Подводные обитаемые аппараты. Книга рассчитана на широкий круг читателей
 Скачать 22.21 Mb.
|
|
Прочный обитаемый корпус аппарата сделан из титанового сплава. Диаметр сферы составляет 2,1 м. Экипаж — три человека. Пилот-командир располагается на лежаке у левого иллюминатора. Над ним в кресле сидит второй пилот. Место у правого иллюминатора занимает наблюдатель. Перед вторым пилотом находятся дисплеи двух мониторов. К мониторам подключены наружные телекамеры, одна из них предназначена для обзора закрытых для визуального наблюдения зон, в том числе и зоны действия манипулятора. Изображение с подводных видеокамер периодически передается на судно обеспечения через акустический канал. Акустическая система сигнала, известная как TIVA, передает сигнал на компьютерную судовую систему со скоростью один кадр в минуту. После обработки изображение с морского дна появляется на мониторе. Аппарат оснащен пяти- и семифункци- ональными манипуляторами. Правый манипулятор предназначен для жесткого захвата тяжелых образцов. Левая рука более прецизионна; с ее помощью пилот может подбирать с океанского дна хрупкие или легко деформируемые предметы. За прочным корпусом, под верхней половиной легкого корпуса находится большой блок синтактика плавучего пеноматериала. Изменение угла дифферента осуществляется путем перекачки воды из носовой цистерны в кормовую цистерну, ив обратном направлении. В центральной части аппарата находится цистерна переменного балласта и бункер с маневровой дробью. Никель-кад- миевые аккумуляторные батареи напряжением В и энергоемкостью 50 кВт/ч закреплены в нижней части «Наутила» и могут быть при необходимости сброшены. Движительный комплекс аппарата представлен пятью движителями. Самый большой маршевый двигатель расположен в корме под хвостовым оперением, его винт защищен насадкой и может поворачиваться в горизонтальной плоскости. Два лаговых двигателя — в носовой наделке ив хвостовом оперении — нужны для быстрых ревер- сных разворотов аппарата и точного подхода к объектам. Аппарат оснащен и вертикальными двигателями, установленными в вертикальных шахтах, проходящих через легкий корпус. Максимальная скорость аппарата под водой достигает 2,5 узлов. Обычно аппарат движется со скоростью около узла. Габариты «Наутила» — 8x2,7x3,45 м. Вес - 19,5 т. Под водой «Наутил» работает в паре с роботом «Робин». «Робин» располагается в бункере в носовой части аппарата. Робот, оснащенный телекамерой и светильниками, может удаляться от «Наутила» на длину кабеля, это около 60 м. Выполнив видеосъем- ку или просто передав изображение на экран монитора из труднодоступных для самого аппарата мест, «Робин» возвращается в свою корзину, словно послушный щенок. Погружения «Наутила» начинаются с постановки навигационного полигона. На морское дно ставится три транспондера. Затем кормовая А-рама судна-носителя Надир опускает «Наутил» на поверхность воды. Средняя продолжительность каждого погружения — 10 часов. Всплывает подводный аппарат после того, как выгрузит часть балласта на дно. Совместный франко-японский научный проект исследований Тихоокеанских впадин Кайко стал первой пробой сил На- утила». Перед учеными стояли задачи изучения процессов в литосфере, определения и исследования зон субдукции. 27 погружений аппарата сучеными на борту на глубины от 3000 дом помогли сделать значительный вклад в науку о Земле. Помимо участия в научных рейсах На- утил» и научно-исследовательское судно «Надир» работали в пяти экспедициях, организованных компанией RMS «Титаник» совместно с «ИФРЕМЕР». Об этих работах будет рассказано в отдельной главе. МИР-1 И <МИР-2> Научно-исследовательское судно Института океанологии Академии наук им. П.П. Шир- шова Академик Мстислав Келдыш», предназначенное для комплексных океанологических исследований, в этот раз легло в дрейф в районе котловины Зеленого Мыса в Центральной части Атлантического океана. Глубина океана в этом месте превышает мВ открытый люк стоящего на палубе судна оранжево-белого каплевидного аппарата по очереди спустились трое людей в одинаковых голубых комбинезонах. Люк закрылся, и могучий гидравлический кран приподнял подводный аппарат на толстом тросе. Перенеся уже отрезанных от внешнего мира стальной сферой гидронавтов через борт, кран развернул аппарат и, придерживая лапами-подушками оранжевую палубу, осторожно опустил на воду. Водолазный десант с Зодиака освободил захвати катер Льва Симагина потащил аппарат в точку погружения. Отдан буксир, и теперь глубоководный аппарат МИР связывает с «Келдышем» и катером только УКВ-связь: — Клапан вентиляции открыт. Сообщайте нашу ватерлинию Ваша ватерлиния — 20 см. 10 см Ушли с поверхности Глубина 10 м... Все вышеописанное происходило декабря 1987 года, глубоководный обитаемый аппарат МИР в первом океанском спуске погружался на предельную для себя глубину. В кабине перед правым иллюминатором расположился научный руководитель проекта и инициатор советско-финской программы МИР профессор Игорь Евгеньевич Михальцев. На месте второго пилота заведующий лабораторией научной эксплуатации глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии Академии наук, доктор технических наук Анатолий Михайлович Сагалевич. В течение всего периода строительства аппаратов «МИР-1» и МИР он находился в качестве представителя заказчика на фирме «Раума- Репола», а до этого более ста раз погружался на аппаратах «Пайсис» на Байкале, в Атлантическом, Тихом и Индийском океанах. На месте командира, перед центральным иллюминатором на пилотском кресле сидел финский пилот Пекка Лааксо, представитель «Раума-Реполы», бывший летчик ВВС Финляндии, проходивший курс подготовки гид- ронавтов во Франции Глубинам. За иллюминаторами сумерки, скорость погружения около м/мин. — Глубинам. Солнечный свет уже не проходит сюда. Около шести часов в кромешной тьме падал МИР вниз. На дисплее глубиномера менялись красные цифры, обозначающие реальную глубину. Давление, сжимающее прочный корпус, росло с каждым метром. Красные цифры медленно подкрадывались к значению «6000», ни пилоты, ни аппарат еще небыли там, все происходило в первый разлет назад батискаф Триест достиг дна Марианской впадины на глубине 10 916 мВ отличие от громоздкого и неманевренного батискафа, «МИРы» задумывались как целые научные лаборатории, имеющие значительный запас хода под водой. Их рабочая глубинам, это достаточно для того, чтобы работать практически в любой точке Мирового океана лишь незначительные участки донной поверхности лежат на глубинах свыше шести километров. Несколько лет потребовалось для того, чтобы доказать целесообразность постройки подобных аппаратов в правительственных и государственных учреждениях, чтобы инженерно-технический проект, разработанный российскими и финскими инженерами из Института океанологии и фирмы Раума-Ошеаникс, начал воплощаться в металле и пластике. Строительство глубоководных аппаратов велось в Финляндии на заводе известной во всем мире судостроительной фирмы «Раума-Ре- пола с мая 1985 года по ноябрь 1987 года. По соглашению между СССР и Финляндией, ответственность за всю научную программу, от технического задания до проведения испытаний, брала на себя Академия Наук СССР. Средняя скорость погружения аппаратов МИР составляет 30 м/мин, нов тот день, 13 декабря, гидронавты не спешили, придирчиво осматривали приборы, вводы в корпус, прислушивались к каждому звуку Глубинам Это максимальная рабочая глубина аппарата, правда, прочная сфера уже выдержала испытательное давление атмосфер в камере. Через несколько минут в динамиках на «Келдыше» раздалось Мы на грунте Глубинам. Люди и техника выдержали испытание огромной глубиной. Пройдет еще часов, прежде чем откроется люки уставшие, но счастливые гидронавты выберутся из кабины и будут заключены в объятия коллег, получая поздравления Что вы видели на дне Дно на шести километрах илистое, и никаких диковин там не увидели, — отвечает Анатолий Михайлович Сагалевич. — Но надежда есть Раз есть аппараты и есть дно, то будут и открытия декабря тот же экипаж, но уже на «МИР-2» опустился на дно Атлантики, покорив глубину 6120 м. «Мы были воодушевлены — в отличие от авиаконструкторов, не имеющих возможности испытать свое детище самим, нам довелось первым опуститься так глубоко на собственном творении. И оно оказалось достойным надежд, — рассказывал И.Е. Ми- хальцев. — Хорошо работали две системы ультразвуковой подводной связи с поверхностью, телевидение, широкоформатные стереофотоаппараты. Два манипулятора, имеющие по семь степеней свободы, поднимают под водой груз по 80 кг. В тоже время они оснащены столь совершенной системой обратной связи, что при испытаниях на суше удавалось легко перекладывать с места на место сырое куриное яйцо, не повредив его. Энергетическая установка рассчитана на передвижение на глубине со скоростью до 5 узлов. По расчету, запасов кислорода хватает на 246 человеко-часов подводной работы. Это значит, что экипаж из трех человек может находиться в автономном плавании трое суток. Впрочем, при нужде это время может быть легко доведено до девяти суток МИРы легко маневрируют и по горизонтали, и по вертикали. Словом, оба аппарата — вожделенный инструмент любого ученого. Нужно ли объяснять, зачем человек уходит в океан Его толща, недра хранят несметные сокровища, уже сейчас в Мировом океане не только ведут промысел рыбы, водорослей и морских животных, но и добывают полезные ископаемые, выращивают урожаи. Однако гигантские водные пространства, гидрокосмос исследованы куда хуже, чем космос открытый. «Гомо акватикус» — человек подводный делает пока что первые шаги. Мы получили уникальную возможность для исследования океана. Но как лучше использовать аппараты Самоназвание символично все наши исследования ведутся с грифом «СН» — Совершенно несекретно», и мы готовы к сотрудничеству в мирных целях сучеными любой страны». Не считая давно вышедших в отставку батискафов «ФНРС-3», Триест и Архимед, на глубину 6000 м могут погружаться лишь три подводных обитаемых аппарата: переоборудованный в 1984 году американский Си Клиф», французский «Наутил», построенный в 1984 году, и японский Шин- кай 6500», построенный в 1987 году. Имея с этими аппаратами приблизительно одинаковые габариты, МИРы отличаются большей энергоемкостью аккумуляторных батарей и большей скоростью хода. На одну и туже подводную операцию МИР затратит одно погружение, а другие шеститысячни- ки — два, а то и три спуска. Попробуем более подробно разобраться в технических особенностях ГОА «МИР». Обитаемый прочный корпус и балластные сферы изготовлены из никелевой стали специального назначения. Сферы собраны из полусфер, созданных путем непрерывного литья в форму и затем обработанных на станке. Обитаемая сфера имеет внутренний диаметр 2,1 м. Центральный пилотский иллюминатор имеет диаметр 200 мм, а два боковых — 120 мм. Балластные сферы могут вместить около тонны воды. Рама из нержавеющей стали связывает четыре сферических корпуса в единую конструкцию. Верхняя усиленная часть рамы оканчивается подъемным устройством, которое стыкуется с захватом троса спуско-подъемного устройства (СПУ). Внизу рама опирается на лыжи из синтактика и стеклопластика. Легкий корпус, в форме вытянутой капли, закрывает раму и всю внутреннюю начинку аппарата. Половинки корпуса выклеены из синтактика и кевлара. В корме установлено хвостовое оперение, его крыло поворачивается в горизонтальной плоскости, обеспечивая курсовую стабилизацию. Под легким корпусом расположены цистерны главного балласта, продуваемые сжатым воздухом. Движительный комплекс представлен тремя гидромоторами с винтами, защищенными насадками. Отличная маневренность аппаратов обеспечивается возможностью поворота насадки маршевого движителя в диапазоне ±60° и поворотом в диапазоне - -60° боковых движителей. Управление частотой оборотов и поворотом всех движителей осуществляется из кабины при помощи джойстика управления движением. За счет кормового движителя аппарат развивает скорость до 5 узлов. Боковые движители обеспечивают скорость хода около узла. Энергетический комплекс состоит из маслозаполненных аккумуляторных боксов. Из железоникелевых аккумуляторов емкостью 700 А/ч собраны две батареи с напряжением 120 В и запасом энергии кВт/ч, питающая электромоторы 1 и й систем гидравлики, наружные светильники и вспышку и с напряжением 24 В и запасом энергии 17 кВт/ч, предназначенная для питания аппаратуры связи, навигации, фотокамер, измерительных датчиков. Аварийная никель-кадмиевая батарея установлена в прочной обитаемой сфере и питает электромотор й системы гидравлики, которая используется для аварийного сброса боковых и кормового движителей, кистей манипуляторов, нижнего аккумуляторного бокса весом 1200 кг и отдачи аварийного буя с кевларовым тросом проводником. Твердый балласт — никелевая дробь — удерживается электромагнитами в стеклопластиковых бункерах. Все подвижные забортные устройства работают от гидропривода. Система жизнеобеспечения аппаратов «МИР» не отличается от стандартных систем других аппаратов и включает вентиляторы, прогоняющие воздух через кассеты с гидроокисью лития или натрия, кислородные баллоны с регуляторами расхода и приборы контроля атмосферы кабины, МИР и МИР оборудованы системами надводной и подводной связи, навигации, обеспечивающей точную привязку аппаратов относительно донных маяков, измерительными комплексами, в состав которых входят до 9 гидрофизических датчиков, эхолотами, профилографами, магнитометрами, локаторами кругового и секторного обзора, теле- и фотосистемами, прожекторами и светильниками. Резервные вводы позволяют устанавливать на аппараты дополнительные комплексы и аппаратуру. Общий вес аппаратов составляет 18,5 т. После проведения испытаний в Центральной Атлантике МИРы на борту науч- но-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш» в конце января 1988 года отправились в научно-исследовательский рейс к полигонам ТАГ и Снейк Пит. Погружения аппаратов на глубины до 5,5 км позволили установить, что Черные курильщики в районе 26° с. ш. на пересечении Срединно-Атлантического хребта и Трансатлантического геотраверза представляют собой конические постройки высотой дом, содержащие сульфидные руды. Атлантические курильщики значительно превосходили по размерам своих Тихоокеанских родственников. Океанологи смогли определить химический состав воды, характеристики руд и донных осадков, их микрофлору и микрофауну. Выдающийся уче- ный-геолог Лев Павлович Зоненшайн именно здесь установил, что существуют вертикальные перемещения блоков океанической коры в рифтовых зонах. Словом, первый же рейс показал, что ученые получили отличные инструменты для непосредственного изучения тайн моря, практически в любых районах Мирового океана. Более 200 погружений совершил каждый из аппаратов МИР в 24 рейсах науч- но-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш», побывав на дне Тихого и Атлантического океанов. С года проводились подводно-технические работы с участием МИР и МИР в Норвежском морена затонувшей атомной подводной лодке Комсомолец. 70 погружений было проведено с целью обследования лодки, лежащей на глубине 1700 ми герметизации ее носовой части. В общей сложности более часов находились аппараты под водой. В 1991 и 1995 годах с аппаратов проводились съемки фильмов на затонувшем на глубине 3800 м в 1912 году трансатлантическом лайнере «Титаник». Интересные исследования провели ученые в многочисленных погружениях в районах с гидротермальной активностью, где на больших глубинах Черные курильщики выбрасывают из недр вместе с горячей водой соли сероводородной кислоты различных металлов. Работы велись в районах Восточ- но-Тихоокеанского поднятия, Срединно- Атлантического хребта, Калифорнийского залива, Берингова моря, залива Монтерей, Гавайских островов, бассейнов Лау, Манус и Вудларк (Юго-западная часть Тихого океана. В 39 рейсе научно-исследовательско- го судна Академик Мстислав Келдыш» «МИРы» повторно обследовали и запечатлели на фото- и видеопленку курильщики Брокен-Спура, находящиеся нас. ш. в Атлантическом океане. Водном из двойных погружений, когда МИР уже находился на грунте и работал на курильщиках, с МИР произошла неприятная ситуация, из которой экипаж вышел с честью. После проведения предспусковых проверок аппарат был спущен на воду и отбуксирован к месту погружения. Аппарат нормально ушел с поверхности. Проведенные в 12.47 проверки на борту аппарата показали удовлетворительную работу всех систем. В 12.53 на глубине 2170 м резко стало падать напряжение батареи. Батарея 120 В на аппарате МИР состоит из двух блоков аккумуляторов по 60 В каждый. Причиной резкого падения напряжения батареи могла стать разгерметизация одного из аккумуляторных боксов. Хуже, что при пониженном напряжении не работал насос морской воды, откачивающий водяной балласт. Командир аппарата Е. Черняев предпринял попытку коммутации третьей батареи 24 В с одной из батарей 60 В. Операция эта проводилась внутри обитаемого корпуса вовремя бесконтрольного погружения аппарата. Положение усугублялось еще и тем, что вода, попадавшая в аккумуляторный бокс, способствовала увеличению отрицательной плавучести аппарата. К 13.21 МИР опустился на глубину м. К этому времени удалось запустить насос морской воды. Насос очень медленно начал откачивать воду из уравнительно- дифферентных цистерн. В 14.43 «МИР-2» поднялся до глубины 1976 м. И только к часам экипаж появился на поверхности Виновником аварийной ситуации оказался стравливающий клапан нижнего аккумуляторного бокса, потерявший герметичность и открывший доступ воды в бокс. В результате короткого замыкания выгорела почти вся батарея, оплавились перемычки и провода. Батарея и клапан были заменены, и «МИР-2» вместе с МИР продолжил работу на курильщиках. Последние экспедиции 1998-2001 годов с аппаратами проходили в Атлантическом океане, Норвежском и Баренцевом морях. МИРы снова работали на гидротермальных полях, на обломках «Титаника», на АЛЛ Комсомолец и Курск. Моральный и технический ресурсы аппаратов далеко еще не исчерпаны, и есть надежда, что они принесут большую пользу исследователям Подводные аппараты- спасатели Со времени проведения первой успешной операции спасения экипажа аварийной подводной лодки прошло полтора века. Спасение экипажей затонувших лодок в годы Первой и Второй мировых войн практически являлось делом самих попавших в подводный плен подводников. Противник не оставлял возможности спасательным средствам выйти к месту потопления лодки и осуществить подъемную операцию. Но ив мирное время по причине столкновения, |