 20 лет (без СССР) определяется в 3000 млрд. квт-ч. Считается, что 2000 млрд. квт-ч обеспечат угольные и атомные электростанции, а 1000 млрд. квт-ч дадут приливные в комбинации с речными гидроэлектростанциями. По мнению специалистов, энергетика будущего будет представлять собой единство двух источников энергии — атома и морского прилива.

Кроме приливных электростанций, начато уже сооружение гидротермальных станций, основанных на разнице в температуре воды. Так, в тропических и субтропических районах разница в температуре воды на поверхности океана и на глубине 400–500 м составляет примерно 20°. Этой разницы в температуре оказывается достаточно для того, чтобы привести в действие двигатель. На этом принципе на Западном берегу Африки в Абиджане сооружена первая в мире термогидроэлектростанция мощностью 14 тыс. квт.

Недостаточно в наши дни используются отложения умерших морских организмов на дне Мирового океана. В середине XIX века на дне Атлантического океана были найдены конкреции[2], содержащие в своем составе железо, марганец, никель, кобальт, медь и другие редкие элементы.

Так, во время работ по программе Международного геофизического года на дне юго-восточной части Тихого океана обнаружили большое скопление рудных конкреций железа, никеля, марганца и кобальта. Площадь, занимаемая рудными конкрециями, исчисляется тысячами квадратных миль.

В Центральной части Индийского океана во время работ советского океанографического судна «Витязь» в 1960 г. были найдены на глубине 4–6,5 тыс. м крупные концентрации железно-марганцевых конкреций, часто покрывающих океан подобно булыжной мостовой.

Химический состав конкреций определялся неоднократно. В среднем в них обычно содержится: марганца— 20 %, железа—15 %, никеля — 0,5 %, кобальта — 0,5 %, меди — 0,5 %. В некоторых же конкрециях концентрация марганца достигает 45 %, кобальта до 1 %, никеля до 1,5 % и меди до 2 %. Кроме того, в конкрециях содержится большое количество радиоактивных, рассеянных и редких элементов. Можно указать, в частности, что содержание кобальта в конкрециях, устилающих дно Мирового океана, близко к 2 млрд. т, тогда как мировые запасы его на суше оцениваются всего лишь в 1 млрд. т.

По расчетам американских ученых, капитальные затраты на организацию добычи с морского дна 5000 т конкреций в сутки составляют около 70 млн. долларов. Срок окупаемости капиталовложений 3–4 года.

Ученые полагают, что если удастся выяснить условия образования марганцевых конкреций, то можно будет воссоздавать эти условия искусственным путем, в районах, где это удобно. Тогда процесс образования марганцевых конкреций можно будет ускорить, сделать его управляемым. А это позволит намного увеличить мировые запасы марганца и даст возможность людям распоряжаться этими запасами по своему усмотрению.

Человек, познавший Мировой океан в самом далеком прошлом, на протяжении всей многовековой истории учился использовать его блага, вначале самыми примитивными способами, а затем все более и более усовершенствованными. В перспективе по мере развития прогресса роль Мирового океана в экономической жизни человечества будет все больше и больше возрастать.

Богатства Мирового океана неисчислимы и неисчерпаемы. Рассказ о них — предмет специальных научных исследований, но даже столь поверхностное описание, как приведенное выше, позволяет составить некоторое представление о той титанической работе, которую предстоит проделать ученым и специалистам-практикам многих отраслей науки и техники, чтобы заставить таинственный и могучий Мировой океан отдать свои бесценные сокровища людям.

Большое значение изучению Мирового океана придают многие видные специалисты ряда капиталистических стран. В американской прессе, например, неоднократно публиковались заявления о том, что интерес к изучению тайн Мирового океана объясняется не только возможностью экономического освоения его богатств, но в первую очередь необходимостью использования глубин в военных целях, учитывая все более широкое развитие подводного кораблестроения. Отмечается, что в связи с отставанием Соединенных Штатов Америки от Советского Союза в ряде областей науки и техники, и особенно в освоении космического пространства, США ставят задачу обогнать СССР в изучении и освоении глубин Мирового океана. Однако сами, же американские специалисты вынуждены признать, что наша страна превзошла США в деле изучения Мирового океана и продолжает делать большие успехи в этой области.

ВМС США совместно с национальной академией наук и другими специализированными организациями в 1960 г. разработали программу десятилетних океанографических исследований, получившую условное наименование «Тенок-61». Для выполнения этой программы выделено 900 млн. долларов, солидная часть из которых (245 млн. долларов) ассигнуется на решение военных проблем. Программой предусмотрено построить 70 океанографических судов и провести большой объем исследовательских работ, связанных с созданием точных карт рельефа дна и подводных течений в морях и океанах. Значительное внимание уделено изучению физических свойств, биологии больших глубин, а также созданию высокочувствительных измерительных приборов и телеметрического оборудования.

Стараются не отстать от США и другие капиталистические страны, входящие в империалистический агрессивный блок НАТО. Так, в составе НАТО созданы специальный подкомитет океанографических исследований и так называемый «Международный центр военных противолодочных исследований», в которые входят представители США, Англии, Франции, Италии, ФРГ, Канады, Нидерландов, Дании и Норвегии.

Особое значение в программе «Тенок-61», а также в иных программах и планах океанографических исследований за рубежом придается изучению и освоению Арктики, которая считается вероятным районом стартовых позиций подводных лодок-ракетоносцев.

Как известно, ВМС США с 1957 г. отрабатывают действия своих атомных подводных лодок в водах Арктики. Подо льдами арктических полярных морей за последние семь лет плавали четыре американские атомные подводные лодки «Наутилус», «Скэйт», «Сарго» и «Сидрагон». На этих подводных лодках устанавливалась специальная аппаратура и находились группы ученых для выполнения океанографических исследований и испытания новых типов гидроакустических станций и подводных телевизоров.

В ходе арктических походов атомных подводных лодок США непрерывно измерялась толщина ледяного покрова, исследовались подводная освещенность, прозрачность, температура, соленость, биологический состав воды на различных глубинах, наличие акустических рассеивающих слоев, а также производились тщательное топографическое исследование дна, обмер айсбергов и изучение нижнего профиля ледяного покрова.

Большая программа океанографических и геофизических исследований в военных целях выполнялась во время кругосветного плавания атомной подводной лодки ВМС США «Тритон».

Как сообщает зарубежная печать, в ходе этих исследований значительная роль отводилась изучению возможностей прогнозирования гидрологических и метеорологических условий в районах плавания подводных лодок, что необходимо для эффективного использования гидроакустических средств наблюдения и связи, самонаводящегося оружия, средств и способов гидроакустической маскировки.

Ни для кого не секрет, что все походы американских атомных подводных лодок проводятся с провокационной целью демонстрации возможности нанесения якобы безнаказанных ракетных ударов из районов Арктики по территории Советского Союза. Но всему миру известно также, что советские атомные подводные лодки давно уже успешно действуют подо льдами арктических вод.

Грозным предостережением провокаторам из Пентагона звучат слова Министра обороны СССР Маршала Советского Союза Р. Я. Малиновского, произнесенные на XXII съезде КПСС, о том, что «наши ракетные подводные лодки научились хорошо ходить подо льдами Арктики и точно занимать позиции для пуска ракет, что очень важно для надежного поражения объектов на суше и на воде».

Неплохо напомнить тем, кто хотел бы развязать истребительную термоядерную войну, слова, записанные в Программе КПСС: «Советское государство будет заботиться о том, чтобы его Вооруженные Силы были мощными, располагали самыми современными средствами защиты Родины — атомным и термоядерным оружием, ракетами всех радиусов действия, поддерживали на должной высоте все виды военной техники и оружия».

Мировой океан велик, могуч и сказочно богат. Пройдут немногие годы, человек станет хозяином океанов. Их первородная целина ждет с нетерпением своих покорителей, мудрых и отважных, вооруженных лучшими достижениями самой передовой науки и техники. Несметные богатства морей и океанов должны служить великим целям, начертанным XXII съездом КПСС перед советским народом — народом творцом и созидателем.

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ОСВОЕНИЯ ГЛУБИНЫ

Первым сведениям о морских глубинах мы обязаны прежде всего водолазам-ныряльщикам. Еще в древности отдельные ныряльщики могли погружаться на глубину 30–40 м и находиться под водой 1–3 мин. Их водолазным снаряжением были груз и веревка, соединяющая ныряльщика с поверхностью. Позже для увеличения времени пребывания под водой ныряльщики стали применять особые устройства: кожаные мешки с воздухом, трубки, сообщающиеся с поверхностью, и опрокинутые вверх дном сосуды. Эти устройства, безусловно, сыграли свою роль в развитии водолазного дела и послужили прообразами современного водолазного снаряжения. Так, трубки, сообщающиеся с наружным воздухом, превратились впоследствии в водолазные шланги, кожаные мешки с воздухом — в дыхательные мешки, а опрокинутые вверх дном сосуды — в современные водолазные колоколы.

Первые водолазы-ныряльщики использовались в основном для добывания пищи и ценных раковин со дна моря. Но уже в те далекие времена они нередко выполняли различные работы под водой в мирных и военных целях, что подтверждают многочисленные документы и надписи на древнейших памятниках старины. Строительство подводных сооружений, обрезание якорных канатов, подводные засады, незаметное подкрадывание к противнику и его кораблям, форсирование водных преград — таков далеко не полный перечень военной деятельности водолазов того времени.

Легенды, дошедшие до наших дней, рассказывают, что Александр Македонский опускался в море в хрустальном колоколе на веревке. Много сведений о первых водолазах встречается в литературных памятниках древнего мира: у Гомера, Фукидида, Аристотеля, Плутарха, а также в трудах других историков, ученых и литераторов. Так, древнеримский писатель Вегеций в своей книге «О правилах военных» дает любопытное описание водолазного снаряжения своего времени. Водолаз имел кожаную маску с прорезями для глаз, в которые вставлялся прозрачный материал, вероятно, стекло. Вдыхая воздух через трубку, соединенную с воздушным кожаным мешком, водолаз мог перемещаться по дну водоема на глубине до 3 м.

Толчком для развития средств проникновения человека в морские глубины явилось усовершенствование искусственного способа подачи воздуха с поверхности водолазу, получившему возможность находиться под водой довольно продолжительное время и передвигаться по дну на расстояние, ограниченное лишь длиной воздушного шланга. При этом увеличивающееся с глубиной давление воды преодолевалось давлением воздуха и объем воздушной подушки практически не менялся.

Прототипом современного вентилируемого водолазного снаряжения явилось снаряжение, предложенное в 1719 г. Ефимом Никоновым, уроженцем подмосковного села Покровское. Оно состояло из обшитого кожей деревянного шлема, прикрепляемых на груди и на ногах грузов и воздушного шланга, подводимого в верхнюю часть шлема. Только спустя 110 лет, в 1829 г., русским мастером Гаузеном было предложено усовершенствованное водолазное снаряжение, считавшееся по тому времени лучшим в мире.

Водолазное снаряжение Гаузена состояло из водонепроницаемой одежды, металлического шлема и грузов. Воздух с поверхности подавался в верхнюю часть шлема по шлангу. В таком снаряжении водолаз мог довольно свободно передвигаться по дну и выполнять отдельные несложные работы.

Можно сказать, что вентилируемое водолазное снаряжение Гаузена применяется и по сей день. Конечно, за время, прошедшее с 1829 г., в водолазное снаряжение Гаузена внесено много усовершенствований, но принцип его действия и назначение отдельных частей остались неизменными.

Как известно, наличие воздушного шланга ограничивает свободу передвижения водолаза по грунту. В связи с этим в 1871 г. русский изобретатель Александр Николаевич Лодыгин разработал проект первого автономного водолазного снаряжения. Водолаз, работавший в этом снаряжении, не зависел от подачи воздуха с поверхности, так как необходимый для дыхания запас воздуха носил на себе. Воздух, использованный водолазом, очищался пропусканием через специальный химический поглотитель. Одновременно было предложено автономное водолазное снаряжение, снабженное запасом кислорода (вместо воздуха) и химического вещества для поглощения углекислого газа, выдыхаемого водолазом (рис. 1).

Рис. 1. Подводный пловец в акваланге.

В наши дни глубина погружения водолаза ограничивается 60—100 м. Что же мешает человеку погружаться на большие глубины? Для выяснения этого вопроса рассмотрим механическое и биологическое воздействие давления воды, оказываемое на организм человека при погружении.

Известно, что столб воды высотой 10 м создает давление, равное одной атмосфере. Так, на глубине 100 м на человека будет действовать давление в 10 атмосфер, вызванное давлением воды, плюс давление в 1 атмосферу, вызванное давлением воздуха. Однако это суммарное давление тканями человека воспринимается сравнительно легко, так как последние включают около 90 % воды, которая, как известно, практически несжимаема.

Особенно опасно, когда появляется разница в давлении, например, разница между наружным давлением и давлением воздуха внутри организма человека (в легких, в полости среднего уха). Вот почему в легкие человека должен подаваться сжатый воздух, давление которого соответствует наружному давлению.

Таким образом, одно лишь механическое воздействие воды не вызывает затруднений для проникновения человека в морские глубины, равные даже 3–4 км, начиная с которых механическое воздействие давления воды приводит к расстройству жизнедеятельности клеток организма (в связи с заметной сжимаемостью воды при давлении 300–400 атмосфер).

Многочисленные исследования показывают, что основным препятствием для проникновения человека на большие глубины является биологическое воздействие повышенного давления на организм, сказывающееся прежде всего в функциональных изменениях деятельности организма.

Известно, что действие любого газа на организм зависит не только от его содержания в атмосфере, но и от его давления. Заметим, что газ, находящийся в составе газовой смеси, производит давление независимо от других газов. Это давление, называющееся парциальным, зависит от процентного содержания газа и величины общего давления газовой смеси.

Вдыхаемый человеком воздух состоит из азота, кислорода, аргона, неона, криптона, гелия, углекислого газа и других газов. Однако, в то время как на долю азота приходится 78,13 %, кислорода 20,9 %, аргона и других газов 0,94 % вдыхаемой человеком смеси, на долю углекислого газа приходится всего лишь 0,03 %.

Рассмотрим влияние каждого газа на организм человека при повышении давления воздуха.

Физиологами установлено, что действие любого газа на организм человека зависит от величины его парциального давления, но не от процентного содержания. Так, на организм водолаза при увеличении парциального давления азот действует наркотически, хотя процентное содержание его в сжатом воздухе остается таким же, как и на поверхности.

При нормальном давлении воздуха парциальное давление азота, равное 608 мм рт. ст., практически не оказывает никакого влияния на организм человека. Однако с повышением парциального давления азота человеком овладевает возбужденное состояние, похожее на опьянение. Так, уже при 6 атмосферах давления воздуха водолаз нередко начинает петь песни, возбужденно разговаривать, беспричинно смеяться. При увеличении давления воздуха опьяняющее действие азота усиливается и у водолаза пропадает память, наступает расстройство движений рук и пальцев, появляются галлюцинации. С дальнейшим нарастанием давления воздуха водолаз, как правило, теряет сознание.

Особенно сильное воздействие азота на организм проявляется при давлении, превышающем 6–8 атмосфер. Следовательно, можно сказать, что глубина погружения человека в вентилируемом сжатым воздухом водолазном снаряжении из-за воздействия азота на организм ограничивается 60 м. В настоящее время для дыхания водолаза при спусках на глубины 60 м и более используется не оказывающий на организм человека заметного наркотического действия гелий в смеси с кислородом.

Парциальное давление кислорода в атмосферном воздухе составляет 160 мм рт. ст. (0,209 кг/см^2). Практически установлено, что при парциальном давлении кислорода, равном 3 атмосферам и более, водолаз заболевает так называемым «кислородным отравлением».

Различают две формы кислородного отравления: легочную и судорожную. Легочная форма кислородного отравления развивается при длительном (более 10 ч) вдыхании сжатого воздуха, т. е. воздуха, в котором парциальное давление кислорода несколько повышено (до 2 атмосфер). Наиболее опасна судорожная форма кислородного отравления, наступающая при парциальном давлении кислорода, превышающем 3 атмосферы.

Парциальное давление кислорода в 3 атмосферы наступает на глубине около 140 м, значит, и глубина погружения человека в водолазном снаряжении, вентилируемом сжатым воздухом, ограничивается 140 м.

Несколько слов о насыщении организма водолаза индифферентными газами, в основном азотом. Индифферентные газы не участвуют в жизненных процессах и находятся в крови и тканях человека в растворенном состоянии. Количество растворенного в организме человека индифферентного газа пропорционально его парциальному давлению. С увеличением парциального давления индифферентного газа растворимость его в крови человека увеличивается. Растворенный газ разносится с кровью по всему организму, переходит в ткани и растворяется также и в них. Возвращаясь в легкие, кровь вновь насыщается газами и разносит их по всему организму. Так происходит до полного насыщения тканей индифферентными газами.

При понижении парциального давления газа описанный процесс идет в обратном порядке. Однако скорость насыщения и рассыщения неодинакова. Если насыщение организма газами происходит безболезненно, то при понижении давления (особенно при быстром понижении) газ из тканей выделяется так интенсивно, что кровь не успевает выносить его в легкие, и он задерживается в ней в виде мелких газовых пузырьков, которые, двигаясь вместе с током крови, закупоривают кровеносные сосуды, в результате чего может наступить паралич и даже смерть. Эту болезнь, называющуюся кессонной, можно предотвратить, совершая подъем водолаза с глубины постепенно, с остановками, во время которых газовые пузырьки растворяются в крови, и последняя успевает выносить газ в легкие. Постепенное снижение давления на организм водолаза называется декомпрессией.

Из приведенного выше анализа видно, что возможности спуска водолаза на большие глубины ограничены. Усиленные исследования, которые проводятся в США и в других капиталистических странах, показывают, что, применяя для дыхания различные смеси, человек может погружаться лишь на глубину до 200 м.

Правда, в последние годы отдельные исследователи погружались и на большие глубины. В связи с этим следует упомянуть о погружениях Ганса Келлера — молодого швейцарского математика, который совместно с известным врачом-физиологом Альбертом Бюльманом разработал новую теорию азотного наркоза. В противоположность общепринятой теории, согласно которой наркоз вызывается чрезмерным насыщением крови азотом, Келлер и Бюльман полагают, что причиной его является соединение кислорода высокого давления с большим количеством углекислого газа в крови. Основываясь на этом предположении, Келлер и Бюльман разработали теорию применения новых газовых смесей, а также некоторые технические приемы спусков и подъемов водолаза, благодаря которым Келлеру удалось сделать ряд погружений на глубину до 300 м; причем подъем с этих глубин производился в рекордно быстрое время. Так, подъем с глубины 155 м занял у Келлера всего 45 мин, в то время как по классической схеме декомпрессии он должен был длиться около 7 ч.

Исследования последних лет позволяют надеяться, что существуют неизведанные еще пути, следуя которыми, человек может проникать все дальше и дальше в глубь подводного мира.

Итак, глубина погружения в водолазном снаряжении ограничена вследствие физиологического воздействия давления воды на организм человека. Стало быть, достигнуть больших глубин можно лишь в жестких замкнутых камерах, способных выдерживать огромные давления. Поэтому подлинные глубоководные погружения стали возможны только в начале двадцатого столетия, когда человек сумел спроектировать и построить замкнутые, достаточно прочные камеры.

Первой близкой к современным камерой, по-видимому, следует считать подводную камеру Ганса Гартмана, которую он построил в 1911 г. Камера Гартмана была оборудована специальной оптической системой для фотографирования на расстоянии до 38 м. Для освещения камеры применялись аккумуляторные батареи. Углекислота, выделяемая при дыхании человека, поглощалась специальным прибором. В этой камере, спускаемой и поднимаемой на стальном тросе, Гартман сумел достичь глубины 458 м.

Следующей подводной камерой был советский гидростат, сконструированный в 1923 г. инженером Г. И. Даниленко (рис. 2).

Рис. 2. Гидростат Даниленко.

Корпус гидростата — клепаный цилиндр со сферическими донышками. Он имел иллюминатор с наружным освещением для наблюдения. Для аварийного всплытия в нижней части гидростата размещался балласт, привод отдачи которого приводился в действие изнутри камеры.

При помощи гидростата Г. И. Даниленко производились поиски затонувших кораблей. Так, в Черном море был найден английский корабль «Черный принц», а в Финском заливе — канонерская лодка «Русалка», затонувшая в 1893 г.

Определенный интерес представляет подводная камера, сконструированная в США в 1925 г. и рассчитанная на погружение до глубин 1000 м. Камера представляла собой двухстенный стальной цилиндр диаметром 75 см, под днищем которого находился балласт, удерживаемый электромагнитами. В воде камера могла вращаться вокруг вертикальной оси и наклоняться на небольшой угол для осмотра дна, что осуществлялось с помощью трех гребных винтов. Камера была оборудована приспособлениями для захвата морских организмов, просверливания отверстий в бортах судов и закладывания подъемных крюков. Внутри камеры размещались приборы для определения глубины, компас, электрические грелки, хронометр, фотоаппаратура, термометры для измерения температуры воды, телефон для связи с поверхностью. Экипаж из 2 человек мог находиться в камере под водой в течение 4 ч. Камера использовалась для исследования древних городов Карфагена и Позиллино, а также для отыскания затонувших кораблей. На глубину 1000 м эта камера так и не опускалась.

В 1929 г. американцы Д. Бартон и В. Биб, использовав опыт постройки предыдущей камеры, создали глубоководную камеру, названную ими батисферой[3]. В этой камере отважные исследователи опустились в 1930 г. в Атлантическом океане у Бермудских островов на глубину 240 м.

После значительного числа пробных погружений без людей и введения ряда усовершенствований в конструкцию и оборудование батисферы 15 августа 1934 г. Биб и Бартон совершили свое известное погружение на глубину 923 м. Эта глубина лимитировалась тросом, имевшим длину 1067 м. Следует отметить, что наблюдения, выполненные исследователями во время спуска, сыграли определенную роль для дальнейшего изучения морских глубин.

В 1937 г. в нашей стране под руководством академика Ю. А. Шиманского был спроектирован гидростат, являвшийся крупным научным и техническим достижением для своего времени.

Гидростат, предназначенный для спусков на глубину до 2500 м и рассчитанный на пребывание в нем двух человек в течение 10 ч, был оборудован научно-исследовательскими приборами общим весом 600 кг. Для визуального наблюдения, а также для производства фото- и киносъемок в корпусе гидростата имелись два иллюминатора. Погружение и всплытие гидростата осуществлялось самостоятельно. Для погружения в уравнительную цистерну принималась вода; регулировкой приема воды или ее откачки достигалось погружение или всплытие с желаемой скоростью. При необходимости всплытие гидростата могло быть ускорено отдачей двух твердых грузов весом до 150 кг. Для увеличения скорости погружения к гидростату дополнительно подвешивался груз на тросе длиной около 100 м, который одновременно предохранял камеру от ударов о дно моря или подводные препятствия.

Перемещение гидростата в горизонтальной плоскости осуществлялось с помощью гребного винта, приводимого в действие электрическим мотором мощностью 2 л. с. Скорость горизонтального перемещения составляла около 0,3 м/сек на расстояние до 3 км. Для вращения гидростата вокруг вертикальной оси служил инерционный механизм, состоящий из массивного маховика на вертикальной оси, приводимого во вращение электромотором мощностью 0,4 л. с. со скоростью около 45° в минуту. Вес гидростата составлял 10,5 т; его опускание на глубину 2500 м осуществлялось за 20 мин, а подъем с этой глубины за 10–15 мин.

В течение последних 20 лет гидростаты строились в ряде стран. Так, в 1944 г. в СССР был построен гидростат ГКС-6, автором проекта которого был инженер А. 3. Каплановский. В Японии в 1951 г. был построен гидростат «Куро-Сио», а в Италии в 1957 г. вступил в строй гидростат конструкции Галеацци. Построен был также гидростат и во Франции.

Однако зависимость от корабля-носителя и необходимость опускания на трос-кабеле ограничивают использование гидростатов и батисфер и ставят под сомнение надежность их эксплуатации. Поэтому ученые и конструкторы считают, что ныне назрела необходимость в создании автономных подводных камер.

Проблема конструирования подобной камеры была решена швейцарским ученым Огюстом Пикаром[4]. Субсидируемый Бельгийским национальным фондом научных исследований, Огюст Пикар построил в сентябре 1948 г. батискаф ФНРС-2, способный погружаться на большие глубины.

В 1953 г. в Италии при непосредственном участии Огюста Пикара был построен новый батискаф «Триест», с помощью которого удалось достигнуть глубины 10 911 м.

В последние годы за рубежом проектируются и строятся самые разнообразные подводные камеры, отличающиеся друг от друга по своему назначению и техническим данным. В целях систематизации изложения материала авторы сочли необходимым классифицировать подводные камеры по наиболее существенным признакам (рис. 3):

Рис. 3. Классификация подводных камер.

А. В зависимости от глубины погружения:

— на подводные камеры больших глубин (глубоководные камеры), погружающиеся на 200 м и более[5];

— на подводные камеры малых глубин, погружающиеся менее чем на 200 м.

Б. В зависимости от обеспечивающего надводного судна — носителя:

— на неавтономные подводные камеры, связанные при погружении (всплытии) и работе с обеспечивающим надводным судном-носителем тросом или трос-кабелем;

— на автономные подводные камеры, которые погружаются, всплывают и передвигаются самостоятельно с помощью собственных энергетических установок.

Автономные подводные камеры по способу погружения и всплытия в свою очередь можно подразделить на три группы:

1-я группа — батискафы, погружение и всплытие которых происходит так же, как у дирижабля. Как известно, для подъема дирижабля отдают груз или отвязывают стропы, соединяющие дирижабль с тяжелым грузом на земле, а для приземления выпускают более легкий, чем воздух, газ из баллона. Точно так же погружаются и всплывают спроектированные на этом принципе подводные камеры: сначала выпускают более легкую, чем вода, жидкость из поплавка и камера при этом погружается, а затем для всплытия камеры отдают груз. Однако при проектировании подводных камер должно непременно учитываться давление воды, соответствующее глубине погружения. Отсюда вместо сжимаемого легкого газа в подводных камерах применяется практически несжимаемая жидкость, а сама гондола, где находятся люди, выполняется герметичной, способной выдерживать огромное давление воды.

2-я группа — подводные камеры, погружение и всплытие которых происходит так же, как у вертолета. Для погружения и всплытия камеры служит винт, вращение которого вокруг вертикальной оси создает тягу.

В зависимости от направления тяги подводная камера либо всплывает, либо погружается. Так как подобные камеры обычно рассчитываются на погружение до 5000–7000 м, их называют мезоскафами[6].

3-я группа — подводные камеры, погружение и всплытие которых осуществляется так же, как у обычных подводных лодок, т. е. с помощью заполнения или осушения балластных цистерн. При заполнении цистерн забортной водой подводная камера погружается, а при вытеснении воды из цистерны сжатым воздухом или газом — всплывает.

Подводные камеры, спроектированные на таком принципе погружения и всплытия, обычно называют научно-исследовательскими подводными лодками. Заметим, что продувание балластных цистерн сжатым воздухом или газом рационально лишь на глубинах менее 1500 м. Поэтому часто научно-исследовательские подводные лодки дополнительно к системе продувания балластных цистерн имеют еще вертикально расположенные винты и отдаваемый при необходимости твердый балласт.

Как неавтономные, так и автономные камеры больших и малых глубин могут быть обитаемыми (т. е. с людьми на борту) и необитаемыми. Успехи науки и техники позволяют создавать камеры, которые выполняли бы функции без нахождения в них человека, и такие камеры в настоящее время уже имеются. Тем не менее следует отметить, что большая часть построенных или проектируемых камер выполняется в обитаемом варианте. В дальнейшем, чтобы не затруднять изложения, авторы не станут подразделять камеры на обитаемые или необитаемые, однако при описании конкретных типов камер на это обстоятельство будет специально указываться.

НЕАВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН

Неавтономные подводные камеры, связанные с обеспечивающим судном тросом или трос-кабелем, подразделяют на гидростаты, батисферы и подводные роботы.

Известно, что прочность корпуса любой подводной камеры, выдерживающей огромное давление воды, зависит не только от материала и толщины стенок корпуса, но также и от его формы. Наименее прочны при больших гидростатических давлениях корпуса камер с плоскими стенками, более прочны круговые цилиндрические корпуса и очень прочны сферические корпуса.

Подводные камеры с оболочками круговой цилиндрической формы называют гидростатами, а камеры, имеющие сферическую форму корпуса, — батисферами.

К неавтономным подводным камерам относятся также подводные роботы, управляемые на расстоянии по кабелю или действующие по заранее заданной программе и предназначенные, как правило, для производства работ на больших глубинах.

Ниже приведены некоторые конструкции отечественных и зарубежных гидростатов, батисфер и подводных роботов.

Гидростаты

Гидростат ГКС-6 (рис. 4) был построен в СССР в 1944 г. по проекту инженера А. 3. Каплановского.

Рис. 4. Подъем гидростата ГКС-6 на борт судна-базы.

Рассчитанный на размещение одного человека, этот гидростат состоял из двух стальных цилиндров: верхнего диаметром 800 мм и нижнего диаметром 680 мм, между которыми был вставлен пояс в виде усеченного конуса. Гидростат высотой 2,635 м и весом 1120 кг имел грушеобразную форму со сферическими днищами, что придавало ему хорошую остойчивость, особенно при погружении.

Наблюдатель размещался внутри ГКС-6 на вращающемся стуле и мог вести обзор через пять иллюминаторов, прорезанных в корпусе. При аварийном всплытии достаточно было отдать прикрепленный к днищу груз, чтобы сообщить гидростату положительную плавучесть, равную 60 кг.

Параллельно держащему стальному тросу к гидростату подводились электрический и телефонный кабели. Единственным потребителем электрической энергии был прожектор, установленный снаружи корпуса. Регенерационная установка ГКС-6 состояла из запаса кислорода, хранившегося в баллоне, и поглотителя углекислоту.

При проектировании гидростат рассчитывался на глубину погружения 400 м, однако использовался только на глубинах до 70 м.

С помощью гидростата ГКС-6 были получены важные сведения о жизни рыб, о строении и форме косяков, о реагировании трески и пикши на различные источники шумов, ультразвук и свет прожекторов, а также проведены ценные наблюдения за работой рыболовных тралов. Так, было установлено, что тралы имели малое вертикальное раскрытие, равное всего 2,5 м, в то время как высота рыбного косяка достигает 12 м.

Гидростат ГГ-57 Гипрорыбфлота (рис. 5) был спроектирован в СССР в 1957 г. и ныне находится в эксплуатации.

Рис. 5. Внешний вид гидростата ГГ-57 Гипрорыбфлота.

Его постройка связана с тем, что гидростат ГКС-6 не мог погружаться на необходимую для научных исследований глубину и не имел современного оборудования.

Основные характеристики гидростата ГГ-57: расчетная глубина погружения 600 м, объемное водоизмещение (при аварийном всплытии) 2,21 м^3, вес с балластом (аварийным грузом) в воздухе 2,37 т, положительная плавучесть при аварийном всплытии 70 кг, отрицательная плавучесть при нормальной эксплуатации 103 кг, вес балласта 246 кг, наибольшая высота 3,35 м, наибольший диаметр 1,25 м, начальная метацентрическая высота в надводном положении без балласта 6 см.

Корпус гидростата, изготовленный из прочной легированной стали, выполнен в виде двух поставленных друг на друга цилиндров: верхнего диаметром 1,10 м и нижнего диаметром 0,80 м, соединенных между собой усеченной конической вставкой. Днища гидростата выполнены в виде полусфер. В корпусе толщиной 12–16 мм имеется 5 иллюминаторов диаметром 140 мм, изготовленных из органического 60-мм стекла. Для осмотра морского дна иллюминаторы размещены в конусной части корпуса на равных расстояниях друг от друга под углом к горизонтали 75° и направлены в сторону дна.

Для аварийного всплытия гидростата предусмотрены два варианта устройств отдачи балласта с одновременным обрезанием троса и кабеля. Первый вариант устройства— гидравлический, работающий за счет гидростатического давления столба воды, которое при принятых размерах конструкции устройства (точнее, при выбранном диаметре поршня) на глубине 600 м создает силу в 1500 кг. Второй вариант устройства — механический, предусматривающий аварийную отдачу балласта с помощью специального шпинделя.

На гидростате установлены мощный прожектор (0,75 квт при силе света ламп ближнего и дальнего действия 50 000 и 10 000 свечей) и лампа-вспышка с автоматическим включением для фотографирования. Для удобства работы и наблюдения из любого иллюминатора прожектор и лампа-вспышка установлены на кронштейне, который может поворачиваться вокруг вертикальной оси на 400°. Все повороты и наклоны осветительных приборов (вниз на 62° и вверх на 22°) производятся с помощью электрогидропривода. Для подачи электроэнергии в камеру и телефонной связи с поверхностью использован единый кабель с разрывным усилием 1000 кг. Диаметр спускового стального троса 25 мм. Диаметр входного люка 450 мм; уплотнение между крышкой и комингсом люка выполнено в виде резинового кольца. Для смягчения рывков, которые передаются гидростату при качке судна-носителя на волнении, в систему подвески камеры включен пружинный амортизатор.

Для создания условий, обеспечивающих нормальную работу исследователей в течение 6 ч, в камере гидростата установлено следующее оборудование: фотометр для измерения горизонтальной освещенности воды, шкала Фореля-Ула для определения цвета воды, термометр, газоанализатор для определения содержания кислорода и углекислоты, психрометр для определения влажности воздуха в гидростате, барометр для определения давления воздуха, глубиномер для определения глубины погружения, электромагнитный компас, регенератор воздуха для поглощения углекислоты и выделения кислорода, а также фото- и киноаппараты. Последние установлены на кольцевом направляющем полозе таким образом, чтобы можно было вести киносъемку против любого из пяти иллюминаторов (рис. 6).

Рис. 6. Внутреннее устройство гидростата ГГ-57 Гипрорыбфлота: 1 — сварной корпус с наружными ребрами жесткости; 2 — входной люк; 3 — поворотный прожектор и лампа-вспышка; 4 — устройство для отдачи троса; 5 — масляный электронасос гидравлической системы поворота прожектора; 6 — компас; 7 — киноаппарат на кольцевой направляющей; 8 — иллюминатор; 9— поворотный стул; 10 — устройство для отдачи балласта; 11 — балласт (чугунная плита).

В отечественной литературе гидростат Гипрорыбфлота ГГ-57 иногда называют батистатом «Север-1».

Гидростат «Куро-Сио» построен в Японии в 1951 г. Он рассчитан на двух наблюдателей и может погружаться на глубину до 200 м (рис. 7).

Рис. 7. Схематическое изображение гидростата «Куро-Сио»: 1 — вертлюг; 2 — «уздечка» подъемного троса; 3 — наблюдательная камера; 4 — воронка для биологических проб; 5 — шасси с грузом; 6 — вращающийся прожектор.

Камера гидростата имеет диаметр 1,48 м и высоту 1,58 м, толщина ее стенок 14 мм, толщина сферических днищ 26 мм, вес в сборе 3,38 т. Стальной трос диаметром 20 мм крепится к вертлюгу, предохраняющему трос от закручивания.

В отличие от других гидростатов «Куро-Сио» снабжен четырехлопастным гребным винтом и рулями, что дает ему некоторую самостоятельность в перемещении, например при покладке на дно. Для обеспечения кругового обзора камера может поворачиваться относительно деревянного шасси. Для аварийного всплытия отдаются шасси с балластом и рули, имеющие отрицательную плавучесть. Кроме того, гидростат может быть поднят при помощи запасного троса, прикрепленного к плавающему на поверхности моря бую.

В гидростате имеется 7 иллюминаторов с органическими стеклами — 5 вверху и 2 внизу корпуса. Для защиты от попадания воды через неисправный иллюминатор предусмотрены стальные заглушки, закрывающиеся автоматически при воздействии на них давления воды. Улучшению обзора помогает специальная система зеркал.

Входной люк гидростата диаметром 450 мм может открываться и закрываться как изнутри камеры, так и снаружи. Электрический и телефонный кабели помещены в общую парусиновую оболочку для удобства наматывания на вьюшку.

Запас кислорода хранится в единственном баллоне. Контроль за расходом кислорода осуществляется при помощи простого устройства в виде стеклянного сосуда с водой, проходя через которую кислород «пробулькивает» (зная скорость «пробулькивания», можно определить расход кислорода). В гидростате имеется поглотитель углекислоты, состоящий из металлических сеток с 2 кг каустической соды и углекислого натрия. Для улучшения очистки воздуха от углекислоты его прогоняют через поглотитель электровентилятором. Влага поглощается силикагелем.

Гидростат снабжен гребным электродвигателем мощностью 2 л. с. для вращения четырехлопастного чугунного винта, с помощью которого гидростат двигается вдоль дна с небольшой скоростью. Управление двигателем позволяет менять не только его обороты, но и направление вращения.

Для ориентации под водой в гидростате установлены гирокомпас, два глубиномера и два кренометра. Кроме того, на нем размещены: специальное устройство для взятия проб грунта, распределительный электрощит, эхолот для своевременного обнаружения препятствий и рыбных косяков, телефон для связи с поверхностью, два прожектора мощностью по 500 вт, один из которых установлен на управляемой поворотной раме, а другой — неподвижно в нижней части гидростата. Лампы прожекторов заключены в прочные стальные оболочки с плексигласовыми иллюминаторами. Рядом с каждым прожектором установлено по одной ксеноновой лампе-вспышке для фотографирования.

Гидростат «Куро-Сио» предназначен для изучения жизни и поведения различных видов рыб, а также исследования континентальной отмели в омывающих Японию морях. Недостатком гидростата является малая глубина погружения.

Гидростаты конструктора Галеацци, построенные в 1957 г. в Италии, предназначены для проведения научных исследований, осмотра морского дна, а также фото-и киносъемок на глубинах 300 и 600 м (рис. 8, 9).

Рис. 8. Гидростат Галеацци на 300 м.

Рис. 9. Гидростат Галеацци на 600 м.

Гидростаты, рассчитанные на глубину погружения 300 м (первый вариант) и 600 м (второй вариант), имеют следующие основные весо-габаритные характеристики[7]:

вес в воздухе с балластом без оператора — 750/1155 кг;

вес в воздухе без балласта и без оператора 450/780 кг;

вес балласта 300/300 кг;

высота наибольшая 2250/1940 мм;

диаметр наибольший 960/1170 мм;

диаметр спускового стального некрутящегося троса 10,5/15.0 мм.

Внешний корпус выполнен в виде соединенных между собой сферических секций.

Гидростаты рассчитаны на одного оператора, сидящего на вращающемся стуле. Для улучшения обзора гидростаты имеют 12 (первый вариант) и 16 (второй вариант) иллюминаторов, расположенных в два ряда в шахматном порядке и развернутых под углом вверх и вниз. Диаметры иллюминаторов в свету 6x160, 6x127 мм для первого варианта и 8x127 и 8x100 мм для второго варианта. Толщина кварцевых стекол всех иллюминаторов 28 мм. Снаружи иллюминаторы защищены металлическими фланцами и амортизаторами с резиновыми прокладками. Для защиты основных стекол от случайных ударов перед каждым иллюминатором установлены защитные стекла меньшей толщины (7 мм). Между наружными (защитными) и внутренними (основными) стеклами циркулирует вода. Основные стекла иллюминаторов выдерживают нагрузку от 120 до 300 атмосфер в зависимости от диаметров стекол. Кроме бортовых иллюминаторов, на гидростатах обоих вариантов для обзора непосредственно над камерой в крышке корпуса имеется по два смотровых иллюминатора диаметром 2x64 мм с толщиной стекол 25 мм.

Для аварийного всплытия предусмотрена отдача балласта, расположенного в нижней части гидростата. Одновременно имеется стопорное устройство, предотвращающее непредвиденное отделение балласта. Для предохранения гидростата от ударов о грунт при быстром погружении балласт подвешен на двухметровом тросе. После отделения балласта и спускового стального троса диаметром 15 мм и перерезания телефонного кабеля гидростат, приобретая положительную плавучесть 40–60 кг, всплывает со скоростью 2 м/сек и удерживается на поверхности в вертикальном положении.

Гидростаты имеют систему регенерации воздуха, включающую кислородные баллоны с запасами кислорода на 3 ч для первого варианта и на 6 ч для второго варианта и по два патрона с едким натром специального перезаряжающего устройства Галеацци. На гидростатах установлены телефон и остеофон, предназначенные для связи с обеспечивающим судном.

Гидростат, рассчитанный на глубину погружения 600 м, имеет самостоятельное подводное освещение, в которое входят 3 лампы по 1000 вт, питающиеся от аккумуляторной батареи емкостью 120 а•ч. Освещение тремя лампами рассчитано на 50 мин, а одной аварийной лампой на 4 ч.

В 1957 г. гидростаты Галеацци успешно погружались на глубины до 350 и 650 м, на которых пробыли около часа. Небольшие размеры и вес этих гидростатов, надежность всех узлов создали им популярность среди исследователей многих стран.

Батисферы

Батисфера «Век прогресса» В. Биба и Д. Бартона была построена в США в 1929 г. На ней был совершен ряд рекордных погружений на огромные для того времени глубины, в том числе и погружение 15 августа 1934 г. на глубину 923 м.

В 1938 г. батисфера была капитально отремонтирована, на ней заменили кварцевые стекла и другое оборудование.

Сферический корпус батисферы «Век прогресса» наружным диаметром 1440 мм и толщиной стенок 32 мм представлял собой толстостенную стальную отливку, имеющую пять отверстий: три для иллюминаторов, изготовленных из кварца, диаметром 152 мм и толщиной 76 мм, одно под входной люк диаметром 350 мм и одно для прохода кабеля диаметром 28 мм. Вес батисферы 2450 кг. В целях уменьшения веса основание батисферы— шасси было выполнено из дерева. Крышка люка закреплялась 10 болтами и надежно закрывала отверстие диаметром 350 мм. На корпусе батисферы имелась скоба, к которой крепился стальной трос диаметром 22 мм. Подача в батисферу электроэнергии и связь с судном-носителем осуществлялись по единому кабелю, состоявшему из четырех проводов (двух электрических и двух телефонных) общим наружным диаметром 28 мм. Для предохранения от разрыва кабель привязывался к стальному тросу.

Внутри батисферы были установлены только самые необходимые устройства и приборы: два кислородных баллона емкостью по 604 л, снабженные дозирующим устройством, подающим 2 л кислорода в минуту, два химических поглотителя углекислоты с электровентилятором, прожектор мощностью 1500 вт с оптической системой линз, которая давала свет силой 2500 св. Установка прожектора внутри камеры имела большие недостатки. Из-за того что прожектор сильно нагревал воздух в батисфере (вследствие чего могло лопнуть стекло иллюминатора), а также мешал видеть что-либо в других иллюминаторах, большую часть времени исследователи сидели в темноте. Кроме того, в батисфере размещались фотометр для определения естественной освещенности, измеритель влажности, барометр, термометр, бинокль, фонарь и аптечка. Последняя на батисфере оказалась весьма кстати, так как батисфера сильно раскачивалась и исследователи получали много ушибов.

Батисфера «Век прогресса» и в наше время продолжает оставаться батисферой-рекордсменом. Достигнутая в ней Бартоком в 1948 г. глубина 1360 м является по сей день мировым рекордом погружения для неавтономных подводных камер.

Батисфера советских инженеров Михайлова, Нелидова и Кюнстлера, рассчитанная на глубину погружения 600 м, была спроектирована в 1936–1937 гг. для проведения научно-исследовательских работ по океанологии и ихтиологии.

Корпус батисферы диаметром 1750 мм состоял из двух стальных литых полусфер, соединяющихся вместе на фланцах, стягиваемых болтами. С увеличением глубины погружения благодаря давлению воды полусферы прижимались друг к другу, в результате чего происходило самоуплотнение в месте разъема.

В верхней полусфере имелся входной люк. В каждой из полусфер было расположено по одному иллюминатору. На нижней полусфере перпендикулярно друг другу устанавливались четыре стабилизатора, которые создавали дополнительное сопротивление, препятствовавшее вращению батисферы на тросе. Батисфера была рассчитана на одного наблюдателя. На ней устанавливались необходимые для исследований приборы.

В заключение отметим, что, несмотря на недостатки гидростатов и батисфер, связанные в основном с наличием спускового троса, с помощью этих камер проводятся многие исследования, имеющие практическое значение для увеличения рыбного промысла, целей океанографии и проведения специальных подводных работ. Кроме того, опыт, накопленный в результате эксплуатации гидростатов и батисфер, позволяет создавать более совершенные подводные камеры.

Подводные роботы

Телеуправляемая система «Соларис» (рис. 10), построенная ВМС США, рассчитана на глубину погружения до 600 м.

Рис. 10. Система «Соларис».

При помощи этой системы производят поиск и подъем затонувших торпед, ракетных двигателей и головок, а также выполняют некоторые подводные работы, и в частности прокладывают подводные кабели, поднимают со дна моря предметы весом до 3,4 т, осматривают подводную часть кораблей.

Эта система может использоваться также для обнаружения затонувших подводных лодок.

В комплект системы «Соларис» входят три основных устройства: исполнительный орган, кабель для подачи питания и управления и пульт управления.

Исполнительный орган представляет собой прочную сферу диаметром около 1 м и толщиной 12 мм, изготовленную из сплавов алюминия (рис. 11).

Рис. 11. Устройство системы «Соларис»: 1 — сфера; 2 — винт; 3 — сальник кабеля; 4 — кабель; 5 — соединительная муфта; 6 — люк; 7 — телевизионная камера в вертикальном положении; 8 — телевизионная камера; 9 — кронштейн; 10 — прожектор; 11 — излучатель гидролокатора; 12 — телевизионная камера в приподнятом положении; 13 — захват; 14 — привод захвата; 15 — цистерна плавучести; 16 — рама; 17 — привод сферы; 18 — обтекатель двигателя; 19 — подъемный рым; 20 — рабочий трос; 21 — привод поворотного устройства; 22 — источник питания; 23 — щиток привода управления; 24 — вал рамы; 25 — двигатель насоса; 26 — аккумулятор гидравлический; 27 — насос; 28 — прибор, сигнализирующий о появлении течи; 29 — коленчато-рычажное соединение; 30 — открытое положение захвата; 31 — закрытое положение захвата; 32 — поднимаемый предмет; 33 — блок захвата; 34 — перепускной клапан; 35 — сервоклапаны; 36 — цапфа для погрузки на корабль; 37 — привод рамы; 38 — гидролокатор.

На сфере и внутри нее установлены различное оборудование, механизмы и устройства. В верхней части сферы имеется люк для доступа к оборудованию, а в нижней смонтировано несколько приспособлений для выполнения подводных работ, главным из которых является рычажный захват для подъема цилиндрических предметов. Другие приспособления служат для прокладки кабеля, установки предметов и подрывных зарядов.

В качестве движителей камеры используются два винта, способные поворачиваться в вертикальной плоскости независимо друг от друга и обеспечивающие разворот сферы и ее движение со cкоростью 1,7 уз.

Рычажный захват и привод разворота вала винтов работают от системы гидравлики, имеющей насос с электроприводом. Мощность электродвигателя 15 л. с., производительность насоса 3,64 л/мин при давлении 204 кг/см^2. От системы гидравлики работают также поворотные механизмы рамы и телевизионной камеры.

В сфере установлены гидролокатор для измерения глубины и обнаружения предметов и прибор, дающий условный сигнал на поверхность при нарушении герметичности камеры.

Исполнительный орган снабжен телевизионной установкой, закрепленной на перемещающемся кронштейне. Четыре лампы мощностью по 500 вт обеспечивают дальность видимости предметов под водой до 7,5 м.

Сфера спускается с надводного корабля на стальном тросе диаметром 12,5 мм. Для передачи сигналов от телевизионной камеры, подачи электроэнергии, исполнительных команд и сигналов контроля служит специальный кабель.

Пульт управления, размещаемый на надводном корабле, контролирует курс и глубину погружения исполнительного органа, расстояние от дна, азимут плоскости захватов, угол их наклона, обороты винтов. На пульте имеется экран телевизора.

Кабель и трос намотаны на две лебедки, действующие синхронно. Оператор, работающий на пульте управления, получает данные о скорости вращения лебедки, длине вытравленного троса, температуре, напряжении и силе тока электрогенератора, подающего электроэнергию к исполнительному органу.

Самоходная установка РУМ (подводный дистанционно-управляемый манипулятор) для производства глубоководных исследований, построенная в США, рассчитана на глубину погружения до 600 м (рис. 12).

Рис. 12. Самоходная установка РУМ.

Эта установка может нести полезную нагрузку весом до 450 кг, а без манипулятора и до 900 кг, перемещаться по грунту со скоростью 3 уз, взбираться на возвышенности, имеющие уклон до 30°, и преодолевать преграды высотой до 30 см.

Основой для корпуса и ходовой части установки РУМ послужил пехотный самоходный транспортер. Установка имеет манипулятор, четыре телевизионные камеры и гидролокатор.

Манипулятор изготовлен из легированной стали по типу манипуляторов, используемых в атомных лабораториях. Он копирует действия человеческой руки. Его «кисть» имеет два захвата, «запястье» может поворачиваться в любом направлении, «локоть» сгибаться, а «плечо» наклоняться и поворачиваться вокруг своей оси.

Стрела с гидравлическим приводом поддерживает манипулятор и дает ему возможность выдвигаться на длину 4,5 м, а также используется для подъема тяжелых предметов.

Телевизионная установка камеры имеет 4 объектива, два из которых направлены вперед, один — назад и один служит для контроля за движением манипулятора. Установка освещается ртутными лампами.

Управляется установка РУМ с берега по коаксиальному кабелю длиной 7600 м, по которому передаются 38 исполнительных команд и показаний приборов, сигналы от телевизионных камер и гидролокатора, а также электроэнергия для ламп освещения и главного электродвигателя.

Проектом предусмотрено иметь в комплекте РУМ подводный вертолет с подъемной силой 3630 кг при вертикальной скорости подъема 36,6 м/мин для преодоления непроходимых участков пути. Изменение угла поворота трех лопастей винта, скорости вращения и глубины погружения вертолета осуществляется по командам с берега.

По сообщению американской прессы, в лаборатории оружия ВМС США рассматривалось предложение промышленности о создании подводного робота, предназначенного для проведения поиска затонувших объектов в открытом море. Вес робота 500–700 кг, предполагаемая глубина погружения 600 м, размеры 1,5х1,5x3 м. Спуск робота предполагается осуществлять с надводного корабля. Управление передвижением камеры и производство работ по глубине должно производиться с поверхности по кабелю длиной 1200 м. В роботе проектируется разместить телевизионную установку, двигатель, приборы управления, манипуляторы и систему контроля. Манипуляторы робота должны весить около 45 кг; их рабочие органы, выдвинутые из корпуса на 0,6 м, будут находиться в пределах обзора телевизионной установки. Скорость движения робота в воде против течения 3 уз. Предполагается, что робот сможет управляться на глубине 300 м или на грунте С Точностью до ±7 см.

По мере изучения и освоения богатств Мирового океана будут создаваться все новые и новые подводные роботы, способные производить сложнейшие операции по заданной программе или при управлении с помощью кабеля. Но наряду с роботами будут необходимы и управляемые людьми камеры с манипуляторами, так как любая «умная» машина не сможет полностью заменить глаза и ум человека. Периодическое присутствие человека на дне моря потребуется для ремонта и наладки подводных роботов, контроля за ходом рабочего процесса и выполнения особо сложных работ. Человек должен опускаться на дно в камере, защищающей его от давления воды и позволяющей ему выполнять определенные операции под водой.

Вот как представляет инженер А. Н. Дмитриев будущую камеру, названную им батиандром, что означает глубинный человек (рис. 13).

Рис. 13. Батиандр — подводный робот: 1 — излучатель гидролокатора; 2 — входной люк; 3 — приборный щит; 4 — баллоны с кислородом; 5 — прочная сфера; 6 — захваты; 7 — энергетический блок; 8 — аварийный аккумулятор; 9 — прожектор; 10 — манипуляторы.

По форме батиандр — сфера диаметром 1,5 м, имеющая люк и иллюминаторы для наблюдения. Батиандр, обладающий постоянной положительной плавучестью, по замыслу автора, сможет погружаться за счет принятия твердого балласта в клешнях. Кроме того, он снабжен гайдропом — тросом с грузом, обеспечивающим мягкую покладку камеры на грунт. В случае аварии оператор отдаст балласт, камера получит положительную плавучесть и быстро всплывет на поверхность. Перемещаться батиандр должен с помощью двух поворотных водометных движителей, которые обеспечат ему маневрирование во всех плоскостях.

Для производства работ предполагается иметь два манипулятора с гидравлическим приводом, подводный телевизор и гидролокатор. Внутри камеры должны постоянно поддерживаться благоприятные для человека условия. В качестве источника электроэнергии предполагается использовать аккумуляторную батарею большой емкости. Следует заметить, что создание подобной подводной камеры является осуществимой задачей.

Проблемы освоения глубин Мирового океана выдвигают требования о создании универсальных подводных роботов, способных добывать со дна моря полезные ископаемые и транспортировать их на сушу или поднимать на поверхность. Темпы изучения и освоения морских глубин в наши дни позволяют думать, что эта мечта осуществится в недалеком будущем.

АВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН

Понятие батискаф[8] появилось в октябре 1948 г. после первого погружения под воду новой подводной камеры ФНРС-2, спроектированной и изготовленной на средства Бельгийского национального фонда при непосредственном участии профессора Огюста Пикара.

Идея создания батискафа созрела у О. Пикара во время его увлечения воздухоплаванием. Пикар решил создать камеру, предназначенную для плавания под водой, подобную дирижаблю. Для этой цели баллон (поплавок) батискафа вместо легкого газа наполнялся бензином, а гондола его (сфера) изготовлялась прочной, способной выдерживать огромное давление воды на больших глубинах.

Батискаф Пикара состоял из несущего корпуса, к которому подвешивалась обладающая отрицательной плавучестью прочная сфера с размещенными в ней исследователями и оборудованием. Несущий корпус, выполненный в виде легкой металлической оболочки (цистерны), был заполнен бензином, благодаря чему подводная камера имела плавучесть, близкую к нулевой. Погружался и всплывал батискаф самостоятельно, т. е. он ничем не был связан с обеспечивающим судном.

В 1954 г. Огюст Пикар предложил новый тип подводной камеры — мезоскаф, принципиально отличающийся от батискафа как по конструкции, так и по глубине погружения.

Прочная сфера мезоскафа не имеет отрицательной плавучести, поэтому отпадает и необходимость в громоздком поплавке для подвески. Если батискаф по способу погружения и всплытия напоминает подводный дирижабль, то мезоскаф — это подводный вертолет. Для погружения мезоскафа служит винт, вращением которого вокруг вертикальной оси создается тяга, погружающая камеру на глубину более 2000 м.

Ниже приведены краткие характеристики некоторых современных батискафов и мезоскафов.

Батискафы

Батискаф ФНРС-2 Огюста Пикара был первой из построенных камер этого типа. Он совершил всего несколько погружений, достигнув в ходе одного из них в 1948 г. глубины 1360 м (хотя и был рассчитан на глубину погружения 4000 м).

Батискаф состоял из прочной сферы, несущего корпуса, устройства для хранения и отдачи твердого балласта, прожекторного, сигнального и некоторых других устройств.

Прочная сфера ФНРС-2 внутренним диаметром 2 м и толщиной 90 мм была рассчитана на пребывание двух человек в течение 24 ч и размещение специального оборудования. В ней имелись отверстия: большие — для входного люка диаметром 550 мм и для иллюминатора со стеклом из плексигласа толщиной 150 мм и несколько мелких — для прохода кабелей, трубки глубиномера и вентиляционного воздухопровода, через который в батискаф поступал свежий воздух в надводном положении.

Несущий корпус батискафа длиной 6940, шириной 3180 и высотой 5770 мм (вместе со сферой) состоял из одной малой и шести больших цилиндрических цистерн общей емкостью 32 м^3, выполненных из алюминиевого сплава толщиной 3,5 мм и предназначенных для заполнения бензином. Вес батискафа с полным запасом бензина был равен 40 т.

Для обеспечения батискафу положительной плавучести в шести больших цистернах (диаметром 1500 и высотой 3000 мм) размещался основной запас бензина. В малой цистерне диаметром 850 мм, выполнявшей роль уравнительной, также находился бензин. Все цистерны были заключены в один обтекаемый стальной защитный корпус с толщиной обшивки 1 мм.

Во избежание разрушения цистерн при погружении, когда с резким возрастанием гидростатического давления изменяется температура воды и, естественно, объем бензина, одна из цистерн имела постоянное сообщение с забортной водой, а другие цистерны соединялись с ней системой трубопроводов для свободного перетекания бензина.

Для уменьшения плавучести батискафа в случае необходимости в его уравнительной цистерне имелся вентиль выпуска бензина. Однако при заклинивании этого вентиля в открытом положении существовала угроза утечки бензина из цистерны. На этот случай предусматривалась отдача твердого балласта, благодаря чему восстанавливалась потерянная плавучесть.

Твердый балласт весом 8 т предназначался главным образом для регулирования скорости погружения батискафа в пределах 0,1–1,0 м/сек, которая изменяется в зависимости от температуры забортной воды. Он состоял из железной дроби, помещавшейся снаружи прочной сферы в двух воронкообразных выгородках. Нижнюю часть балластных выгородок окружали витки катушек. При пропускании электрического тока через витки катушек создавалось магнитное поле, удерживавшее балласт от выхода из выгородок и создававшее как бы «пробки» из соединившихся дробинок. При размыкании тока в цепи катушек дробинки высыпались из своих выгородок, а при замыкании отдача балласта прекращалась.

Помимо твердого балласта, могла быть отдана и аккумуляторная батарея весом 360 кг, которая служила для питания двух электродвигателей, приводивших в движение два трехлопастных гребных винта. С помощью винтов батискаф мог развивать ход до 0,2 уз, делать повороты и разворачиваться на месте.

В аварийном случае для всплытия мог быть отдан также уравновешивающий трос (гайдроп) весом 80— 100 кг, основным назначением которого являлось уменьшение скорости погружения батискафа при подходе к грунту (при этом вес батискафа уменьшался на величину выпущенного уравновешивающего троса).

Для автоматического всплытия батискафа с грунта предусматривались специальные устройства с отдачей балласта. К ним относился глубиномер, заранее установленный на глубину, при достижении которой размыкалась цепь электромагнитного устройства отдачи балласта. Если по какой-либо причине батискаф достигал грунта в месте менее глубоком, чем предусмотрено глубиномером, в момент касания дна уравновешивающим тросом размыкались соответствующие контакты, удерживающие твердый балласт. На случай отказа первых двух устройств имелся часовой механизм, установленный на определенное время срабатывания.

При попадании воды внутрь прочной сферы происходило замыкание цепи устройства из-за электропроводимости соленой морской воды, что приводило к отдаче балласта.

Три последних типа устройства автоматической отдачи твердого балласта были проверены во время испытания батискафа.

Для освещения морского дна и фотографирования снаружи батискафа было смонтировано специальное прожекторное устройство. Прожектор, лампы внутреннего освещения и приборы батискафа питались от аккумуляторной батареи, установленной в несущем корпусе.

Для обнаружения всплывшего на поверхность батискафа средствами радиолокации на нем устанавливались уголковые отражатели и имелось устройство для запуска сигнальных ракет, приводившееся в действие изнутри сферы с помощью электрических замыкателей.

На батискафе были установлены механические манипуляторы («клешни») для захвата различных предметов и взятия проб с грунта и гарпунная пушка на случай встречи с крупными морскими животными. Однако из-за малого числа погружения ФНРС-2 действие манипуляторов и глубинных пушек проверить не удалось.

В процессе испытаний батискафа ФНРС-2 были выявлены существенные недостатки этой камеры. Во-первых, конструкция несущего корпуса исключала буксировку батискафа морем, что требовало наличия мощного спуско-подъемного оборудования на судне-носителе и штилевой погоды при спусках, так как даже небольшое волнение моря приводило к серьезным разрушениям несущего корпуса. Во-вторых, отсутствовала возможность входа экипажа в батискаф и выхода из него непосредственно перед погружением и после всплытия, так как крышка входного люка сферы закрывалась снаружи. В связи с последним недостатком исследователи (Пикар и Моно) были вынуждены находиться внутри сферы по нескольку часов до спуска и после всплытия в ожидании, пока задраят люк, спустят батискаф на воду, перекачают бензин с обеспечивающего судна, загрузят твердый балласт и т. д.

Батискаф ФНРС-3, построенный в 1953 г. во Франции под руководством профессора О. Пикара и корабельного инженера П. Вильма, по сути дела, является модернизированным вариантом батискафа ФНРС-2 (рис. 14).

Рис. 14. Батискаф ФНРС-3.

Он предназначен для проведения океанографических исследований и рассчитан на глубину погружения до 6500 м с экипажем, состоящим из двух человек.

Водоизмещение батискафа 100 т, вес в воздухе без бензина 28 т, запас бензина 90 000 л, скорость хода под двумя электромоторами мощностью по 1 л. с. каждый до 0,5 уз при дальности плавания 4 мили, автономность 24 ч.

Для батискафа ФНРС-3 был создан новый обтекаемый несущий корпус (напоминавший по форме обводы подводной лодки периода второй мировой войны), к которому с помощью специальных стальных связей присоединялась прочная сфера батискафа ФНРС-2 (рис. 15).

Рис. 15. Устройство батискафа ФНРС-3: 1 — вертушка лага; 2 — компас; 3 — наружные батареи аккумуляторов; 4 — компенсационные цистерны; 5 — шахта шлюза; 6 — гребные электродвигатели и винты; 7 — носовая воздушная цистерна; 8—носовая переборка поплавка; 9 — отсеки с бензином; 10 — трубопровод для выравнивания давления в отсеке; 11— аварийный балласт; 12 — трап; 13 — маневровая цистерна; 14 — гайдроп; 15 —бункера с балластом для маневрирования; 16 — прожекторы; 17 — боковой киль-стабилизатор; 18 — направляющие для сбрасывания батарей.

Следует отметить, что подобное крепление несущего корпуса и прочной сферы не исключало опасности задевания последней за острые выступы скалистого дна или лежащие на грунте затонувшие суда.

Несущий корпус, разделенный плоскими водонепроницаемыми переборками на 13 отсеков, заполненных бензином, имеет длину 16 м и диаметр 3,45 м. Повышенная прочность его конструкции и мореходные обводы допускают буксировку батискафа в надводном положении даже при свежей погоде.

Сквозь несущий корпус проходит шахта со скоб-трапом, позволяющая экипажу спускаться в прочную сферу при нахождении батискафа на поверхности воды в крейсерском положении.

Крышка входного люка, весящая 140 кг, задраивается изнутри.

Под бензиновыми цистернами несущего корпуса размещены балластные цистерны, улучшающие мореходные качества батискафа. При заполнении водой балластные цистерны придают батискафу небольшую отрицательную плавучесть, что позволяет ему в отличие от ФНРС-2 начинать погружение без дополнительного приема твердого балласта.

Твердый балласт в виде дроби диаметром 3 мм предназначен для уравновешивания камеры при погружении с целью компенсации веса батискафа, возрастающего на величину веса объема воды, вливающейся в уравнительную цистерну из-за сжатия бензина. Весь твердый балласт расположен в четырех бункерах-цилиндрах, которые заканчиваются воронками с электромагнитными затворами.

Кроме того, имеется еще и аварийный балласт, состоящий из 2 т дроби и размещенный в специальных бункерах. Его отдают при поступлении воды в бензиновые отсеки или при закупорке дроби. В случае необходимости могут быть отданы две аккумуляторные батареи весом по 600 кг каждая, размещенные снаружи корпуса на специальных спусковых полозьях и удерживаемые четырьмя электромагнитами, а также цепь-гайдроп весом 150 кг и длиной 10 м.

На батискафе установлены два прожектора мощностью по 2000 вт, лампа для фотографирования, радиотелефон, работающий только на поверхности, ультразвуковые приборы для определения расстояния до грунта или до поверхности моря и ультразвуковой телеграф для подводной связи. Остальные специальные устройства аналогичны установленным на батискафе ФНРС-2.

Батискаф «Триест» (рис. 16, 17) был построен О. Пикаром в 1953 г. в Италии, а в 1957 г. его купили ВМС США.

Рис. 16. Батискаф «Триест».

Рис. 17. Схематический продольный разрез батискафа «Триест»: 1— носовая балластная цистерна; 2 — цистерна с бензином; 3 — лампа для освещения дна; 4 — бункер для дроби; 5 — магнитный клапан отдачи дроби; 6 — электронная Вспышка; 7 — иллюминатор; 8 — прочная сфера; 9 — входной люк; 10—шахта; 11 — гайдроп; 12 — кормовая балластная цистерна; 13 — клапан вентиляции; 14 — магнитный клапан отдачи гайдропа; 15 — магнитный клапан отдачи бункера; 16—клапан стравливания бензина; 17 — устройство для подачи воздуха; 18 — винт.

Этот батискаф получил широкую известность после того, как исследователи Пикар и Д. Уолт в 1960 г. достигли на нем рекордной глубины 10 919 м в районе Марианской впадины.

Батискаф «Триест» конструктивно похож на ФНРС-3. Он обладает удовлетворительной мореходностью, позволяющей буксировать его даже в небольшой шторм, что достигнуто благодаря форме поплавка (несущего корпуса), выполненного в виде цилиндра с заостренными оконечностями. Длина поплавка 15,24 м, диаметр 3,5 м, толщина стальных листов обшивки 5 мм, вес без бензина 15 т. Внутри поплавок разделен на отсеки двенадцатью поперечными жесткими гофрированными переборками толщиной 3 мм. Его оригинальной особенностью являются внутренние кили, погруженные в бензин. Их эффективность, как показали испытания, оказалась выше, чем у наружных скуловых килей, так как бензин оказывает сопротивление бортовой качке, в то время как сами внутренние кили (в отличие от обычных наружных килей) никакой качки не вызывают, ибо они не подвержены непосредственному воздействию волн.

В средней части корпуса поплавка расположена вертикальная цилиндрическая уравнительная цистерна.

Концевые цистерны (каждая объемом по 6 м^3) являются балластными, а остальные двенадцать цистерн бензиновыми.

Шесть средних цистерн, соединенных одна с другой системой отверстий и трубопроводов, связаны с цистернами концевых групп, сообщающимися также между собой. Сечения отверстий и трубопроводов обеспечивают быстрое перетекание бензина в любых эксплуатационных случаях.

Наибольшая из бензиновых цистерн — уравнительная (объем бензина 4,35 м^3); посредством специального трубопровода она сообщается через вентиль с забортной водой. Связанная с остальными цистернами, она служит для автоматического выравнивания давления во всех бензиновых цистернах с забортным.

В нижней части уравнительной цистерны имеется отверстие для сообщения с забортной водой, а в верхней части — вентиль для выпуска бензина за борт при необходимости увеличения отрицательной плавучести поплавка.

Уравнительная цистерна представляет собой стальную трубу диаметром 1,25 м с толщиной стенок 10 мм и является стержневой конструкцией батискафа. Снизу к ней крепится прочная сфера, а сверху поперечная балка с рымом для подъема батискафа без бензина (вес 30 т).

Для повышения устойчивости батискафа в движении снизу в носовой части поплавка имеется вертикальный киль (стабилизатор).

Входная шахта батискафа «Триест» диаметром 650 мм позволяет входить в прочную сферу, погруженную на 4 м. В нижней части шахты имеется иллюминатор из плексигласа высотой 850 мм, шириной 600 мм и толщиной 30 мм; верхняя часть шахты с крышкой закрыта специальным ограждением рубки.

Погружение и всплытие батискафа происходит всегда с заполненной шахтой. После всплытия вода из шахты может быть продута как средствами самого батискафа, так и сжатым воздухом обеспечивающего судна.

Твердый балласт состоит из 9 т железной дроби, заключенной в два специальных бункера весом 2 т, которые также являются балластом. Отдача балласта регулируется магнитными клапанами, расположенными в нижней части бункеров. Последние могут быть отданы в аварийном случае размыканием цепи тока в удерживающих электромагнитах. Кроме того, в случае выхода из строя магнитных клапанов или для экстренного всплытия батискафа можно сбросить сразу весь балласт с бункерами.

Прочная сфера батискафа «Триест», как и батискафа ФНРС-2, выполнена из двух полусфер и имеет те же размеры. Ее вес 10,5 т. Она изготовлена не из литой, а из кованой легированной стали (с временным сопротивлением на разрыв 9000 кг/см^2), что повысило физико-механические свойства материала корпуса. Для уменьшения концентрации напряжений у вырезов иллюминатора и входного люка при сжатии сферы толщина стенки корпуса увеличена до 150 мм. Полная герметичность уплотнения между полусферами достигнута точной пригонкой стыка фланцев, прижатых специальными кольцами.

Вырезы для иллюминатора и входного люка расположены в диаметрально противоположных сторонах сферы. Коническая форма иллюминатора и крышки люка обеспечивает их плотное прижатие к стенкам сферы давлением воды и создает необходимую водонепроницаемость. Диаметр внутренней кромки выреза входного люка 430 мм, внешней кромки 550 мм; диаметр внутренней кромки иллюминатора 100 мм, внешней кромки 400 мм. Большая конусность иллюминатора создает угол обзора изнутри сферы до 150°.

Для прохода кабелей и труб различного назначения вокруг иллюминатора просверлено 12 отверстий наружным диаметром 50 и внутренним 20 мм каждое. Отверстия уплотнены специальной синтетической смолой.

Крышка входного люка весит 160 кг. Для облегчения ее отдраивания и задраивания применено шарнирное крепление со специальной пружиной. В центре крышки имеется второй иллюминатор.

Прочная сфера подвешена к несущему корпусу на двух стальных полотенцах шириной 100 мм и толщиной 10 мм, охватывающих прочную сферу крест-накрест. В верхней части полотенца крепятся к петлям, приваренным на уравнительной цистерне. Специальные замки соединяют прочную сферу с несущим корпусом. Кроме того, полотенца подкреплены стальным тросом. Для придания эластичности соединению сферы с полотенцами между ними проложена листовая резина.

Для освещения батискафа используются наружные прожекторы мощностью по 1000 вт каждый; два из них установлены в носу и один в корме. Лампы прожекторов заключены в прочные оболочки с иллюминатором из плексигласа. Для охлаждения ламп используются вода и экран из специального стекла, поглощающего инфракрасные лучи.

Внутри сфера освещается шестью лампами накаливания 1х30 и 5х5 вт, расположенными в верхней части сферы. Кроме того, имеются две переносные аккумуляторные лампы.

В качестве источника электроэнергии использованы две серебряно-цинковые аккумуляторные батареи емкостью 900 а•ч и весом около 300 кг, размещенные внутри сферы. Одна из них напряжением 6—12–25 в служит для внутреннего освещения и питания приборов, другая напряжением 250–500 в питает прожекторы и два гребных реверсивных электродвигателя мощностью по 2 л. с. каждый.

В качестве движителей применены два трехлопастных гребных винта, которые позволяют батискафу развивать скорость хода 0,25 уз в течение 16 ч. Гребные винты, установленные на палубе несущего корпуса, работают только под водой; в надводном положении батискаф надо буксировать.

Электродвигатели гребных винтов сообщаются с забортной водой посредством специальной изолирующей среды — триолина, представляющего собой жидкость тяжелее воды. Это позволило обойтись без обычного уплотнения места выхода вала электродвигателя.

На батискафе «Триест» имеется уравновешивающая цепь весом 250 кг, которая крепится к прочной сфере и отдается с помощью электромагнитного устройства. Остальное оборудование батискафа «Триест» в основном сходно с оборудованием батискафа ФНРС-2.

В 1958 и в 1961 г. батискаф «Триест» прошел модернизации в США, в результате которых глубина его погружения была увеличена до максимальных глубин Мирового океана, а автономность стала равна 24 ч.

На батискаф была поставлена новая прочная сфера с толщиной стенок 120 мм и толщиной металла в районах вырезов 180 мм вместо 150 мм. Мощность аккумуляторной батареи возросла с 33 до 60 квт, что позволило повысить скорость хода до 1 уз. Усовершенствование электродвигателей, установка руля и трех дополнительных гребных винтов для движения в вертикальной и горизонтальной плоскостях значительно улучшили также и мореходные качества батискафа. В связи с модернизацией длина несущего корпуса увеличилась до 17,7 м, а объем принимаемого бензина до 113,3 м^3. Резко возрос и удельный вес научно-исследовательской аппаратуры, установленной на батискафе. Если в 1958 г. он составлял 226 кг, то в 1961 г. он уже равнялся 700 кг. В 1961 г. на «Триесте» были установлены манипуляторы грузоподъемностью 22,6 кг.

Наряду с улучшением ходовых качеств «Триеста» была создана также специальная система, обеспечивающая нулевую плавучесть батискафа при движении возле грунта. Эта система представляет собой трос из нержавеющей стали, опущенный на 2,2 м ниже прочной сферы, к нижнему концу которого прикреплен шар весом около 70 кг. Во время движения батискафа вблизи грунта шар перемещается непосредственно по морскому дну, что значительно уменьшает вероятность повреждения прочной сферы.

Батискаф «Архимед», построенный в 1961 г. во Франции инженером П. Вильмом, предназначен для проведения комплексных океанографических исследований на предельных глубинах Мирового океана (рис. 18).

Рис. 18. Батискаф «Архимед».

Батискаф имеет следующие основные тактико-технические элементы:

— длина наибольшая 21,3 м;

— ширина наибольшая 4,0 м;

— высота наибольшая 7,8 м;

— осадка в надводном положении 5,2 м;

— вес без бензина 60,5 т;

— полное подводное водоизмещение 198,8 м3;

— максимальная скорость хода 3 уз;

— мощность гребного электродвигателя 30 л. с.

Кроме основного электродвигателя и гребного винта, обеспечивающих движение в горизонтальном направлении, установлены два электродвигателя мощностью по 5 л. с. каждый и соответственно два гребных винта для обеспечения движения батискафа в вертикальном и поперечном направлениях.

Для поворотов батискафа применен винт, поскольку на малых скоростях хода обычные рули обладают низкой эффективностью.

Питание гребных электродвигателей и остальных потребителей электроэнергии обеспечивает установленная вне прочного корпуса аккумуляторная батарея, состоящая из двух групп: напряжением 110 в для питания гребных электродвигателей и напряжением 24 в для питания бортовой аппаратуры.

Для обеспечения погружений и всплытий на батискафе имеется 19 т балласта в виде дроби, удерживаемой, как и на «Триесте», с помощью электромагнитов.

В несущем корпусе батискафа, помимо бензиновых цистерн, размещены балластные цистерны, все три электродвигателя (каждый в своей выгородке) и прочее оборудование.

В целях улучшения мореходности батискафа в надводном положении над его несущим корпусом установлена надстройка для прохода экипажа и имеется легкое ограждение рубки высотой в 1900 мм.

Прочная сфера наружным диаметром 2100 мм и толщиной стенок 150 мм изготовлена из специальной никельхромомолибденовой стали с пределом текучести 10 500 кг/см^2, что при принятой конструкции корпуса обеспечивает глубину погружения до наибольших глубин Мирового океана. Сфера имеет вырез для входного люка диаметром 450 мм и три выреза под иллюминаторы из плексигласа диаметром 100 мм каждый. Два иллюминатора размещены побортно и один в носовой части сферы. Внутри прочной сферы могут разместиться два человека и находиться в ней в течение 20 ч.

Батискаф оборудован специальной аппаратурой для производства замеров и регистрации изменений температуры, солености, радиоактивности и содержания кислорода в воде, распространения ультразвуковых волн, изучения характера придонных течений. На батискафе смонтированы две фотосъемочные лампы мощностью по 1000 вт каждая. Кроме того, имеются специальные насосы и фильтры для отбора планктона и 22 размещенных снаружи металлических сосуда для взятия проб воды.

В остальном оборудование, системы и устройства батискафа «Архимед» ничем не отличаются от тех, что были установлены на батискафах ФНРС-3 и «Триест».

К настоящему времени батискаф «Архимед» совершил десятки погружений. В 1962 г. на нем была достигнута глубина 9400 м в районе Японской впадины.

Батискаф «Сетасе» был спроектирован в 1959 г. в США и рассчитан на глубину погружения 6000 м. Его водоизмещение 53 т, длина 13 м, высота борта 5 м.

Для надводного плавания на батискафе установлены два дизеля, позволяющие развивать скорость хода до 10 уз. Запас топлива для дизелей рассчитан на дальность плавания более 3000 км. Для движения под водой используются два гребных электродвигателя с питанием от аккумуляторной батареи. Подводная скорость хода батискафа 7 уз, дальность плавания 40 миль. Экипаж батискафа состоит из пяти человек, в том числе из двух кинооператоров.

Батискаф фирмы «Дуглас» (рис. 19), проект которого разработан в США в 1961 г., рассчитан на погружения на максимальные глубины Мирового океана.

Рис. 19. Батискаф фирмы «Дуглас»: 1 — прочная сфера; 2 — аккумуляторная батарея; 3 — устройство для покладки на грунт; 4 — электродвигатель; 5 — бункер с дробью; 6 — телевизионная камера; 7 — устройство для взятия проб грунта; 8 — подводный телеграф; 9 — гидроакустическая станция.

Основные тактико-технические данные батискафа:

— длина 20,3 м;

— диаметр поплавка 3,05 м;

— высота батискафа 5,0 м;

— вес 33–45 т;

— скорость хода 5 уз;

— дальность плавания 100 миль;

— автономность плавания 36 ч;

— экипаж 2 человека.

Прочную сферу батискафа предполагается выполнить сварной, что, по мнению проектировщиков, позволит значительно увеличить надежность конструкции и снизить ее вес за счет отказа от больших утолщений в районе входного люка и иллюминаторов. Относительный вес сферы (отношение веса сферы к объему вытесняемой ею воды) должен снизиться с 4 до 2 при незначительном уменьшении запаса прочности, равного 2 вместо 2,2 для батискафов прежних конструкций. Изготовление поплавка из сваривающегося алюминиевого сплава заметно уменьшит его вес при сохранении большого объема легкой жидкости (150 м^3).

Для увеличения свободного объема прочной сферы батискафа и уменьшения ее отрицательной плавучести аккумуляторная батарея и электродвигатели батискафа фирмы «Дуглас» выносятся в поплавок, причем они будут размещены в специальных контейнерах, заполненных трансформаторным маслом. В контейнерах на всех глубинах должно поддерживаться постоянное избыточное давление, создаваемое специальным многоступенчатым насосом.

Приборы управления и контроля должны монтироваться в прочной сфере с таким расчетом, чтобы каждый член экипажа в любой момент мог взять на себя управление батискафом.

Впервые предусматривается установка на батискаф системы кондиционирования воздуха весом 14,5 кг и потребляемой мощностью 1 квт, которая позволит вместе с системой регенерации поддерживать нормальные условия обитаемости экипажа в течение 36 ч.

Для уменьшения сопротивления воды при плавании в подводном положении и улучшения пропульсивных качеств поплавку батискафа придается обтекаемая форма, напоминающая обводы корпуса современной подводной лодки. Большая часть прочной сферы должна находиться внутри поплавка, и лишь ее незначительная часть будет выступать за килевую линию.

Предусматривается прикрытие шахты входного люка легким ограждением обтекаемой формы.

Для увеличения маневренности и надежности эксплуатации батискафа на нем проектируют установить двухвальную энергетическую установку. Каждая линия вала состоит из свинцово-кислотной батареи, электродвигателя постоянного тока мощностью 10 л. с., редуктора и винта в насадке.

Применение телевизионной аппаратуры позволит расширить район наблюдения и проводить выборочные наблюдения в отдельных узких секторах. Для автоматической регистрации замеров будет использована разнообразная современная аппаратура.

В нижней части конструкции батискафа предполагается установить специальные полозья для безопасной покладки камеры на морское дно. Среди аварийно-спасательных средств предусмотрен радиобуй, который отделяется от камеры и всплывает на поверхность воды при аварии.

Использование батискафа предполагается со специального судна-дока (рис. 20), которое сможет одновременно перевозить в трюме до десяти батискафов и обеспечивать проведение всех необходимых работ по их обслуживанию.

Рис. 20. Судно — носитель батискафов фирмы «Дуглас».

Фирма «Дуглас Эйркрафт» выдвинула идею создания флотилии из десяти батискафов. Полагают, что такая флотилия батискафов, базирующихся на судно-док, будет способна не только выполнять обычные океанографические исследования, но и обслуживать глубоководные установки и устройства, используемые в системах противолодочной обороны ВМС США.

Батискаф ДРВ, проект которого разработан на испытательной станции Чайна-Лейк в штате Калифорния (США), предполагается использовать для проведения океанографических работ на глубине 6500 м.

По форме он напоминает торпеду диаметром 2,8 м. Его водоизмещение 80 т, экипаж 3 человека, скорость хода 6 уз, дальность плавания 200 миль. Двигатель мощностью 40 л. с., размещенный вне прочного корпуса, питается от химической серебряно-кадмиевой батареи, рассчитанной на работу в течение 48 ч. Для смягчения возможных ударов батисферы о грунт предусматривается тормозная цепь.

Батискаф ДРВ должен обладать рядом преимуществ по сравнению с батискафом «Триест»; он будет иметь в два раза большую полезную площадь прочной сферы, легко передвигаться как самостоятельно, так и при буксировке, иметь более эффективную систему балласта.

В отличие от существующих батискафов в батискафе ДРВ вместо дроби в качестве основного твердого балласта проектируется использовать обыкновенную соль, а вместо бензина, играющего роль жидкого балласта, — водный раствор аммония (70 %), который на глубине сжимается в меньшей степени, чем бензин. Для компенсации положительной плавучести аммония, потерянной при сжатии, будет применена растворяющаяся в морской воде соль.

Батискаф конструктора В. Потапова (рис. 21), созданный в лаборатории Клайпедского института Гипрорыбфлота, предназначен для наблюдения за новыми конструкциями тралов, за поведением промысловых рыб в зоне траления и выполнения океанографических исследований.

Рис. 21. Батискаф лаборатории Клайпедского института Гипрорыбфлота перед спуском на воду.

Вес подводной камеры около 2 т, глубина погружения до 200 м. Она обладает положительной плавучестью и в случае аварии самостоятельно всплывает на поверхность. В небольшой кабине прочного корпуса батискафа размещается один человек, который управляет камерой, ведет наблюдение через иллюминаторы и производит фотокиносъемку.

Батискаф успешно прошел серию производственных испытаний в Балтийском море и в Атлантическом океане.

Мезоскафы

Мезоскаф О. Пикара, проект которого был предложен в 1954 г., рассчитывался на глубину погружения 2000 м (рис. 22).

Рис. 22. Огюст Пикар рисует внешний вид своего мезоскафа.

Согласно проекту мезоскаф в подводном положении должен обладать положительной плавучестью. Для его погружения предполагается использовать вращение гребного винта; всплытие же должно происходить сразу после выключения двигателя вертикального хода.

Для горизонтального маневрирования мезоскафа, а также с целью устранения его вращения под влиянием реакции винта предусматривалась установка двух пар боковых уравновешенных винтов, насаженных на горизонтальные оси и вращающихся в противоположных друг другу направлениях. Обе пары винтов Пикар предлагал сбалансировать с одним большим винтом, аналогично тому, как это делается у вертолетов.

Для уменьшения скорости погружения мезоскафа (например, при подходе к грунту) предусматривалось отделение небольшого количества балласта; при экстренном всплытии сбрасывался весь балласт.

Полностью готовый к погружениям мезоскаф должен был весить не более 5 т, что, по замыслу автора проекта, облегчало его спуск, подъем и транспортировку судном-носителем.

Прочную сферу предполагалось изготовлять из стали или легкого сплава алюминия с магнием. Пикар рекомендовал также изготовить всю прочную сферу из плексигласа. Он считал, что при удельном весе плексигласа 1,19 г/см^3 сфера будет обладать большей подъемной силой, чем стальная сфера той же прочности и диаметра, а следовательно, сможет нести более мощные электродвигатели и аккумуляторную батарею. Кроме того, плексиглас прозрачен, и наблюдателю не нужно будет смотреть в маленький глазок иллюминатора — перед ним откроется вся панорама вокруг мезоскафа.

Следует заметить, что интересный по замыслу проект О. Пикара так и не был осуществлен.

Мезоскаф Гартунга (рис. 23), спроектированный в 1961–1962 гг. в ФРГ, рассчитан на глубину погружения до 7000 м.

Рис. 23. Мезоскаф Гартунга.

На этом мезоскафе проектом предусматривается пустотелый поплавок, заполненный бензином, что должно придать ему нулевую плавучесть.

Для горизонтального перемещения мезоскафа предполагается использовать гребной винт, установленный на горизонтальной оси, а для всплытия и погружения — ринты на вертикальных осях.

Для аварийного всплытия мезоскаф будет снабжен аварийным балластом в виде специальных быстро отдающихся блоков.

Мезоскаф Гартунга, оборудованный манипуляторами, должен использоваться для поиска и подъема затонувших судов и самолетов. Кроме того, считают, что он сможет принять широкое участие в проведении сверхглубинного бурения и в океанографических работах.

Научно-исследовательские подводные лодки

Идея использования подводных лодок для изучения глубин океанов и морей зародилась у ученых давно. Действительно, подводные лодки могут удаляться от баз на большие расстояния и находиться длительное время под водой, проводя исследования как при хороших, так и при неблагоприятных гидрометеорологических условиях (шторм, ледовый покров), когда использование надводных судов затруднено, а иногда и невозможно.

Кроме того, на подводных лодках может быть размещен более обширный комплекс научно-исследовательской аппаратуры, чем. на небольших подводных камерах.

Естественно, подводные лодки с атомными энергетическими установками дают еще более широкие возможности для проведения исследований, чем обычные дизель-электрические. Практически они могут неограниченное время находиться под водой и проходить десятки тысяч миль без пополнения запасов горючего.

Об огромных возможностях атомных подводных лодок ярко свидетельствует поход советской атомной подводной лодки «Ленинский комсомол» подо льдами Северного полюса.

Научно-исследовательская подводная лодка «Наутилус». В 1931 г. американский исследователь Хьюберт Уилкинс сделал первую попытку использовать подводную лодку в научно-исследовательских целях для плавания подо льдами Арктики к Северному полюсу. Его подводная лодка «Наутилус» была переоборудована из старой боевой американской подводной лодки. В экспедиции X. Уилкинса принял участие известный норвежский океанограф Харальд Свердруп.

19 августа 1931 г. «Наутилус» вошел в паковые льды. При осмотре корпуса лодки экипаж обнаружил, что льдом срезаны кормовые горизонтальные рули, а погружаться без них было немыслимо. Все попытки Уилкинса и Свердрупа пробиться через льды в подводном положении ни к чему не привели; «Наутилус» возвратился в Норвегию.

Так закончилась первая попытка использовать подводную лодку для научных исследований. Только спустя 26 лет мечта многих поколений исследователей глубин была осуществлена в нашей стране, когда Советское правительство приняло решение о переоборудовании одной из новых боевых подводных лодок Северного флота в подводную научно-исследовательскую лабораторию.

Научно-исследовательская подводная лодка «Северянка» была создана по инициативе Всесоюзного научно-исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии (рис. 24).

Рис. 24. «Северянка» выходит в море.

Проблема увеличения улова рыбы, неразрывно связанная с определением районов нереста, откорма и скопления рыб, с изучением поведения рыб в различные времена года и суток, а также с возможностями создания новых методов и средств лова, — вот что интересовало наших ученых в первую очередь.

14 декабря 1958 г. «Северянка» вышла в свой первый поход.

Подводная лодка состоит из двух корпусов: наружного— легкого и внутреннего — прочного, рассчитанного на большую глубину погружения (рис. 25).

Рис. 25. Продольный разрез подводной лодки «Северянка»-1 — телевизионная камера с прожектором; 2—верхний эхолот; 3 — койки, 4 — второй отсек; 5 — рубка; 6—ходовой мостик; 7— четвертый отсек; 8 — камбуз; 9 — шестой отсек; 10— седьмой отсек; 11 — пятый отсек; 12—аккумуляторная батарея; 13 — центральный пост; 14 — аккумуляторная батарея; 15—устройство для взятия проб грунта; 16 —первый (научный) отсек; 17 — нижний эхолот, 18 — гидролокатор.

Между легким и прочным корпусами располагаются цистерны главного балласта. Заполненные водой во время погружения, они придают подводной лодке плавучесть, близкую к нулевой.

Прочный корпус «Северянки» разделен поперечными переборками на семь отсеков, сообщающихся между собой герметически закрывающимися дверями. Собственно исследовательским отсеком является первый отсек, где размещены основные приборы, устройства и механизмы для научной работы. Для зрительного наблюдения за подводным миром и производства фото- и киносъемок с каждого борта этого отсека и на его подволоке имеется по одному иллюминатору, освещающемуся снаружи мощными прожекторами (рис. 26).

Рис. 26. Киносъемка подводного мира через верхний иллюминатор «Северянки».

При включенных прожекторах через иллюминаторы можно увидеть рыбу на расстоянии до 15 м, однако при плавании лодки в мутной воде прожекторы дальности видимости не увеличивают, и поэтому с правого борта первого отсека установлена четырехметровая откидывающаяся стрела со светильником мощностью 1000 вт.

В носу лодки расположена камера подводного телевизора, освещающаяся собственным прожектором. В носовой части установлен гидролокатор, который посылает сигналы в горизонтальной плоскости и дает возможность обнаруживать косяки рыб на большом расстоянии. Для этой же цели служат и эхолоты, посылающие сигналы вверх и вниз.

В первом отсеке размещены термосолемер для определения температуры и солености воды, фотометр для определения освещенности среды, измерители подводных течений, содержания растворенного в морской воде кислорода, видимости предметов под водой, радиоактивности воды и многие другие приборы. На подводной лодке имеются устройства для взятия проб забортной воды и грунта.

В нижней части второго и четвертого отсеков «Северянки» размещены источники электроэнергии — кислотные аккумуляторы; верхняя часть этих отсеков используется как жилые помещения для экипажа. Во втором отсеке находятся также радиорубка и каюта командира, а в четвертом отсеке камбуз с электрической плитой. Здесь же расположен компрессор для пополнения баллонов сжатым воздухом высокого давления, который необходим для продувания цистерн главного балласта при всплытии, для запуска двигателей надводного хода и работы многих механизмов, устройств и систем подводной лодки.

Управление подводной лодкой осуществляется из центрального поста, которым является третий отсек. Тут определяют курс и скорость корабля, отсюда руководят его погружением и всплытием, управляют горизонтальными и вертикальным рулями.

В пятом отсеке расположены двигатели надводного хода — два мощных дизеля и обслуживающие их механизмы.

Двигатели подводного хода — электромоторы, питающиеся от аккумуляторных батарей, находятся в шестом отсеке. В этом же отсеке с линиями валов соединены менее мощные электромоторы экономического хода, которые обеспечивают движение лодки под водой с малой скоростью, но в течение длительного времени.

В седьмом отсеке размещены вспомогательные механизмы.

За первые шесть экспедиций (три в Баренцево море и три в Северную Атлантику) «Северянка» находилась в плавании 118 дней, прошла свыше 14,5 тысяч миль, произвела 130 специальных погружений на глубины от 70 до 170 м. Ее вклад в решение важнейшей задачи увеличения добычи рыбы очень велик. Многие загадки морских глубин, интересующие рыбаков и ученых, решены, многие ждут своего разрешения с помощью первой исследовательской подводной лодки «Северянка».

Советские ученые и конструкторы накопили немалый опыт использования подводной лодки в научно-исследовательских целях и ныне думают о создании более совершенной научно-исследовательской подводной лодки. Какой же она должна быть, по их мнению?

Полагают, научно-исследовательская подводная лодка должна совмещать в себе и некоторые функции надводного судна, чтобы в надводном положении с нее можно было спускать трал, брать пробы грунта и планктона, вылавливать рыб и морских животных. Глубина погружения новой подводной лаборатории достигнет 600 м. Для того чтобы человек побывал на еще больших глубинах, с лодки, находящейся в подводном положении, можно будет спускать гидростат. Иллюминаторы в отсеках лодки позволят видеть широкую панораму подводного мира, а устройства, аналогичные перископу, создадут лучшие условия для наблюдения из разных отсеков за движущимися в воде предметами и морским дном. Мощные прожекторы осветят воду в районе иллюминаторов; совершенные гидроакустические приборы позволят обнаруживать на больших расстояниях косяки рыб и преграды, быстро и точно определять дистанцию до грунта и до поверхности воды. Установка шлюзовой камеры обеспечит выход и возвращение внутрь лодки членов ее экипажа с аквалангами.

Подводная лодка будет оснащена новейшей научно-исследовательской аппаратурой. На ней сможет отправиться в дальние экспедиции большее число научных работников.

Научно-исследовательская подводная лодка ГА-2000, спроектированная коллективом общественного конструкторского бюро Государственного проектного института рыбопромыслового флота, рассчитана на глубину погружения 2000 м, дальность плавания 50 миль и автономность 24 ч (рис. 27).

Рис. 27. Внешний вид подводной лодки ГА-2000.

Ее главные размерения: длина 6,5 м, ширина 1,8 м, высота 3,0 м. Размеры прочного стального корпуса: длина 4,5 м, диаметр 1,5 м.

В соответствии с проектом подводная лодка должна состоять из прочного корпуса — стального цилиндра, помещенного внутрь легкого корпуса, изготовленного из стеклопластика. В средней части прочного корпуса имеется рубка цилиндрической формы с входным люком, крышка которого открывается специальным приводом как снаружи, так и изнутри прочного корпуса. Рядом с люком располагается верхний рубочный иллюминатор, немного ниже — иллюминатор штурмана для навигационных целей. В носовой части прочного корпуса имеются еще два обзорных иллюминатора, один из которых направлен вперед, а другой вперед и вниз.

В наружном корпусе из стеклопластика предполагается установить гидронасос, работающий от электродвигателя. Насос подает струю воды в гидродвигатель и тем самым приводит во вращение винты горизонтального и вертикального хода. В легком корпусе должны быть размещены ловушка для рыб и морских животных, гарпунная пушка для охоты на крупных зверей и пружинное ружье для боя рыб. В корпусе из стеклопластика будет находиться также постоянный балласт, состоящий из твердой дроби, и аварийный балласт в виде отдаваемого стального киля весом 350 кг.

По обоим бортам прочного стального корпуса расположены балластные цистерны. Для всплытия они продуваются сжатым воздухом, при погружении заполняются забортной водой.

Для сбора проб с грунта предусмотрены два манипулятора, управляемые с помощью электромагнитных золотников. Собранные манипуляторами образцы складываются в специальный ящик, укрепленный с правого борта ГА-2000.

Управляют подводной лодкой штурман и наблюдатель, сидящие в удобных самолетных креслах. Для лучшего обзора через нижнюю группу иллюминаторов наблюдатель может лечь, сложив свое кресло, возле которого находятся киноаппарат и кнопки управления манипуляторами, прожекторами и лампой-вспышкой. Кроме того, здесь же предполагается разместить эхограф, телефон подводной связи, указатели скорости хода, репитер гирокомпаса и другие приборы. В прочном корпусе будет находиться также аккумуляторная батарея, являющаяся источником тока для освещения и питания двигателей мощностью по 1,5 квт каждый.

Научно-исследовательская подводная лодка «Алюминот» строится фирмой «Рейнолдс Метал Компани» (США) (рис. 28).

Рис. 28. Модель подводной лодки «Алюминот».

Ее основные данные: полное подводное водоизмещение 63 м^3, рабочая глубина погружения 4580 м, наибольшая длина 15,4 м, наибольшая ширина 2,44 м (без боковых килей), внутренний диаметр прочного корпуса 2,14 м, внутренний объем прочного корпуса 40 м^3, вес корпусных конструкций 43,7 т, время нахождения подводной лодки в подводном положении: рабочее 36 ч, в аварийных случаях 72 ч, максимальная скорость подводного хода 5 уз, радиус действия около 100 миль. Доставка подводной лодки к месту погружения осуществляется на обеспечивающем судне или буксировкой со скоростью до 10 уз при волнении моря не более 4 баллов. Экипаж «Алюминот» — два наблюдателя и штурман-рулевой.

Прочный корпус подводной лодки изготовляется из листов стали толщиной 150 мм в форме цилиндра со сферическими концевыми переборками. Отдельные секции корпуса соединяются болтами; для обеспечения непроницаемости стыки секций склеиваются специальным клеем. В целях исключения коррозии на стальные конструкции корпуса наносится тонкий слой специального алюминиевого сплава, затем их поверхности грунтуют и окрашивают.

Для уменьшения поперечной качки на подводной лодке устанавливаются боковые кили. Маневрирование в вертикальной плоскости будет осуществляться с помощью кормовых горизонтальных рулей.

В качестве движителей «Алюминот» используются три винта: два горизонтальных и один вертикальный. Последний служит для регулирования скорости всплытия и погружения, а также для обеспечения остановки подводной лодки на любой промежуточной глубине (рис. 29).

Рис. 29. Продольный разрез подводной лодки «Алюминот»: 1 — съемное ограждение над кормовым люком; 2 — надувной спасательный плот; 3 — баллоны со сжатым воздухом; 4 — поглотитель углекислоты; 5 — винт для удержания глубины; 6 — научное оборудование; 7 — иллюминаторы; 8 — носовая дифферентная цистерна; 9 — научное оборудование; 10 — кормовая дифферентная цистерна; 11 — ввод кабеля; 12 — кормовая секция с гребным электродвигателем; 13 — гребной винт; 14 — сбрасываемый свинцовый киль; 15 — рундуки; 16 — кислородные баллоны; 17 — аккумуляторная батарея; 18 — уравнительная цистерна; 19 — распределительный щит; 20 — центральный пост; 21 — гидроакустическая станция; 22 — трюмная помпа; 23 — зарядный щит; 24 — рабочий стол.

Приводами к винтам являются три электродвигателя мощностью по 5 л. с., размещенные вне прочного корпуса в специальных контейнерах, заполненных кремнийорганической жидкостью. Через расширительную цистерну контейнеры постоянно сообщаются с забортной водой. Расположение гребных электродвигателей вне прочного корпуса дает возможность сократить его объем и избавляет от необходимости обеспечивать уплотнение в местах прохода гребных валов. В качестве источника электроэнергии намечается использовать серебряно-цинковую батарею, состоящую из двух групп по 154 элемента в каждой, общим весом около 2,8 т.

«Алюминот» имеет три вида балласта: водяной (1,35 т), принимаемый в килевую часть легкого корпуса; твердый в виде стальной дроби (1,8 т), находящийся в бортовых цистернах, и сбрасываемый свинцовый киль (3,2 т). Продувание водяного балласта рационально только на глубинах менее 1450 м. Поэтому для всплытия с больших глубин используется вертикальный винт, сбрасывается дробь, удерживаемая электромагнитом, и в аварийных случаях для обеспечения экстренного всплытия отдается свинцовый киль. Время аварийного всплытия с глубины 4580 м 22 мин.

Для наблюдения прямо по курсу подводной лодки и вниз имеются иллюминаторы. Предусмотрена также установка гидролокатора с излучателями, направленными вперед, вверх и вниз, подводного телевизора, мощных осветительных ламп, средств надводной и подводной связи и различного научного оборудования общим весом около 2 т. Для взятия проб грунта и производства подводных работ устанавливается манипулятор.

Экспериментальная подводная лодка «Долфин», постройка которой начата в 1962 г. в Портсмуте (США), предназначается для участия в работах, связанных с созданием боевых глубоководных подводных лодок, выполнения океанографических исследований и использования в качестве движущейся цели при проведении противолодочных учений.

Длина «Долфин» 61 м, диаметр корпуса 5,5 м, предполагаемая глубина погружения не менее 1200 м. Корпус подводной лодки цилиндрической формы со сферическими концевыми переборками, изготовляется из стали с пределом текучести 7000–7700 кг/см^2. Для движения «Долфин» предполагается использовать обычную дизель-электрическую энергетическую установку.

По данным зарубежной печати, постройка подводной лодки должна быть закончена в 1964 г.

Научно-исследовательская подводная лодка «Олвин» строится компанией «Дженерал Милз» (США) по заказу океанографического института в Вудс-Холле (рис. 30).

Рис. 30. Научно-исследовательская подводная лодка «Олвин».

Длина подводной лодки 6,1 м, вес около 10 т, максимальная скорость хода 6 уз, радиус действия 30 миль, автономность 24 ч, предполагаемая глубина погружения не менее 1850 м, экипаж 2 человека, вес научно-исследовательской аппаратуры более 500 кг.

Прочный корпус лодки с толщиной листов обшивки 30 мм размещается внутри легкого корпуса и имеет сферическую форму. «Олвин» будет иметь три винта: один для движения в горизонтальной плоскости и два для движения в вертикальной плоскости. Приводами к винтам служат электродвигатели, обладающие следующей мощностью: электродвигатель кормового винта 15 л. с., электродвигатели вертикальных винтов по 7,5 л. с. Источник электроэнергии — аккумуляторная батарея.

Регулирование плавучести и всплытия подводной лодки осуществляется с помощью балласта — стальной дроби, удерживаемой в бункере электромагнитом. Для получения положительной плавучести при аварийном всплытии предусмотрена отдача дифферентных цистерн, заполненных рабочей жидкостью — ртутью.

Для выполнения некоторых простых подводных работ на подводной лодке устанавливается манипулятор.

Малая научно-исследовательская подводная лодка «Сипан-IV», проект которой разработан компанией «Дженерал Милз» (США), рассчитана на глубину погружения 1830 м и продолжительность пребывания под водой до 12 ч. Проектный вес «Сипан-IV» 5,7 т, полезная нагрузка 91 кг, экипаж 2 человека, энергетическая установка— электродвигатель, работающий от аккумуляторной батареи.

По данным зарубежной прессы, в США в ближайшем будущем предполагают довести глубину погружения научно-исследовательских подводных лодок до 5500 м. Ведутся также работы по проектированию и строительству малых подводных лодок с автоматическим управлением.

Малая исследовательская подводная лодка «Порпоиз» с автоматическим управлением, проектируемая в США, предназначается для измерения температуры воды на различных глубинах (рис. 31).

Рис. 31. Научно-исследовательская автоматическая подводная лодка «Порпоиз».

Ее длина 3,7 м, диаметр корпуса 0,533 м.

Перед погружением «Порпоиз» спускают с корабля-носителя на воду, запускают двигатель и заполняют водой балластные цистерны. После достижения заданной глубины цистерны автоматически продуваются и подводная лодка всплывает на поверхность.

Научно-исследовательская подводная лодка «Дениза» французского конструктора Жака Моллара создана по идее известного французского исследователя глубин Жака Ива Кусто (рис. 32, 33, 34).

Рис. 32. «Ныряющее блюдце» Кусто под водой.

Рис. 33. «Ныряющее блюдце» поднимают на французское исследовательское судно «Калипсо».

Рис. 34. Расположение оборудования и экипажа в «ныряющем блюдце» (стрелкой показан фотоаппарат, которым был сфотографирован зеркальный шар, отражающий внутренность «ныряющего блюдца»).

Она предназначена для изучения рельефа дна, установки и обслуживания океанографической аппаратуры, сбора образцов грунтов и воды, осмотра подводных кабелей и трубопроводов.

«Дениза» способна погружаться на глубину 300 м и находиться на этой глубине в течение 24 ч, так как на это время рассчитан бортовой запас кислорода, предназначенный для дыхания экипажа, состоящего из двух человек.

Подводную лодку «Дениза» иногда называют «ныряющим блюдцем», так как по своему внешнему виду она напоминает два наложенных одно на другое блюдца диаметром около 3 м и общим весом около 3,5 т. Ее прочный корпус изготовлен из стали, легкий — из стеклопластика. Подводная лодка не имеет больших балластных цистерн; плавучесть ее регулируется твердым балластом, а также приемом и откачкой забортной воды из специальной балластной цистерны малых размеров. Быстрое всплытие осуществляется отдачей части твердого балласта. Для изменения дифферента подводной лодки перегоняют 75 кг ртути из одного цилиндра в другой давлением масла. Время перегонки ртути 2 сек.

Значительная часть оборудования «Денизы», в том числе электромотор, насос, аккумуляторная батарея, расположена вне прочного корпуса. Подобное размещение позволило уменьшить размеры прочного корпуса и обезопасить экипаж от вредных и взрывоопасных газов, выделяемых аккумуляторами. При проведении испытаний лодки дважды происходили взрывы аккумуляторной батареи, но люди и оборудование не пострадали.

Для движения подводной лодки применен водометный движитель, состоящий из насоса и двух сопел, приводимый в действие электродвигателем мощностью 2 л. с. Сопла сделаны поворотными, и это дало возможность избавиться от рулей. При повороте сопел создается упор водяной струи в нужном направлении, и подводная лодка совершает поворот вправо или влево, движется вперед, назад, вверх или вниз.

Для наблюдения и кино- и фотосъемки в корпусе лодки прорезаны два иллюминатора. На «Денизе» имеются навигационное оборудование, установка для очистки воздуха, фото- и кинокамеры, лампа-вспышка для освещения при фотографировании и киносъемке, гидролокатор, манипулятор типа «механическая рука» для взятия проб грунта, растений и производства некоторых несложных работ.

После серии полуторагодичных испытаний со спусками на тросе без людей, затем без троса с людьми Жак Ив Кусто заявил, что лодка превзошла все ожидания проектировщиков и строителей, прекрасно управляется и даже планируется погружение в ней подо льдами Арктики.

Для обеспечения погружений «Денизы» с участием Ж. Кусто было спроектировано и построено специальное надувное судно-носитель «Амфитрида». Длина этого судна 19,8 м, ширина 8,8 м, вес 6 т, запас топлива на 2000 миль пути, для движения используются водометные движители. Экипаж судна состоит из пяти человек. Корпус «Амфитриды» сделан из нейлоновой оболочки, наполняемой сжатым воздухом, палуба — из стеклоткани и пенопласта. В средней части судна имеется рама из алюминиевого сплава для размещения «Денизы». Чтобы судно не утонуло при повреждении корпуса, последний разделен переборками на девять изолированных один от другого отсеков.

Научно-исследовательская подводная лодка «Дипстар», строящаяся фирмой «Вестингауз Электрик Корпорейшн» (США), является дальнейшим развитием подводной лодки «Дениза» (рис. 35).

Рис. 35. Подводная камера «Дипстар».

Предельная глубина погружения этой лодки 3650 м. Ее прочный корпус выполнен в виде сферы диаметром 1,8 м, изготовленной из высококачественной легированной стали толщиной 32 мм (рис. 36).

Рис. 36. Размещение экипажа в подводной камере «Дипстар».

Длина легкого корпуса, имеющего форму крыла, 5,2 м, ширина 3,7 м, высота 2,4 м. Общий вес подводной лодки 7 т, дальность плавания 20 миль, автономность по емкости аккумуляторной батареи 24 ч, запас средств регенерации обеспечивает пребывание под водой экипажа из трех человек в течение 48 ч.

Для предотвращения попадания воды в прочную сферу через входной люк при нахождении подводной лодки в надводном положении надувается резиновый тубус, обычно сложенный вокруг люка. Быстрое всплытие в случае аварии обеспечивается отдачей твердого балласта и части оборудования. Для подачи сигналов бедствия под водой могут использоваться гидроакустические станции, а над водой радиостанция и пиротехнические средства.

Движение лодки со скоростью 3,5 уз обеспечивается движительным комплексом, состоящим из двух электродвигателей переменного тока, в роторы которых вмонтированы гребные винты, а статоры имеют форму насадок. Маневрирование подводной лодки осуществляется за счет изменения числа оборотов электромоторов и поворота насадок. «Дипстар» сможет управляться как рулевым, так и автопилотом. Вся аппаратура и приборы питаются от аккумуляторной батареи, установленной в носовой части подводной лодки; гребные электродвигатели получают питание от отдельной аккумуляторной батареи через специальный преобразователь.

«Дипстар» проектируется снабдить совершенной навигационной и научно-исследовательской аппаратурой, в том числе гирокомпасом, эхолотами, телевизионной установкой, радиостанцией, кинокамерой и т. д. Для производства подводных работ предусматривается установка манипуляторов с длиной захватов около двух метров.

Научно-исследовательская подводная лодка «Куро-Сио» построена в Японии в 1960 г. для проведения биологических исследований и бурения морского дна. В настоящее время передана для проведения подводных исследований университету в Хоккайдо.

Основные данные «Куро-Сио»: длина 11,8 м, ширина 2,2 м, диаметр прочного корпуса 1,5 м, водоизмещение без учета веса кабеля и экипажа 12,5 т, время пребывания в подводном положении около 24 ч, скорость хода под водой 2 уз, глубина погружения 200 м, экипаж 4 человека.

Прочный корпус подводной лодки, рассчитанный на разрушающее давление 42 кг/см^2, разделен на два отсека: носовой, в котором располагается экипаж, и кормовой, где установлены гребной электродвигатель мощностью 3,7 квт, перекачивающий насос и вентилятор мощностью 100 вт. Собственно прочный корпус длиной 5,6 м состоит из носовой сферической переборки, цилиндрической части, конусообразного кормового окончания и прочной рубки. В прочном корпусе и рубке имеется 16 иллюминаторов для наблюдения, фото- и киносъемки.

«Куро-Сио» приспособлена для покладки на грунт. Для этой цели на ее корпусе смонтирована специальная металлическая рама, отдаваемая при аварийном всплытии. Смягчение ударов во время покладки на грунт и удержание неизменного расстояния до него при плавании над дном обеспечиваются цепью-гайдропом длиной 3 м, диаметром 30 мм и весом 50 кг. Гайдроп наматывается на барабан, установленный на корпусе лодки и удерживаемый с помощью стального троса.

Оригинально решена проблема подачи электроэнергии на подводную лодку. Электрический ток напряжением 400 в подается на движущуюся подводную лодку с идущего позади обеспечивающего судна по кабелю длиной 600 м, диаметром 36 мм и весом в воздухе 2,05 кг/м, а в воде 0,75 кг/м. Кроме токопередающего канала, в кабель включены каналы телевизионной и телефонной связи, а также несущий стальной трос диаметром 9 мм. На «Куро-Сио» установлен понижающий трансформатор; получение постоянного тока обеспечивается применением селеновых выпрямителей.

Особенностью «Куро-Сио» является то, что для всплытия вода из внутренних цистерн откачивается за борт насосом и лишь после всплытия в надводное положение производится продувание наружных балластных цистерн сжатым воздухом, подаваемым с обеспечивающего судна.

ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ МАЛЫХ ГЛУБИН

В настоящее время созданы подводные камеры, погружающиеся на огромные глубины Мирового океана, и тем не менее много работы предстоит еще проделать людям под водой в районах материковой отмели и в прибрежных районах с глубинами, доступными для деятельности водолаза.

Из экономических и технических соображений не всегда целесообразно создавать сложные телеуправляемые устройства для работы на малых глубинах, где может успешно действовать водолаз в обычном снаряжении. Обслуживание подводных плантаций и буровых установок, прокладка кабелей и трубопроводов, а также контроль за их нормальным функционированием, поиск и подъем со дна моря затонувших судов и предметов, строительство и ремонт подводных сооружений — вот далеко не полный перечень работ, которые могут выполняться водолазами.

Ученые и конструкторы многих стран трудятся над созданием новых и усовершенствованием уже использующихся образцов водолазного снаряжения и оборудования. Одной из важнейших и до конца еще не решенных проблем является перемещение водолаза под водой. Для того чтобы дать водолазам возможность быстро и без больших затрат энергии передвигаться на значительные расстояния, в ряде стран сконструированы различные буксируемые и самоходные средства-носители. Водолазы, использующие эти средства, обычно применяют автономные дыхательные аппараты типа аквалангов.

Буксируемые подвижные камеры, как правило, не имеют собственных двигателей и источников питания. Они напоминают собой подводный планер. Камера уходит под воду, сохраняет нужную глубину погружения или всплывает только в случае буксировки ее каким-либо судном и при перекладке рулей глубины на соответствующий угол, когда в результате действия потока воды на них создается гидродинамическая сила, направленная вниз или вверх. Перекладкой рулей глубины водолаз по желанию может изменять глубину погружения камеры в довольно широких пределах, а перекладкой руля поворотов выполнять маневрирование в полосе определенной ширины по направлению движения буксирующего судна. Некоторые буксируемые подводные камеры имеют винты с приводами от электродвигателей, питание к которым подается по кабелю с буксирующего судна.

Один из типов французской буксируемой камеры показан на рис. 37.

Рис. 37. Буксируемая подводная камера.

Существенным недостатком буксируемых подводных камер является их малая маневренность и необходимость постоянной связи с судном-носителем.

Используются буксируемые аппараты главным образом для обследования морского дна и поиска различных затонувших предметов.

Самоходные средства передвижения водолазов получили значительное распространение в последние годы. Обычно самоходные подводные камеры представляют собой прочные герметичные цилиндры, в которых размещаются аккумуляторная батарея и электродвигатель, приводящий во вращение винт. Водолаз держится за рукоятки, размещенные в кормовой части камеры. Изменение глубины погружения и направления движения осуществляется водолазом путем перемещения самой камеры или перекладкой рулей. В настоящее время во многих странах создано немало подобных подводных камер, называемых иногда носителями водолазов. В связи с тем что большая часть самоходных камер не имеет существенного различия друг от друга по принципу действия и конструкциям, ознакомимся лишь с некоторыми из них.

Носитель водолаза «Пегас», созданный во Франции, имеет форму цилиндра длиной 2,1 м и диаметром 0,193 м (рис. 38, 39).

Рис. 38. Подводная камера — носитель водолаза.

Рис. 39. «Пегас» буксирует водолазов.

В кормовой части камеры установлены вертикальный руль и гребной винт в насадке. Винт приводится во вращение электродвигателем мощностью 1,5 л. с. при 7500 oб/мин через редуктор, понижающий число оборотов в 12 раз. Источником электроэнергии является серебряно-цинковая аккумуляторная батарея емкостью 80 а•ч. При транспортировке водолаза камера развивает максимальную скорость 2 уз и может двигаться с этой скоростью в течение 2 ч.

В носовой части носителя установлен контейнер с компасом, глубиномером, электроизмерительными приборами и указателем горизонтального положения буксировщика, там же возможен монтаж пяти прожекторов и кино-, фотоаппаратуры. Положение камеры по глубине регулируется горизонтальными рулями, управляющимися с помощью одного рычага. Водолаз при движении камеры может лежать или сидеть.

В настоящее время камеры типа «Пегас» широко применяются во французском флоте для контроля за состоянием подводных устройств, обнаружения мин, разведки морского дна и подводных исследований.

Носитель водолаза «Долфин Туин», выпускаемый американской фирмой «Долфин Инжиниринг Компани», по габаритам уступает «Пегасу». Эта камера также имеет винт с приводом от электродвигателя мощностью 3 л. с. и способна развивать скорость до 5 уз. Аккумуляторная батарея, являющаяся источником питания, и электродвигатель размещены в прочном герметичном корпусе. Батарею можно заряжать, не вынимая из прочного корпуса. Маневрирование под водой водолаз осуществляет путем поворота самой камеры.

Разработана также и более компактная модель этой камеры — «Долфин Дайвер» весом 45 кг.

Корпуса «Долфин Туин» и «Долфин Дайвер» рассчитаны на глубину погружения 75 м, но испытывались на глубинах до 120 м.

Носитель водолаза «Омега», напоминающий по форме летучую мышь, изготовлен из стеклопластика. Его длина 3 м, ширина 1,35 м, вес 70 кг, максимальная скорость 6 уз. Приводом к гребному винту является электродвигатель. Все управление камерой осуществляется с помощью одного рычага. В корпусе «Омеги» имеются носовая и кормовая цистерны, заполняемые водой при погружении и осушаемые сжатым воздухом при всплытии.

Имеется модификация камеры «Омега» с энергетической установкой, работающей на перекиси водорода, которая может развивать скорость хода до 22 уз.

Носитель водолаза фирмы «Блауворт Марин» (США), крепящийся при использовании к днищу баллона дыхательного аппарата, рассчитан для работы на глубинах до 60 м рис. 40).

Рис. 40. Камера — носитель водолазов фирмы «Блауворт Марин».

Длина камеры 1,1 м, ширина 0,3 м, высота 0,4 м, вес до 35 кг. Винт, размещенный в защитном корпусе, вращается электродвигателем, питающимся от кислотной аккумуляторной батареи. Аккумуляторные батареи используются двух типов: с напряжением 6 и 12 в. При установке батареи с напряжением 6 в камера с водолазом может идти со скоростью 1,4 в течение 50 мин. Двенадцативольтная батарея позволяет камере двигаться со скоростью 2,2 уз в течение 30 мин.

При плавании под водой камера имеет небольшую отрицательную плавучесть.

Носитель водолаза Т-14 фирмы «Лорал Электроникс» (США) рассчитан на одного человека (рис. 41).

Рис. 41. Подводная камера — носитель водолазов Т-14.

Камера, изготовленная из алюминиево-магниевого сплава, по форме напоминает фюзеляж самолета. Ее длина 2,85 м, ширина с рулями 1,2 м, вес со всем оборудованием 81,5 кг.

Гребной винт диаметром 380 мм, расположенный в насадке, приводится во вращение электродвигателем мощностью 1,5 л. с. В качестве источника электроэнергии используется серебряно-цинковая аккумуляторная батарея из 18 элементов напряжением 24 в. Емкость батареи 100 а•ч, что обеспечивает непрерывную работу электродвигателя и всей аппаратуры камеры в течение двух часов. Электродвигатель и аккумуляторная батарея размещаются в герметичном контейнере.

Управление рулями осуществляется водителем с помощью и рук и ног. Носовые горизонтальные рули установлены на амортизаторах и при столкновении с препятствиями только отходят назад, но не ломаются. Камера имеет высокую маневренность во всех плоскостях, а радиус циркуляции ее в горизонтальной плоскости не превышает длины корпуса. Максимальная скорость Т-14 3,5 уз при дальности плавания 7 миль. Камера может использоваться для транспортировки груза общим весом 450 кг.

На основе подводной камеры Т-14 разработано несколько модификаций. Фирмой проектируется двухместная камера, способная развивать скорость до 12 уз (рис. 42).

Рис. 42. Двухместная подводная камера — носитель водолазов.

Носитель водолаза «Марк IV Эквейнт» (США) с винтами, приводимыми во вращение самим водолазом. Привод к винтам напоминает педали велосипеда. На этой камере весом всего 9 кг можно развить скорость до 3 уз. Водолаз во время движения сидит на сиденье, прикрепившись ремнями, ноги держит на педалях.

Носитель водолаза «Минисаб Мк-III» фирмы «Аэроджет Дженерал Корпорейшн» (США) имеет обтекаемый корпус из стеклопластика длиной 2,6 м и шириной 0,5 м. Вес камеры 66 кг. Винт приводится во вращение ножными педалями. Камера обладает хорошей маневренностью: опытные водители делают на ней даже фигуры «высшего пилотажа». Наибольшая скорость «Минисаб Мк-III», 4,75 уз.

Носители водолазов «Минисаб Мк-VI» и «Минисаб Мк-VII» рассчитаны на размещение двух человек: на первой камере они сидят спиной друг к другу (рис. 43), а на второй располагаются лежа (рис. 44).

Рис. 43. Подводная камера «Минисаб Мк-VI».

Рис. 44. Подводная камера «Минисаб Мк-VII».

На камерах установлено по два соосных винта, вращающихся в противоположные стороны. Приводы к винтам могут быть как педальными, так и электрическими. При работе одного водолаза педальным приводом «Минисаб Мк-VI» развивает скорость 3 уз, а «Минисаб Мк-VII» 2 уз. При работе педальным приводом обоих членов экипажа максимальная скорость первой камеры 5 уз, второй камеры 3,5 уз. При наличии электропривода скорости хода камер 6 и 5 уз соответственно.

Подводная камера «Минисаб Мк-VII» имеет длину 4,27 м, высоту 1,15 м, ширину с горизонтальными рулями 2,15 м. Вес камеры с педальным приводом 240 кг, с электроприводом — 440 кг. Мощность гребного электродвигателя 1 л. с. при 5400 об/мин. Редуктор понижает число оборотов гребного вала в 30 раз. В качестве источника электроэнергии применяются обычные автомобильные аккумуляторы напряжением 12 в и емкостью 25 а•ч, помещенные в прочный пластмассовый контейнер. Корпус и горизонтальные рули выполнены из пластмассы, армированной стеклотканью. Передние колпаки изготовлены из плексигласа. Количество металлических деталей сведено до минимума.

Для изготовления гребных винтов применен анодированный алюминий. Все управление камерой под водой производится при помощи одного штурвала. Плавучесть камеры в подводном положении (4,5–6 кг) регулируется перед погружением твердым балластом. Если в процессе нахождения под водой требуется положить камеру на дно, ей придается отрицательная плавучесть заполнением водой балластной цистерны. Для возобновления движения цистерну продувают сжатым воздухом, запас которого содержится в специальном баллоне.

Погружение камеры производится разгоном ее на поверхности и постепенной перекладкой горизонтальных рулей на погружение (при резкой перекладке рулей винты выходят из воды и погружение становится невозможным).

На камере установлена стационарная дыхательная система, состоящая из воздушных баллонов с рабочим давлением 125 кг/см^2, дыхательных автоматов и шлангов с загубниками.

Для ориентировки под водой на камере имеется магнитный компас. В целях улучшения обзора и управления камерой при плавании на поверхности воды используется зеркальный перископ.

Все герметичные устройства и приборы, камеры «Минисаб Мк-VII» рассчитаны на глубину погружения 100 м.

Носитель водолазов «Иппокампо» (Италия) рассчитан на двух человек. На камере установлен бензиновый двигатель мощностью 9 л. с. Воздух к двигателю при движении камеры под водой подается по шлангу, верхний конец которого поддерживается на поверхности поплавком. Скорость хода «Иппокампо» 8 уз при дальности плавания 60 миль, максимальная глубина погружения 18,5 м.

Рассмотренные выше подводные камеры сравнительно просты по конструкции, легки и транспортабельны, однако глубина их погружения и продолжительность использования зависят главным образом от организма и способностей водолаза, а также от совершенства дыхательной аппаратуры. Поэтому в настоящее время развиваются также герметичные подводные камеры с относительно небольшими глубинами погружения и малой автономностью, которые в иностранной печати нередко называют сверхмалыми подводными лодками. В этих камерах-лодках человек полностью защищен от воздействия забортной воды. Ниже приводится краткое описание некоторых образцов подобных камер.

Прогулочная подводная лодка «Спортсмен» фирмы «Америкэн Сабмарин Компани» (США) имеет длину 3,65 м, ширину 1,27 м, подводное водоизмещение 900 кг, рабочую глубину погружения 91 м (рис. 45).

Рис. 45. Подводная камера «Спортсмен».

Подводная лодка не имеет перископа; наблюдение ведется из двух башен с плексигласовыми иллюминаторами толщиной 25 мм, обеспечивающими круговой обзор. Для дыхания экипаж использует сжатый воздух из баллонов; углекислота и влага поглощаются специальным веществом. Запас сжатого воздуха обеспечивает дыхание в течение 24 ч.

Электродвигатель мощностью 2 л. с., приводящий во вращение гребной винт, позволяет развивать максимальную скорость подводного хода 6 уз. Он имеет по две скорости переднего и заднего хода. Емкость аккумуляторной батареи обеспечивает дальность плавания 10–15 миль. Управление лодкой сделано по типу самолетного, т. е. осуществляется с помощью одного рычага и педалей, которые имеются у каждого члена экипажа. Всплытие и погружение производится, как и у обычных лодок, т. е. перекладкой горизонтальных рулей и заполнением или продуванием балластных цистерн. Для регулирования плавучести и дифферента имеются специальные цистерны. В аварийном случае подводной лодке можно придать положительную плавучесть, сбросив киль.

Лодка оснащена фотоаппаратурой со светильниками, компасом, глубиномером, прибором для контроля за содержанием кислорода и гидроакустической аппаратурой для связи с поверхностью.

Научно-исследовательская подводная лодка «Кабмарин» (США) водоизмещением 1,8 т имеет длину 5,5 м, ширину 0,92 м, высоту 1,8 м (рис. 46).

Рис. 46. Подводная камера «Кабмарин».

«Кабмарин» рассчитана на глубину погружения 70 м, ее предполагаемая максимальная скорость в подводном положении 5 уз, дальность плавания 20 миль, продолжительность пребывания под водой 8 ч. Легкий корпус подводной лодки изготовлен из стеклопластика, а прочный корпус и контейнеры — из стали и алюминиевых сплавов. Аккумуляторная батарея и гребной электродвигатель вынесены из прочного корпуса и размещены в специальных водонепроницаемых контейнерах. Экипаж, состоящий из двух человек, размещается в отсеке, который имеет 12 плексигласовых иллюминаторов толщиной 25 мм, обеспечивающих круговой обзор. На «Кабмарин» установлены радиостанция, гидроакустическая станция подводной связи, компас, эхолот, глубиномеры. Управляет лодкой один человек.

Научно-исследовательская подводная лодка «Наутилетт» (США) водоизмещением 1,2 т рассчитана на глубину погружения 30 м; ее длина 3,8 м, высота 1,4 м, максимальная скорость хода 2 уз, продолжительность пребывания под водой 5 ч.

Надводный ход «Наутилетт» обеспечивается одноцилиндровым двигателем внутреннего сгорания, а подводный ход — электродвигателем мощностью 0,75 л. с.

Экипаж подводной лодки состоит из двух человек. Наблюдение осуществляется через два иллюминатора.

Вторая половина XX века характеризуется широким наступлением на фронте освоения морских глубин. Сегодня глубины стали нам понятнее, наши знания о них пополнились. Недалеко то время, когда богатства морей и океанов станут служить людям.

В сентябре 1962 г. на дне Лионского залива во Франции исследователи Альберт Фалько и Клод Весли прожили под водой семь суток в специально построенном «подводном доме», установленном на глубине 10 м. «Подводный дом» был оборудован всем необходимым для жизни людей: в нем можно было принять горячую ванну, смотреть телепередачи, подогревать на электроплитке пищу, разговаривать по телефону с поверхностью. Надев акваланги, подводные исследователи выходили из «дома» и выполняли различного рода работы, а также охотились на рыб и морских животных. Океанавты постоянно находились под давлением столба воды 10 м, однако никаких физиологических отклонений от нормы в их организмах замечено не было.

По мнению многих зарубежных специалистов, удачный опыт жизни людей под водой открывает перспективы для упрощения и удешевления различного рода подводных работ, наглядно показывает, что организм человека может приспособиться к водной среде, и в этом направлении еще имеется много нераскрытых возможностей.

На Втором международном конгрессе по подводным исследованиям, проходившем в ноябре 1962 г. в Лондоне, в своем докладе Жак Ив Кусто наметил интересные пути овладения ресурсами океанских глубин. По его мнению, в последующем десятилетии на дне морей возник-нут подводные поселения с атомными заводами, производящими энергию и необходимые для подводных жителей дыхательные газовые смеси. Он считает, что строительство подобных дорогостоящих сооружений вполне окупится эксплуатацией богатств океана и в первую очередь добычей нефти. Кусто высказал предположение, что через 50 лет сформируются новые люди, приспособленные к жизни под водой также хорошо, как и на земле. Это помогут сделать хирургия и техника, которые снабдят человека миниатюрными легочно-сердечными аппаратами, вводящими кислород непосредственно в кровь и удаляющими из нее углекислый газ. При этом легкие и все полости костей будут заполняться нейтральной несжимаемой жидкостью, а нервные дыхательные центры будут заторможены.

Сейчас еще трудно судить о том, как конкретно будут воплощаться в жизнь различные идеи освоения морских глубин. Несомненно одно — их освоение с каждым годом становится все интенсивнее.

Однако следует отметить, что, как правило, почти все существующие ныне или проектируемые за рубежом подводные камеры предназначаются не для мирных исследований, а для военных целей. Об этом говорит хотя бы тот факт, что почти все подводные камеры в капиталистических странах принадлежат военным ведомствам. Империалисты США и возглавляемых ими стран агрессивного блока НАТО при проектировании подводных камер преследуют лишь военные цели, и в первую очередь развитие подводных лодок и средств борьбы с ними.

Только в нашей стране, где интересы народа и правительства едины и направлены на мирный созидательный труд, освоение морских глубин производится во имя подлинной науки и на благо людей, строящих светлое будущее планеты — коммунизм.

ЛИТЕРАТУРА

Ажажа В. Г. «Северянка» уходит в океан. М., Географгиз, 1961.

Бауэр Г. Тайны морских глубин. М., Географгиз, 1969.

Биб В. В глубинах океана. Спуск в батисфере на глубину 923 метра. М., Биомедгиз, 1936.

Горский Н. Н. Тайны океана. М., АН СССР, 1960.

Горский Н. Н. Энергия и химические богатства морей на службе у человека. Л., Гидрометеоиздат, 1960.

Гуо Ж., Вильм П. На глубине 4000 метров. М., Судпромгиз, 1963.

Диомидов М. Н., Дмитриев А. Н. Покорение глубин. М., Судпромгиз, 1959.

Жуковский Г. Р. Океанография. М., Водтрансиздат, 1953.

Зайцев В. П. Рыбохозяйственные подводные исследования в СССР. Океанология, т. II, вып. 6, М., 1962.

Зенкевич В. П. Морское дно. М., Гостехиздат, 1956.

Иванов С. С. Подводная лодка. М., Воениздат, 1961.

Истошин Ю. В., Лагутин Б. Л. В морях и океанах. М., Изд. «Высшая школа», 1960.

Калверт Дж. Подо льдом к полюсу. М., Воениздат, 1962.

Ларионова А. Л. Путешествие по морскому дну. Л., Гидрометеоиздат, 1959.

Ляпунов Б. В. Впереди — океан. М., Изд. «Советская Россия», 1961.

Материалы симпозиума Тихоокеанского научного конгресса. Гонолулу, Гавайи, 1961.

Олчи-Оглу Н. И. Характеристики некоторых иностранных исследовательских судов и оборудования. М., Океанология, т. 1, вып. 4, 1961.

Пикар О. На глубину морей в батискафе. М., Судпромгиз, 1961.

Плахотник А. Ф. Океаны и моря. М., Учпедгиз, 1959.

Щербаков Д. И. Пучины океана. М., АН СССР, 1962.

Примечания

1

КГЭС — количество энергии, равное 10^10 квт-ч, т. е годовой выработки энергии Куйбышевской ГЭС—10 млрд квт-ч.

2

Конкреции — минеральные образования округлой формы в осадочных горных породах. Ядром их обычно служат раковины, кости и другие предметы, способствующие концентрации определенных минералов.

3

Батисфера — от греческих слов «батис» — глубокий и «сфера» — шар.

4

Заметим, что гидростат Ю. А. Шиманского, проект которого был разработан еще в 1937 г., был выполнен также автономным.

5

Диапазон глубин от 200 до 11 022 м (наибольшая из известных глубин Мирового океана) очень велик, и поэтому подводные камеры, рассчитанные на глубину погружения до 5000–7000 м, иногда называют камерами средних глубин.

6

Мезоскаф — от греческих слов «мезос» — средний и «скафос» — корабль (лодка).

7

Числитель относится к гидростату первого варианта, знаменатель — к гидростату второго варианта.

8

Батискаф — от греческих слов «батис» — глубокий и «скафос» — корабль (лодка).

Content

Максимов Виталий Иванович
Новиков Александр Алексеевич
Прокофьев Олег Павлович
ПОДВОДНЫЙ ФЛОТ СПЕЦИАЛЬНОГО НАЗНАЧЕНИЯ
Средства освоения морских глубин

ВВЕДЕНИЕ

КРАТКАЯ ИСТОРИЯ РАЗВИТИЯ СРЕДСТВ ОСВОЕНИЯ ГЛУБИНЫ

НЕАВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН

Гидростаты

Батисферы

Подводные роботы

АВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН

Батискафы

Мезоскафы

Научно-исследовательские подводные лодки

ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ МАЛЫХ ГЛУБИН

ЛИТЕРАТУРА

Примечания