O djeci 

Bathyscaphe. Batisfere i batiskafi. Istraživanje okeana Zašto nam je potreban batiskaf

:: Bathyscaphe

Bathyscaph je malo podvodno plovilo dizajnirano 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, obično benzinom. Tok podvodnog batiskafa odvija se rotacijom propelera pečuraka koje pokreću elektromotori.

Istorija batiskafa

Po prvi put ideja o izgradnji podvodnog batiskafa potekla je od švicarskog naučnika Augustea Picarda prije Drugog svjetskog rata. Bio je prvi koji je predložio zamjenu cilindara sa komprimiranim kisikom plovkom s tekućinom čija je masa manja od mase vode. Picardova inženjerska ideja je bila uspješna, i to već 1948. godine lansiran je prvi prototip batiskafa.

Na stvaranje aparata ove klase uticala je potreba za proučavanjem dna mora i okeana na velikim dubinama. Klasične podmornice mogu se spustiti samo do određene ograničene dubine. Zanimljivo je da su dizajneri u stanju da naprave dovoljno 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 da podmornice potonu na znatnu dubinu.

Da bi isplivale na površinu vode, tradicionalne podmornice koriste komprimirani kisik da potisnu 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 potonu do dubine od 2000 metara. ipak, dubina uranjanja batiskafa je mnogo veća.

Bathyscaphe ronjenje

Plovak napunjen benzinom ili drugom tekućinom omogućava podvodnom batiskafu da ostane na površini vode i pluta. Nakon što se rezervoari napune vodom, počinje proces potapanja batiskafa na dubinu.

U slučajevima kada podvodni batiskaf visi zbog prevelike gustine vode, da bi se plovilo spustilo na dno, iz plovka se ispušta plutajuća tekućina. Nakon toga se nastavlja proces potapanja batiskafa.

Spuštanje batiskafa na dno nije tako teško, ali kako ga ponovo podići? Za ovo podvodni batiskafi imaju posebne pregrade ispunjene čeličnom sačmom. Kada brod treba da izroni, hitac se odbacuje, a plovak izvlači batiskaf na površinu. Na brodu se nalaze i rezervoari sa komprimovanim kiseonikom koji ubrzavaju izlazak batiskafa na površinu vode.

Bathyscaph dubina ronjenja

Kao što je već spomenuto, dubina uranjanja batiskafa je mnogo veća nego kod drugih podvodnih vozila. Izmijenjen 1960 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 ronjenja 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.

© Vladimir Kalanov,
"Znanje je moć".

Prije upoznavanja ovih uređaja, molimo čitatelje da budu strpljivi i pročitaju našu kratku priču o povijesti ovog problema.

A ova istorija seže vekovima unazad, tačnije u IV (četvrti) vek pre nove ere. iz drevnog rukopisa se zna da je Aleksandar Veliki (356-323. p.n.e.) jednom potonuo na morsko dno u ronilačkom zvonu napravljenom od neke vrste providnog materijala i magareće kože. Detalji ovog ronjenja nisu dati u analima. Nemoguće je reći da li je ovaj događaj bio stvaran ili ne, pogotovo što hronika govori o nevjerovatnoj veličini ribe koja je navodno proplivala pokraj Aleksandra Velikog u vrijeme njegovog boravka pod vodom. Ali sama činjenica takve priče, iako fantastične, sugerira da su već u to vrijeme ljudi razmišljali o uranjanju u vodu i korištenju nekakvih uređaja, poput ronilačkih kamera.

Nekoliko prototipova modernih batisfera pojavilo se u Evropi tokom 16.-19. Od njih je veoma zanimljivo ronilačko zvono, stvoreno 1716. prema projektu engleskog astronoma Haleja, da, to je isti Edmond Halej koji je 1696. otkrio da su komete posmatrane 1531, 1607. i 1682. iste kometa. Posljednji put smo se divili Halejevoj kometi 1986. godine. Učestalost njenog pojavljivanja na 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 ove kratke digresije u astronomiju.

Dakle, šta je Halej dizajnirao 1716. godine? Bilo je drveno zvono, otvoren u podnožju, koji se mogao spustiti na dubinu od 16-18 m. U njega je stalo pet osoba, odnosno mogli su stajati u njemu, do pojasa u vodi. Vazduh su primali iz dva bačva spuštena naizmjenično sa površine, odakle je zrak ulazio u zvono kroz kožni rukav. Izduvni vazduh je pušten kroz ventil koji 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 tone, pritisak vode se povećava, a zrak unutar zvona postaje toliko gust da postaje nemoguće disati.

Sljedeća faza po 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 ispitivanja utvrđeni su pravci daljeg unapređenja takvih batisfera, ali tadašnje tehničke mogućnosti nisu dozvoljavale njihovu implementaciju.

Samo 65 godina kasnije, 1930 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 volumenu koji je ostao slobodan, smješteni su istraživači W. Bibi i O. Barton, savijeni u tri smrti. Izvan biosfere postavljen je reflektor koji je osvjetljavao vodu izvan granica prirodnog svjetla, a unutra je postavljen telefonski aparat za komunikaciju s brodom. Sa broda je batisfera spuštena na jednom čeličnom sajlu bez uvrtanja.

Tokom 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. godine spuštali su se trideset puta u dubinu i kroz prozore posmatrali neobičan svijet podvodnih stanovnika. Između ostalih zapažanja, 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.

Spuštajući se u dubine okeana, Bibi i Barton su telefonom održavali 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! Bili su svjesni da im život pri svakom zaronu ovisi samo o čvrstoći sajle i pouzdanosti njegovog pričvršćenja. Ako je kabl puknuo, niko ih nije mogao spasiti, teška batisfera bi zauvijek ostala na morskom dnu.

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

Bez ovih nedostataka batiskaf- potpuno autonomno istraživačko vozilo za duboko more, čijim kretanjem upravlja sama posada. Batiskaf nije ni na koji način povezan 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 batiskafa sproveo je švajcarski fizičar, profesor Auguste Piccard. Prilikom projektovanja i proračuna batiskafa, Piccard je koristio svoje lično iskustvo u dizajnu i radu stratosferskog balona. Činjenica je da je, kako bi riješio neke od svojih istraživačkih zadataka, odlučio da se u balonu podigne u stratosferu. Za to je dizajnirao i 1930. godine izgradio, o trošku Nacionalne istraživačke fondacije Belgije, stratostat sa gondolom pod pritiskom i cilindrom za podizanje ispunjenim helijumom. Na ovom stratosferskom balonu Piccard se 1931. godine popeo u stratosferu i dosegao visinu od 15781 metar, a 1932. stratosferski balon je odnio svog dizajnera na visinu od 16201 metar. Ako govorimo o visinskim rekordima, onda se nakon Piccarda, 1933. godine, stratosferski balon "SSSR", kojim su upravljali profesor E. Birnbaum i piloti G. Prokofjev i K. Godunov, popeo na visinu od 18.500 metara, a godinu dana kasnije je stratosferski balon "Osoaviakhim" dostigao 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, na oba utiču promjenjivi vanjski pritisak. Stratostat se kreće u atmosferi zahvaljujući balonu ispunjenom lakim gasom. To znači da batiskaf mora imati i balon, neku vrstu plovka napunjenog tvari lakšom od morske vode. Agregatno stanje supstance za plovak mora biti isto kao i okolina, odnosno tečnost. Kao punilo plovka izabran je benzin. Kada se tlak promijeni, okolna morska voda i benzin će se skupiti ili proširiti u gotovo istoj mjeri, a školjka cilindra (plovka) se neće deformirati, jer će iskusiti isti pritisak na obje strane.

Gondola stratosferskog balona je lagana, sa tankim zidovima, jer je promjena tlaka s visinom uspona neznatna: čak i na najvećem usponu bit će manje 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, poput stratosferskog balona, ​​sastoji od dva glavna dijela: cilindra (plovka) napunjenog benzinom i sferične gondole od izdržljivog čelika spojene na njega. U ovoj čeličnoj sferi, gdje je zrak normalan atmosferski tlak, smještena je posada. Za ronjenje batiskafa dio benzina se ispušta iz cilindra. Kako bi izbjegli udar u dno, akvanauti ispuštaju dio balasta, a to je čelična sačma. Za horizontalno kretanje koristi se mali propeler koji pokreće električni motor. Da biste izronili, morate ponovo baciti 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. Tada su izgrađeni batiskafi FRNS-3 i Trst. Sva tri batiskafa imala su gondolu istog dizajna. Čelična gondola, odnosno kabina batiskafa, imala je unutrašnji prečnik od dva metra. U njemu se udobno mogu smjestiti dvije osobe koje ne moraju sjediti udvostručene u položaju embriona u majčinoj utrobi. Debljina livenog zida je 9 cm, a u zoni gde se nalaze prozori povećana je na 15 cm.. Prema proračunu, takva gondola može da izdrži pritisak vodenog stuba visine 16 kilometara. Batiskaf s takvom gondolom može potonuti na dno u bilo kojoj tački Svjetskog okeana: u okeanu nema dubine veće od 12 km. Tijelo plovka i zidovi rezervoara za plin izrađeni su od čeličnog lima, nisu dizajnirani za visoki tlak: morska voda slobodno prolazi kroz rupu na dnu, balansirajući pritisak unutar i izvan plovka. Ne postoji opasnost od miješanja vode i benzina, jer je benzin lakši od vode i uvijek ostaje iznad vode na vrhu plovka. Umjesto lomljivog stakla, za otvore batiskafa koristi se potpuno prozirni polirani pleksiglas. Težina gondole sa opremom u vazduhu je 11 tona, u vodi - oko 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 napunio 30 kubika 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 u projektiranju batiskafa FRNS-2. Aktivnu pomoć u izgradnji Trsta pružio je njegov sin Jacques Piccard. Batiskaf "Trst" lansiran je u avgustu 1953. U periodu 1953–1957. Nekoliko zarona obavljeno je u Sredozemnom moru. Glavni pilot u isto vrijeme bio je Jacques Piccard, a prve zarone napravio je sa svojim ocem koji je tada već imao 69 godina. Tako su 1953. godine zajedno uronili u Sredozemno more na rekordnu dubinu od 3150 metara za to vrijeme.

Godinu dana kasnije na batiskafu FRNS-3 Francuski oficiri Georges Waud i Pierre Wilm potonuli su u Sredozemno more na dubinu od preko 4.000 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, usavršavanje se sastojalo u proizvodnji trajnije gondole. Tokom 1958–1960 Jacques Piccard ostao je glavni pilot tršćanskog batiskafa, do tada je već postao profesor i stekao veliko iskustvo u dubinskom ronjenju. A na samom početku 1960. godine, Jacques Piccard je odlučio da svoj sljedeći, 65., zaroni na najdubljem mjestu u okeanima - u Marijanskom rovu.

Godine 1959. na području ostrva Guem, u blizini najdublje tačke Marijanskog rova, djelovao je sovjetski istraživački brod Vityaz, čiji je ehosonder zabilježio dubinu od 11.022 metra. Tu je išla dubokomorska ekspedicija Jacquesa Piccarda u sklopu pomoćnih brodova "Lewis" i "Wondenks". Posljednja je bila vuča Batiskaf "Trst". Nakon što je s najvećom mogućom preciznošću utvrđena lokacija dubine od jedanaest kilometara, započelo je zaron. 23. januara 1960. u 08:23 Trieste je porinuo na dno Marijanske brazde. Zajedno sa Jacques Piccardom, poručnik američke mornarice Don Walsh bio je u gondoli batiskafa. Oba akvanauta su jasno shvatila stepen rizika kojem su bili izloženi. Znali su da će dok stignu do dna ukupan pritisak vode na zidove gondole biti 170.000 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 udariti mlaz unutar gondole, čija će razorna moć nadmašiti snagu mitraljeskog rafala. Srećom, sve je prošlo dobro, iako ne bez grubih ivica. Na dubini od oko četiri kilometra ultrazvučni odašiljač koji je omogućavao komunikaciju sa brodom je prestao da radi, 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 D. Walsh je to prijavio 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 u novom rekordu, 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 malu ribu 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 Thresher (USS Tresher SSN-593). U jesen 1963. batiskaf Trst je rastavljen.

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 dorada dizajna batiskafa bila je ugradnja unutrašnjih kobilica u tijelo plovka i vanjskog stabilizatora. To je učinjeno kako bi se spriječila pojava kotrljanja ili njegovo smanjenje - uostalom, struje i valovi u okeanu postoje, kao što znate, ne samo u gornjim slojevima vode, već iu dubini.

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

Dubokomorsko vozilo drugog modela dizajnirali su francuski vojni inženjeri Georges Waud i Pierre Wilm. 1962. njihov trostruki batiskaf "Arhimedes" sa mješovitom francusko-japanskom posadom potonuo je na dno Izu-Bonnin rova ​​kod obale Japana na dubinu od 9180 metara. 1964. godine, uz pomoć ove podmornice, francuski stručnjaci istražili su dno jednog od najdubljih rovova u Portoriku u Atlantskom okeanu, spuštajući se na dubinu 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 Marijanskih ili Portorikanskih rovova. Ovo je bilo tim važnije što su do sredine 20. veka mnogi naučnici dovodili u pitanje mogućnost bilo kakvog života na dubini većoj od 7 hiljada metara, gde vladaju 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 vanjskim termometrom iznosila je samo 3,4 °C.

Sve je to tako. Ali, s druge strane, dubine okeana od 10-11 km su još uvijek prije izuzetak nego pravilo. Površina okeanskog dna s takvom dubinom je vrlo mali dio ukupne površine okeanskog dna. Najveću površinu zauzimaju područja okeanskog dna duboka do 4-6 km, a dubina šefa je još mnogo manja. Da bi se riješila većina naučnih problema okeanologije, apsolutno nema potrebe da se spuštate u najdublje tačke okeana. Vozila dizajnirana 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, dubokomorski podmornici moraju zadovoljiti najviše zahtjeve za pouzdanost. Za rad na dubini do 4-6 kilometara dizajnirani su i izgrađeni jeftiniji i prilično pouzdani uređaji. Za zaron na takvu dubinu može izostati plutajući balon, a gondola, koja je manje opterećena, napravljena je od manje izdržljivog materijala i povećanih dimenzija, stvarajući bolje uslove za rad posade.

Godine 1965. američki dizajner E. Venk sagradio je batiskaf "Aluminaut" za rad na dubinama do 4500 metara. Ovaj batiskaf nema plovak, a trup od legure aluminijuma predviđen je za tri hidronauta za čiji rad i odmor se stvaraju optimalni uslovi: sklopivi ležajevi, uređaji za grejanje i drugo. Posada može kontinuirano raditi na batiskafu tokom dana.

Iste (1965.) godine izgrađen je batiskaf "Alvin", nazvan po dizajneru, američkom oceanografu Allenu Weineu. Uređaj je dizajniran za rad na dubini do 1800-2000 metara. Posada od tri osobe može biti na uređaju cijeli dan. Uz pomoć 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 istražili su dio dna Tihog okeana kod obale Ekvadora. U tom području su ostruge pacifičkog podmorskog grebena. Izlazeći iz okeana, oni se uzdižu iznad vode u obliku vulkanskih ostrva Galapagos. On "Alvin" ugrađeni su instrumenti koji kontinuirano bilježe temperaturu vanbrodske vode i omogućavaju njeno uzorkovanje 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 tokovima lave, među planinskim klisurama prekrivenim ogromnim kamenjem, posmatrači su ugledali široki beli prsten prečnika oko 50 metara, zatim još nekoliko istih 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. Ljušture nekih školjkaša dostigle 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 izvirali kroz pukotine ispod okeanskog dna. Dubokomorski stanovnici okeana nisu navikli na toplu vodu. Stoga su se nalazili na određenoj udaljenosti od izlaznih tačaka vrućih mlazova, formirajući prstenove oko pukotina na dnu oceana. Temperatura vode u kojoj su se nalazila ova stvorenja nije prelazila 3-4 stepena. ronjenje "Alvina" dovela do nekoliko otkrića. Najprije je otkriveno prisustvo hidrotermalnih izvora u ovoj regiji okeanskog dna, što je stvorilo uslove za postojanje raznih životinja, od kojih većina, prema zaključku zoologa, nije bila poznata nauci ranije. Drugo, otkriven je izvor i način ishrane ovih životinja na velikim dubinama (2000-3000 metara). Pokazalo 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, stotine podvodnih vozila su dizajnirane i napravljene u Rusiji, SAD-u, Kanadi, Japanu, Njemačkoj, Francuskoj i drugim zemljama za obavljanje različitih zadataka unutar police. Procijenjena dubina uranjanja takvih uređaja je različita: od 200 do 2000 metara.

Što se tiče uređaja koji mogu zaroniti do ekstremnih dubina Svjetskog okeana, trenutno ih u cijelom svijetu nema više od desetak.

U zaključku teme o dubokomorskim vozilima za naučne svrhe, posebno ističemo ruski istraživački kompleks tzv. "Svijet".

© Vladimir Kalanov,
"Znanje je moć"

Priliku za ronjenje na dno mora zaslužan je švicarski naučnik-pronalazač Auguste Piccard. Kao profesor fizike na Univerzitetu u Briselu, Piccard se aktivno uključio u istraživanja atmosfere, aktivno učestvujući u pripremi i implementaciji više letova na stratostatima.

Prvi let je obavljen 27. maja 1931. sa lokacije u Augsburgu, a pored Ogista Pikara, učesnik je postao i Paul Kipfer. Naučnici Po prvi put u istoriji uzdigli su se u stratosferu. Visina koju su uspjeli doseći iznosila je 15.785 metara.

Drugi let je obavljen 1932. godine, 18. avgusta. Ovog puta, Max Cosins je leteo sa Piccardom. Lansiranje Stratostata izvedeno 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 o mogućoj upotrebi balona sa gondolom pod pritiskom (ovako su izgledali stratosferski baloni) za istraživanje okeanskih dubina nedostupnih ljudima. Avaj, početak 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 "posuda". Piccardova kreacija je izgledala ovako: zatvorena čelična gondola za posadu, za koju je bio pričvršćen veliki plovak, napunjena benzinom kako bi se osigurala uzgona. Da bi se nakon ronjenja moglo izroniti, korišteno je nekoliko tona čeličnog balasta. Balast su držali elektromagneti tokom ronjenja. Ovaj dizajn je osigurao uspon batiskafa čak i u slučaju mogućeg kvara opreme.

Prve dubokomorske podmornice

Prvo Batiskaf je dobio kodno ime FNRS-2, njegova ispitivanja su obavljena 1948. godine, a dvije godine kasnije uređaj je predat francuskoj floti. 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 aparat, na kojem je Auguste Piccard već radio zajedno sa svojim sinom Jacquesom, bio je Tršćanski batiskaf, 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 osvojio dubinu od 10.916 metara.


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

Priča dalja podvodna istraživanja su već povezana s brodovima s ljudskom posadom, koji formalno nisu batiskafi, jer u njihovom dizajnu nedostaje plovak napunjen benzinom. O jednom od ovih uređaja će se dalje govoriti.

Dubokomorski podmornici "Mir"

Uglavnom postoje dva uređaja. Danas ih oba koristi Ruska akademija nauka i nalaze se na istraživačkom brodu Akademik Mstislav Keldysh. Povijest podmornica Mir započela je ranih 1980-ih, kada je Akademija nauka SSSR-a odlučila da stavi na raspolaganje podmornice 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 SAD-a 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, u ovom slučaju nije prošlo bez diplomatskih problema. Kako god bilo, uređaji su na kraju ne samo izgrađeni, već i uspješno pušteni u rad.


Ideja o uređajima i njihovom razvoju u potpunosti je zasluga sovjetskih naučnika i dizajnera. Uređaje Mir je 1987. godine proizvela finska kompanija Rauma Repola i ugradila ih na bazni brod. Bazni brod - "Akademik Mstislav Keldysh" - napustio je zalihe finskog brodogradilišta Hollming u gradu Rauma 1981. godine. Danas brod i uređaji pripadaju Institutu za oceanologiju. P.P. Shirshov RAS.

struktura svijeta"

Telo aparata je sferna gondola napravljena od martenzita, čvrsto legiranačelika, sa sadržajem nikla od 18%. Nikl-kadmijumske baterije od 100 kWh koriste se kao elektrana.

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

Opseg primjene

Ograničavanje dubina, na raspolaganju Mir uređajima je 6.000 metara. Ovo omogućava istraživanje fokusirano na različite ishode. Na primjer, uređaji su korišteni za istraživanje mjesta potonuća podmornice Komsomolets.

Od momenta puštanja u rad pa do 1991. godine, vozila Mir su učestvovala u 35 istraživačkih ekspedicija u Tihom, Atlantskom i Indijskom okeanu. Već nakon raspada SSSR-a, uređaji Mir su korišteni za proučavanje Bajkalsko jezero Ova ekspedicija je održana 2008. Godine 2011. uređaji su radili u Švicarskoj na istraživanju Ženevskog jezera.

  • Besplatna elektronska enciklopedija Wikipedia, odjeljak "Batiskaf".
  • 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 uobičajenim smislom za humor, objasnio je:

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

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

    Auguste Piccard

    Dizajn

    Dizajn batiskafa FNRS-3 Vrlo je obećavajuće za korištenje kao float punilo litijum- metal gustoće gotovo upola manje od vode (tačnije 534 kg / m 3), što znači da jedan kubni metar litijuma može održati na površini gotovo 170 kg više od jednog kubnog metra benzina. Međutim, litij - alkalni metal koji aktivno reagira s vodom, trebao bi nekako pouzdano odvojiti ove tvari, spriječiti njihov 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 kvare na velikim dubinama.

    Batiskaf pokreću elektromotori, propeleri su propeleri. Elektromotori su zaštićeni na isti način kao i baterije. Ako batiskaf nema kormilo broda - onda je okretanje napravljeno paljenjem samo jednog motora, okretanje gotovo na licu mjesta - radom motora u različitim smjerovima.

    Brzina spuštanja i uspona batiskafa na površinu regulira se ispuštanjem glavnog balasta u obliku čelične ili lijevanog željeza sačme smještene u bunkerima u obliku lijevka. Na najužoj tački lijevka nalaze se elektromagneti, kada pod djelovanjem magnetskog polja teče električna struja, pucanj kao da se "stvrdne", kada se struja isključi, izlije se.

    Batiskaf sa plovkom ispunjenim litijumom imao bi zanimljivu osobinu. Budući da je litij praktički nestišljiv, prilikom ronjenja, relativna uzgona batiskafa će se povećati (na dubini se povećava gustina morske vode), a batiskaf će "visjeti". Bathyscaphe mora imati kompenzacijski odjeljak s benzinom; da bi se nastavilo spuštanje, potrebno je ispustiti dio benzina, čime se smanjuje uzgona.

    Sistem hitnog uspona je balast za slučaj nužde okačen na padajuće brave. Elektromagneti sprečavaju otvaranje brava, a za resetovanje dovoljno je isključiti električnu struju. Baterije i vodilice imaju sličan nosač - dugo neupleteno slobodno viseće čelično uže ili sidreni lanac. Vodilica je dizajnirana da smanji brzinu spuštanja (do potpunog zaustavljanja) direktno na morskom dnu. Ako se baterije isprazne, balast, baterije i hidrop se automatski resetuju, batiskaf počinje da se diže na površinu.

    Batiskafi za ronjenje i izbijanje na površinu

    • Batiskaf se na površini drži odjeljcima napunjenim benzinom i zbog činjenice da su rezervoari za balastnu vodu, šaht za sletanje posade u gondolu i slobodni prostor u sačmaricama ispunjeni zrakom.
    • Nakon što se vodeni balastni tankovi, sletno okno posade u gondoli i slobodni prostor u kanti za sačme napune vodom, počinje zaron. Ovi volumeni održavaju stalnu komunikaciju s vanbrodskim prostorom kako bi se izjednačio hidrostatički tlak kako bi se izbjegla deformacija trupa.
    • Budući da se benzin (pri visokom pritisku) kompresuje više od vode, sila uzgona se smanjuje, batiskaf tone brže, posada mora stalno ispuštati balast (čelična sačma).

    Odredite 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 )- Pi".

    Zanima nas debljina zida batisfere pri 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 dijelimo oba njegova 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))

    Sada definišimo 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), dakle 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 čelična šuplja 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.