Реферат: Подводная техника

В последнее время интерес к изучению Мирового океана неуклонно растет. Это вызвано как все расширяющимся освоением огромных биологических и сырьевых ресурсов океана, так и вновь возникающими научными и техническими проблемами, решение которых требует поисков новых методов океанологических исследований. До недавнего времени океанологические исследования в основном проводились только с поверхности океана. Это объяснялось, прежде всего, тем, что в прошлом именно такие работы имели наибольшее прикладное значение. Сегодня мы можем уже говорить об исследовании моря изнутри. Человек стал познавать природу океана, непосредственно проникая в его глубины.

История сохранила имена многих энтузиастов исследования глубин. В отдельных преданиях указывают на участие подводных погружениях Александра Македонского в 330 г до нашей эры, который спустился на морское дно в своеобразном водолазном колоколе. В записных книжках Леонардо да Винчи, датируемых примерно 1500 г имеется несколько набросков гипотетических дыхательных аппаратов, один из которых представляет собой даже водолазный костюм.

С помощью водолазного колокола в районе Балтийского моря следует упомянуть спасение в 1663 г свыше 50 орудий с затонувшего у Стокгольма шведского военного корабля “Ваза”. Работа в холодном Балтийском море с тогдашними примитивными средствами считалась большим достижением.

В дальнейшем водолазные колокола различных конструкций нашли широкое применение при спасательных работах и строительстве подводных сооружений.

Их используют и в настоящее время. Водолазные колокола положили начало всем видам водолазной аппаратуры, работающей на сжатом воздухе. От водолазного колокола развитие пошло по двум направлениям. Плотное закрытие водолазного колокола снизу и снабжение воздухом при нормальном атмосферном давлении привели к появлению батисферы. С другой стороны, путем увеличения подачи воздуха, чем достигается выравнивание давления с окружающим давлением воды, удалось перейти к водолазным аппаратам, обладающим большой маневренностью под водой. В 1717 г английский астроном Хэлли предложил дополнительное снабжение водолазного колокола воздухом из погружаемых на глубину воздушных резервуаров. Сам Хэлли спускался на глубину 17 м. Затем родилась идея - уменьшить водолазный колокол до небольшого шлема, к которому сверху подается воздух. Одним из первых такое устройство предложил в 1718 г русский изобретатель-самоучка Ефим Никонов. Его шлем представлял собой прочный деревянный, обтянутый кожей, бочонок со смотровым окном. Воздух в него подавался по кожаной трубе. Во второй половине ХУШ в для водолазного дела стали применять воздушный насос, это помогло усовершенствовать устройства для погружения в воду. В 1797 г на Одере под Врацлавом была испытана построенная Клингертом “водолазная машина”, а в 1819 г англичанин А.Зибе построил водолазный аппарат, состоящий из металлического шлема и прикрепленной к нему кожаной куртки с рукавами. В 1837 г Зибе окончательно отработал водолазный костюм, снабдив его привинчивающимся шлемом с дыхательным клапаном, который приводился в действие самим водолазом. Теперь костюм был цельным, а свинцовые башмаки и балласт обеспечивали достаточную устойчивость на дне. Зибе назвал этот водолазный костюм скафандром, таким образом, был создан прототип современного тяжелого водолазного снаряжения. Однако при всех достоинствах современного водолазного костюма ему присущи и серьезные недостатки: большой вес снаряжения и малая подвижность водолазов под водой, ненадежность шлангов подачи воздуха, большое сопротивление, оказываемое морскими течениями. Страшный враг водолазов - кессонная болезнь. Известно, что с увеличением глубины погружения увеличивается и количество воздуха, выдыхаемого водолазом за один вдох. Одновременно с этим увеличивается и растворимость воздуха в крови, при этом кислород быстро расходуется в организме, а азот быстро в нем накапливается в значительно больших количествах, чем может содержаться в крови и тканях - происходит перенасыщение организма азотом. Будучи под давлением воды азот никак не обнаруживает своего присутствия, но стоит водолазу быстро подняться на поверхность, как из крови начинает быстро выделяться растворенный в ней азот, образующий пузырьки воздуха, которые закупоривают кровеносные сосуды, что, может привести к разрыву мелких кровеносных сосудов, параличу конечностей или отдельных частей тела. Иногда наблюдается и смертельный исход. Избежать этого нежелательного явления позволяет декомпрессия - медленное поднятие водолаза на поверхность. Иногда этот процесс затягивается на несколько часов. Но вредное действие азота не ограничивается только кессонной болезнью. Уже начиная с глубины 30 - 50 м он действует как наркотик, и водолаз подвергается глубинному “опьянению”. Чтобы избежать его были предложены искусственные дыхательные смеси, лучшей из которых была та, где азот заменили инертным газом - гелием. Первые же погружения с применением гелиокислородных дыхательных смесей дали возможность достичь значительно больших глубин.

В дальнейшем на протяжении более чем 400-летней истории в Италии, Франции, Германии, Англии ,США и России предпринимались попытки изобрести водолазный скафандр, с которым можно было бы безопасно погружаться на глубину 50-100м. Первый пригодный для практического использования глубоководный водолазный скафандр был выпущен в Германии в 1923г и прошел успешные испытания на глубине 152м. В 1939 г советские водолазы Л. Кобзарь и П. Выгулярный спустились на невиданную глубину 157 м. В начале 1948 г водолазы И. Выскребенцев и Б. Иванов первыми в мире достигли 200 -метровой глубины., а в 1956 г тоже советские водолазы

Д. Лимбенс , В. Шалаев и В. Курочкин первыми покорили глубину 300 м.

Избавиться от громоздких водолазных костюмов и повысить маневренность водолазов позволил изобретенный в 1943 г знаменитым французским исследователем глубин Жаком Ив Кусто и французским инженером Эмилем Ганьяном подводный аппарат, получивший название акваланг, или “подводные легкие”. Он позволил, наконец , избавиться от шланга, сковывавшего водолаза в скафандре, и дал возможность человеку передвигаться под водой подобно рыбе.

Акваланг состоит из маски, двух баллонов со сжатым воздухом и резиновых ласт. Легкий резиновый гидрокостюм и резиновые сапоги дополняют снаряжение аквалангиста. Акваланг имеет устройство, автоматически выравнивающее давление вдыхаемого воздуха до уровня окружающей среды. Преимущества аквалангов очевидны: компактность, легкость применения, автономность. Опытные аквалангисты могут работать на глубинах до 100 м. В 1962 г двое канадцев Р. Бирх и Р. Хуткинс в аквалангах достигли глубины 143 м, дыша обычным сжатым воздухом. Однако, использовать для дыхания обычный сжатый воздух на глубине ниже 50 м опасно.

В 1956 г английский водолаз Д. Вуки сумел опуститься до 180 м , используя для дыхания гелиево-кислородную смесь. Пробыв 5 минут на этой глубине, он затем 12 часов поднимался наверх. Однако через очень короткое время рекорд Вуки был побит советскими водолазами- П. Константиновым, В. Хмеликом , П. Спаном, Н. Чертаном. Нашим водолазам удалось достичь глубины, значительно превышающей мировой рекорд англичан. Но уже тогда исследователи морских глубин видели перед собой новую цель - пользуясь гелиево-кислородной смесью, обеспечить длительное пребывание и работу человека на значительных глубинах.

В последнее время процесс усовершенствования дыхательной смеси связан с работами многих ученых. Швейцарец Ганс Келлер доказал, чтобы избегнуть гибели необходимо поддерживать в дыхательной смеси парциальное (долевое) давление кислорода, азота и углекислого газа на том же, что и при нормальном атмосферном давлении, уровне, независимо от меняющегося давления дополнительно подаваемого инертного газа. В качестве же инертного газа он предложил взять гелий или водород. Келлер рассчитал тысячи вариантов газовых смесей для различных глубин.. В 1960-1961 г.г. он несколько раз имитировал в специальной камере спуск последовательно до 150, 250, 300 и 400 м.

З декабря 1963 года им была проведена операция “Атлантис” у острова Санта-Каталина ( у Калифорнийского побережья США ). Вместе с Келлером в спуске принимал участие опытный аквалангист - английский журналист П. Смолл.

С помощью специальной пятитонной камеры “Атлантис”, в которую снизу поступала забортная вода, водолазы были доставлены на глубину 300 м. Здесь они оба должны были выйти из камеры и в течение 5 минут свободно плавать в воде. Но, достигнув запланированной глубины, Келлер обнаружил утечку дыхательной смеси из-за неисправности соединения. Сложилось катастрофическое положение. Смолл потерял сознание. Захлопнув крышку люка, Келлер тоже впал в беспамятство. Камеру стали стремительно поднимать, но как было установлено, она быстро теряла воздух. На глубине

60 м к терпящим бедствие нырнули два аквалангиста, но им не удалось найти неисправность. Из камеры продолжал выходить воздух. Наконец, удалось найти кончик ласта, который попал между корпусом и крышкой люка, через зазор между ними и выходил воздух. Неисправность была устранена, но при этом один из аквалангистов погиб. Атлантис подняли на поверхность, Келлер вскоре пришел в сознание, а П. Смолл скончался.

Келлер неоднократно заявлял, что граница свободного погружения человека в глубины океана лежит между 500 и 1000 м. По методу Келлера большую роль перед погружением играет длительное дыхание чистым кислородом , что позволяет насытить ткани организма кислородом и вывести почти весь азот и углекислый газ. В ходе же самого погружения осуществляется чередование смесей кислорода с инертными газами. Келлер пришел к выводу, что скорость растворения и выделения инертного газа зависит от его плотности: чем он легче, тем быстрее растворяется. Исходя из этого, он добился такого положения , что на каждом последующем этапе подъема водолаз дышит более тяжелой дыхательной смесью и наоборот. Последнее осуществляется путем точных расчетов с помощью ЭВМ.

Широкий комплекс работ по освоению глубин океана ведет Франция. Работы групп Ж.И.Кусто, А. Делоз и других получили значительную известность. Еще в июне 1963 г под руководством Кусто была проведена операция “Преконтинент”, во время которой была создана целая подводная колония и водолазы действовали совместно с подводными судами. Местом для этого эксперимента было выбрано Красное море с наиболее высокими температурами воды и наиболее удаленное от обычных морских путей. Успешный исход эксперимента в таких неблагоприятных условиях должен был доказать, что его можно повторить в любом другом морском районе. Группа из пяти человек (водолазов-профессионалов и морских биологов)

жила в течение месяца на глубине 9,5 м в “Доме морской звезды”. В то же время два других водолаза в течение 6 дней выходили из маленького цилиндрического подводного дома, расположенного на глубине 26,5 м. Они погружались на глубины до 50 м, а иногда и глубже 100 м. Более глубокая подводная станция не имела в своем распоряжении установки для кондиционирования воздуха, водолазы жаловались на жару и высокую влажность воздуха. Признаки усталости проявлялись быстрее, чем вблизи поверхности.

“Дом морской звезды” получил название в соответствии со своей формой. От центрального отсека с измерительными и контрольными устройствами, в том числе и с телевизионной камерой, отходили асимметрично четыре дополнительных отсека лучевидной формы. Вблизи “Дома морской звезды” находился подводный гараж для “подводного блюдца”, одного из первых подводных судов для исследовательских целей. Подводники экспериментировали с новыми газовыми смесями и выполняли всевозможные работы под водой. Так была исследована экология кораллового рифа, на котором была сооружена станция. Кроме того, были проведены наблюдения за микроорганизмами, а также изучена двусторонняя связь между колонией подводников и окружающей её естественной средой.

Сооружение установки потребовало значительных материальных и технических затрат.

Во время американского эксперимента “Человек в море” в 1964 г у Багамских островов с помощью погружаемой камеры на глубину 132 м были опущены два водолаза. Когда давление в камере было выравнено с давлением воды, водолазы вышли и в течение 49 часов оставались в переносной подводной палатке. Резиновый кожух был натянут на стальные рамы и находился под внутренним давлением, соответствующем глубине погружения. Снабжение газом также производилось с поверхности воды. В 1964-1965 г.г. американские военно-морские силы провели самые по тому времени дорогостоящие длительные эксперименты “Силэб 1” и “Силэб 2”. По программе “Силэб 1” четыре военно-морских водолаза, среди которых впервые был врач, в течение 10 дней находились на глубине 58 м в субтропических водах у Бермудских островов. В “Силэб 2” три группы из 10 ученых и техников сменялись каждые 15 дней. Американский астронавт Карпентер, который принимал участие в эксперименте, оставался на глубине 60 м 29 дней. При испытаниях проводились широкие физиологические и психологические эксперименты. В качестве “плавучего почтальона” использовался дрессированный дельфин. В герметических баллонах он доставлял на станцию мелкие инструменты и информацию с поверхности. Благодаря строению своего тела дельфин в состоянии преодолевать за короткое время большие перепады глубин.

Подводная лаборатория “Силэб 2” весом в 200 т и длиной 17,4 м была погружена со значительными трудностями у калифорнийского побережья в относительно холодную и мутную воду. Из-за неблагоприятных условий окружающей среды возникли дополнительные нагрузки на водолазов. Низкая температура воды требовала искусственного обогрева водолазных костюмов. Из-за малой дальности видимости, всего 7 м, пришлось принимать дополнительные меры предосторожности. Дыхательный газ (4% кислорода, 9% азота и 79% гелия) вызывал значительные трудности во взаимопонимании. Из-за быстрой отдачи тепла в атмосфере гелия, чтобы водолазы не мерзли, станцию приходилось нагревать более чем на 26^о С. Так как гелий диффундирует почти через все материалы, он проникал в чувствительные электронные приборы и выводил их через короткое время из строя. Вредной оказалась высокая влажность воздуха, достигающая 90%, поэтому в последующих подводных экспериментах , используя опыт космических полетов с человеком на борту, применялись усовершенствованные установки, понижающие влажность.

Примерно в одно время с экспериментом “Силэб 2” в Средиземном море у мыса Феррато под руководством Кусто был проведен третий эксперимент “Преконтинент”. Двухэтажный подводный дом сферической формы диаметром 7,5 м и общим весом 130 т в течение трех недель служил жилищем для шести водолазов на глубине 100 м(В условиях, аналогичных этому эксперименту, при погружении насыщением потребовалось бы 72 часа для декомпрессии). Водолазы ежедневно покидали свой сферический дом на 4 часа и погружались на глубины до 130 м. В их задачу, наряду со многими океанологическими исследованиями, входили также установка и техническое обслуживание нефтяной буровой головки.

Буровая головка весом 6 т была опущена краном с водной поверхности, причем работа была затруднена из-за сильной мертвой зыби. В подводном доме в атмосфере гелия возникли те же самые трудности, что и при экспериментах с “Силэб”. Только лишь через несколько дней аквалангисты привыкли к своим новым голосам. Вследствие большой теплопроводности гелия, например, быстро охлаждалась пища. Большие трудности возникали при работе с паяльником. Газ точно так же проникал в приборы.

Из всех сооруженный до того времени подводных станций “Преконтинент 3” обладал наибольшей независимостью от поверхности, так как был автономен в снабжении дыхательным газом. Лишь электроэнергия подводилась по кабелю с наземной станции. Правда, возникала опасность, что при сильном шторме жизненно необходимая связь может быть прервана. Прямая связь с базой через автономного водолаза была невозможна из-за длительного периода декомпрессии, так что необходимые предметы доставлялись на станцию с помощью своего рода подъемника и, а также с помощью “подводного блюдца”.

В 1966 г в Черном море были проведены первые советские длительные эксперименты с “Ихтиандром 66” и “Садко 2”. В 1969 г была испытана трехэтажная вертикальная конструкция “Садко 3”. Общим для всех станций этого типа была их способность изменять свое положение по глубине. Например, во время сильного шторма, при котором на морской поверхности волны достигали 5 метров, работавшая первоначально на глубине 25,5 м станция “Садко 3” при помощи специального устройства, позволяющего принимать водяной балласт, была спущена на глубину 39 м.

Во время эксперимента были испытаны и усовершенствованы различные варианты смены экипажа. Если у “Садко 2” экипаж из двух человек проходил декомпрессию в герметично закрытой подводной лаборатории, которую к тому же должны были доставить на водную поверхность, то при последующих испытаниях с “Садко 3” смена экипажа была проведена посредством передвижной барокамеры. При волнении на море с высотой волн 2 м работа с этими барокамерами невозможна. Экипажи “Садко 3” оставались под водой до 14 дней. Наряду с медико-физиологическими исследованиями проводились гидрофизиологические и биоакустические работы по изучению шумов, издаваемых рыбами.

Особого внимания заслуживают испытания с подводной станцией “Черномор”, в ходе которых впервые была осуществлена исключительно океанологическая программа. Эта станция имеет форму горизонтального цилиндра, в которой находятся рабочее и жилое помещения.

Её водоизмещение в погруженном состоянии составляет около 73 т, длина 12,5 ми высота 6 м. Водяная балластная система позволяет производить автоматическое всплытие и погружение. “Черномор” рассчитан на многодневную, независящую от поверхности, эксплуатацию. Станция располагает установленными за пределами прочного корпуса аккумуляторами и запасом сжатого воздуха. Однако подача энергии производится с понтона, находящегося на поверхности. Внутренне помещение высотой 2 м для экипажа из пяти человек разделено на водолазный ( с входными люками ), жилой, рабочий и санитарный отсеки. Для смены экипажа служит подводная камера.

Первое погружение на глубину 12,5 м было осуществлено летом 1968 г в Голубой бухте у Кавказского побережья Черного моря. В течение месяца 28 акванавтов, разбитые на пять рабочих групп, изучали различные возможности для океанографических работ, проводили методические исследования. Геологи изучали перемещение донных отложений и с помощью пневматического бура углубились в дно на 11,2 м. При биологических работах прежде всего изучались вопросы экологии и исследовалось поведение рыб. Для физических исследований, которые касались главным образом подводного светового поля и мелкомасштабной турбулентности, вблизи “Черномора” был оборудован полигон с многочисленными измерительными приборами, которые были размещены на мачте высотой 28 м. Вблизи от “Черномора” располагалась надувная лаборатория “Спрут”, в которой находились два акванавта. “Спрут” представляет заякоренную на морском дне палатку каплеобразной формы высотой 1,8 м и кубатурой 6 м³ . Закрытая снизу, она наполнена дыхательной смесью, благодаря чему покрышка стабилизируется. Воздух может подаваться через шланг с водной поверхности, а также из баллонных батарей. Этот вид лаборатории сравнительно прост в изготовлении и может быть установлен в течение 80 мин. В 1971 г на этой станции работали пять экипажей , в том числе 60 ученых. Станция служит прототипом подводных лабораторий, которые могут работать на больших глубинах.

Параллельно с работами по созданию и совершенствованию акваланга , после того как выяснились ограниченные возможности тяжелых водолазных скафандров, для проникновения в морские глубины начали использовать наблюдательные камеры. Они представляли собой вертикальные стальные цилиндры, снабженные множеством иллюминаторов, запасом дыхательной смеси и телефонной связью с поверхностью. Такие наблюдательные камеры опускались на тросе с надводного судна, и использование их стало возможным только с появлением автономного устройства для регенерации воздуха и источников света, позволяющих вести наблюдения на больших глубинах. Наблюдательные камеры явились первой ступенью для создания первой батисферы американских ученых Уильяма Биби и Отиса Бартона. Она представляла собой полый стальной шар диаметром около 2 м и массой 2,5 т . В иллюминаторы были вставлены кварцевые стекла толщиной 7,5 см. Батисфера имела запас кислорода на двух человек на 8 часов, и регенерационный аппарат для восстановления отработанного воздуха. Первое погружение было совершенной в ней в 1930 г на глубину 244 м , тем самым побив рекорды предыдущих погружений наблюдательных камер.

А через 4 года Биби и Бартон совершили в батисфере рекордное погружение до глубины 925 м. Этот рекорд продержался 15 лет, пока Бартон в 1949 г не опустился на глубину 1375 м. Эта глубина остается мировым рекордом для аппарата, подвешенного на тросе. Современные гидростаты (т.е. подводные аппараты цилиндрической формы), используемые учеными разных стран, предназначены для планомерного изучения подводного мира. Если первые батисферы были оборудованы лишь приборами для фиксации достигнутой глубины, то современный гидростат представляет собой плавучую лабораторию, снабженную множеством электрических и гидравлических приборов. Он оборудован кино-, фото- и телевизионными установками, видеокамерами, прожекторами, манипуляторами, способными производить очень важные операции снаружи. Современные гидростаты снабжены устройствами, позволяющими им самостоятельно всплывать в случае обрыва троса.

В послевоенные годы большие успехи в изучении океанических глубин связаны с именем швейцарского профессора Огюста Пикара. Огюст Пикар впервые сконструировал и построил глубоководный аппарат- батискаф и произвел на нем погружения на глубины до 3150 м . Батискаф состоит из дирижаблеобразного корпуса и гондолы, которая вмещает двух гидронавтов. Гондола представляет собой сферу , изготовленную из высокопрочной стали. Её внутренний диаметр около 2 м. Поскольку кабина должна выдерживать высокое давление, она имеет значительную толщину, а значит и вес, что лишает её возможности плавать самостоятельно, поэтому гондола подвешена к металлическому поплавку. Для придания плавучести корпус заполнен бензином. При этом корпус поплавка сделан легким, ибо внизу бензин сообщается с водой и его давление всегда сравнено с окружающей средой. Для регулирования плавучести батискафа имеется железный балласт. Открывая с помощью электромагнита заслонку, его можно высыпать и тем самым регулировать плавучесть всего устройства. При необходимости можно сбрасывать не только балласт, но и все наружные электробатареи, что обеспечивает экстренный подъем. Иллюминатор сделан из небьющегося стекла плексигласа и имеет форму усеченного конуса. При погружении давление воды прижимает его к гнезду и обеспечивает водонепроницаемость. Удаление из воздуха углекислоты и обогащение его кислородом обеспечивается специальной аппаратурой, которая позволяет находиться под водой более суток.

Позже Огюст Пикар и его сын Жак сконструировали новый батискаф “Триест”. Корпус “Триеста” имел цилиндрическую форму, разделенную на 12 отсеков, вмещавших 86000 л бензина. “Триест” совершил множество погружений на глубины до 3700 м. В 1960 году Жак на новом батискафе “Триест” с улучшенной моделью гондолы из высокопрочной легированной стали, после пятичасового спуска достиг дна на глубине 10910 м в Марианской впадине Тихого океана-самой глубокой впадине Мирового океана.

В дальнейшем “Триест” использовался военно-морским ведомством США, которое приобрело этот аппарат у О. Пикара для различных целей, в том числе и для поисков затонувшей американской атомной подводной лодки “Трешер”.

Всего на “Триесте” было совершено более 100 погружений.

В 1961 году Жорж Уо и Пьер Вильм сконструировали и построили новый батискаф “Архимед”, похожий и по устройству и по внешнему виду на “Триест”. На “Архимеде” в 1962 году было совершено погружение у берегов Японии на глубину 9560 м. За пять лет этот батискаф совершил 57 погружений в основном на глубины свыше 6000м для изучения геологии, биологии, акустики больших глубин океана.

“Архимед” и по сей день является глубоководным аппаратом, способным достигнуть дна Мирового океана в любой его точке. Кроме него, ни один подводный аппарат не может взять на борт столько научной аппаратуры (на “Архимеде” размещается 4,5 т научного оборудования). Это очень надежный научно-исследовательский глубоководный аппарат, отрицательные качества которого- его громоздкость и огромная масса(60 т без бензина) и достаточно дорогая его эксплуатация. С 1969 г “Архимед” принадлежит французскому национальному центру по эксплуатации океанов.

Строятся подводные аппараты в Японии, Канаде, Германии; в Швейцарии былсоздан новый оригинальный подводный аппарат для средних глубин - мезоскаф “Бен Франклин”, спроектированный Жаком Пикаром совместно с американской фирмой. Он имеет длину 15 м, диаметр 3 м, вес 130 т,

25 иллюминаторов. Экипаж 6 человек. Глубина погружения 600 м., при этом он не поддается давлению воды. Тяжелая аккумуляторная батарея мощностью 750 квт размещена снаружи прочного корпуса в сбрасываемом киле. Четыре двигателя переменного тока, каждый мощностью 25 л.с., винты которых выполнены поворотными вокруг поперечной оси, позволяют развивать наивысшую скорость в пять узлов.

Во внутренней части подводного судна рядом с центральным постом находится лаборатория и помещение для экипажа. В 1969 г мезоскаф провел исследования течения Гольфстрим. За месяц дрейфа под водой на глубине от 457 до 610 м “Бен Франклин” прошел около 1600 миль. (от Флоридского пролива до мыса Гаттерас), со средней скоростью движения 9 км/час. , т.е. скорость течения в некоторых местах оказалась почти в три раза больше, чем предполагалось ранее. Главной задачей дрейфа было изучение акустики глубин океана. Фактически ученые почти не видели морской фауны - они наблюдали лишь несколько видов акул, медузу, кальмара, который присоединился к бортовому иллюминатору на несколько часов, а также двух рыб-мечей, одна из которых устремилась на мезоскаф на глубине 200 м. Наибольший интерес представляли наблюдения за состоянием воды в самом течении. В ходе исследований были обнаружены гигантские завихрения воды, мощные вертикальные волны внутри течения, образование которых связано с неизвестными возвышенностями, поднимающимися со дна океана.

Было отмечено также значительное действие на дрейфующее без двигателя подводное судно внутренних волн, которые образуются на поверхности раздела водных масс с различной плотностью. Вспомогательное судно на поверхности непрерывно наблюдало за движением мезоскафа , причем связь поддерживалась по ультразвуковому телефону. Несколько неожиданным оказались низкие температуры во внутренней части судна - всего 17^о С. Ради экономии электроэнергии отказались от электрического обогрева , рассчитывая на выделение тепла электроприборами и на более высокую температуру окружающей среды. Как и на многих подводных аппаратах здесь также мешала высокая влажность воздуха..

В 60-х годах появляются первые миниатюрные подводные лодки. Представитель первого поколения подводных аппаратов - “Алвин” своим названием обязан создателю - американскому океанографу Аллину Вайну.

С момента его постройки в 1965 году ни одна сколько-нибудь заметная подводная экспедиция не обходилась без участия “Алвина”. Этот глубоководный аппарат почти универсален. Он применялся и для топографической съемки морского дна в районе широкого распространения железо - марганцевых конкреций, и для биологического, геологического и океанографического изучения морского дна, и для разведки полезных ископаемых, и для осмотра подводных кабелей и нефтепроводов, и для проведения испытаний приборов и конструктивных узлов. Но наиболее известной его операцией было обнаружение водородной бомбы, потерянной американцами близ Паломераса у берегов Испании. Именно “Алвин” первым обнаружил на глубине 700 м зловещую “сигару”. Свою высокую надежность “Алвин” доказал более чем в пятистах глубоководных погружениях. Его редкая для глубоководных аппаратов долговечность объясняется высокими маневренными качествами и удачной конструкцией, предвосхитившими в основных чертах конструкцию подводных аппаратов, выпускаемых в настоящее время.

В 1970 г он подвергся значительной модернизации, в результате чего рабочая глубина аппарата возросла почти вдвое и достигла 3600 м. По образцу “Алвина” созданы еще две подводные лодки “Си Клифф” и “Тартл” , столь же маневренные они имеют еще более мощные гребные двигатели и в отличие от “Алвина” имеют не один, а два манипулятора. Для океанографических и геологических исследований широко применялась подводная лодка “Алюминаут”, построенная из прочных алюминиевых сплавов и рассчитанная на экипаж 4-6 человек.

Она работала также на грунте с целью исследования особенностей морского дна, сейсмических измерений, установки буровых устройств, укладки подводных трубо-проводов, ремонта глубоководных кабелей, подъема затонувших устройств и т.п. “Алюминаут” оборудован также специальной гидроакустической, электронной, телевизионной аппаратурой и двумя манипуляторами в результате чего может проводить самые разнообразные научные исследования и практические работы.

Глубина погружения “Алюминаута” рассчитана на 4500 м . Сейчас его переоборудуют для работ на глубоководных нефтегазовых месторождениях.

Из других подводных аппаратов США можно назвать серию аппаратов

“Дип квест”, “Стар” и “Дипстар”. Все эти подводные аппараты весьма маневренные, многоцелевые, выступают конкурентами батискафов. Их преимущество- небольшое водоизмещение.

В Советском Союзе также создавались малые подводные лодки для научных исследований. В 1958 году вышла в испытательный рейс лодка “Северянка”, которая с тех пор провела множество экспедиций в Баренцевом и Норвежском морях, а также в Северной Атлантике, пройдя десятки тысяч километров. Ценный для рыбаков подводный аппарат создали сотрудники Клайпедского отделения Гипрорыбфлота - батиплан “Атлант 1”. Это настоящий планер, летящий в толще воды. Он может опускаться на глубину до 200 м, имея на борту одного гидронавта.

Важной особенностью этого подводного планера является то, что его спуск или подъем можно осуществить не только за счет приема или удаления водного балласта, но и просто наклоном крыльев. Специалисты Атлантического научно - исследовательского института рыбного хозяйства и океанографии уже сотни раз наблюдали с “Атланта” за поведением обитателей морских глубин.

Подводные лодки нового поколения оборудуются атомным двигателем. Первая исследовательская подводная лодка такого типа была создана в США- “NR-1”. Она оборудована малогабаритным атомным двигателем и способна погружаться на глубину 1050 м. Водоизмещение лодки 400 т, длина 42,7 м. Экипаж состоит из пяти человек и она может принимать на борт двух ученых. По заказу военно-морского флота было построено глубоководное спасательное судно DSRV, с помощью которого при каждом погружении могут быть спасены из глубины свыше 1000 м 24 человека из потерпевших аварию подводных лодок.

Универсальное применение нашел аппарат “Дип джип” - внешне напоминающий морскую медузу. Он сделан из лучших марок стали, лучших сортов стекла и пластмасс и используется и для биологических, и для геологический исследований, и для осмотра и устранения повреждений подводных нефтепроводов и буровых платформ. “Дип джип погружается на глубину до 2000 м.

Во Франции изучением вопросов Мирового океана занимается национальный центр по освоению океана. Он имеет обширную многолетнюю программу, охватывающую различные аспекты океанографического, биологического, геологического, экономико-географического изучения морей и океанов.

Задолго до образования этого центра Жак Ив Кусто построил свою миниатюрную подводную лодку “Дениз”. С появлением “Дениз” в 1960 году французские исследователи получили универсальный подводный аппарат, который по своей маневренности намного превосходил обычную подводную лодку. Сочетание черепахообразного корпуса и особого реактивного движителя обеспечивает аппарату полную свободу под водой. Он одинаково легко перемещается вперед и назад, вправо и влево, кружится вокруг своей оси, зависает над любой точкой и делает наклоны в необходимую сторону.

“Дениз” (или , как ее часто называют, “блюдце Кусто”)- участница большинства экспедиций Кусто. За свою многолетнюю эксплуатацию она совершила около 2000 погружений в разных морях. При своей высокой маневренности “Дениз” имеет великолепное научное оборудование, позволяющее вести самые разнообразные исследования, фотографировать, собирать образцы донных пород, и при этом масса аппарата позволяет его транспортировать в любую точку Мирового океана. По типу “Дениз”, имеющей рабочую глубину погружения до 350 м и рассчитанной на экипаж до двух человек , были построены еще два подводных аппарата “SP-500”(одноместный с погружением до 500 м), “SP-3000”(трехместный с глубиной погружения 3000 м), и вышеупомянутый “Дип стар-4000”. В проектировании всех этих аппаратов принимал участие Жак Ив Кусто.

Среди других французских подводных аппаратов необходимо отметить трехместный аппарат “Сиана”, предназначенный для исследования и работ на глубине до 3000 м . Он оборудован совершенными системами управления и связи, а также манипулятором, который может брать пробы грунта, работать гаечным ключом, резаком и другими инструментами. Это также очень маневренный и высокоэффективный многоцелевой подводный аппарат. Кроме того во Франции успешно эксплуатируются подводные аппараты “Шельф Дайвер” и построенные после 1970 г “Гриффон”, “Марко”, “Глобюль”, “Моана” и “Нерей”. Большинство этих аппаратов предназначено для обслуживания подводных нефтепромыслов и оснащено большими иллюминаторами, обеспечивающими круговой обзор, а также манипуляторами и сменными инструментами (пробоотборники грунта, захваты, резаки, насадки для завертки гаек и т.п.)

В Великобритании в связи с интенсивным освоением богатых месторождений нефти и газа только в 1977 году нефтяные промыслы обслуживали 11 подводных лодок типа “ПК”, предназначенные для работы на глубине до 3000 м. Это высокоманевренные аппараты, последние модели которых имеют прозрачную носовую часть, трехместную водолазную камеру и два манипулятора с набором сменных инструментов: дрели, гайковерты и т.п. Один манипулятор служит для закрепления аппарата на каком-нибудь подводном неподвижном сооружении, а второй - для выполнения рабочих операций.

Германия, начиная с 1972 года, строит подводные аппараты типа “Мармейд” и “Тоурс” , также предназначенные для обслуживания нефтяных промыслов в Северном море и рассчитанные на глубину погружения до 500 м.

В Японии были построены научно - исследовательские подводные аппараты “Иомури” (Экипаж до 6 человек, глубина погружения 300 м), “Синкай”- глубина погружения 600 м, очень удобный маневренный аппарат “Хакио”, способный работать на глубине до 300 м и , наконец, “Удзусио” с прозрачным корпусом, глубина погружения до 200 м.

В создании подводных аппаратов участвуют также Швеция, Норвегия, Нидерланды, Канада.

В СССР до 60-х годов подводные исследования выполнялись, как уже отмечалось, с помощью подводной лодки “Северянка” и аппарата “Атлант”.

В 70-е годы к ним присоединились более совершенные подводные аппараты “Север” с глубиной погружения до 2000 м , ТИНРО-2- глубина погружения до 400 м, двухместный буксируемый аппарат “Атлант-2”, двенадцатиместная подводная лаборатория “Бентос-300”. Один из самых интересных советских подводных аппаратов “Оса-3” (Обитаемый стабилизированный аппарат, рассчитанный на экипаж три человека и глубину погружения до 600 м). “Оса-3” еще более подвижный и маневренный аппарат, чем “Дениз”. Он, не разворачиваясь, легко и свободно перемещается вперед-назад, вверх-вниз, вправо-влево по борту, легко неподвижно зависает в одной точке независимо от силы течения. Это достигается за счет оснащения “Осы-3” системой автоматического управления - ценной новинкой, которая отсутствовала в других советских подводных лодках. Кроме того “Оса-3” имеет четыре мощных движителя, за счет которых и обеспечивается повышенная маневренность. Система регенерации воздуха почти аналогична той, которая имеет место на космических кораблях. В комплект научной аппаратуры входят теле-, кино-, фото-, видео-установки, гидролокатор бокового обзора, позволяющий наблюдать подводную обстановку не только впереди, но и вокруг всего аппарата. В случае необходимости обзор подводного положения осуществляется через перископ.

В последнее время появились и начали использоваться подводные аппараты с водолазными отсеками: один для экипажа с нормальным атмосферным давлением, другой - для водолазов, где поддерживается повышенное давление.

Водолазы выходят из подводного аппарата в специальном снаряжении и работают необходимое время. После возвращения водолазов водолазный отсек герметически закрывается и, закончив подъем подводного аппарата на борт обеспечивающего судна, стыкуется с судовой декомпрессионной камерой, в которой водолазы отдыхают и проходят декомпрессию. Обычно такие подводные аппараты имеют рабочую глубину погружения до 300 м, так как на большей глубине работать водолазам опасно для жизни. К таким аппаратам относятся американские аппараты “Джонсон си Линк”, “Дип Драйвер” и ряд других.

Большинство глубоководных аппаратов неразрывно связано с судами-носителями этих аппаратов. Эти суда транспортируют подводные аппараты к месту погрузки, спускают их на воду и поднимают на борт после проведенной под водой работы. Судно-носитель вместе с подводным аппаратом как бы составляет единую систему. Примеры таких систем: Судно “Лулу” и аппарат “Альвин”, судно “Каллипсо” и аппарат “Дениз”, судно “Одиссей” и аппарат “Север-2”.

Большой интерес для науки представляет создание на морских глубинах подводный станций - стационарных подводных обсерваторий, а также создание комбинаций из подводной лаборатории и подводного судна с собственным двигателем. Примерами таких комплексов могут служить проекты “Аржиронета” во Франции и “Бентоса-300” в России. Станции полностью автономны в своем обеспечении и могут самостоятельно менять местоположение в том или ином районе. Они могут всплывать, погружаться и при необходимости удерживаться висящими в течение долгого времени на определенной глубине..

Накопленный опыт работы с подводными судами самых различных конструкций , с одной стороны доказал возможность их применения для решения различных научных и технических вопросов, а с другой стороны , показал, что ещё много проблем нужно разрешить, прежде чем подводные суда станут универсальным вспомогательным средством океанографии. Возможная область их применения охватывает не только работы по физической океанологии, например, исследование глубинных течений, измерение многочисленных океанологических параметров и отбор проб воды, но и задачи морской геологии, такие, как подробное обследование топографии морского дна, фотосъемка микрорельефа, картографо - геодезические работы, разведка полезных ископаемых на морском дне. Широкие возможности их применения открываются также в биологической, в частности, в рыбопромысловой сфере, начиная с исследования поведения рыб и других морских животных, и кончая развитием методов лова и наблюдением за орудиями лова.

С помощью подводных судов можно решать обширный круг задач в области морской техники: разведка местоположения подводных объектов, прокладка кабелей и трубопроводов и строительство фундаментов и сооружений на морском дне, контроль за подводными устройствами и их техническое обслуживание, испытание приборов и исследование проблем коррозии, а также применение подводных судов для непосредственной добычи сырья.

К крупнейшим недостаткам, препятствующим широкому использованию подводных лодок для научно - технических целей, относятся высокие расходы на их постройку и эксплуатацию.

Р Е Ф Е Р А Т

по океанографии

на тему: “Исследования морских глубин

с помощью подводных аппаратов”

студента ЯШЕНКОВА Виталия,

гр.811 СТФ СПбГМТУ

г. Санкт-Петербург

1998 год

Список использованной литературы:

1. Ганс - Юрген Брозин “Атака на неизведанное” Изд. “Знание”, М. 1977 г.

2. Ю.А.Улицкий “Океан надежд”(Освоение и использование богатств Мирового

океана), М. “Просвещение” 1983 г.

3. Ж.Пиккар, Р.Дитц “Глубина - семь миль” Изд. И.Л., М. 1963 г

4. С.Д.Осокин “Мировой океан” (Очерки о природе и экономике) М., “Просвещение

1972 г.

5 “История отечественного судостроения”, т.5, С-Пб, “Судостроение”, 1996 г