Батискаф для океанических исследований на больших глубинах. Батисферы и батискафы

:: Батискаф

Батиска́ф – это небольшое подводное судно, предназначенное для погружения на экстремальные глубины. Основное отличие подводного батискафа от подводной лодки заключается в его конструкции: батискаф оснащен более легким корпусом сферичной формы и поплавком, стенки которого заполнены жидкостью, масса которой меньше воды, как правило, это бензин. Ход подводного батискафа осуществляется за счет вращения грибных винтов, приводящихся в движение электромоторами.

История создания батискафа

Впервые идея построить подводный батискаф возникла у швейцарского ученого Огюста Пикару еще до Второй мировой войны. Он первым предложил заменить баллоны со сжатым кислородом на поплавок с жидкостью, масса которой меньше массы воды. Инженерная мысль Пикару имела успех, и уже в 1948 году на воду был спущен первый прототип батискафа.

На создание аппарата подобного класса повлияла потребность в исследовании дна морей и океанов на большой глубине. Классические подводные лодки способны опускаться только на определенную ограниченную глубину. Что примечательно, конструкторы способны построить достаточно прочный корпус, даже для большой субмарины, который смог бы выдержать давление на экстремальной глубине. Однако до сих пор невозможно решить другую проблему, не позволяющую субмаринам опускаться на значительную глубину.

Для всплытия на поверхность воды традиционные подводные лодки используют сжатый кислород, который вытесняет воду из отсеков. Однако во время погружения более, чем на полторы тысячи метров, под воздействием тяжести воды кислород в баллонах теряет свои свойства, иными словами перестает быть «сжатым».

Существуют субмарины, способные опускаться на глубину в 2000 метров. Тем не менее, глубина погружения батискафа намного больше.

Погружение батискафа

Поплавок, заполненный бензином или другой жидкостью, дает возможность подводному батискафу удерживаться на поверхности воды и всплывать. После того, как цистерны наполняются водой, запускается процесс погружения батискафа на глубину.

В тех случаях, когда подводный батискаф зависает из-за чрезмерной плотности воды, чтобы опустить судно на дно, из поплавка выпускают выталкивающую жидкость. После этого процесс погружения батискафа возобновляется.

Опустить на дно батискаф не так сложно, но как его поднять обратно наверх? Для этого в подводных батискафах предусмотрены специальные отсеки, заполненные стальной дробью. Когда судну необходимо всплыть, дробь скидывается, и поплавок тянет батискаф на поверхность. Также на борту имеются баллоны со сжатым кислородом, чтобы ускорить всплывание батискафа на поверхность воды.

Глубина погружения батискафа

Как упоминалось выше, глубина погружения батискафа, намного больше, чем у других подводных аппаратов. Еще в 1960 году модифицированному батискафу "Триест" удалось погрузиться на рекордную глубину в 10919 метров . На удивление экипажа судна, даже на такой глубине они увидели рыбу.

Еще один интересный факт, касающийся погружения батискафа: первым человеком, опустившимся на самое дно мирового океана, является всем известный режиссер Джеймс Кэмерон.

Нашим судостроителям тоже есть, чем похвастаться. Сконструированный российскими инженерами подводный батискаф «Мир» опустился на дно Ледовитого океана. Глубина погружения батискафа составила 4261 м. После этого судно и его экипаж провели около часа на дне самого холодного и опасного океана на земле.

Весной 1952 г. профессор О. Пикар и его сын приняли предложение города Триеста сконструировать батискаф, который должен был носить имя этого города. Как мы уже говорили, принципиально Триест мало отличается от ФНPC 3 и строился одновременно с ним, но не во Франции, а в Италии.

Легкий (5-миллиметровый) стальной корпус-поплавок Триеста имеет более простую цилиндрическую форму с одинаковыми заострениями-обтекателями в оконечностях. Корпус разделен гофрированными переборками толщиной до 3 мм на отсеки (12 отсеков общим объемом 106,4 м 3 для бензина и две балластные водяные цистерны по 6 м 3 в оконечностях). Вес пустого поплавка, вмещавшего 86 000 л бензина, составлял всего 15 г, хотя размеры его были довольно внушительными. Длина легкого корпуса равнялась 15,1 м, поэтому транспортировка его с верфи в Монфальконе в Триест для окончания постройки батискафа была делом непростым.

Оригинальной особенностью легкого корпуса, форма которого проверялась специальными испытаниями модели, являются внутренние кили для уменьшения качки. В кормовой части устроен вертикальный киль-плавник, обеспечивающий устойчивость батискафа на курсе, что особенно важно при его буксировке. В носовой части на уровне палубы батискафа по бортам расположены гребные винты. Маневровый балласт -9 т железной дроби -засыпан в два бункера, сваренных из листовой стали и снабженных электромагнитными клапанами, об устройстве которых говорилось выше.

Входная шахта представляет трубу диаметром 0,65 м, проходящую вертикально через весь поплавок и заканчивающуюся, как и на ФНРСЗ, вестибюлем. Кстати, рядом проходит еще одна "труба" - вдвое большего диаметра и с толстыми 10-миллиметровыми стенками, закрытая сверху и снизу. За верхний конец этого цилиндра закладывают стропы при подъеме батискафа краном; внутреннее пространство объемом 4,25 м 3 служит цистерной маневренного бензина (в верхней крышке имеется маневровый клапан), а к нижнему концу на двух перекрещивающихся лентах из мягкой стали подвешена гондола.

Гондолу для Триеста, в отличие от гондолы для ФНРС2 и ФНРСЗ, было решено сделать не литой, а кованой, но также из двух половинок. Размеры и толщина стенок были такие же: внутренний диаметр - 2000 мм, а толщина стенок - 90 мм (увеличивающееся до 150 мм в районе вырезов). По расчетам, такая гондола могла быть раздавлена на глубине 15 км, но с учетом необходимого запаса прочности ее можно было использовать для погружений на 3000-4000 м.

Ввиду того, что навигационное окно и иллюминатор в вестибюле расположены одно против другого и ориентированы в сторону носа батискафа (если считать, что вдоль дна он движется вперед кормой), они могут служить вспомогательным средством наблюдения. Наибольший диаметр конического плексигласового стекла основного иллюминатора равен 400 мм, наименьший - 100 мм, а толщина - 150 мм.

Крышка люка гондолы, которая весит 180 кг, также выполнена в виде конуса О ее прочности не приходится беспокоиться: она сделана из лучшей стали, а толщина ее больше толщины стенок гондолы и равна 150 мм. Зато пришлось немало поработать, пока было выбрано наиболее надежное и простое устройство для ее открывания и закрывания.

К нижней части гондолы прикреплен тяжелый "конский хвост" - так Пикар назвал волочащийся за батискафом расплетенный стальной канат, выполняющий роль гайдропа.

Сборка батискафа - поплавок с большим трудом доставили на грузовике из Монфальконе, а гондолу из Терни - производилась на верфи в Кастелламаре-ди-Стабия (в южной части Неаполитанского залива) под руководством Жака Пикара. 1 августа 1953 г. на батискафе Триест были подняты итальянские и швейцарские флаги и он был спущен на воду. Начался насыщенный волнениями и радостями период испытаний, которые проводились неизменно отцом и сыном Пикарами. 11 августа они "опустились" на 8,2 м, через два дня - на 17 м, на следующий день - на 40 м, а всего через два месяца после спуска уже поставили мировой рекорд, побывав на глубине 3150 м.

С тех пор Триест совершил множество погружений. Многие ученые оспаривали честь провести несколько часов в тесной гондоле, стоя на коленях у иллюминатора. Только за вторую половину 1957 г. научно-исследовательское управление ВМФ США, которое приобрело батискаф, провело в Средиземном море 26 погружений Триеста на глубины до 3700 м.

Целью исследований было изучение биологии, геологии и физики морских глубин, а кроме того, определение источников шума моря и условий распространения звука в морской среде. Определялась также возможность применения батискафа для спасения экипажей затонувших подводных лодок. Упомянем еще раз, что, по сообщениям печати, Триест был использован при поисках затонувшей в апреле 1963 г. американской атомной подводной лодки Трешер. Для этой цели его срочно переоборудовали.

В своей книге, вышедшей во Франции еще в 1954 г., О. Пикар утверждал, что, "внеся лишь незначительные усовершенствования, можно соорудить батискаф, годный для погружения на 10 и более километров, который позволит добраться до дна самых глубоких океанских впадин". Именно в это время во многих странах начали проектировать батискафы для погружений на 11 км, так как интересы дальнейшего развития науки требовали увеличения глубины погружения батискафа.

О. Пикар и его сын снова опередили всех. Пока французы разрабатывали проект и строили новый батискаф В 11000, впоследствии ставший известным под названием Архимед, Ж. Пикар успел переоборудовать свой Триест и провести на нем серию великолепных погружений: 10 ноября 1959 г. - на 1500 м; 15 ноября 1959 г. - на 5530 м; 8 января 1960 г. - на 7025 м и, наконец, 23 января 1960 г. - на дно Марианской впадины!

Но вернемся к 1958 г.

Профессору Пикару было ясно, что при погружении на предельные глубины рискованно рассчитывать на гондолу Триеста, изготовленную в 1962 г. для глубин 3000-4000 м. От многочисленных погружений материал гондолы, несомненно, "устал"; наружная поверхность, соприкасающаяся с морской водой, подверглась коррозии.

Для проверки прочности гондолы ее следовало бы, согласно существующим правилам, опустить на глубину, в полтора раза превышающую расчетную, т. е. на 165 000 м. Но таких глубин нет!

И вот осенью 1958 г. Пикар обратился к Круппу с предложением принять заказ на изготовление гондолы для батискафа, способной выдержать давление 1100 кгс/см 2 . Заказ был принят. Было решено при изготовлении разделить сферу не на две, а на три части: центральное кольцо и два шаровых сегмента. Такой способ позволил уменьшить вес поковок, что в свою очередь облегчило термическую обработку частей гондолы, производимую для снятия остаточных напряжений.

В собранном виде новая гондола должна была мало отличаться от старой. В качестве материала для изготовления новой гондолы применена специальная высокопрочная легированная сталь, содержащая 0,25% углерода; 0,25% кремния; 0,40% марганца; 0,035% фосфора; 0,035% серы; 1,5% никеля; 1,5% хрома; 0,25% молибдена (см. таблицу).

Сравнение гондол Триеста I и Триеста II

Части гондолы были выкованы при помощи мощного пресса с соблюдением специально разработанного для этого случая технологического процесса. Затем они были тщательно обработаны на карусельном станке. Для придания наружной и внутренней поверхности сферической формы, обработка велась с помощью копира. Стыки частей гондолы представляли поверхности конусов, образующие которых должны пересекаться в центре сферы. Эти поверхности подвергались особенно тщательной обработке. Для обеспечения высокой плотности прилегания при сборке обточка их велась на новом карусельном станке с постоянной установкой резца. При обработке была достигнута точность 5 мк.

Для придания однородности структуре металла и снятия напряжений, возникающих при обработке, части гондолы неоднократно подвергались термической обработке. Испытания образцов металла гондолы показали следующие результаты: предел текучести - 92 кгс/мм 2 ; временное сопротивление разрыву - 104 кгс/мм 2 ; относительное удлинение - 15,4%; ударная вязкость - 9,8 кгс/см 2 . "

В отличие от всех ранее построенных гондол части новой гондолы не имели фланцев и соединялись с помощью клея. Да, для того чтобы добиться идеальной герметичности стыков, гондола весом 12 т была склеена! В качестве клея был применен аральдит-103, ранее использованный Пикаром для уплотнения проходов кабелей. Для скрепления частей гондолы на время их склеивания на стыки были надеты бандажи, которые потом сточили на станке.

Как показали испытания иллюминаторов, их прочность увеличивается с уменьшением отношения внутреннего диаметра иллюминатора к его толщине. Для первоначально установленных на Триесте иллюминаторов это отношение равнялось 2/3; у новых же иллюминатором оно было уменьшено до 1/3. При толщине иллюминатора из плексигласа 180 мм его внутренний диаметр уменьшили до 60 мм, а наружный диаметр сохранили равным 400 мм. Несмотря на большой опыт, приобретенный при проектировании иллюминаторов еще в период постройки Триеста, профессор О. Пикар вновь повторил испытания.

В заключение был изготовлен пробный иллюминатор в натуральную величину, который в течение семи дней испытывали под давлением 1200 кгс/см 2 . Надежность иллюминатора, таким образом, была проверена всесторонне.

Чтобы испытать гондолу, изготовили ее модель в масштабе 1:20. В испытательной камере внешнее давление на модель повышали до тех пор, пока она не разрушилась. Это произошло при давлении 2200 кгс/см 2 , что в два раза превышает давление на глубине 11000 м. Интересно, что причиной разрушения модели гондолы был сдвиг ее частей в местах соединения.

Другую модель, изготовленную в таком же масштабе, проверяли на герметичность под давлением 1600 кгс/см 2 в продолжение семи дней. Проверка дала положительные результаты. При погружении на предельную глубину суммарное давление воды на поверхность гондолы составляет 170 000 т. Под влиянием этой нагрузки гондола сжимается так, что ее диаметр уменьшается на 3,7 мм, но несмотря на столь значительную упругую деформацию герметичность гондолы не нарушается. В апреле 1959 г. новая гондола была доставлена в Сан-Диего (Калифорния), где производилось переоборудование батискафа.

В связи с увеличением веса новой гондолы на 3 т необходимо было принять в поплавок дополнительно 10 м 3 бензина, а для увеличения глубины погружения потребовалось увеличить запас балласта (из расчета 1 г на 1 км погружения). Не спасло и то, что поплавок Триеста был изготовлен несколько большего размера, чем это требовалось первоначально следует отдать должное предусмотрительности профессора О. Пикара. Однако поплавок пришлось переделывать (снять две переборки и удлинить на 2,5 м), чтобы он вместил дополнительные 24 м 3 бензина.

Как же происходило знаменитое погружение Триеста на глубину 11 км? (Операция "Нектон") (Нектон - свободно плавающие морские животные ).

В районе Марианской впадины расположен остров Гуам - крупнейшая военно-морская база США. В двухстах милях к юго-западу от этого острова Жак Пикар и доктор Андреас Рехнитцер опустились в Триесте на глубину 5520 м, а затем Жак Пикар и Дон Уолш - на глубину 7025 м.

23 января 1960 г. профессор Жак Пикар и лейтенант ВМФ США Дон Уолш (напомним, что батискаф был куплен у О. Пикара ВМФ США) должны были достигнуть дна Марианской впадины. В этот день к намеченному заранее району после четырехдневного плавания подошла маленькая флотилия, состоящая всего из двух кораблей - буксира Уонденкс и батискафа Триест. Именно здесь, в западной части Тихого океана в 220 милях от острова Гуам, находится "подводный Эверест" - глубочайшее место Мирового океана.

Котловина Челленджер, находящаяся в юго-западной части известной Марианской впадины, представляет относительно узкое подводное ущелье, вытянутое в меридиальном направлении, имеет 4 мили в длину и одну в ширину. Очевидно, что начинать погружение следовало совершенно точно над серединой впадины; тогда при отсутствии подводных течений, которые могут снести батискаф на" край ущелья, успех погружения будет обеспечен. Вот почему с такой тщательностью определялось положение стартовой точки. Современная техника позволяет определить глубину и рельеф дна под днищем корабля; их наносит перо самописца на ленту эхолота. Но в данном случае нужна была особая точность. Чтобы не впасть в ошибку из-за линий, которые показывают "ложное дно", организаторы погружения произвели около 300 взрывов и по времени прохождения звука до дна и обратно с максимальной точностью определили глубину. Показания всех приборов называли 11000 м. Поверхность океана была такой же, как и всюду, а воображению участников экспедиции рисовалась многокилометровая бездна, ради покорения которой они сюда прибыли.

Погода не благоприятствовала погружению. Огромные волны временами накрывали батискаф, но люди не уходили с палубы. Они торопились подготовить батискаф к подводному путешествию, ведь под водой батискафу шторм не страшен, а вот здесь, на поверхности, удары волны могут разрушить его громоздкий, но тонкостенный поплавок! Волны уже нанесли немало повреждений: во время буксировки были разрушены датчики некоторых приборов, находящиеся на палубе, в частности, вертушка лага вертикальной скорости батискафа, и телефон. Поломка приборов грозила задержать погружение по крайней мере на месяц, но, взвесив обстоятельства, профессор Жак Пикар принял смелое решение - не откладывать погружение.

Проверкой работы устройства для отдачи балласта закончились приготовления к рекордному погружению.

Участники погружения - Жак Пикар и Дон Уолш - заняли места в гондоле. Выглядят они далеко не блестяще. С одежды стекает вода, на лицах усталость, так как перед этим - четыре дня непрерывной качки, а главное, беспокойство за сохранность батискафа, но все это теперь позади!

Тяжелая крышка гондолы отделила их от внешнего мира. Через иллюминатор в крышке люка видно, как повышается уровень воды, врывающейся в шахту: батискаф принимает водяной балласт и начинает погружаться. Время 8.23.

Вначале погружение было очень медленным; через 10 мин они были на глубине около 100 м. Затем, встретив слой холодной воды, Триест остановился. Для дальнейшего погружения пришлось выпустить немного драгоценного бензина: через минуту батискаф начал опять погружаться. Еще через 10 мин следующий слой холодной воды снова задержал спуск Триеста; была выпущена еще одна порция бензина. Затем последовали остановки через 5 мин на глубине 130 м и еще через 7 мин на глубине 160 м. Жак Пикар, совершающий свое шестьдесят пятое погружение в батискафе, впервые наблюдал такой "саморегулирующийся" спуск.

Глубже отметки 200 м температура воды стала равномернее и спуск пошел без остановок. Больше того: начало сказываться сжатие бензина и скорость батискафа все нарастала; пришлось время от времени выпускать балласт.

За иллюминатором становится темно; появляются первые трассы фосфоресцирующего планктона. Жак Пикар и Дон Уолш, несмотря на значительный "подводный стаж", с огромным интересом смотрят в иллюминатор. Батискаф без остановок проходит глубины, бывшие рекордами в 1953, 1954, 1959 и 1960 гг.

В процессе погружения исследователям приходится думать о многих вещах: поддерживать необходимую дозировку кислорода и следить за содержанием углекислого газа, влажностью и температурой внутри гондолы, поддерживать связь и, конечно, следить за показаниями приборов управления спуском.

До глубины 7800 м Триест погружался со средней скоростью 0,9 м/с, затем скорость уменьшилась до 0,6 м/с, а после глубины 9000 м - до 0,3 м/с. Снижение скорости позволило уменьшить силу возможного удара батискафа о дно и получить более точные показания эхолота.

Удобно ли исследователям в гондоле? Одному из них - Жаку Пикару - вряд ли, если учесть, что внутренний диаметр гондолы равен его росту. Однако сам он пишет, что во время рекордного погружения не чувствовал особых неудобств. Исследователи сидят на маленьких низких стульях. Жак Пикар пристально смотрит в иллюминатор. Многократные погружения укрепили в нем уверенность в абсолютной надежности батискафа. В гондоле прохладно; войлочная изоляция намокла еще при подготовке к спуску.

Ультразвуковой телефон позволяет поддерживать связь с поверхностью, причем до глубины 3900 м слышимость была хорошей, но затем, по неизвестной причине, начала прерываться. Перестали доноситься голоса друзей, штормующих наверху вокруг таинственной точки погружения, обозначенной окраской воды в зеленый цвет и постановкой плавучего радиопередатчика. Исследователи почувствовали себя одинокими, оторванными от оставленного наверху мира.

Батискаф пересекает необитаемый слой воды; в иллюминаторе не видно никаких следов жизни; нет даже планктона.

При повороте вибратора эхолота исследователи на мгновение "видели" дно (видимо, ошибочно!); был сброшен балласт, и скорость погружения батискафа уменьшилась до нескольких сантиметров в секунду.

Внезапно, на глубине 9800 м, возник скрежещущий звук, от которого сотряслась гондола...

"Мы достигли дна?" - спрашивает Уолш.

"Я не думаю этого; эхолот не показывает дна", - отвечает Пикар...

Триест продолжает погружаться. Дна не видно. Не столкнулся ли батискаф с подводным чудовищем?

В гондоле все в порядке: шумит кислород, проходя через инжектор; жужжат электронные приборы, состояние равновесия батискафа и управление им не нарушены. Чтобы выяснить причину появления звука, напугавшего исследователей, пришлось выключить приборы. В наступившей тишине слышится легкий треск. Мнения о причине этого потрескивания расходятся, однако ясно, что ничего серьезного не произошло; не потеряно ни капли бензина, гондола по-прежнему герметична, следовательно, батискаф исправен.

Вновь появились многочисленные светящиеся организмы; показалось небольшое студенистое существо. Это не было сюрпризом, так как тралы океанографических судов не раз поднимали с этих глубин различных беспозвоночных.

Медленно, в полном молчании, продолжается погружение. Ультразвуковой телефон по-прежнему безмолвствует. Исследователи напряженно смотрят на эхолот; до дна осталось несколько десятков метров, батискаф может коснуться его в любой момент. В 12.50 Пикар показывает Уолшу на эхолот - тот "пишет дно". Да, наконец, дно! Наибольшее расстояние, фиксируемое эхолотом, - 90 м. Это расстояние батискаф прошел за 10 мин.

В 13.06 Триест приземлился на дно океана, покрытое однообразным слоем серого ила. Глубина 35800 футов (35800 футов соответствуют 11520 м. Позже, после корректирования показаний приборов, было установлено, что действительная глубина погружения равнялась 10919 м. Подробнее см. книгу Ж. Пикара и Р. Дитца "Глубина семь миль", ИЛ, 1963 ), давление 1100 кгс/см 2 . Казалось бы, никакая жизнь при этом давлении невозможна, но вдруг около иллюминатора появилась рыба! Уже одна эта рыба могла ответить на многие вопросы ученых! Она похожа на камбалу длиной примерно 30 см и шириной 15 см. Она проплыла мимо гондолы, увлекаемая легким придонным течением, и исчезла в темноте вечной ночи. Затем показалось еще одно живое существо - креветка. Это значило, что огромная толща океана высотой 11000 м полностью населена!

Триест находился на дне 30 мин. Исследователи измерили температуру и радиоактивность воды (температура оказалась равной 3,3°С). Дон Уолш несколько раз сообщал на поверхность: "Триест на дне, исследуемая глубина ноль!"

Внезапно телефон заговорил. Сверху попросили повторить глубину. Телефон дал почувствовать исследователям, что они не одни; друзья с поверхности поздравили их с установлением абсолютного рекорда глубины погружения. Кстати, одновременно был установлен и рекорд глубоководной связи!

Жак Пикар подумал в этот момент о своем отце - Огюсте Пикаре, чьи знания и талант сделали возможным это погружение.

По просьбе Уолша Пикар включил прожектор, который залил светом пространство перед батискафом. При первом же взгляде в иллюминатор крышки люка выяснилось, что треснуло стекло иллюминатора в вестибюле. Хотя оно и не испытывает сейчас перепада давлений, после всплытия могут возникнуть затруднения при осушении шахты. Если аквалангистам не удастся заделать отверстия, исследователям нельзя будет выйти из гондолы.

В течение последних 10 мин нахождения на дне сбрасывался балласт; через иллюминатор было видно, как падающая дробь в виде ручейка вытекала из бункера.

Начался подъем. Его скорость по мере расширения бензина в поплавке увеличивалась: с 0,5 м/с вначале она возросла на глубине 6000 м до 0,9 м/с, а на глубине 3000 м достигла 1,5 м/с. Не было ни бортовой качки, ни вибрации батискафа. В гондоле по-прежнему было холодно - всего 4,5° С.

Опасения по поводу лопнувшего стекла не оправдались: вода из шахты в течение двух-трех минут была благополучно вытеснена сжатым воздухом; Пикар и Уолш легко откинули крышку люка и выбрались на палубу батискафа. Они увидели спешившую к ним лодку...

Операция "Нектон" была закончена. Подъем продолжался 3 ч 27 мин. Таким образом, все рекордное погружение на дно Марианской впадины заняло 8 ч 25 мин.

Так была одержана новая победа человеческого разума и воли, показавшая, что любые глубины Мирового океана подвластны Человеку.

Процесс совершенствования батискафа Триест продолжается. Для Триеста изготовлена подводная телевизионная камера, закрепляемая вне гондолы. Кроме того, специально для батискафа разработан манипулятор - механическая рука, - рассчитанный на давление воды до 1380 кгс/см 2 , что позволит легко работать им на предельных глубинах океана - поднимать предметы весом до 22,6 кг (например, пробы грунта). Переоборудование Триеста осуществляется Управлением военно-морских исследований ВМФ США и в первую очередь для военных целей.

Начиная с момента приобретения Триеста, с его помощью решается ряд задач, в первую очередь связанных с проблемами акустики.

Подготовительные работы по программе "Нектон" выполнялись в 1959-1960 гг. у побережья Калифорнии (вблизи Сан-Диего), а по программе "Нектон II" - с мая по июнь 1960 г. в районе острова Гуам; при этом производились "рабочие" погружения на глубину до 5860 м. Для измерения скорости звука на батискафе была установлена новая аппаратура, разработанная Национальным бюро стандартов. Результаты исследования подтвердили отсутствие прямой зависимости скорости распространения звука в воде от ее температуры и солености.

Триест проводил и другие работы. Например: измерения силы тяжести на глубине 2130 м, исследования в области океанографии и изучения дна океана, а также участвовал в маневрах в качестве глубоководной мишени. При этом Триест пеленговали с надводного эскортного корабля радиолокационного дозора Хаверфильд при помощи гидролокаторов нового типа.

Поскольку при реконструкции Триеста в 1958 г. совершенствовались в первую очередь элементы, обеспечивающие увеличение глубины погружения, маневренность батискафа оставалась недостаточной. Поэтому в 1961 г. Триест был вторично модернизирован. Дополнительно к двум имевшимся были установлены еще три электродвигателя с гребными винтами (один - для вертикального перемещения, два - для боковых перемещений). Благодаря совершенствованию гребной установки скорость горизонтального перемещения батискафа была увеличена до 1 уз (эта скорость может поддерживаться в течение 3 ч).

Увеличение суммарной мощности гребных электродвигателей повлекло за собой необходимость замены аккумуляторной батареи на более мощную (с суммарной энергией 60 квт-ч). Ее не удалось разместить в поплавке, поэтому пришлось установить на палубе герметичные контейнеры. Очевидно, для удобства эксплуатации применены свинцово-кислотные аккумуляторы, вес и габариты которых больше, чем серебряно-цинковых.

В результате модернизации Триеста изменилось количество и характер научно-исследовательского оборудования. Известно, в частности, что были установлены направленный гидрофон с записью на магнитофон шумов моря и малогабаритный гидролокатор дальностью действия 46 м (в 1963 г. намечалось установить новый более мощный гидролокатор с дальностью действия 450 м). Усовершенствованы системы управления отдачи балласта и маневренного бензина, что, по сообщению иностранной печати, значительно сократило время подготовки батискафа к погружению и время погружения.

Подводя итоги эксплуатации Триеста, следует отметить, что он прошел большой путь от аппарата-рекордсмена до исследовательского судна, ведущего повседневную работу - к сожалению, в военных целях. С момента окончания постройки и до 1962 г. Триест совершил более 100 погружений.

Батискаф Триест принимал активное участие в поисках американской атомной подводной лодки Трешер, затонувшей 10 апреля 1963 г. на глубине более 2500 м. Подготовка батискафа и переброска его из Калифорнии на атлантическое побережье заняли два месяца, и только в начале июня Триест впервые погрузился в районе гибели Трешера. За одно погружение (около 4 ч на глубине) удавалось обследовать не более квадратной мили площади дна; ориентироваться приходилось по сброшенным на дно акустическим "маякам". В июне успели провести всего пять погружений, после чего батискаф был направлен на ремонт, и только 24 августа удалось обнаружить обломки, "не оставляющие сомнений в своей принадлежности к Трешеру".

"...После пятнадцати минут робких манипуляций "механической рукой", - рассказывает командир батискафа капитан-лейтенант Дональд Кич, - удалось захватить кусок медной трубы длиной около полутора метров". Этот обломок вентиляционного трубопровода, имеющий маркировку с номером Трешера, был продемонстрирован журналистам.

Позднее с батискафа удалось сделать несколько очень интересных фотоснимков (всего за время поисков было сделано более 250000 снимков), после чего работа Триеста на зимний период была прервана и началась его очередная реконструкция.

В период 1963-1964 гг. Триест еще раз модернизировали. Переделки были столь существенными, что получился новый батискаф Триест II. Батискаф унаследовал прочную гондолу, изготовленную в г. Терни: за счет снижения запаса прочности глубина погружения увеличилась с 4000 до 6000 м. Гондолу "утопили" в поплавок и продвинули вперед. Водоизмещение батискафа возросло до 220 т (со 150 г); скорость буксировки повысилась до 10 уз за счет увеличения высоты надводного борта батискафа (0,6 м вместо 0,25), улучшилась мореходность благодаря корабельной форме новых обводов. За счет увеличения мощности аккумуляторных батарей (117 квт-ч вместо 60,5 квт-ч) и установки трех гребных двигателей мощностью по 10 л. с, автономность батискафа достигла 10 ч при скорости 2 уз. Триест II в 1964 г. продолжал поиски Трешера. Новая гидролокационная система бокового обзора позволила при погружениях Триеста II получить дополнительные сведения об обстоятельствах гибели Трешера.

В 1966 г. Триест II был вновь модернизирован. На нем была установлена новая совершенная система навигации.

При испытаниях моделей р/у подводных лодок в естественных водоемах есть вероятность их потери из-за низкой прозрачности воды. Поэтому возникла необходимость постройки батискафа, оборудованного видеокамерой.

Я дважды терял подводные лодки на карьере. К счастью, оба раза с помощью трала я их находил. Для более комфортного поиска утонувших лодок было принято решение о строительстве батискафа, оборудованного видеокамерой.
Корпус батискафа сделан из листа латуни толщиной 0,5 мм. С двух концов установлены стальные кольца с отверстиями по периметру в количестве 12 штук. В отверстиях нарезана резьба м4 для крепления крышек, сделанных из оргстекла толщиной 5 мм. Крышки крепятся с помощью задраек. Со стороны передней крышки установлена видеокамера с диодами подсветки.В задней крышке установлены разъемы для питания ходовых электромоторов, выход шланга для цистерны, антенны и кабеля видеокамкры, а также ходовых огней и электромагнита для отдачи буя. Электродвигатели установлены в герметичных капсулах с дейдвудами. Два ходовых злектромотора установлены по бокам батискафа. Они служат также и для поворотов. Еще два электромотора установлены вертикально- они предназначены для маневрмрования по глубине в небольших пределах. Система погружения представляет собой компрессор от одометра, воздушного клапана и пластмассового пакета от кетчупа емкостью 05 литра установленного вне прочного корпуса. Работает система таким образом: изначально батискаф загружается балластом до полного его погружения при пустом пакете. Для всплытия включается компрессор, который набувает пакет воздухом из корпуса, объем батискафа увеличивается и он всплывает. При погружении открывается клапан, который находится внутри корпуса и воздух из пакета стравливается в корпус. Батискаф погружается.Управляется батискаф по 4 каналам сервомашинками.Регулятора оборотов нет. Поскольку масса батискафа достаточно большая, ти и энерция приличная.Поэтому скорость можно регулировать кратковременным манипулированием стиком. Рывков скорости батискафа не ощущается.Все комплектующие установлены на фанерной панели, которая крепится к задней крышке. Батискаф оборудован буем, который всплывает в случае потери сигнала передатчика. Имеется контроль разряда аккумуляторов.Всего используется 3 группы аккумуляторов.Первая- 12 вольт для питания ходовых и вертикальных моторов, вторая- 6 вольт для питания приемника, сервомашинок и компрессора, третья-6 вольт для питания видеокамеры. Видеокамера подключена к телевизору 30 метровым кабелем.Кабель очень тонкий, посеребреный, намотан на бабине. При проверке качества выяснилось, что сигнал хороший, нареканий нет. К сожалению, испытания батискафа проходило без подключения кабеля так- как в бассейне смотреть нечего. Сверху батискафа крепиться надстройка имитирующая водолазный бот. Сделано это для прикола. Плывет бот и вдруг он тонет, потом поплавает под водой и всплывает.Это интересно, особенно для детей.

Исследования океана.

22. Батисферы и батискафы.

Прежде чем познакомиться с этими устройствами, мы просим читателей проявить терпение и прочитать наш краткий рассказ об истории этого вопроса.

А история эта уходит в глубь веков, точнее в IV (четвертый) век до н.э. из древней рукописи известно, что Александр Македонский (356-323 до н.э.) однажды опустился на морское дно в водолазном колоколе, изготовленном из какого-то прозрачного материала и ослиных шкур. Детали этого погружения в летописи не приводятся. Было в действительности это событие или нет, утверждать невозможно, тем более, что в летописи говорится о неправдоподобных размерах рыбы, которая якобы проплывала мимо Александра Великого в момент его пребывания под водой. Но сам факт такого, пусть фантастического, рассказа говорит о том, что уже в те времена люди думали о погружении в воду и с использованием каких-то приспособлений, наподобие водолазных камер.

Несколько прототипов современных батисфер появились в Европе в период XVI-XIX веков. Из них большой интерес представляет водолазный колокол, созданный в 1716 году по проекту английского астронома Галлея, да, именно того самого Эдмонда Галлея, который в 1696 году открыл, что кометы, наблюдавшиеся в 1531, 1607 и 1682 годах являются одной и той же кометой. В последний раз мы любовались кометой Галлея в 1986 г. Периодичность появления её в районе Земли составляет около 76 лет. Значит, через 50 лет, в 2062 году сегодняшние наши молодые читатели смогут увидеть на небе комету Галлея. Мы надеемся, что читатели не осудят нас за этот краткий экскурс в астрономию.

Итак, что же спроектировал Галлей в 1716 году? Это был деревянный колокол , открытый у основания, который можно было опускать на глубину 16–18 м. В нём помещалось пять человек, точнее могли стоять в нём, находясь по пояс в воде. Воздух они получали из двух поочерёдно опускаемых с поверхности бочонков, откуда воздух поступал в колокол по кожаному рукаву. Отработанный воздух выпускался через кран, находившийся в верхней части колокола. Если в колоколе находился только один водолаз, то, надев кожаный шлем, он мог вести наблюдения даже за пределами колокола, получая из него воздух через второй шланг.

Главный недостаток подобных колоколов заключается в том, что их нельзя использовать на большой глубине. По мере погружения давление воды увеличивается, и воздух внутри колокола настолько уплотняется, что им становится нельзя дышать.

Следующим по логике развития этапом было испытание металлической сферы. Первое погружение в герметизированной металлической оболочке с иллюминаторами выполнил в 1865 году французский конструктор Базен. Его сфера была опущена на стальном тросе на глубину 75 метров. После благополучных испытаний определились направления дальнейшего усовершенствования подобных батисфер, но осуществить их ещё не позволяли тогдашние технические возможности.

Только спустя 65 лет, в 1930 году появилась батисфера , прочность стенок которой позволяла опуститься на значительно большую глубину. Сконструировали её американцы-натуралисты Уильям Биби и двое инженеров – Отис Бартон и Джон Батлер. Это была стальная сфера с внутренним диаметром около 135 см, толщиной стенок около четырёх см и весом 2,5 тонны. В батисфере имелись три круглых иллюминатора из кварцевого стекла диаметром 20 см и толщиной 7,6 см, а также отверстие диаметром 36 см, которое исследователи всерьёз именовали «дверью». Так сказать, на борту батисферы находились баллоны с кислородом и сосуды с химическим поглотителем углекислого газа и влаги, а также многочисленные приборы для наблюдений. В объёме, который оставался свободным, размещались, согнувшись в три погибели, исследователи У.Биби и О.Бартон. Снаружи биосферы был установлен прожектор, освещавший воду за пределами естественной освещённости, а внутри помещался телефонный аппарат для связи с судном. С корабля батисферу спускали на одном нескручивающемся стальном тросе.

Во время первого погружения около Бермудских островов У.Биби и О.Бартон достигли глубины 420 метров. В 1934 году они совершили погружение в этом же районе на глубину 923 метра. Время пребывания их под водой уже исчислялось несколькими десятками минут и даже несколькими часами и ограничивалось запасом воздуха и возможностями его регенерации. За период 1930–1934 годов они тридцать раз опускались в глубину и наблюдали через иллюминаторы диковинный мир подводных обитателей. Среди прочих результатов наблюдений Биби и Бартон получили интересные данные по спектральному составу солнечного света на различных глубинах.

Наконец, летом 1949 года Бартон в батисфере несколько изменённой конструкции один опустился на глубину 1372 метра у побережья Калифорнии, что тогда было рекордом для этого вида океанографического оборудования.

Опускаясь в глубины океана, Биби и Бартон держали связь по телефону с командой корабля, что позволяло им чувствовать себя не совсем оторванными от остального мира. Но каким мужеством должны были обладать эти люди! Они прекрасно сознавали, что их жизнь при каждом погружении зависела только от прочности троса и надёжности его закрепления. Если бы трос оборвался, их уже никто не смог бы спасти, тяжёлая батисфера навсегда осталась бы на морском дне.

Главные недостатки батисферы очевидны. Это, во-первых, сам принцип погружения и подъёма аппарата, то есть зависимость от надводного обеспечивающего корабля, невозможность самостоятельного всплытия. Во-вторых, батисфера в воде (или на дне) неподвижна, а исследователи остаются пассивными наблюдателями ближайшего от батисферы окружающего пространства.

От указанных недостатков свободен батискаф – полностью автономный глубоководный научно-исследовательский аппарат, движением которого управляет сам экипаж. С сопровождающим судном батискаф не связан никаким образом. Связь между ними осуществляется по радио, а судно используется для доставки (или буксировки) батискафа из порта в район исследования и обратно.

Идею батискафа осуществил швейцарский учёный-физик, профессор Огюст Пиккар . При конструировании и расчёте батискафа Пиккар использовал свой личный опыт конструирования и эксплуатации стратостата. Дело в том, что для решения некоторых своих исследовательских задач он решил подняться на воздушном шаре в стратосферу. Для этого он сконструировал и в 1930 году построил на средства Национального научно-исследовательского фонда Бельгии стратостат с герметичной гондолой и подъёмным баллоном, наполняемым гелием. На этом стратостате Пиккар в 1931 году поднялся в стратосферу и достиг высоты 15781 метра, а в 1932 году стратостат унёс своего конструктора на высоту 16201 метр. Если говорить о рекордах высоты, то после Пиккара, в 1933 году стратостат «СССР», которым управляли профессор Э.Бирнбаум и пилоты Г.Прокофьев и К.Годунов, поднялся на высоту 18500 метров, а годом позже стратостат «Осоавиахим» достиг высоты 22 километра. К сожалению, этот полёт закончился трагично – произошла авария, и пилоты стратостата П.Федосеенко, И.Усыскин и А.Васенко погибли.

Пиккар первым понял, что вертикальные перемещения стратостата и батискафа подчинены одной общей закономерности. При спуске и подъёме тот и другой испытывают воздействие изменяющегося наружного давления. Стратостат движется в атмосфере благодаря баллону, наполненному лёгким газом. Значит, и батискаф должен иметь баллон, своего рода поплавок, наполненный веществом более лёгким, чем морская вода. Агрегатное состояние вещества для поплавка должно быть таким же, как и окружающая среда, то есть жидкостью. В качестве наполнителя поплавка был избран бензин. При изменении давления окружающая морская вода и бензин будут сжиматься или расширяться практически в одинаковой степени, и оболочка баллона (поплавка) не будет деформироваться, так как будет испытывать одинаковое давление с обеих сторон.

Гондола стратостата лёгкая, с тонкими стенками, так как изменение давления с высотой подъёма незначительно: даже при самом высоком подъёме оно будет менее одной атмосферы. Условия работы батискафа совершенно иные: его гондола на большой глубине подвергнется воздействию давления воды в несколько тысяч атмосфер. Отсюда требования к прочности её стенок.

Таким образом, батискаф, как и стратостат, состоит из двух основных частей: баллона (поплавка), наполненного бензином, и соединённый с ним сферической гондолы из прочной стали. В этой стальной сфере, где воздух имеет нормальное атмосферное давление, размещается экипаж. Для погружения батискафа из баллона выпускается часть бензина. Во избежание удара о дно, акванавты сбрасывают часть балласта, который представляет собой стальную дробь. Для горизонтального перемещения служит небольшой гребной винт, приводимый в действие электромотором. Чтобы всплыть, нужно снова сбросить балласт. Батискаф оснащается необходимым оборудованием для систем жизнеобеспечения и управления, а также приборами для проведения подводных исследований. Разумеется, соотношения масс и объёмов стальной сферы, деталей управления, балласта, бензина в баллоне и так далее строго рассчитываются для обеспечения вертикального маневрирования и надёжного всплытия батискафа.

Первая опытная модель батискафа FRNS-2 была построена в 1950 году и принадлежала французским военно-морским силам. Аббревиатура FRNS в переводе означает «Национальный фонд научных изысканий». Опытная модель батискафа FRNS-2 , изготовленная в натуральную величину, испытывалась без экипажа. Затем были построены батискафы FRNS-3 и «Триест» . Все три батискафа имели гондолу одинаковой конструкции. Стальная гондола, иными словами, кабина батискафа имела внутренний диаметр в два метра. В ней удобно располагаются два человека, которым не нужно сидеть согнувшись в три погибели в позе эмбрионов в материнском чреве. Толщина литой стенки равна 9 см, а в районе расположения иллюминаторов увеличена до 15 см. Согласно расчёту, такая гондола может выдержать давление столба воды высотой 16 километров. Батискаф с такой гондолой может опускаться на дно в любой точке Мирового океана: глубины более 12 км в океане нет. Корпус поплавка и стенки бензиновых баков изготовлены из листовой стали, они не рассчитаны на высокое давление: морская вода свободно проходит через отверстие в дне, уравновешивая давление внутри и снаружи поплавка. Опасность смешивания воды и бензина отпадает, так как бензин легче воды и всегда остаётся над водой в верхней части поплавка. Вместо хрупкого стекла для иллюминаторов батискафа применяется совершенно прозрачный полированный плексиглас. Вес гондолы с оборудованием в воздухе составляет 11 тонн, в воде – примерно наполовину меньше и может быть уравновешен 15 кубометрами бензина. Но с учётом собственного веса оболочки поплавка и стенок бензиновых баков, а также необходимого запаса бензина для вертикального маневрирования и на случай утечки, в поплавки батискафов FRNS-2 и FRNS-3 заправляли по 30 кубометров бензина, а в поплавки «Триеста» – свыше 100 кубометров. К поплавкам прикреплялись по два прожектора для освещения подводного ландшафта.

Батискаф «Триест» был сконструирован Огюстом Пиккаром с учётом собственного опыта при проектировании батискафа FRNS-2. Активную помощь в постройке «Триеста» оказал его сын, Жак Пиккар. Батискаф «Триест» был спущен на воду в августе 1953 года. В период 1953–1957 гг. состоялось несколько погружений в Средиземном море. Основным пилотом при этом был Жак Пиккар, а первые погружения он совершил вместе со своим отцом, которому тогда уже исполнилось 69 лет. Так, в 1953 году они вместе погрузились в Средиземном море на рекордную для того времени глубину 3150 метров.

Год спустя на батискафе FRNS-3 французские офицеры Жорж Уо и Пьер Вильм опустились в Средиземном море на глубину более 4 тысяч метров. Завоевание глубины началось.

В 1958 году батискаф «Триест» был куплен военно-морскими силами США, а затем конструктивно доработан в Германии на заводе Круппа. В основном доработка заключалась в изготовлении более прочной гондолы. В течение 1958–1960 гг. основным пилотом батискафа «Триест» оставался Жак Пиккар, к тому времени уже ставший профессором и получивший большой опыт глубоководных погружений. И вот в самом начале 1960 года Жак Пиккар решил своё очередное, 65-е, погружение совершить в самом глубоком месте Мирового океана – в Марианской впадине.

В 1959 году в районе острова Гуэм, вблизи самого глубокого места Марианского жёлоба, работало советское научно-исследовательское судно «Витязь», эхолоты которого зафиксировали глубину 11022 метра. Именно сюда направилась глубоководная экспедиция Жака Пиккара в составе вспомогательных судов «Люис» и «Уонденкс». Последний буксировал за собой батискаф «Триест» . После того, как место нахождения одиннадцатикилометровой глубины было с максимально возможной точностью определено, началось погружение. 23 января 1960 года в 8 часов 23 минуты «Триест» стартовал на дно Марианского желоба. Вместе с Жаком Пиккаром в гондоле батискафа находился лейтенант ВМС США Дон Уолш. Оба акванавта понимали ясно степень риска, которому они подвергаются. Они знали, что к моменту достижения дна суммарное давление воды на стенки гондолы составит 170 тысяч тонн. Под воздействием этой чудовищной нагрузки диаметр стальной сферы уменьшится на 3,7 миллиметра. А если появится хотя бы небольшая трещина, то под давлением 1100 атмосфер внутрь гондолы ударит струя, разрушительная сила которой превзойдёт силу пулемётной очереди. К счастью, всё прошло благополучно, хотя и не без шероховатостей. На глубине около четырёх километров перестал работать ультразвуковой передатчик, обеспечивавший связь с кораблём, но вскоре связь заработала снова. На восьмом километре глубины лопнуло окно в соединительном тамбуре, но это не представляло опасности. Как эти неприятности перенесли Жак и Дон – легко догадаться. В час дня Д.Уолш доложил, что «Триест» опустился на дно. Это было ровное плотное дно Марианского жёлоба. Достигнутая глубина оказалась равной 10919 метрам. Этот рекорд никогда не будет побит, потому что в каком-то новом рекорде никакого смысла нет, ведь предельная глубина океана всего на 103 метра больше. Погружение «Триеста» заняло 5 часов, подъём – около 3 часов, время пребывания на дне составило около 20 минут. На глубине около 11 километров акванавты успели увидеть небольшую рыбу, похожую на камбалу, а также креветку.

Среди других погружений «Триеста» , частично модернизированного, отметим его погружения в Атлантическом океане в апреле 1963 года для поиска пропавшей атомной подводной лодки ВМС США «Трешер» (USS Tresher SSN-593). Осенью 1963 года батискаф «Триест» был разобран.

После реконструкции этот батискаф получил название «Триест-II» . Эта модификация имела более прочную гондолу наружным диаметром 2,16 м, с толщиной стенок 127 мм, весом 13 тонн в воздухе и 8 тонн – в воде. Полезной конструктивной доработкой батискафа была установка внутренних килей в корпусе поплавка и наружного стабилизатора. Сделано это было с целью предупреждения возникновения бортовой качки или её снижения – ведь течения и волны в океане существуют, как известно, не только в верхних слоях воды, но и в глубине.

«Триест-II» в 1964 году также совершил несколько погружений в поисках подводной лодки «Трешер», но они были безуспешными.

Глубоководный аппарат другой модели сконструировали французские военные инженеры Жорж Уо и Пьер Вильм. В 1962 году их трёхместный батискаф «Архимед» со смешанным французско-японским экипажем опустился на дно Идзу-Боннинского желоба у берегов Японии на глубину 9180 метров. В 1964 году с помощью этого батискафа французские специалисты исследовали в Атлантическом океане дно одного из глубочайших желобов Пуэрто-Рико, опустившись на глубину 8550 м.

С помощью глубоководных аппаратов исследователи разных стран имели возможность увидеть собственными глазами морское дно и его обитателей в самых глубоких местах Мирового океана типа Марианского или Пуэрториканского желобов. Это было тем более важно, что до середины ХХ века многие учёные подвергали сомнению возможность какой-либо жизни на глубине более 7 тысяч метров, где царит полная темнота и вечный холод. Например, на дне Марианской впадины, на глубине около 11 км, куда в январе 1960 года опускались Жак Пиккар и Дон Уолш, температура воды, зафиксированная забортным термометром, составляла всего 3,4°С.

Всё это так. Но, с другой стороны, глубины океана в 10–11 км – это всё же скорее исключение, чем правило. Площадь океанского ложа с такой глубиной составляет очень незначительную часть общей площади океанского дна. Наибольшую площадь занимают участки океанского ложа глубиной до 4–6 км, а глубина шельфа ещё значительно меньше. Для решения большинства научных задач океанологии совсем нет необходимости опускаться в самые глубокие точки океана. Аппараты, предназначенные для работы на предельных глубинах (10–12 км), требуют очень больших материальных и денежных затрат на всех этапах жизненного цикла: при проектировании, изготовлении, испытаниях и эксплуатации. Такие затраты оцениваются многими сотнями миллионов долларов. Разумеется, глубоководные аппараты должны соответствовать самым высоким требованиям надёжности. Для работы на глубине до 4–6 километров спроектированы и построены менее дорогостоящие и вполне надёжные аппараты. Для погружения на такую глубину баллон-поплавок может отсутствовать, а гондола, испытывающая меньшие нагрузки, изготовляется из менее прочного материала и имеет увеличенные размеры, создающие лучшие условия для работы экипажа.

В 1965 году американский конструктор Э.Венк построил батискаф «Алюминаут» для работ на глубинах до 4500 метров. Этот батискаф не имеет поплавка, а изготовленный из алюминиевого сплава корпус рассчитан на троих гидронавтов, для работы и отдыха которых созданы оптимальные условия: откидные койки, приборы отопления и другие. Экипаж может работать на батискафе непрерывно в течение суток.

В том же (1965) году был построен батискаф «Алвин» , названный так по имени конструктора, американского океанографа Аллена Вайне. Аппарат рассчитан для работы на глубине до 1800-2000 метров. Экипаж в составе трёх человек может находиться на борту аппарата целые сутки. С помощью аппарата «Алвин» («ALVIN» ) был выполнен ряд успешных гидрологических и биологических исследований. Расскажем об одном из таких исследований.

В 1977 году американские геологи и геохимики проводили обследование участка дна Тихого океана недалеко от берегов Эквадора. В том районе находятся отроги Тихоокеанского подводного хребта. Выходя из океана, они поднимаются над водой в виде вулканических Галапагосских островов. На «Алвине» были установлены приборы, которые непрерывно регистрируют температуру забортной воды и позволяют брать её пробы для последующего анализа. Имелось также оборудование в виде механической руки для забора образцов донного грунта и неподвижных животных. Среди безжизненных пространств океанского дна, покрытых застывшими натёками лавы, среди горных ущелий, заваленных огромными камнями, наблюдатели увидели широкое белое кольцо диаметром около 50 метров, потом ещё несколько таких же колец диаметром от 50 до 100 метров. Кольца эти оказались живыми: их составляли тысячи крупных моллюсков с толстыми белыми раковинами. Раковины некоторых двустворчатых моллюсков достигали 30–40 см в длину. Здесь же шевелились белые крабы и какие-то другие ракообразные. Вокруг этих колец плавали рыбы. Когда «Алвин» зависал над центром колец, наружный термометр показывал температуру воды до 22°С. Вода в небольшом окружающем пространстве нагревалась до такой температуры гидротермальными источниками, бившими через щели из-под океанского дна. Глубоководные обитатели океана непривычны к тёплой воде. Поэтому они располагались на определённом удалении от мест выхода горячих струй, образуя кольца вокруг трещин в океанском дне. Температура воды, в которой находились эти существа, не превышала 3–4 градусов. Погружения «Алвина» привели сразу к нескольким открытиям. Во-первых, выявлено наличие гидротермальных источников в этом районе океанского дна, обеспечивающих здесь условия для существования разнообразных животных, большинство из которых, по заключению зоологов, раньше науке не были известны. Во-вторых, был открыт источник и способ питания этих животных на большой глубине (2000–3000 метров). Оказалось, что пищей для моллюсков и червей вблизи этих подводных термальных источников служат серобактерии, которые синтезируются из поступающих из недр Земли углекислоты и сероводорода. Моллюски и черви, в свою очередь, являются пищей для рыб и крабов.

Начиная с 1960-х годов в России, США, Канаде, Японии, Германии, Франции и других странах сконструированы и построены сотни подводных аппаратов для выполнения различных работ в пределах шельфа. Расчётная глубина погружения таких аппаратов различна: от 200 до 2000 метров.

Что касается аппаратов, способных погружаться на предельные глубины Мирового океана, то в настоящее время во всём мире их насчитывается не более десятка.

В заключение темы о глубоководных аппаратах научного назначения отдельно отметим российский научно-исследовательский комплекс под названием «Мир» .

Три четверти поверхности нашей планеты покрыты океаном. В его глубинах от нашего взора скрывается сказочный мир населенный удивительными, неповторимыми существами.

Считается, что первый шаг к покорению океана человек сделал в своем воображении. Однако первыми обитаемыми подводными аппаратами как теперь считается, были батисферы и батискафы. В 1934 году американские исследователи Виллиам Биби и Отис Бартон достигли глубины 1 км в своей батисфере, положив начало покорению океанических глубин человечеством. Рекорды погружений батисферы Биби и Бартона: 1930 год - 244 м, 1934 год - 925 м, 1949 год - 1375 м.

батисфера Биби и Бартона

Родоначальником автономных глубоководных обитаемых аппаратов считают ученого и изобретателя Огюста Пикара. Интересно, что к созданию своего первенца - батискафа (в переводе с греческого означает глубинная лодка) FRNS-2 Огюст пришел, увлекаясь воздухоплаванием, и занимаясь изучением космических лучей. В 1931 году Пикар построил стратостат) FRNS-2 названный в честь бельгийской организации, финансирующей оба проекта, и в 1932 году первым в мире поднялся на рекордную для того времени высоту 16300 м.

Если стратостат поднимается ввысь благодаря легким газам гелию и водороду, наполняющим его оболочку, то у батискафа эти функции выполняет бензин, который, как известно, значительно легче воды. Шесть отсеков батискафа FRNS-2 заполнялись 32000 л бензина, которые ему давали возможность всплыть в нужный момент. Сам подводный аппарат представлял собой стальной корпус или подъемный резервуар, заполняемый бензином (иначе называемый поплавком) и подвешенную к нему стальную гондолу, способную выдержать давление на любой глубине Мирового океана. Сначала аппарат был опробован на глубине 25 м, а затем без экипажа достиг глубины 1400 м. Однако его испытания выявили много конструктивных недоделок, и в 1953 года был построен новый батискаф FRNS-3, в котором в 1954 году французские инженеры Жорж Уо и Пьер Вильм впервые в мире совершили погружение на глубину 4050 м.

В 1952 года профессор Огюст Пикар и его сын Жак приняли предложение города Триеста сконструировать батискаф, который должен был носить имя этого города. Он строился одновременно с подводным аппаратом FRNS-3, но не во Франции, а в Италии и конструктивно мало чем отличался от своего французского «собрата». Корпус ТРИЕСТА имел цилиндрическую форму, разделенную на 12 отсеков, вмещавших 86000 л бензина. Батискаф совершил множество погружений на глубины до 3700 м.

С 1957 года TRIESTE участвовал во многих испытаниях и научных проектах, включая 10 погружений. Наиболее важным из них был проект НЕКТОН, в котором батискаф совершил серию из 7 погружений, включая 3 глубоководных. Кульминацией проекта было погружение в Марианской впадине на глубину почти 11 км, которое было осуществлено 23 января 1960 года. На борту батискафа находились Жак Пикар и лейтенант ВМФ США Дон Уопш.

Впервые в истории подводный аппарат (независимо от того, обитаемый он или нет) достиг Марианской впадины на глубине 10990 м, глубочайшей точки Мирового океана. Спуск занял 5 часов, 2 человека провели коло 20 минут на дне, перед тем как подняться на поверхность за 3 часа 15 минут. Они наблюдали небольших камбалообразных рыб и обратили внимание на то, что дно было покрыто диатомовыми известковыми отложениями. Рекорд глубину погружения, поставленный в тот день, не побит и сейчас. Для той серии погружений TRIESTE был оснащен новой прочной сферой, спроектированной для глубин до 36000 футов и изготовленной немецкой компанией Krupp Werke.

В дальнейшем батискаф ТРИЕСТ использовался военно-морским ведомством США, которое приобрело этот аппарат у Огюста Пикара для различных целей, в том числе и для поисков затонувшей американской атомной подводной лодки «USS Thresher». Всего на батискафе было совершено более 100 погружений.

Жорж Уо и Пьер Вильм сконструировали и построили в 1961 году новый батискаф Archimede (Архимед), схожий и по устройству и по внешнему виду на FRNS-3. На подводном аппарате в 1962 году было совершено погружение у берегов Японии на глубину 9200 м. За 5 лет этот батискаф совершил 57 погружений в основном на глубины свыше 6000 м для изучения геологии, биологии, акустики больших глубин океана.

Ни один подводный аппарат не может взять на борт столько научной аппаратуры, сколько размещается на Архимеде - 4,5 тонны. Этот очень надежный глубоководный аппарат не лишен недостатков, среди которых - его громоздкость и огромная масса - 60 тонн без топлива и достаточно дорогая эксплуатация.

Конечно, батискафы прекрасное средство для изучения Мирового океана, но их отрицательные стороны, о которых упоминалось выше, заставили инженерно-техническую мысль работать в направлении создания более легких, маневренных и, главное, более дешевых в эксплуатации автономных подводных аппаратов. Кроме того, в подавляющем большинстве случаев батискафы использовались только в научных целях и на глубинах свыше 6000 м, а ведь известно, что такие глубины занимают немногим более 2 процентов всей площади Мирового океана. Необходимо было создавать более универсальные автономные подводные аппараты для меньших глубин.

В 1959 году Жак Ив Кусто испытывал собственное «самоходное ныряющее блюдце» DENISE (SP-300) с максимальной глубиной погружения 420 м. В период с 1959 по 1970 годы батискаф SP-350 погружался 750 раз, что составляет около 2000 часов.

За два дня до старта экспедиции Аполлон-11 на Луну в 1969 году батискаф «BEN FRANKLIN», известный также под наименованием Grumman/Piccard PX-15, погрузился в воды Гольфстрима у побережья Пальм Бич, штат Флорида. Его экипаж состоял из 6 человек во главе с Жаком Пикаром. Оставаясь на глубине 1000 футов, батискаф дрейфовал с течением в северном направлении более 4 недель, преодолев расстояние около 1444 миль.

Дальнейшими вехами были американский подводный аппарат SEA CLIFF, DSV-4 построенный в конце 60-х годов, его максимальная глубина погружения составляла 6000 м. Французский батискаф CYANA созданный в начале 70-х годов имел глубину погружения 3000 м.

Серия подводных аппаратов PISCES с глубиной погружения 1500-2000 м была построена компанией International Hydrodynamics of Vancouver для Гавайской лаборатории подводных исследований в 1973 году и для Института океанологии имени Ширшова в 1975 году.

Лидером среди современных подводных аппаратов с глубиной погружения 6500 м является японский обитаемый автономный аппарат SHINKAI 6500.

Не менее известными подводными аппаратами стали МИР-1 и МИР-2 с максимальной глубиной погружения 6000 м, построенные финской компанией Rauma-Ripola. Данные глубоководные аппараты приобрели настоящую популярность в середине 90-х - начале 2000-х годов после того, как они были использованы американским режиссером Джеймсом Камероном для съемок легендарного фильма «Титаник», затонувшего в Северной Атлантике и покоящегося на глубине 3821 м.

В августе 2007 года глубоководные аппараты МИР впервые в истории достигли дна океана на Северном полюсе нашей планеты. Это событие стало кульминацией высокоширотной глубоководной экспедиции в составе атомного ледокола «Россия» и научно-исследовательского судна «Академик Федоров».

В период с 15 июня по 30 августа 2009 года данные подводные аппараты совершили 69 погружений в озере Байкал с максимальной глубиной 1590 м. Подводные аппараты МИР олицетворяют технологические достижения СССР в области подводных исследований. Действительно, они были построены во времена холодной войны. Первоначально разработка проекта осуществлялась АН СССР и Центральным конструкторским бюро ЛАЗУРИТ - лидирующей в этой отрасли советским предприятием, созданным в 1953 года. Позднее постройка аппаратов была заказана финской компании Rauma-Repola Oceanics.