Bathyscaphe. Batisfere i batiskafi. Istraživanje okeana Zašto vam je potreban batiskaf?

:: Bathyscaphe

Batiskaf je mali podvodni brod dizajniran za ronjenje do ekstremnih dubina. Glavna razlika podvodni batiskaf iz podmornice leži u njegovom dizajnu: batiskaf je opremljen lakšim sfernim trupom i plovkom, čiji su zidovi ispunjeni tekućinom čija je masa manja od vode, u pravilu je to benzin. Kretanje podvodnog batiskafa vrši se rotacijom propelera gljiva koje pokreću elektromotori.

Istorija stvaranja batiskafa

Ideja za izgradnju podvodnog batiskafa prvi put je potekla od švicarskog naučnika Augustea Piccarda prije Drugog svjetskog rata. Bio je prvi koji je predložio zamjenu cilindara sa komprimiranim kisikom s plovkom s tekućinom čija je masa manja od mase vode. Pikaruova inženjerska ideja je bila uspješna, i to već

1948. godine lansiran je prvi prototip batiskafa.

Na stvaranje uređaja ove klase utjecala je potreba za proučavanjem dna mora i okeana na velikim dubinama. Klasične podmornice mogu se spustiti samo na određenu ograničenu dubinu. Ono što je izvanredno je da su dizajneri u stanju da naprave prilično jak trup, čak i za veliku podmornicu, koji bi mogao izdržati pritisak na ekstremnim dubinama. Međutim, još uvijek je nemoguće riješiti još jedan problem koji sprečava podmornice da se spuste na značajnu dubinu.

Da bi isplivale na površinu vode, tradicionalne podmornice koriste komprimirani kisik, koji istiskuje vodu iz odjeljaka. Međutim, tokom ronjenja od više od hiljadu i pol metara, pod utjecajem gravitacije vode, kisik u cilindrima gubi svojstva, drugim riječima, prestaje da se "komprimuje". Postoje podmornice sposobne da se spuste do dubine od 2000 metara. ipak,

Dubina uranjanja batiskafa je mnogo veća.

Bathyscaphe ronjenje

Plovak napunjen benzinom ili drugom tekućinom omogućava podvodnom batiskafu da pluta na površini vode i ispliva.

Spuštanje podmornice na dno nije tako teško, ali kako je ponovo podići? Za ovo Podvodni batiskafi imaju posebne pregrade ispunjene čeličnom sačmom. Kada brod treba da ispliva, hitac se ispušta i plovak izvlači batiskaf na površinu. Na brodu se nalaze i boce s komprimiranim kisikom kako bi se ubrzao izlazak podmornice na površinu vode.

Bathyscaph dubina uranjanja

Kao što je već spomenuto, dubina ronjenja batiskafa je mnogo veća nego kod drugih podvodnih vozila. Davne 1960. izmijenjeno Batiskaf "Trst" uspeo je da zaroni do rekordne dubine od 10919 metara. Na iznenađenje posade broda, čak i na takvoj dubini vidjeli su ribu.

Još jedna zanimljivost u vezi sa potapanjem batiskafa: prva osoba koja je potonula na samo dno svjetskih okeana je poznati režiser James Cameron.

I naši brodograditelji imaju čime da se pohvale. Podvodni batiskaf Mir, koji su dizajnirali ruski inženjeri, potonuo je na dno Arktičkog okeana. Dubina uranjanja batiskafa bila je 4261 m. Nakon toga, brod i njegova posada proveli su oko sat vremena na dnu najhladnijeg i najopasnijeg okeana na zemlji.

Istraživanje okeana.

22. Batisfere i batiskafi.

Prije nego što se upoznamo sa ovim uređajima, molimo čitatelje da budu strpljivi i pročitaju našu kratku povijest ovog problema.

A ova priča seže vekovima unazad, tačnije u IV (četvrti) vek pre nove ere. Iz jednog antičkog rukopisa poznato je da je Aleksandar Veliki (356-323 pne) jednom potonuo na morsko dno u ronilačkom zvonu napravljenom od providnog materijala i magareće kože. Detalji ovog ronjenja nisu navedeni u hronikama. Da li se ovaj događaj zaista dogodio ili ne, nemoguće je reći, pogotovo što hronika govori o nevjerovatnoj veličini ribe koja je navodno proplivala pored Aleksandra Velikog dok je bio pod vodom. Ali sama činjenica takve, iako fantastične, priče sugerira da su već u to vrijeme ljudi razmišljali o potapanju u vodu i korištenju nekakvih uređaja, poput ronilačkih komora.

Nekoliko prototipova modernih batisfera pojavilo se u Evropi između 16. i 19. veka. Od njih je veoma interesantno ronilačko zvono, nastalo 1716. godine po nacrtu engleskog astronoma Haleja, da, tog istog Edmonda Haleja, koji je 1696. otkrio da su komete posmatrane 1531, 1607. i 1682. godine ista kometa. Posljednji put smo se divili Halejevoj kometi 1986. Učestalost njenog pojavljivanja u području Zemlje je oko 76 godina. To znači da će za 50 godina, 2062. godine, naši današnji mladi čitaoci moći da vide Halejevu kometu na nebu. Nadamo se da nas čitaoci neće osuđivati zbog ovog kratkog izleta u astronomiju.

Dakle, šta je Halley dizajnirao 1716. godine? Bilo je drveno zvono, otvoren u podnožju, koji se mogao spustiti na dubinu od 16–18 m u nju je moglo stati pet osoba, odnosno stajati do pojasa u vodi. Vazduh su primali iz dvije bačve spuštene naizmjenično sa površine, odakle je zrak ulazio u zvono kroz kožni rukav. Izduvni vazduh je pušten kroz slavinu koja se nalazi na vrhu zvona. Ako je u zvonu bio samo jedan ronilac, onda bi, noseći kožnu kacigu, mogao provoditi promatranja čak i izvan zvona, primajući zrak iz njega kroz drugo crijevo.

Glavni nedostatak takvih zvona je što se ne mogu koristiti na velikim dubinama. Kako zvono tone, pritisak vode se povećava i zrak unutar zvona postaje toliko gust da postaje nemoguće disati.

Sljedeća faza u logici razvoja bila je testiranje metalne sfere. Prvi zaron u zapečaćenoj metalnoj školjki s otvorom za otvore izveo je francuski dizajner Bazin 1865. godine. Njegova sfera je spuštena na čeličnom sajlu na dubinu od 75 metara. Nakon uspješnih testiranja utvrđeni su pravci daljeg unapređenja takvih batisfera, ali tadašnje tehničke mogućnosti još nisu dozvoljavale njihovu implementaciju.

Pojavio se samo 65 godina kasnije, 1930. godine batisfera, čija je čvrstoća zidova omogućila spuštanje na mnogo veću dubinu. Dizajnirali su ga američki prirodnjaci William Beebe i dva inženjera - Otis Barton i John Butler. Bila je to čelična kugla unutrašnjeg prečnika oko 135 cm, debljine zida oko četiri cm i težine 2,5 tone. Batisfera je imala tri okrugla otvora od kvarcnog stakla prečnika 20 cm i debljine 7,6 cm, kao i rupu prečnika 36 cm, koju su istraživači ozbiljno nazvali „vratima“. Takoreći, na batisferi su se nalazili cilindri sa kiseonikom i posude sa hemijskim apsorberom ugljen-dioksida i vlage, kao i brojni instrumenti za posmatranje. U volumen koji je ostao slobodan, stavljeni su istraživači W. Beebe i O. Barton, savijeni dvostruko. Izvan biosfere je postavljen reflektor koji je osvetljavao vodu izvan prirodnog osvetljenja, a unutra je postavljen telefon za komunikaciju sa brodom. Batisfera je spuštena s broda na jednom čeličnom sajlu bez uvrtanja.

Tokom svog prvog ronjenja u blizini Bermuda, W. Beebe i O. Barton dosegli su dubinu od 420 metara. Godine 1934. zaronili su na istom području do dubine od 923 metra. Vrijeme koje su proveli pod vodom već je procijenjeno na nekoliko desetina minuta, pa čak i nekoliko sati i ograničeno je dovodom zraka i mogućnostima njegove regeneracije. U periodu od 1930. do 1934. trideset puta su se spuštali u dubinu i kroz prozore posmatrali čudan svijet podvodnih stanovnika. Između ostalih rezultata opservacije, Beebe i Barton su dobili zanimljive podatke o spektralnom sastavu sunčeve svjetlosti na različitim dubinama.

Konačno, u ljeto 1949. Barton je u batisferi malo izmijenjenog dizajna sam potonuo na dubinu od 1372 metra od obale Kalifornije, što je tada bio rekord za ovu vrstu okeanografske opreme.

Dok su se spuštali u dubine okeana, Bibi i Barton su održavali telefonski kontakt sa posadom broda, što im je omogućilo da se osećaju da nisu potpuno odsečeni od ostatka sveta. Ali kakvu su hrabrost ovi ljudi morali imati! Oni su bili itekako svjesni da im život tijekom svakog ronjenja ovisi samo o čvrstoći sajle i pouzdanosti njegovog pričvršćenja. Da je kabl puknuo, niko ih ne bi mogao spasiti teška batisfera bi zauvijek ostala na morskom dnu.

Glavni nedostaci batisfere su očigledni. To je, prvo, sam princip uranjanja i oporavka uređaja, odnosno ovisnost o brodu za podršku na površini, nemogućnost samostalnog izrona. Drugo, batisfera u vodi (ili na dnu) je nepomična, a istraživači ostaju pasivni posmatrači okolnog prostora najbližeg batisferi.

Oslobođen ovih nedostataka batiskaf- potpuno autonomno istraživačko vozilo za duboko more, čijim kretanjem upravlja sama posada. Podmornica nije ni na koji način povezana sa pratećim plovilom. Komunikacija između njih se odvija putem radija, a brod se koristi za isporuku (ili tegljenje) batiskafa iz luke u područje proučavanja i nazad.

Ideju o batiskafu realizovao je švajcarski fizičar, prof Auguste Piccard. Prilikom projektovanja i proračuna batiskafa, Piccard je koristio svoje lično iskustvo u projektovanju i radu stratosferskog balona. Činjenica je da je, kako bi riješio neke od svojih istraživačkih problema, odlučio da se uspinje balonom u stratosferu. Za to je projektovao i 1930. godine sagradio, sredstvima Nacionalne istraživačke fondacije Belgije, stratosferski balon sa zapečaćenom gondolom i cilindrom za podizanje ispunjenim helijumom. Na ovom stratosferskom balonu, Piccard se 1931. godine uzdigao u stratosferu i dostigao visinu od 15.781 metar, a 1932. godine stratosferski balon je nosio svog dizajnera na visinu od 16.201 metar. Ako govorimo o visinskim rekordima, onda se nakon Piccarda, 1933. godine, stratosferski balon SSSR-a, kojim su upravljali profesor E. Birnbaum i piloti G. Prokofjev i K. Godunov, popeo na visinu od 18.500 metara, a godinu dana kasnije Stratosferski balon Osoaviakhim dostigao je visinu od 22 kilometra Nažalost, ovaj let je završio tragično - dogodila se nesreća, a poginuli su piloti stratosferskog balona P. Fedoseenko, I. Usyskin i A. Vasenko.

Piccard je bio prvi koji je shvatio da su vertikalna kretanja stratosferskog balona i batiskafa podložna jednom opštem obrascu. Tokom spuštanja i uspona, oba su izložena promjenjivom vanjskom pritisku. Balon stratosfere kreće se u atmosferi zahvaljujući balonu ispunjenom lakim gasom. To znači da batiskaf mora imati i balon, svojevrsni plovak, napunjen tvari lakšom od morske vode. Fizičko stanje supstance za plovak mora biti isto kao i okolina, odnosno tečnost. Kao punilo za plovak odabran je benzin. Pri promjeni tlaka okolna morska voda i benzin će se stisnuti ili proširiti u gotovo istoj mjeri, a školjka cilindra (plovka) se neće deformirati, jer će doživjeti isti pritisak na obje strane.

Stratosferska balon gondola je lagana, tankih zidova, jer je promjena tlaka s visinom uspona neznatna: čak i pri najvećem usponu bit će manja od jedne atmosfere. Uvjeti rada batiskafa su potpuno drugačiji: njegova gondola na velikim dubinama bit će izložena pritisku vode od nekoliko hiljada atmosfera. Otuda i zahtjevi za čvrstoćom njegovih zidova.

Dakle, batiskaf se, kao i stratosferski balon, sastoji od dva glavna dijela: cilindra (plovka) napunjenog benzinom i sferične gondole od izdržljivog čelika spojene na njega. Posada je smještena u ovoj čeličnoj sferi, gdje je zrak pod normalnim atmosferskim pritiskom. Za potapanje podmornice, dio benzina se oslobađa iz cilindra. Da ne bi udarili u dno, akvanauti bacaju dio balasta, koji je čelična sačma. Za horizontalno kretanje koristi se mali propeler koji pokreće električni motor. Da biste izronili, morate ponovo postaviti balast. Batiskaf je opremljen neophodnom opremom za održavanje života i sistemima kontrole, kao i instrumentima za podvodna istraživanja. Naravno, omjeri masa i volumena čelične sfere, upravljačkih dijelova, balasta, benzina u cilindru i tako dalje strogo su izračunati kako bi se osiguralo vertikalno manevriranje i pouzdan uspon batiskafa.

Prvi eksperimentalni model batiskafa FRNS-2 izgrađena je 1950. godine i pripadala je francuskoj mornarici. Skraćenica FRNS u prijevodu znači “Nacionalna fondacija za naučna istraživanja”. Eksperimentalni model batiskafa FRNS-2, napravljen u punoj veličini, testiran je bez posade. Zatim batiskafi FRNS-3 i "Trst". Sva tri batiskafa imala su isti dizajn gondole. Čelična gondola, odnosno kabina batiskafa, imala je unutrašnji prečnik od dva metra. U njemu se udobno mogu smjestiti dvije osobe koje ne moraju sjediti pognute u fetalnom položaju u majčinoj utrobi. Debljina livenog zida je 9 cm, a na području gdje se nalaze prozori povećana je na 15 cm, prema proračunima, takva gondola može izdržati pritisak vodenog stupa visine 16 kilometara. Batiskaf s takvom gondolom može potonuti na dno bilo gdje u Svjetskom okeanu: u okeanu nema dubine veće od 12 km. Telo plovka i zidovi rezervoara za benzin su napravljeni od čeličnog lima, nisu predviđeni za visok pritisak: morska voda slobodno prolazi kroz rupu na dnu, balansirajući pritisak unutar i izvan plovka. Nema opasnosti od miješanja vode i benzina, jer je benzin lakši od vode i uvijek ostaje iznad vode u gornjem dijelu plovka. Umjesto lomljivog stakla, za potopljene prozore koristi se potpuno prozirni polirani pleksiglas. Težina gondole sa opremom u zraku je 11 tona, u vodi je otprilike upola manja i može se uravnotežiti sa 15 kubnih metara benzina. Ali uzimajući u obzir sopstvenu težinu školjke plovka i zidova rezervoara za benzin, kao i neophodnu zalihu benzina za vertikalno manevrisanje i u slučaju curenja, u plovke batiskafa FRNS-2 I FRNS-3 napunjen sa 30 kubnih metara benzina, i pluta "Trst"– preko 100 kubnih metara. Dva reflektora su bila pričvršćena na plovke kako bi osvijetlili podvodni pejzaž.

Batiskaf "Trst" je dizajnirao Auguste Piccard, uzimajući u obzir vlastito iskustvo prilikom projektiranja batiskafa FRNS-2. Njegov sin Jacques Piccard aktivno je pomagao u izgradnji Trsta. Batiskaf "Trst" lansiran je u avgustu 1953. U periodu 1953–1957 Nekoliko zarona obavljeno je u Sredozemnom moru. Glavni pilot je bio Jacques Piccard, a prve je zaron napravio zajedno sa svojim ocem koji je već imao 69 godina. Tako su 1953. godine zajedno zaronili u Sredozemno more do rekordne dubine od 3.150 metara za to vrijeme.

Godinu dana kasnije na podmornici FRNS-3 Francuski oficiri Georges Uau i Pierre Wilme potonuli su u Sredozemnom moru na dubini većoj od 4 hiljade metara. Osvajanje dubine je počelo.

Godine 1958 batiskaf "Trst" je kupila američka mornarica, a zatim je strukturno modificiran u Njemačkoj u fabrici Krupp. U osnovi, modifikacija se sastojala od izrade trajnije gondole. Tokom 1958–1960 Glavni pilot tršćanskog batiskafa ostao je Jacques Piccard, koji je u to vrijeme već postao profesor i stekao veliko iskustvo u dubokom morskom ronjenju. I na samom početku 1960. godine Jacques Piccard je odlučio da svoj sljedeći, 65., zaroni na najdubljem mjestu Svjetskog okeana - u Marijanskom rovu.

Godine 1959. na području ostrva Guem, u blizini najdublje tačke Marijanskog rova, radio je sovjetski istraživački brod Vityaz, čiji je ehosonder zabilježio dubinu od 11.022 metra. Tu je krenula dubokomorska ekspedicija Jacquesa Piccarda, koja se sastojala od pomoćnih brodova Lewis i Wondenks. Potonji je vukao iza njega batiskaf "Trst". Nakon što je s najvećom mogućom preciznošću utvrđena lokacija dubine od jedanaest kilometara, započelo je zaron. Dana 23. januara 1960. u 8:23 ujutro, Trst se spustio na dno Marijanske brazde. Zajedno sa Jacquesom Piccardom u gondoli batiskafa bio je poručnik američke mornarice Don Walsh. Oba akvanauta su jasno razumjela nivo rizika kojem su bili izloženi. Znali su da će do dna, ukupan pritisak vode na zidove gondole biti 170 hiljada tona. Pod utjecajem ovog monstruoznog opterećenja, promjer čelične kugle će se smanjiti za 3,7 milimetara. A ako se pojavi čak i mala pukotina, tada će pod pritiskom od 1100 atmosfera mlaz udariti u unutrašnjost gondole, čija će razorna moć premašiti snagu mitraljeskog rafala. Srećom, sve je proteklo u najboljem redu, ali ne i bez problema. Na dubini od oko četiri kilometra prestao je raditi ultrazvučni odašiljač koji je obezbjeđivao komunikaciju sa brodom, ali je ubrzo veza ponovo proradila. Na osmom kilometru dubine pukao je prozor u spojnom predvorju, ali to nije predstavljalo opasnost. Kako su Jacques i Don izdržali ove nevolje, lako je pogoditi. U jedan sat popodne D. Walsh je to izvijestio "Trst" potonuo na dno. Bilo je to ravno, gusto dno Marijanskog rova. Dostignuta dubina iznosila je 10919 metara. Ovaj rekord nikada neće biti oboren, jer nema smisla bilo kakvog novog rekorda, jer je maksimalna dubina okeana samo 103 metra veća. Zaron u Trstu trajao je 5 sati, uspon oko 3 sata, a vrijeme provedeno na dnu je bilo oko 20 minuta. Na dubini od oko 11 kilometara akvanauti su uspjeli vidjeti ribicu sličnu iverku, kao i škampa.

Između ostalih ronjenja "Trst", djelomično modernizirana, bilježimo njene zarone u Atlantski ocean u aprilu 1963. u potrazi za nestalom nuklearnom podmornicom američke mornarice USS Thresher SSN-593. U jesen 1963. batiskaf "Trst" je demontiran.

Nakon rekonstrukcije, ovaj batiskaf je dobio ime "Trst-II". Ova modifikacija imala je izdržljiviju gondolu vanjskog prečnika 2,16 m, debljine zida od 127 mm, težine 13 tona u zraku i 8 tona u vodi. Korisna modifikacija dizajna batiskafa bila je ugradnja unutrašnjih kobilica u tijelo plovka i vanjskog stabilizatora. To je učinjeno kako bi se spriječilo prevrtanje ili ga smanjilo - uostalom, struje i valovi u okeanu postoje, kao što je poznato, ne samo u gornjim slojevima vode, već i u dubinama.

"Trst-II" 1964. godine napravio je i nekoliko zarona u potrazi za podmornicom Thrasher, ali su bila neuspješna.

Dubokomorsko vozilo drugačijeg modela dizajnirali su francuski vojni inženjeri Georges Uau i Pierre Wilme. 1962. njihov batiskaf trosjed "Arhimedes" sa mešovitom francusko-japanskom posadom, potonuo je na dno Izu-Boninskog rova kod obale Japana do dubine od 9180 metara. 1964. godine, uz pomoć ovog batiskafa, francuski stručnjaci istražili su dno jednog od najdubljih rovova u Portoriku u Atlantskom okeanu, spuštajući se do dubine od 8550 m.

Uz pomoć dubokomorskih vozila, istraživači iz različitih zemalja imali su priliku da svojim očima vide morsko dno i njegove stanovnike na najdubljim mjestima Svjetskog okeana, poput Marijanskog ili Portorikanskog rova. Ovo je bilo tim važnije što su sve do sredine dvadesetog veka mnogi naučnici dovodili u pitanje mogućnost bilo kakvog života na dubini većoj od 7 hiljada metara, gde su vladali potpuni mrak i večna hladnoća. Na primjer, na dnu Marijanskog rova, na dubini od oko 11 km, gdje su se Jacques Piccard i Don Walsh spustili u januaru 1960., temperatura vode zabilježena morskim termometrom iznosila je samo 3,4 °C.

Sve je to istina. Ali, s druge strane, dubine okeana od 10-11 km su još uvijek prije izuzetak nego pravilo. Površina okeanskog dna na ovoj dubini je vrlo mali dio ukupne površine okeanskog dna. Najveću površinu zauzimaju područja okeanskog dna dubine do 4-6 km, a dubina šelfa još je mnogo manja. Za rješavanje većine naučnih problema oceanologije uopće nije potrebno spuštati se do najdubljih tačaka okeana. Uređaji dizajnirani za rad na ekstremnim dubinama (10-12 km) zahtijevaju vrlo velike materijalne i novčane troškove u svim fazama životnog ciklusa: tokom projektovanja, proizvodnje, testiranja i rada. Takvi troškovi se procjenjuju na stotine miliona dolara. Naravno, dubokomorska vozila moraju ispunjavati najviše zahtjeve za pouzdanost. Za rad na dubinama do 4-6 kilometara dizajnirani su i izgrađeni jeftiniji i prilično pouzdani uređaji. Za zaron na takvu dubinu može izostati plutajući cilindar, a gondola, koja doživljava manje opterećenje, napravljena je od manje izdržljivog materijala i povećanih dimenzija, stvarajući bolje uvjete za rad posade.

Godine 1965. američki dizajner E. Wenk izgradio je batiskaf "Aluminaut" za rad na dubinama do 4500 metara. Ovaj batiskaf nema plovak, a tijelo od legure aluminijuma predviđeno je za tri hidronauta za čiji rad i odmor su stvoreni optimalni uslovi: sklopivi ležajevi, uređaji za grijanje i drugo. Posada može raditi na podmornici neprekidno tokom dana.

Iste godine (1965.) izgrađen je batiskaf "Alvin", nazvan po svom dizajneru, američkom oceanografu Allenu Weineu. Uređaj je dizajniran za rad na dubinama do 1800-2000 metara. Posada od tri osobe može ostati na uređaju cijeli dan. Korištenje uređaja "Alvin" ("ALVIN") proveden je niz uspješnih hidroloških i bioloških studija. Hajde da razgovaramo o jednoj od ovih studija.

Godine 1977. američki geolozi i geohemičari izvršili su istraživanje dijela dna Tihog oceana kod obale Ekvadora. U tom području se nalaze ostruge pacifičkog podvodnog grebena. Izlazeći iz okeana, oni se uzdižu iznad vode u obliku vulkanskih ostrva Galapagos. On "Alvine" Instalirani su instrumenti koji kontinuirano bilježe temperaturu morske vode i omogućavaju njeno uzimanje za naknadnu analizu. Postojala je i oprema u vidu mehaničke ruke za uzimanje uzoraka dna i nepokretnih životinja. Među beživotnim prostorima okeanskog dna, prekrivenim smrznutim naslagama lave, među planinskim klisurama posutim ogromnim kamenjem, posmatrači su ugledali široki beli prsten prečnika oko 50 metara, zatim još nekoliko sličnih prstenova prečnika od 50 do 100 metara. . Ispostavilo se da su ovi prstenovi živi: bili su sastavljeni od hiljada velikih mekušaca s debelim bijelim školjkama. Ljuske nekih školjkaša dosezale su 30-40 cm dužine. Ovdje su se kretali i bijeli rakovi i neki drugi rakovi. Ribe su plivale oko ovih prstenova. Kada "Alvin" lebdio iznad središta prstenova, vanjski termometar je pokazivao temperaturu vode do 22°C. Voda u malom okolnom području zagrijana je na ovu temperaturu hidrotermalnim otvorima koji su šikljali kroz pukotine ispod okeanskog dna. Dubokomorski stanovnici okeana nisu navikli na toplu vodu. Stoga su se nalazili na određenoj udaljenosti od vrućih mlazova, formirajući prstenove oko pukotina na dnu oceana. Temperatura vode u kojoj su se nalazila ova stvorenja nije prelazila 3-4 stepena. Roni"Alvina"

dovela do nekoliko otkrića odjednom. Prvo, otkriveno je prisustvo hidrotermalnih izvora u ovoj oblasti okeanskog dna, što je stvorilo uslove za postojanje raznih životinja, od kojih je većina, prema zoolozima, ranije bila nepoznata nauci. Drugo, otkriven je izvor i način ishrane ovih životinja na velikim dubinama (2000-3000 metara). Ispostavilo se da sumporne bakterije, koje se sintetiziraju iz ugljičnog dioksida i sumporovodika koji dolaze iz utrobe Zemlje, služe kao hrana za mekušce i crve u blizini ovih podvodnih termalnih izvora. Školjke i crvi su pak hrana za ribe i rakove.

Od 1960-ih godina u Rusiji, SAD-u, Kanadi, Japanu, Njemačkoj, Francuskoj i drugim zemljama dizajnirano je i napravljeno stotine podvodnih vozila za obavljanje raznih radova na polici. Procijenjena dubina uranjanja takvih uređaja varira: od 200 do 2000 metara.

Što se tiče uređaja koji mogu zaroniti do ekstremnih dubina Svjetskog okeana, trenutno ih u svijetu nema više od desetak. U zaključku teme o dubokomorskim naučnim brodovima, posebno napomenimo ruski istraživački kompleks tzv.

Podvodni istraživači priliku da zarone na dno mora duguju švicarskom naučniku-pronalazaču Auguste Piccardu. Kao profesor fizike na Univerzitetu u Briselu, Piccard se aktivno uključio u istraživanja atmosfere, aktivno sudjelujući u pripremi i implementaciji nekoliko letova na stratosferskim balonima.

Prvi let se dogodio 27. maja 1931. sa mesta u Augsburgu, njegov učesnik, pored Ogista Pikara, bio je i Paul Kipfer. Naučnici prvi put u istoriji dospeo u stratosferu. Visina koju su uspjeli doseći iznosila je 15.785 metara.

Drugi let je obavljen 1932. godine, 18. avgusta. Ovaj put je Max Cozins krenuo s Piccardom. Lansiranje u stratosferi izvršeno je iz Ciriha, a dostignuta visina iznosila je 16.200 metara. Ukupno je Auguste Piccard učestvovao u 27 letova, dostigavši maksimalnu visinu od 23.000 metara.

Sredinom 1930-ih, Piccard je došao na ideju da moguće koristi balon sa zapečaćenom gondolom (ovako su izgledali stratosferski baloni) za istraživanje okeanskih dubina nedostupnih ljudima. Avaj, počelo je Drugi svjetski rat nije mu dozvolio da dovede do svog logičnog kraja razvoj događaja započet 1937. godine.

Piccard im se vratio 1945. kada je rat završio. Nastali aparat nazvan je batiskaf, formirajući riječ od grčkih korijena što znači "duboko" i "brod". Piccardova kreacija je izgledala ovako: zatvorena čelična gondola za posadu, na koju je bio pričvršćen veliki plovak napunjen benzinom kako bi se osigurala uzgona. Da bi se nakon ronjenja moglo izroniti, korišteno je nekoliko tona čeličnog balasta. Balast je držan na mjestu pomoću elektromagneta tokom ronjenja. Ovaj dizajn je osigurao da batiskaf pluta čak i u slučaju mogućeg kvara opreme.

Prva dubokomorska vozila

Prvo Batiskaf je dobio kodno ime FNRS-2, njegova ispitivanja su obavljena 1948. godine, a dvije godine kasnije uređaj je prebačen u francusku flotu. Do 1954. godine napravljeno je nekoliko modifikacija na FNRS-2. Kao rezultat, napravljen je batiskaf sa posadom na brodu roniti do dubine od 4.176 metara.

Sljedeći uređaj na kojem je Auguste Piccard radio zajedno sa svojim sinom Jacquesom bio je batiskaf "Trst", sastavljen u brodogradilištima italijanskog grada Trsta, po kojem je i dobio ime. Na ovom uređaju Jacques Piccard je zajedno sa poručnikom američke mornarice Donom Walshom prvi put zaronio na dno Marijanske brazde - najdubljeg mjesta u svjetskim okeanima. Istraživač je dostigao dubinu od 10.916 metara.

Zapravo, postoji samo pet batiskafa (sa benzinskim plovkom) u istoriji, od kojih je dva (FNRS-2 i Trst) dizajnirao Auguste Piccard. Ostali profiti stvoreni su u SAD (Trst-2), Francuskoj (Arhimed) i SSSR-u (Poisk-6).

Priča Dalja podvodna istraživanja već su povezana s brodovima s ljudskom posadom na dubokom moru, koji formalno nisu batiskafi, jer njihov dizajn nema plovak napunjen benzinom. O jednom od ovih uređaja će se dalje govoriti.

Dubokomorski podmornici "Mir"

Obično postoje dva uređaja. Danas oba koristi Ruska akademija nauka i baziraju se na istraživačkom brodu Akademik Mstislav Keldysh. Istorija svemirskog broda Mir započela je ranih 1980-ih, kada je Akademija nauka SSSR-a odlučila da nabavi uređaje za istraživanje dubokog mora.

Na teritoriji SSSR-a nije bilo moguće stvoriti takve uređaje i pokušano je naručiti ih u inostranstvu. Kao rezultat toga, nastala je diplomatska kriza između Sjedinjenih Država i Sovjetskog Saveza. Nastao je u vezi s međunarodnim ugovorom, prema kojem brojne zemlje, uključujući Kanadu, s kojom su u početku vođeni pregovori o izgradnji uređaja, nemaju pravo na "izvoz naprednih tehnologija u SSSR".

Kao rezultat toga, izgradnja svemirske letjelice Mir izvedena je u Finskoj. Međutim, čak iu ovom slučaju bilo je diplomatskih problema. Kako god bilo, uređaji su na kraju ne samo izgrađeni, već i uspješno pušteni u rad.

Ideja o uređajima i njihov razvoj u potpunosti su zasluga sovjetskih naučnika i dizajnera. Uređaji Mir proizvedeni su 1987. godine od strane finske kompanije Rauma Repola i ugrađeni na matični brod. Bazni brod - "Akademik Mstislav Keldysh" - napustio je navoz finskog brodogradilišta Hollming u gradu Rauma 1981. godine. Danas brod i aparat pripadaju Institutu za oceanologiju po imenu. P.P. Shirshov RAS.

Uređaj "Mira".

Telo aparata je sferna gondola napravljena od martenzita, visoko dopedčelika, sa sadržajem nikla od 18%. Kao elektrana koriste se nikl-kadmijumske baterije od 100 kWh.

Na brodu ima mjesta za tri člana posade: pilota, inženjera i naučnika-posmatrača. Posmatrač i inženjer leže na bočnim banketima, pilot sjedi ili kleči u niši ispred instrument table. Obezbijeđen je i sistem hitnog spašavanja.

Područje primjene

Limit dubina, dostupna Mir uređajima je 6.000 metara. Ovo omogućava istraživanje koje cilja različite rezultate. Na primjer, uređaji su korišteni za ispitivanje mjesta potonuća podmornice Komsomolets.

Od trenutka puštanja u rad do 1991. godine svemirska letjelica Mir učestvovala je u 35 istraživačkih ekspedicija u Tihom, Atlantskom i Indijskom okeanu. Nakon raspada SSSR-a, uređaji Mir su korišteni za istraživanje Bajkalsko jezero, ova ekspedicija je održana 2008. godine. Godine 2011. uređaji su korišteni u Švicarskoj za proučavanje Ženevskog jezera.

Besplatna elektronska enciklopedija Wikipedia, odjeljak "Bathyscaphe".
Besplatna elektronska enciklopedija Wikipedia, odjeljak "Dubokomorsko vozilo s posadom "FNRS-2"
Besplatna elektronska enciklopedija Wikipedia, odjeljak "Trst (batiskaf)"
Besplatna elektronska enciklopedija Wikipedia, odjeljak "Svijet (dubokomorska vozila)".
Yurnev A.P. Nenaseljena podvodna vozila.

Enciklopedijski YouTube

1 / 5
Odgovarajući na pitanje zašto je nakon stratosferskog balona počeo projektirati batiskaf, Auguste Piccard je primijetio da

Ovi uređaji su međusobno izuzetno slični, iako im je namjena suprotna.

Sa svojim karakterističnim smislom za humor objasnio je:

Možda je sudbina htela da stvori ovu sličnost upravo da bi jedan naučnik mogao da radi na stvaranju oba uređaja...

Naravno, izgradnja batiskafa nije zabavna za djecu. Potrebno je riješiti beskonačan broj složenih problema. Ali nema nepremostivih poteškoća!

Auguste Picard

Dizajn

Bathyscaphe FNRS-3 dizajn Vrlo obećavajuće za upotrebu kao punilo za plutanje litijum- metal gustine gotovo upola manje od vode (tačnije 534 kg/m3), to znači da jedan kubni metar litijuma može održati na površini skoro 170 kg više od jednog kubnog metra benzina. Međutim, litijum je alkalni metal koji aktivno reaguje sa vodom te se supstance na neki način moraju pouzdano odvojiti i ne dozvoliti da dođu u kontakt. Mehanička svojstva nekih konstrukcijskih materijala
Batiskaf se napaja iz baterija. Izolaciona tečnost okružuje baterije i elektrolit, a pritisak morske vode se na nju prenosi kroz membranu. Baterije se ne uništavaju na velikim dubinama.
Batiskaf pokreću električni motori, a propeleri su propeleri. Elektromotori su zaštićeni na isti način kao i baterije. Ako batiskaf nema kormilo broda, onda se okretanje vršilo uključivanjem samo jednog motora, a okretanje gotovo na licu mjesta je vršeno pokretanjem motora u različitim smjerovima.
Brzina spuštanja i izrona batiskafa na površinu regulira se ispuštanjem glavnog balasta u obliku čelične ili lijevanog željeza, smještenog u bunkerima u obliku lijevka. Na najužoj točki lijevka nalaze se elektromagneti kada teče električna struja pod utjecajem magnetskog polja, kada se struja ugasi, puca se kao da se izlije;
Batiskaf sa plovkom ispunjenim litijumom imao bi zanimljivu karakteristiku. Budući da je litij praktički nestišljiv, prilikom ronjenja, relativna uzgona batiskafa će se povećati (na dubini se povećava gustina morske vode), a batiskaf će se "zamrznuti". Batiskaf mora imati kompenzacijski odjeljak s benzinom; da bi se nastavilo spuštanje, potrebno je ispustiti dio benzina, čime se smanjuje uzgona.
Sistem hitnog uspona se sastoji od balasta za slučaj nužde okačenog na padajuće brave. Elektromagneti čuvaju brave od otvaranja za resetovanje dovoljno je isključiti električnu struju. Baterije i hidraulično uže imaju slično pričvršćivanje - dugačko, neopleteno, slobodno viseće čelično uže ili sidreni lanac. Hidraulični pad je dizajniran da smanji brzinu spuštanja (do potpunog zaustavljanja) direktno na morskom dnu. Ako se baterije isprazne, balast, baterije i hidraulični pad se automatski isprazne, a batiskaf počinje da se diže na površinu.

Ronjenje i izlaganje batiskafa
- Batiskaf se drži na površini zbog pretinaca napunjenih benzinom i zbog činjenice da su balastni rezervoari za vodu, okno za sletanje posade u gondolu i slobodni prostor u bunkerima sa sačmom ispunjeni vazduhom.
- Nakon što se vodeni balastni tankovi, okno za spuštanje posade u gondolu i slobodni prostor u bunkerima sa sačmom napune vodom, počinje zaron. Ovi volumeni održavaju stalnu vezu s vanbrodskim prostorom kako bi se izjednačio hidrostatički tlak i izbjegla deformacija trupa.
- Budući da se benzin (pri visokom pritisku) kompresuje više od vode, sila uzgona se smanjuje, brzina spuštanja batiskafa se povećava, a posada mora stalno ispuštati balast (čeličnu sačmu).
Odredimo masu šuplje lopte: G = 1 6 π (D 3 − d 3) γ m (\displaystyle G=(\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m) )
Odredimo masu vode koju je kugla istisnula (kada je potpuno uronjena): V = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle V=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v)), Gdje
D (\displaystyle D)- spoljni prečnik batisfere;
D (\displaystyle d)- unutrašnji prečnik batisfere;
- specifična težina materijala od kojeg je napravljeno tijelo batisfere;
γ v (\displaystyle \gamma _(v))- specifična težina morske vode;
π (\displaystyle \pi )- broj “Pi”.
Zanima nas debljina zida batisfere, na kojoj je moguće plivanje u vodenom stupcu: S = D − d 2 (\displaystyle S=(\frac (D-d)(2)))
Stoga izjednačavamo obje jednačine (pošto V = G (\displaystyle V=G)) :
1 6 π (D 3 − d 3) γ m = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle (\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m)=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v))
Sada podijelimo oba dijela na proizvod 1 6 π D 3 (\displaystyle (\frac (1)(6))\pi D^(3)), nakon čega dobijamo: (γ m − d 3 D 3) γ m = γ v (\displaystyle (\gamma _(m)-(\frac (d^(3))(D^(3))))\gamma _(m) =\gamma_(v))
Hajde sada da definišemo odnos d D (\displaystyle (\frac (d)(D))), dijeleći prethodnu jednakost sa γ m (\displaystyle \gamma _(m)), dobijamo d D = 1 − γ v γ m 3 (\displaystyle (\frac (d)(D))=(\sqrt[(3)](1-(\frac (\gamma _(v))(\gamma _ (m))))))
Uzmimo: specifičnu težinu morske vode γ v = 1,025 (\displaystyle \gamma _(v)=1,025), specifična težina čelika γ m = 7, 85 (\displaystyle \gamma _(m)=7,85), Onda d D = 0 , 9544 (\displaystyle (\frac (d)(D))=0,9544), odavde S = D − d 2 = D 1 − 0 , 9544 2 = 0 , 0229 D (\displaystyle S=(\frac (D-d)(2))=D(\frac ((1)-(0,9544)) (2 ))=0,0229D)
Dakle, da bi šuplja čelična kugla plutala u vodenom stupcu, debljina njenog zida mora biti 0,0225 (\displaystyle 0,0225) vanjski prečnik. Ako je zid deblji, batisfera će potonuti (pasti na dno, ako je tanja, isplivaće na površinu);