Подводные аппараты

Подводные аппараты обеспечивают проведение человеком широкого круга научно-исследовательских и подводно-технических работ на любых глубинах морей и океанов. Океанография, геология, изучение и освоение промыслов животного и растительного мира океана, разведка и разработка месторождений нефти и газа, прокладка и осмотр подводных трубопроводов и кабелей, контроль за загрязнением морей и океанов, аварийно-спасательные работы — вот далеко не полный перечень того, чем заняты сегодня подводные аппараты. Они позволяют человеку вести наблюдения за объектом в его естественных условиях, выбирать удобную для наблюдений и работы позицию. Подводные аппараты маневренны, большинство из них может стабилизироваться в толще воды и у дна, может крепиться к объекту работ. Они оснащены системами навигации и связи, рабочими органами, многочисленными регистрирующими и исполнительными устройствами для фотокиносъемки, видеомагнитофонной записи, регистрации параметров среды, отбора проб воды и грунта и т. п.

Подводные аппараты побывали уже на всех глубинах Мирового океана: на континентальном шельфе, глубина которого доходит до 300—600 м, па континентальном склоне, или батиали (1500—2000 м), и на абиссали, т. е. зоне, включающей толщу океана до максимальных глубин. Побывали они и в рифтах — ущельях, идущих вдоль гребней подводных срединно-океанических хребтов, по которым происходит как бы растягивание твердой земной оболочки. Так, французские и американские океанологи на батискафе «Архимед» и глубоководных аппаратах «Сиана» и «Элвин» выполнили широкую программу исследований в районе Азорских островов — экспедиция ФАМОУС На дне Атлантического океана, там, где соприкасаются северо-американская и африканская литосферные плиты, на глубине от 2500 до 3000 м, участники экспедиции исследовали каждую трещину, каждый вулканический конус и своими глазами увидели, как они увеличиваются, как выпрлзает из них базальтовая лава. Экипажи всех аппаратов, участвовавших в экспедиции, вели фотосъемки и видеомагнитофонные записи, измеряли параметры среды, изучали и собирали образцы грунта, представителей животного и растительного мира.

Рекорд глубоководного погружения установил батискаф «Триест» (США), который достиг самой глубокой точки Мирового океана — дна Марианской впадины (11000 м).

Показателен с точки зрения возможностей подводных аппаратов эксперимент по исследованию Гольфстрима. В течение 30 суток на протяжении 1444 миль аппарат «Бен Франклин» (США) дрейфовал в водах Гольфстрима в западной Атлантике без всплытия на поверхность. Глубина дрейфа в среднем составляла 200 м. Впервые представилась возможность познакомиться с этим великим течением изнутри. Исследовались состав, температура, соленость и другие параметры движущихся масс воды.

Для иллюстрации других возможностей подводных аппаратов интересен случай использования аппарата «Дип Дайвер». Целью работы было обследование трубопровода диаметром 4,6 м, проходящего под французскими Альпами, по которому в Марсель подается пресная вода. Войдя в секцию трубопровода, обитаемый аппарат прошел по ней 755 м, экипаж тщательно осмотрел ее внутреннюю поверхность. Результаты наблюдений передавались по гидроакустическому телефону. По окончании работы, не имея возможности развернуться, аппарат благополучно выбрался из трубопровода задним ходом [18, 46]. Этот пример не имея казалось бы, никакого отношения к проблеме освоения океана. Однако ситуация, в которую попал аппарат в рассмотренном случае, вполне может встретиться и в океанских глубинах.

В настоящее время в мире используется более 150 обитаемых и около 500 необитаемых подводных аппаратов. Число их ежегодно возрастает, с каждым годом увеличивается количество необитаемых аппаратов, широко применяемых для обслуживания морских нефтегазопромыслов [18, 20]. Зарубежные нефтяные компании интенсивно расширяют свою деятельность по всему континентальному шельфу.

Нельзя не учитывать и влияния военного фактора на развитие и использование подводных аппаратов. «Мировой океан потенциально представляет собой глобальный театр военных действий,— пишет известный французский океанолог К. Риф-фо.— Борьба за господство в его глубинах будет иметь стратегическое значение» [35, с. 114].

Кратко рассмотрим устройство обитаемых подводных аппаратов вообще. Обитаемый аппарат включает следующие основные компоненты: корпус аппарата (прочный и легкий), системы погружения, всплытия и движения, системы ориентации, наблюдения, связи и рабочие органы. Для небольших глубин прочный корпус обычно имеет форму цилиндра с полусферическими оконечностями, для средних — форму эллипсоида, для больших — сферы. При изготовлении прочных корпусов используют высокопрочную сталь, алюминиевые сплавы, титан, армированный стекловолокном пластик и специальное стекло. Для уменьшения массы и габаритов аппарата часть оборудования (погружного исполнения,) размещают вне прочного корпуса. Прочный корпус и вынесенное за его пределы оборудование окаймляются обтекаемым легким корпусом, изготовленным из алюминиевых сплавов, армированного стекловолокном пластика и других легких материалов. Погружение аппарата обеспечивается обычно заполнением морской водой балластных цистерн, расположенных снаружи прочного корпуса, а всплытие — их продуванием сжатым воздухом, откачкой насосами или сбросом твердого балласта. Аппараты большой глубины погружения, так называемые батискафы, которые в качестве основной плавучести используют расположенную вне прочного корпуса большую емкость (поплавок), заполненную бензином, могут погружаться в результате принятия морской воды взамен частичного выпуска бензина, а всплывать благодаря частичному сбрасыванию твердого балласта (дроби). Для дифферентов™ аппарата предусматривается специальная дифферентная система, которая позволяет перемещать жидкий балласт из носа в корму и наоборот. Для движения используются электродвигатели, получающие питание от аккумуляторных батарей, большей частью свинцово-кислотных. Системы ориентации, наблюдения и связи включают навигационное оборудование (гирокомпас, эхолот, глубиномер), дифферентометр, гидролокационные станции, телевизионные камеры, световые приборы, подводные (по гидроакустическому каналу) и надводные (по радиоканалу) телефоны, приемо-передающую радиостанцию. В большинстве случаев подводный аппарат оснащают рабочими органами — манипуляторами с электрическим или гидравлическим приводом.

В последние годы уже не конструируют обитаемые подводные аппараты общего назначения для освоения океана вообще. Зарубежные фирмы пришли к выводу, что целесообразнее строить специализированные аппараты, выполняющие узкий круг задач [20].

У обитаемых аппаратов, предназначенных для использования на меньших глубинах, запас плавучести обеспечивается, главным образом, объемом прочного корпуса. По конструктивным особенностям их можно разделить на два типа.

К первому типу относятся аппараты, напоминающие по конструкции подводную лодку. Классическим представителем их стал «Алюминаут». К этой же группе относится и NR-1 — первый аппарат с ядерной энергетической установкой малой мощности, построенный по заказу ВМС США. Он может оказаться прототипом тех глубоководных аппаратов, которые коренным образом изменят все наши представления о возможностях освоения глубин Мирового океана [35].

Ко второму типу относятся аппараты со сферическими или эллипсоидными прочными корпусами. Характерные представители их — «Аше-ра», «Элвин», аппараты группы «ныряющее блюдце» 1 (SP-350 или «Де-низа», SP-500, SP 3000 или «Сиана», «Дип Стар»), «Нерей», «Дип Квест» и др.

Особые группы составляют аппараты с водолазным отсеком («Дип Дайвер», «Шелф Дайвер», «Джонсон Си Линк», «Бивер Марк-IV», РС-1201, РС-1202) 2, спасательные аппараты (DSRV, URF, «Тихиро») и обитаемые привязные аппараты, получающие электропитание по кабелю с обеспечивающего судна («Гаппи», «Удзусио» и др.).

Все большее распространение во многих странах получают необитаемые подводные аппараты, в особенности управляемые по кабелю — буксируемые поисковые и самоходные рабочие (имеющие манипуляторы). Отсутствие экипажа и, следовательно, системы жизнеобеспечения позволяет значительно снизить объем прочного корпуса. Кроме того, малые габариты и масса аппарата достигаются тем, что электроэнергия поступает с обеспечивающего судна-носителя.

Конструктивные решения необитаемых аппаратов чрезвычайно разнообразны в зависимости от их назначения. Необитаемый подводный аппарат содержит три основные части: забортную, или подводный носитель (т. е. собственно аппарат), пульт управления, расположенный на судне-носителе, и буксирно-кабельную часть, связывающую собственно аппарат с обеспечивающим судном. Забортная часть вооружена движительным комплексом, манипуляторами (у рабочих аппаратов), навигационной, гидроакустической, телевизионной и другой аппаратурой. Исследования, выполненные в ФРГ на основе опыта создания и эксплуатации необитаемых аппаратов в США, Франции, Англии, Японии, показали, что оптимальным для решения широкого круга задач является комплекс, состоящий из используемых с единого судна-носителя необитаемых аппаратов трех типов: буксируемого поискового, самоходного рабочего и автономного (управляемого по программе или по гидроакустическому каналу).

Следует заметить, что обитаемые и необитаемые подводные аппараты, предназначенные для работы в глубинах океана, не исключают, но взаимно дополняют друг друга.

Понравилась статья? Поделиться с друзьями:
Добавить комментарий
SQL - 33 | 0,428 сек. | 8.76 МБ