СПбГМТУ
СРЕДНЕТЕХНИЧЕСКИЙ ФАКУЛЬТЕТ

К оглавлению

Тема 5. Погружения и пребывание человека под водой, история и технические средства.

Глубоководные погружения начались еще в древности. Легенды, сказки и фантастические предания сообщают нам, что уже в те канувшие в вечность времена человеком владела жажда познать и завоевать “мир безмолвия”.

Только с появлением специального технического приспособления – водолазного колокола человек получил реальную возможность глубже и на более длительное время вторгаться в царство Нептуна.

Есть средневековые гравюры с изображением стеклянной бочки, которую на канате спускают в воду. По преданию, в такой водолазной бочке погрузился однажды в море Александр Македонский.

Большим недостатком водолазных колоколов было отсутствие притока воздуха. В 1716 году английский астроном Эдмонд Галлей построил большой водолазный колокол, в который свежий воздух поступал из бочки через кожаный шланг, пропитанный пчелиным воском и маслом. В бочку через отверстие вливалась вода и выталкивала воздух в колокол. Уже через несколько лет пользовались насосами и мехами. В 1800 году был создан водолазный костюм.

Успешное применение тяжелых скафандров навело американского ученого Биба на мысль о создании аппарата, который позволит достигать больших глубин.

Водолазный аппарат Биба и Бартона представлял собой стальной шар, который подвешивался на стальном тросе к специальному судну. Они назвали свой аппарат “батисферой”, что означает “глубоководный шар”. Позднее он был усовершенствован и получил название “бентоскоп”. 15 августа 1934 года Биб и Бартон достигли на своей батисфере рекордной глубины в 923 метра , а в 1949 году Бартон погрузился даже на глубину в 1360 метров . Но при этом они подвергали себя смертельной опасности. При появлении даже самой легкой зыби плавучая база начинала колыхаться на волнах. Движение передается кабелю, а через него – погруженному в воду шару. Из-за качки судна в тросе возникают опасные продольные и поперечные изгибания; пересекаясь друг с другом, они приводят к чрезмерному напряжению троса, так что в любой момент может произойти разрыв. Эта опасность возрастает с каждым метром по мере разматывания троса.

Эксперимент Биба и Бартона удался. Они первыми проникли на большие глубины. Они оставались единственными в течение многих лет. Лишь с появлением батискафа, сконструированного швейцарским ученым – профессором Огюстом Пикаром, удалось с успехом продолжить опыты глубоководного погружения.

glubini

рис. 1.1 Достигнутые глубины

В основу своих поисков Пикар положил следующую идею: аппарат должен быть не тяжелым, а легче воды. Он должен утяжеляться только во время спуска. Пикар решил, что нужно облегчить аппарат за счет поплавка, наполненного более легкой, чем вода жидкостью. Такой поплавок всегда всплывет как только освободится от балласта. Балласт удерживается электромагнитом. Любое отключение цепи обеспечивает всплытие. Поплавок наполнен веществом с малым удельным весом – бензином.

Первый батискаф “ФНРС- 2 ” строили два года и 26 октября 1948 года  состоялось первое погружение на глубину 25 м . 3 ноября опустили пустой батискаф на глубину 1380 м .

Погружения ФНРС 2 показали  правильность идеи Пикара, заложенной в основу конструкции глубоководного дирижабля. Стали очевидными и основные недостатки его конструкции, приведшие, по существу, к разрушению первого батискафа: неприспособленность  к самостоятельному плаванию на поверхности моря и невозможность выхода членов экипажа  из гондолы до подъема батискафа на судно. На преодоление этих недостатков было затрачено несколько лет упорного труда.

В 1953 году были спущены на воду одновременно два батискафа. Один из них был построен по проекту профессора О. Пикара и его сына Жака в Италии, а второй под руководством французских офицеров Гемпа, Ж. Гуо и П. Вильма во Франции.

К этому времени батискаф  ФНРС-2 был разобран, а его гондола была использована вторично при постройке ФНРС-3.

По договору 1950 года между Бельгийским национальным фондом и ВМФ Франции постройку нового батискафа ФНРС-3 выполнили французские военные моряки в доках Тулона, и после первых трех погружений батискаф поступил в полное распоряжение французского флота. Вначале проектирование и постройкой батискафа руководил главной корабельный инженер Гемп, а затем кончали работы его заместитель Жорж Гуо и молодой лейтенант инженер Пьер Вильм.

ФНРС-3 установил рекорд  - 4050 м погружений, которому суждено было продержаться до 15 ноября 1959 года. Гуо и Вильм спроектировали еще один аппарат – батискаф “Архимед”, который с 1961 года по 1966 год совершил 57 погружений.

Весной 1952 году профессор О. Пикар и его сын приняли предложение города Триеста сконструировать батискаф, который должен был носить имя этого города. Принципиально Триест мало отличается от ФНРС-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 м3 для бензина и две балластные водяные цистерны по 6 м3 в оконечностях). Вес пустого поплавка, вмещавшего 86 000 л бензина, составлял всего 15 т., 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.

Входная шахта представляет трубу диаметром 0,65 м проходящую вертикально через весь поплавок и заканчивающуюся, как и на ФНРС-3 вестибюлем. Кстати, рядом проходит еще одна “ труба ” – вдвое большего диаметра и с толстыми 10-миллиметровыми стенками, закрыта сверху и снизу. За верхний конец этого цилиндра закладывают стропы при подъеме батискафа краном; внутреннее пространство объемом 4,25 м3 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 ФНРС-2 и ФНРС-3, было решено сделать не литой, а кованной, но так же 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 бы быть раздавлена на глубине 15 км , но с учетом необходимого запаса прочности её 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 строну носа батискафа, они могут служить вспомогательным средством наблюдения. Наибольший диаметр конического плексигласового стекла основного иллюминатора равен 400 мм , наименьший – 100 мм , а толщина  - 150 мм .

triest

рис. 1.2. Устройство батискафа Триест

triest2

рис. 1.3. Батискаф Триест II

 

23 января 1960 года после шестичасового спуска сын Пикара профессор Жан Пикар и лейтенант ВМФ  США Дог Уоли погрузились в котловину Челленджер в юго-западной части Марианской впадины, зафиксировав глубину 11521 метр , после корректировки показаний приборов, было установлено, что действительная глубина погружения составила 10 919 при давлении 1100 при температуре забортной воды 3,3 .

 

Вопросы к теме 5:

1. Кто и когда изобрел акваланг?
2. Чем и почему заполнялся поплавок батискаф "Триест"?
3. Почему первый в мире батискаф назывался ФНРС-2? 
4. Почему на больших глубинах нельзя дышать воздушной газовой смесью?
5. В чем основное отличие конструкции батискафа от конструкции подводной лодки? 

?

2010-2018