Подводные обитаемые аппараты. Книга рассчитана на широкий круг читателей
 Скачать 22.21 Mb.
|
|
«Эта подводная лодка откроет людям глубины моря, покрытые мраком неизвестности с самого начала образования нашей планеты». Пауль А. Нице. 2 сентября 1964 года Прежде чем на свет появился большой рулон фольги — так в шутку называют подводный обитаемый аппарат «Алюминаут», американскому ученому Эдварду Венку пришлось проделать большую работе В опытном бассейне Дэвида Тэйлора он изучал возможности создания глубоководного аппарата. В Юго-Западном исследовательском институте в Сан-Антонио Венк знакомился с особенностями постройки корпусов для больших глубин. В результате Национальной Академии науки Национальному исследовательскому совету была представлена работа Прочные корпуса глубоководных аппаратов. Венк предлагал снизить общий веси, следовательно, увеличить плавучесть аппарата за счет выбора материала и формы прочного корпуса. Лучшая проверка - это эксперимент. В 1957-1958 годах небольшие модели прочных корпусов, изготовленные из различных материалов, продавливались в камере высокого давления. Лучше всего себя зарекомендовал алюминиевый сплав марки 7079-16 с пределом текучести кг/см 2 . Этот сплав и послужил впоследствии материалом для изготовления прочного корпуса «Алюминаута». Второй человек, благодаря которому подводный аппарат появился на свет, Дж. Луис Рейнольдс, председатель концерна «Рейнольдс Интернэшнл компани». Еще вовремя Второй мировой войны он думало создании легких алюминиевых подводных лодок для транспортировки грузов. Несколько фирм получили заказы концерна Рей- нольдс Интернэшнл компани». Изготовлением корпуса занималось отделение Электрик боут» фирмы «Дженерал дайнэмикс». Киль, две балластные цистерны и кормовую оконечность делали в Портленде. Манипуляторы длиной 2,5 м разрабатывала «Дже- нерал Электрик компани». Сложности возникли при изготовлении прочного корпуса. Алюминиевый сплав плохо сваривался, швы получались некачественными. Задачу решили следующим образом цилиндрических секций и 2 полусферы стянули болтами, предварительно проклеив прочным клеем фланцы. Общая длина, получившегося прочного корпуса составила м, внутренний диаметр — 2,13 мВ носовой сферической оконечности — 4 иллюминатора. Давление, которое может выдержать корпус, — 492 кг/см 2 . Рабочая глубина погружениям. Рубка расположена в корме. Крышку люка открывает электродвигатель. Второй люк находится в носовой части. Внутри прочного корпуса: кубрик для гидронавтов, распределительные щиты, приборы, пульты управления, койки умывальники, шкафы и даже плитка для подогрева пищи. Вдоль бортов — боксы с се- ребряно-цинковыми аккумуляторами. В средней части корпуса располагаются кресло пилота и пульт управления. Рядом спи- лотом нет иллюминаторов, и поэтому ему приходится управлять движением аппарата «вслепую», исключительно по приборам. В носовой части у иллюминаторов располагаются наблюдатели. Здесь для них установлены кресла, мониторы телекамер, гидролокаторы, пульты включения светильников и управления манипуляторами. Обычно на борту находятся два пилота и два наблюдателя, но можно разместить и шесть человек. В движение аппарат приводят гребные электродвигатели постоянного тока мощностью пол. с, размещенные в маслозапол- ненных контейнерах. В средней части палубы расположен электродвигатель мощностью л. с, обеспечивающий вертикальное перемещение «Алюминаута». На кормовых стабилизаторах установлены вертикальный и горизонтальный рули. Скорость движения аппарата под водой 4 узла. Источник энергии — серебряно-цинко- вая аккумуляторная батарея 200 кВт/ч размещена внутри прочного корпуса. Общая емкость балластных цистерн составляет тонн. Бункеры переменного балласта вмещают т дроби. Аварийным балластом служит киль весом 3160 кг, подвешенный при помощи магнитов. Водоизмещение аппарата т. Система жизнеобеспечения рассчитана на 72 часа. Экипаж — 6 человек. Впервые на воду «Алюминаут» был спущен сентября 1964 года. Ходовые испытания начались в проливе Лонг-Айленд. Аппарат показал хорошую устойчивость и маневренность. Затем на буксире аппарат отправился к Майами, где в действии проверялись забортные системы, камеры, светильники, гидролокаторы. Плато Блейка плоская терраса на глубине 900 м, площадью кв. миль, протянувшаяся вдоль побережья Северной Флориды, Джорджии и Северной Каролины. С помощью «Алюми- наута» океанологи смогли совершить подводное путешествие по плато. На дне была обнаружена асфальтовая площадка, состоящая из окиси марганца. «Алюминаут», пользуясь отсутствием какого-либо движения, на своих трех самолетных колесах свободно разъезжал по гладкому плотному дну. Добычей ученых на этот раз оказался образец грунта, весящий 0,5 кг и состоящий на из марганца и на 24% из фосфата. Все- редине июля 1965 года аппарат совершил 25-мильный дрейф вводах Гольфстрима на глубине 300 м. 11 ноября 1965 года в районе Багамских островов «Алюминаут» опустился на глубину 1900 м. Погружение продолжалось часов. На борту аппарата находились Арт Маркел, Роберт Серфас, Роберт Кенари, Деннисон К. Бриз, Роберт Кендал, Джимм Коней и Ал Разерфорд. Роберт Кен- дал вспоминал Все мое внимание было сосредоточено на том, какую форму примет корпус лодки, я определял места концентрации напряжений, следил за показаниями тензодатчиков. Это было очень интересно». В 1 час 10 минут аппарат достиг максимальной глубины. Эхолот не показывал дна, «Алюминаут» повис над бездной. Через минуты аппарат начал подниматься. Коней приник к иллюминатору и смотрел нападающий планктон Ничего подобного я прежде не видел буйство сверкающих красного, желтого, зеленого, синего тонов. Поблизости от лодки все было красным, а дальше виднелись россыпи зеленого и синего. Микроскопические обитатели толщи воды свивались в цветные гирлянды самой причудливой формы». Следующее погружение нам продолжалось часа. 70 миль прошел под водой аппарат со средней скоростью 3,5 узла. Во время операции по поиску водородной бомбы у берегов Испании Артур Маркел увидел на дне галеон XV века. Судно Ко- лумбовских времен лежало на глубине ми сначала было обнаружено гидролокатором «Алюминаута». Перед погружениями у Виргинских островов, Пуэрто-Рико и Флориды, ставились такие задачи, как инспекция кабеля, донная разведка, измерение температуры и скорости течений. Экипаж «Алюминаута» обнаружил несколько затонувших судов, проводил наблюдение за редкими глубоководными рыбами. Недалеко от Майами из аппарата впервые видели дельфина, плывущего на глубине 180 м. Между Майами и Форт-Лодердейлом на глубине м под Гольфстримом «Алюминаут» нашел кладбище дюгоней, возраст их останков составлял 25 млн лет. В районе Нью- Смерна-Бич на глубине 52 м было обнаружено гигантское скопление морского гребешка с плотностью 60 особей нам. В августе 1968 года вовремя погружения в Атлантике на глубине 1880 м, в результате короткого замыкания потеряло герметичность резиновое кольцо кабельного ввода. Внутрь аппарата стала поступать вода. В этом случае необходимо было срочно всплывать. Экипаж сбросил аварийный балласт, и через некоторое время аппарат вышел на поверхность. В июне 1969 года «Алюминаут» был главным действующим объектом в операции подъема затонувшего на глубине 1500 м, глубоководного обитаемого аппарата «Алвин». «Ал- вин затонул без экипажа в октябре 1968 года. С конца 1969 года базой «Алюминаута» становится Гамбург, Немецкие ученые арендовали аппарат для проведения океанологических исследований. «Алвин» «Наиболее достоверным станет исследование только тогда, когда человек, проникнув в подводный мир, будет непосредственно наблюдать за ним». А. Ват Создание легкого, маневренного и быстроходного подводного аппарата для средних глубин стало возможно вначале х годов. Этому способствовали богатый опыт постройки подводных лодок и эксплуатации батисфер и батискафов, достижения в космической технике, появление новых материалов и технологий. Проектирование и строительство нового аппарата началось в 1962 году, когда доктор Аллен Вайн из Вудсхольского института объединил группу инженеров и конструкторов из Отделения прикладных наук фирмы «Литтон Индастриз», разрабатывающих подводную технику. Эскизный проект под названием Си Пап был подготовлен Га- рольдом (Бадом) Фроехличем. Постройку аппарата «Алвин», названного так в честь руководителя работ Аллена Вайна, финансировало Управление научных исследований ВМФ США, а Управление кораблестроения принимало участие в разработке технического задания. Строительство, стоившее 600 тысяч долларов, закончилось в мае 1964 года. Новоиспеченный аппарат крестили, его крестной стала жена Вайна Аделаида. Сначала в Вудс-Холе выполнялись кратковременные погружения на глубины дом. Первые два погружения провели пилот Билл Рэйни, Аллен Вайн и Бад Фро- ехлич. Весной 1965 года «Алвин» был доставлен в порт Канаверал, Флорида, где на мелководье проводились дальнейшие испытания. В следующую серию погружений у Багамских островов вошло погружение нам, которое длилось 12 часов. Проверка на прочность обитаемой сферы закончилась благополучно. Правда, в этом случае «Алвин» вместе с полутонным грузом опускался на полипропиленовом тросе с баржи- катамарана без экипажа. Место погружения у Багамских островов было выбрано неслучайно. Здесь в 120 милях к юго-востоку от полуострова Флорида расположена загадочная впадина Тонга. Остров Андрос, самый большой из Багамских островов, рядом с которым предполагалось опустить «Алвин», с востока защищен огромным рифом, сравнимым лишь с Большим Барьерным рифом Австралии. Судно обеспечения за четверть часа доходит от причала до места, где глубина превышает 2000 м. 20 июля 1965 года в 10.37 «Алвин» спустили на воду. Экипаж аппарата Уильям О. Рэйни и Марвин Дж. Маккэмис — приступил к погружению в каньон Язык Океана, окруженный с трех сторон островами и отмелями. Третий пилот Валентин Вильсон остался на борту судна. Первые проверки всех систем аппарата Рэй- ни выполнил на глубине 300 м. И дальше, через каждые 300 м, пилоты внимательно следили за приборами. На глубине 1370 м произошел отказ главного кормового двигателя, нов запасе оставались боковые поворотные двигатели, и аппарат продолжал погружаться. В 13.37 «Алвин» коснулся серого каменистого грунта на глубине 1830 мВ свете прожекторов над каменными россыпями пилоты увидели бентозавра — рыбу, опирающуюся на длинные брюшные и хвостовой плавники. Полчаса ушло на съемку и проверку аппаратуры. Почему-то перестали работать боковые двигатели решено бьио возвращаться на поверхность. Рэйни перекачал масло в резиновые мешки, и аппарат пошел вверх. При подходе к поверхности сжатый воздух вытеснил воду из балластных цистерн. Пилот попробовал включить двигатели — при отсутствии давления они заработали. Несмотря на грозу, сильный ветер и волнение, «Алвин» удалось поднять на баржу. Второй раз «Алвин» опустился около острова Святого Давида на глубину 1830 м. После доработки двигатели работали безукоризненно. Следующие четыре успешно проведенных глубоководных погружения во впадине Тонга и у острова Андрос позволили сделать замену с Маккэмисом на погружение пошел научный сотрудник из Вудс- хольского океанографического института Роберт Хаслер. На глубине 1770 м манипулятор «Алвина», оснащенный двумя планктонными сетками, взял образцы у самого грунта. «Впервые мы рассмотрели скалистое ложе, которое подстилает материковый шельф, — заявил Джим Трамбалл из геологического управления США после погружения в Каньон Океанографа. — Стена каньона была совершенно отвесной, словно у небоскреба. Чтобы ее осмотреть, «Алвину» пришлось осуществлять точные маневры. Развернувшись носом к скале, он, по воле пилота, передвигался на несколько футов». Сантиметр за сантиметром, осматривая стены и собирая манипулятором образцы пород, аппарат поднялся с глубины 1517 м дом. Позже, недалеко от Вудс-Хола, «Алви- ну пришлось совершить три незапланированных спуска на глубину 1310 м, после того как в штормовую погоду при ударе о судно- базу «Лулу» у аппарата отломился и затонул манипулятор вместе с бункерами для образцов. Обследовав около двух квадратных миль донной поверхности, экипаж обнаружил механическую руку и поднял ее на поверхность. Во время 202 погружения на плато Блейка 6 июня 1967 года произошел случай, ставший первым в истории нападения обитателей моря на подводные аппараты. Спокойную работу по отбору геологических образцов на глубине 600 м прервали странные звуки. Решив, что аппарат начал дрейфовать и со скрипом трется одно. я взглянул вниз, но убедился, что мы прочно сидим на грунте, — вспоминал Е. Зарудский сотрудник океанографического института В это время второй пилот Вильсон, место которого находилось у иллюминатора по правому борту, отпрянул от него. Нас атакует рыба — воскликнул он. Ив самом деле, мы увидели за иллюминаторами огромную рыбу, по-видимому, зацепившуюся за какую-то детальна аппарате. Рыба изо всех сил старалась освободиться, и при каждом ее рывке на корпусе оставались куски мяса и кожи с ее спины, а вода вокруг окрашивалась кровью. Скорее всего, крупную меч-рыбу привлек свет иллюминатора, потому что удар ее меча был явно нацелен на него. Удар был настолько силен, что рыба, вогнав меч в паз на корпусе аппарата, никак не могла его вытащить. Уже вовремя подъема на «Лулу» рыба обломала мечи ее дальнейшая судьба была решена на камбузе. С большим трудом удалось вытащить меч, застрявший всего в нескольких сантиметрах от жгута электрических проводов. Еще одно нападение на «Алвин» произошло у острова Большой Багама в 1971 году вовремя погружения. Аппарат атаковал большой голубой марлин. Результатом столкновения стало повреждение рубки и подводных прожекторов, но больше все же пострадала сама рыба. В этом же году впервые на борту подводного обитаемого аппарата работала женщина наблюдатель Рут Тернер. О том, как «Алвин» искал водородную бомбу в 1966 году и о том, как он затонул. был вновь восстановлен и работал на «Ти- танике», будет рассказано отдельно. А сейчас немного о конструкции «Алвина» — наиболее удачного из глубоководных обитаемых аппаратов. Прочный корпус «Алвина» диаметром м сварен из двух катанных стальных полусфер в Хьюстоне фирмой «Хон энд Клей» в декабре 1962 года. Пять иллюминаторов диаметром 12,5 и 5 см из оргстекла расположены перед пилотом, по бортами внизу сферы ив крышке люка. Вес сферы — 3,8 т. Электрические вводы окружают центральный иллюминатор. Через нижнее отверстие в сфере заведен привод аварийной отдачи носовой части аппарата. Обитаемая сфера с блоками синтактика, обладающая положительной плавучестью, в случае аварии может отделиться от корпуса и всплыть на поверхность. Всего «Хон и Клей изготовила три прочных корпуса, позже два оставшихся использовались для подводных аппаратов ВМС Си Клифа» и «Тартла». Под водой аппарат развивает скорость до 2,5 узлов и может осуществлять любые маневры в трехмерном подводном пространстве. «Алвин» оснащен тремя винтами. Маршевый пятилопастный винт диаметром мм защищен насадкой, установлен в корме и может отклоняться от нейтрального положения в горизонтальной плоскости на + 50°. Для полного разворота на месте аппарату требуется всего 45 секунд. Два маневровых реверсивных винта диаметром по мм, тоже в насадках, располагаются по бортам позади пластиковой рубки высотой ми создают упор, направленный вверх или вниз, а при повороте общей штанги сообщают дополнительное усилие при движении вперед или назад. Управление всеми винтами осуществляется при помощи одной рукоятки самолетного типа из кабины пилота. Источник электроэнергии — три свин- цово-кислотных батареи емкостью 36 кВт/ч в маслозаполненных аккумуляторных боксах. В крайнем случае боксы могут быть сброшены пилотом к сбрасываемым частям относятся манипулятор и ртуть дифферен- тной системы. За счет перекачки ртути износа в корму и обратно создается дифферент. Две носовые и одна кормовая дифферентные сферы наполовину заполнены маслом, наполовину ртутью. При перекачке масла по трубопроводу, связывающему верхние части дифферентных сфер, в движение приходит ртуть и перемещается по нижнему трубопроводу вносили корму. Перед погружением в балластные цистерны поступает более 600 л морской воды, а при подходе к поверхности сжатый воздух вытесняет воду из балластных цистерн. Система балласта переменного объема состоит из шести алюминиевых сфер, связанных трубопроводом с резиновыми мешками-ва- риаторами, способными изменять свой объем. Чтобы придать «Алвину» дополнительную отрицательную плавучесть, масло из мешков перекачивают в алюминиевые сферы, уменьшается объем аппарата, он идет вниз. Чтобы понять физическую сущность процесса погружения и всплытия подводного аппарата, рассмотрим математическое выражение плавучести аппарата где V — объем аппарата, у — удельный вес воды, Р — вес аппарата. В случае равенства левой и правой частей этого выражения аппарат находится, как говорят, нейтральной плавучести, то есть будет неподвижно висеть вводной толще. Равенство нарушается — значит, аппарат начал всплывать или погружаться. В случае с «Алвином», когда перекачивается масло из вариаторов, уменьшается объем аппарата и, соответственно, левая часть выражения плавучести. Для всплытия помпой перекачивают масло в вариаторы, и «Алвин», увеличивая свой общий объем, приобретает положительную плавучесть. В плюс работают и блоки синтактика, заполняющие свободные пространства под легким корпусом. Основное назначение «Алвина» — океанологические исследования, такие, как изучение глубоководных течений, оптика океана, установление природы звукорассеива- ющих слоев, картирование дна, сбор образцов, биологические наблюдения и многие, многие другие. «Алвин» зарекомендовал себя как прекрасный инструмент в подводных научных работах. Аппарат, помимо различных сменных датчиков и измерителей, оснащен навигационными постоянным навесным оборудованием гирокомпасом, магнитным компасом, гидролокатором с дальностью действиям, глубиномером, эхолотом, десятком светильников, фото- и телекамерами, манипулятором. Единственным недостатком «Алвина» являлось ограничение до 2 км рабочей глубины погружения, что намного меньше средней глубины океана (3600 м). Положение изменилось в корне, когда весной 1973 года стальная прочная сфера «Алвина» была заменена на титановую, которая увеличила предел рабочих глубин дом. В это время только два подводных обитаемых аппарата — Архимед и Триест могли работать на такой глубине. Нов отличие от гибкого и маневренного «Ал- вина подводные лифты были громоздкими, ненадежными и тяжелыми в управлении. |