A proposito di bambini 

Batiscafo. Batisfere e batiscafi. Ricerca sull'oceano Perché hai bisogno di un batiscafo?

:: Batiscafo

Un batiscafo è una piccola imbarcazione sottomarina progettata per immergersi a profondità estreme. Differenza principale batiscafo sottomarino da un sottomarino sta nella sua progettazione: il batiscafo è dotato di uno scafo sferico più leggero e di un galleggiante, le cui pareti sono riempite con un liquido la cui massa è inferiore all'acqua, di regola è benzina. Il movimento del batiscafo subacqueo viene effettuato grazie alla rotazione di eliche a fungo azionate da motori elettrici.

Storia della creazione del batiscafo

L'idea di costruire un batiscafo sottomarino venne per la prima volta allo scienziato svizzero Auguste Piccard prima della seconda guerra mondiale. Fu il primo a proporre di sostituire le bombole con ossigeno compresso con un galleggiante con un liquido la cui massa è inferiore alla massa dell'acqua. L'idea ingegneristica di Pikaru è stata un successo, e già

nel 1948 fu varato il primo prototipo del batiscafo.

La creazione di un dispositivo di questa classe è stata influenzata dalla necessità di studiare il fondo dei mari e degli oceani a grandi profondità. I sottomarini classici sono in grado di scendere solo fino ad una certa profondità limitata. Ciò che è notevole è che i progettisti sono stati in grado di costruire uno scafo abbastanza robusto, anche per un sottomarino di grandi dimensioni, in grado di resistere alla pressione a profondità estreme. Tuttavia, è ancora impossibile risolvere un altro problema che impedisce ai sottomarini di scendere a una profondità significativa.

Per galleggiare sulla superficie dell'acqua, i sottomarini tradizionali utilizzano ossigeno compresso, che sposta l'acqua dai compartimenti. Tuttavia, durante un'immersione di oltre mille e mezzo metri, sotto l'influenza della gravità dell'acqua, l'ossigeno nelle bombole perde le sue proprietà, in altre parole, cessa di essere “compresso”. Esistono sottomarini in grado di scendere fino a 2000 metri di profondità. Tuttavia,

La profondità di immersione del batiscafo è molto maggiore.

Immersione nel batiscafo

Un galleggiante riempito di benzina o altro liquido consente al batiscafo subacqueo di galleggiare sulla superficie dell'acqua e galleggiare verso l'alto.

Abbassare il sommergibile sul fondo non è così difficile, ma come sollevarlo? Per questo I batiscafi subacquei hanno scomparti speciali pieni di pallini d'acciaio. Quando la nave ha bisogno di galleggiare, il colpo viene lanciato e il galleggiante trascina il batiscafo in superficie. A bordo sono presenti anche bombole di ossigeno compresso per accelerare la risalita del sommergibile verso la superficie dell'acqua.

Profondità di immersione del batiscafo

Come accennato in precedenza, la profondità di immersione del batiscafo è molto maggiore di quella di altri veicoli sottomarini. Nel 1960, modificato Il batiscafo "Trieste" è riuscito a immergersi alla profondità record di 10919 metri. Con sorpresa dell'equipaggio della nave, anche a una tale profondità videro dei pesci.

Un altro fatto interessante riguarda l'immersione del batiscafo: la prima persona a sprofondare negli oceani del mondo è il noto regista James Cameron.

Anche i nostri costruttori navali hanno qualcosa di cui vantarsi. Il batiscafo sottomarino Mir, progettato da ingegneri russi, affondò sul fondo del Mar Glaciale Artico. La profondità di immersione del batiscafo era di 4261 m. Successivamente, la nave e il suo equipaggio trascorsero circa un'ora sul fondo dell'oceano più freddo e pericoloso della terra.



Ricerca sull'oceano.

22. Bathisfere e batiscafi.

©Vladimir Kalanov,
"La conoscenza è potere."

Prima di familiarizzare con questi dispositivi, chiediamo ai lettori di pazientare e leggere la nostra breve storia di questo problema.

E questa storia risale a secoli fa, più precisamente al IV (IV) secolo a.C. Da un antico manoscritto si sa che Alessandro Magno (356-323 a.C.) una volta affondò nel fondo del mare in una campana subacquea fatta di materiale trasparente e pelli d'asino. I dettagli di questa immersione non sono riportati nelle cronache. È impossibile dire se questo evento sia realmente accaduto o meno, soprattutto perché la cronaca parla delle incredibili dimensioni del pesce che presumibilmente nuotò accanto ad Alessandro Magno mentre era sott'acqua. Ma il fatto stesso di una storia del genere, anche se fantastica, suggerisce che già a quei tempi la gente pensava all'immersione in acqua e all'utilizzo di alcuni tipi di dispositivi, come le camere di immersione.

Diversi prototipi di batisfere moderne apparvero in Europa tra il XVI e il XIX secolo. Tra queste, di grande interesse è la campana subacquea, realizzata nel 1716 su progetto dell'astronomo inglese Halley, proprio quello stesso Edmond Halley, che nel 1696 scoprì che le comete osservate nel 1531, 1607 e 1682 sono la stessa cometa. L'ultima volta che abbiamo ammirato la cometa di Halley è stato nel 1986. La frequenza della sua apparizione nella regione della Terra è di circa 76 anni. Ciò significa che tra 50 anni, nel 2062, i nostri giovani lettori di oggi potranno vedere la cometa di Halley nel cielo. Speriamo che i lettori non ci giudichino per questa breve escursione nell'astronomia.

Allora cosa progettò Halley nel 1716? Era campana di legno, aperto alla base, che poteva essere abbassato fino a una profondità di 16-18 m. Vi potevano stare cinque persone, o meglio, potevano stare in piedi nell'acqua fino alla cintola. Ricevevano l'aria da due barili calati alternativamente dalla superficie, da dove l'aria entrava nella campana attraverso una manica di cuoio. L'aria di scarico veniva rilasciata attraverso un rubinetto posto nella parte superiore della campana. Se nella campana ci fosse un solo subacqueo, allora, indossando un elmetto di cuoio, potrebbe condurre osservazioni anche all'esterno della campana, ricevendo aria da essa attraverso un secondo tubo.

Lo svantaggio principale di tali campane è che non possono essere utilizzate a grandi profondità. Quando la campana affonda, la pressione dell'acqua aumenta e l'aria all'interno della campana diventa così densa che diventa impossibile respirare.

La fase successiva nella logica dello sviluppo è stata la sperimentazione di una sfera metallica. La prima immersione in un guscio metallico sigillato con oblò fu eseguita nel 1865 dal designer francese Bazin. La sua sfera è stata calata su un cavo d'acciaio ad una profondità di 75 metri. Dopo test riusciti, furono determinate le indicazioni per un ulteriore miglioramento di tali batisfere, ma le capacità tecniche di quel tempo non ne consentivano ancora la realizzazione.

Solo 65 anni dopo, nel 1930, apparve batisfera, la robustezza delle cui pareti permetteva di scendere a una profondità molto maggiore. È stato progettato dai naturalisti americani William Beebe e da due ingegneri: Otis Barton e John Butler. Si trattava di una sfera d'acciaio con un diametro interno di circa 135 cm, uno spessore di parete di circa quattro cm e un peso di 2,5 tonnellate. La batisfera aveva tre oblò rotondi in vetro di quarzo con un diametro di 20 cm e uno spessore di 7,6 cm, oltre a un foro con un diametro di 36 cm, che i ricercatori chiamavano seriamente la "porta". Per così dire, a bordo della batisfera c'erano bombole di ossigeno e vasi con un assorbitore chimico di anidride carbonica e umidità, oltre a numerosi strumenti di osservazione. Nel volume rimasto libero erano posizionati, piegati, i ricercatori W. Beebe e O. Barton. All'esterno della biosfera è stato installato un faretto, che illumina l'acqua oltre i limiti dell'illuminazione naturale, e all'interno è stato posizionato un telefono per comunicare con la nave. La batisfera veniva calata dalla nave tramite un unico cavo d'acciaio non attorcigliato.

Durante la loro prima immersione vicino alle Bermuda, W. Beebe e O. Barton raggiunsero una profondità di 420 metri. Nel 1934 si tuffarono nella stessa zona fino a una profondità di 923 metri. Il tempo trascorso sott'acqua era già stimato in diverse decine di minuti e anche in diverse ore ed era limitato dalla fornitura d'aria e dalle possibilità di rigenerazione. Nel periodo 1930-1934 scesero nelle profondità trenta volte e osservarono attraverso le finestre lo strano mondo degli abitanti sottomarini. Tra gli altri risultati osservativi, Beebe e Barton ottennero dati interessanti sulla composizione spettrale della luce solare a varie profondità.

Infine, nell'estate del 1949, Barton, a bordo di una batisfera leggermente modificata, affondò da solo ad una profondità di 1372 metri al largo della costa della California, che costituiva allora un record per questo tipo di attrezzatura oceanografica.

Mentre scendevano nelle profondità dell'oceano, Beebe e Barton rimasero in contatto telefonico con l'equipaggio della nave, il che permise loro di non sentirsi completamente tagliati fuori dal resto del mondo. Ma che coraggio devono aver avuto queste persone! Erano ben consapevoli che la loro vita durante ogni immersione dipendeva solo dalla resistenza del cavo e dall'affidabilità del suo fissaggio. Se il cavo si fosse rotto nessuno avrebbe potuto salvarli; la pesante batisfera sarebbe rimasta per sempre sul fondo del mare.

I principali svantaggi della batisfera sono evidenti. Questo è, in primo luogo, il principio stesso dell'immersione e del recupero del dispositivo, ovvero la dipendenza da una nave di supporto di superficie, l'impossibilità di una risalita indipendente. In secondo luogo, la batisfera nell'acqua (o sul fondo) è immobile e i ricercatori rimangono osservatori passivi dello spazio circostante più vicino alla batisfera.

Libero da questi svantaggi batiscafo- un veicolo per la ricerca in acque profonde completamente autonomo, il cui movimento è controllato dall'equipaggio stesso. Il sommergibile non è collegato in alcun modo alla nave che lo accompagna. La comunicazione tra loro avviene via radio e la nave viene utilizzata per consegnare (o rimorchiare) il batiscafo dal porto all'area di studio e ritorno.

L'idea del batiscafo è stata realizzata da un fisico svizzero, professore Augusto Piccard. Durante la progettazione e il calcolo del batiscafo, Piccard ha utilizzato la sua esperienza personale nella progettazione e nel funzionamento di un pallone stratosferico. Il fatto è che per risolvere alcuni dei suoi problemi di ricerca, ha deciso di salire in mongolfiera nella stratosfera. Per fare questo progettò e costruì nel 1930, con i fondi della Fondazione Nazionale di Ricerca del Belgio, un pallone stratosferico con una gondola sigillata e un cilindro di sollevamento riempito di elio. Su questo pallone stratosferico, Piccard salì nella stratosfera nel 1931 e raggiunse un'altezza di 15.781 metri, e nel 1932 il pallone stratosferico portò il suo progettista ad un'altezza di 16.201 metri. Se parliamo di record di altitudine, allora dopo Piccard, nel 1933, il pallone stratosferico dell'URSS, controllato dal professor E. Birnbaum e dai piloti G. Prokofiev e K. Godunov, raggiunse un'altezza di 18.500 metri, e un anno dopo il Il pallone stratosferico Osoaviakhim ha raggiunto un'altezza di 22 chilometri Sfortunatamente, questo volo si è concluso tragicamente: si è verificato un incidente e i piloti del pallone stratosferico P. Fedoseenko, I. Usyskin e A. Vasenko sono morti.

Piccard fu il primo a capire che i movimenti verticali del pallone stratosferico e del batiscafo sono soggetti ad uno schema generale. Durante la discesa e la salita, entrambi sono esposti a cambiamenti di pressione esterna. Il pallone stratosferico si muove nell'atmosfera grazie ad un pallone riempito di gas leggero. Ciò significa che il batiscafo deve avere anche un pallone, una specie di galleggiante, riempito con una sostanza più leggera dell'acqua di mare. Lo stato fisico della sostanza per il galleggiante deve essere lo stesso dell'ambiente, cioè liquido. Come riempitivo del galleggiante è stata scelta la benzina. Quando la pressione cambia, l'acqua di mare e la benzina circostanti si comprimeranno o si espanderanno quasi nella stessa misura e l'involucro del cilindro (galleggiante) non si deformerà poiché subirà la stessa pressione su entrambi i lati.

La gondola del pallone stratosferico è leggera, con pareti sottili, poiché la variazione di pressione con l'altezza di salita è insignificante: anche alla massima salita sarà inferiore a un'atmosfera. Le condizioni operative del batiscafo sono completamente diverse: la sua gondola a grandi profondità sarà esposta alla pressione dell'acqua di diverse migliaia di atmosfere. Da qui i requisiti per la resistenza delle sue mura.

Pertanto, il batiscafo, come il pallone stratosferico, è costituito da due parti principali: un cilindro (galleggiante) riempito di benzina e una gondola sferica in acciaio resistente ad esso collegata. L'equipaggio è alloggiato in questa sfera d'acciaio, dove l'aria è alla normale pressione atmosferica. Per immergere il sommergibile, parte della benzina viene rilasciata dal cilindro. Per evitare di toccare il fondo, gli acquanauti scaricano parte della zavorra, che è pallini d'acciaio. Per il movimento orizzontale viene utilizzata una piccola elica azionata da un motore elettrico. Per emergere è necessario reimpostare nuovamente la zavorra. Il batiscafo è dotato dell'attrezzatura necessaria per i sistemi di supporto vitale e di controllo, nonché di strumenti per la ricerca subacquea. Naturalmente, i rapporti tra masse e volumi della sfera d'acciaio, delle parti di controllo, della zavorra, della benzina nel cilindro e così via sono rigorosamente calcolati per garantire la manovra verticale e l'ascesa affidabile del batiscafo.

Il primo modello sperimentale del batiscafo FRNS-2 fu costruito nel 1950 e apparteneva alla marina francese. Abbreviazione FRNS tradotto significa “Fondazione Nazionale per la Ricerca Scientifica”. Modello sperimentale di batiscafo FRNS-2, realizzato a grandezza naturale, è stato testato senza equipaggio. Poi i batiscafi FRNS-3 e "Trieste". Tutti e tre i batiscafi avevano lo stesso design della gondola. La gondola d'acciaio, cioè la cabina del batiscafo, aveva un diametro interno di due metri. Ospita comodamente due persone che non hanno bisogno di sedersi piegate in posizione fetale nel grembo materno. Lo spessore della parete di fusione è di 9 cm, e nella zona in cui si trovano le finestre è aumentato a 15 cm. Secondo i calcoli, una tale gondola può resistere alla pressione di una colonna d'acqua alta 16 chilometri. Un batiscafo con una simile gondola può affondare fino al fondo ovunque nell'Oceano Mondiale: non c'è profondità nell'oceano superiore a 12 km. Il corpo del galleggiante e le pareti dei serbatoi della benzina sono in lamiera di acciaio, non sono progettati per l'alta pressione: l'acqua di mare passa liberamente attraverso il foro praticato sul fondo, bilanciando la pressione all'interno e all'esterno del galleggiante. Non c'è pericolo di mescolare acqua e benzina, poiché la benzina è più leggera dell'acqua e rimane sempre sopra l'acqua nella parte superiore del galleggiante. Al posto del fragile vetro, per le finestre sommergibili viene utilizzato il plexiglas lucido completamente trasparente. Il peso di una gondola con attrezzatura in aria è di 11 tonnellate, in acqua è circa la metà e può essere bilanciato da 15 metri cubi di benzina. Ma tenendo conto del peso proprio del guscio del galleggiante e delle pareti dei serbatoi di benzina, nonché della fornitura necessaria di benzina per le manovre verticali e in caso di perdite, nei galleggianti dei batiscafi FRNS-2 E FRNS-3 riempito con 30 metri cubi di benzina e galleggianti "Trieste"– oltre 100 metri cubi. Due faretti erano attaccati ai galleggianti per illuminare il paesaggio sottomarino.

Batiscafo "Trieste"è stato progettato da Auguste Piccard, tenendo conto della propria esperienza durante la progettazione del batiscafo FRNS-2. Suo figlio, Jacques Piccard, partecipò attivamente alla costruzione di Trieste. Batiscafo "Trieste" fu lanciato nell'agosto del 1953. Durante il periodo 1953–1957 Diverse immersioni hanno avuto luogo nel Mar Mediterraneo. Il pilota principale era Jacques Piccard, e fece le prime immersioni insieme a suo padre, che aveva già 69 anni. Così, nel 1953, si tuffarono insieme nel Mar Mediterraneo alla profondità record di 3.150 metri per l'epoca.

Un anno dopo sul sommergibile FRNS-3 Gli ufficiali francesi Georges Uau e Pierre Wilme affondarono nel Mar Mediterraneo a una profondità di oltre 4mila metri. La conquista della profondità è iniziata.

Nel 1958 batiscafo "Trieste" venne acquistato dalla Marina statunitense e poi modificato strutturalmente in Germania presso lo stabilimento Krupp. Fondamentalmente la modifica consisteva nel realizzare una gondola più durevole. Durante il 1958-1960 Il pilota principale del batiscafo Trieste rimase Jacques Piccard, che a quel tempo era già diventato professore e aveva acquisito una vasta esperienza nelle immersioni subacquee. E all'inizio del 1960, Jacques Piccard decise di fare la sua prossima, 65a, immersione nel luogo più profondo dell'Oceano Mondiale, nella Fossa delle Marianne.

Nel 1959, nella zona dell'isola di Guem, vicino al punto più profondo della Fossa delle Marianne, lavorò la nave da ricerca sovietica Vityaz, i cui ecoscandagli registrarono una profondità di 11.022 metri. Fu qui che si diresse la spedizione d'alto mare di Jacques Piccard, composta dalle navi ausiliarie Lewis e Wondenks. Quest'ultimo lo rimorchiò dietro batiscafo "Trieste". Dopo che la posizione della profondità di undici chilometri è stata determinata con la massima precisione possibile, è iniziata l'immersione. Il 23 gennaio 1960, alle 8:23, la Trieste si lanciò sul fondo della Fossa delle Marianne. Insieme a Jacques Piccard nella gondola del batiscafo c'era il tenente della marina americana Don Walsh. Entrambi gli acquanauti comprendevano chiaramente il livello di rischio a cui erano esposti. Sapevano che una volta raggiunto il fondo, la pressione totale dell'acqua sulle pareti della gondola sarebbe stata di 170mila tonnellate. Sotto l'influenza di questo carico mostruoso, il diametro della sfera d'acciaio diminuirà di 3,7 millimetri. E se appare anche una piccola crepa, sotto una pressione di 1100 atmosfere un getto colpirà l'interno della gondola, il cui potere distruttivo supererà la potenza di una raffica di mitragliatrice. Per fortuna tutto è andato bene, anche se non senza qualche intoppo. A una profondità di circa quattro chilometri, il trasmettitore a ultrasuoni che forniva la comunicazione con la nave ha smesso di funzionare, ma presto la connessione ha ripreso a funzionare. All'ottavo chilometro di profondità scoppiò una finestra nel vestibolo di collegamento, ma ciò non costituiva pericolo. È facile indovinare come Jacques e Don abbiano sopportato questi problemi. All'una del pomeriggio D. Walsh lo riferì "Trieste" affondò fino al fondo. Era il fondo piatto e denso della Fossa delle Marianne. La profondità raggiunta è stata di 10919 metri. Questo record non verrà mai battuto, perché non ha senso stabilire un nuovo record, poiché la profondità massima dell'oceano è maggiore di soli 103 metri. L'immersione a Trieste è durata 5 ore, la risalita è durata circa 3 ore e il tempo trascorso sul fondo è stato di circa 20 minuti. A una profondità di circa 11 chilometri, gli acquanauti sono riusciti a vedere un piccolo pesce simile a una passera, oltre a un gamberetto.

Tra le altre immersioni "Trieste", parzialmente modernizzato, si segnalano le sue immersioni nell'Oceano Atlantico nell'aprile 1963 alla ricerca del sottomarino nucleare della Marina americana scomparso USS Thresher SSN-593. Nell'autunno del 1963, il batiscafo "Trieste"è stato smantellato.

Dopo la ricostruzione, questo batiscafo ha ricevuto il nome "Trieste-II". Questa modifica prevedeva una gondola più resistente con un diametro esterno di 2,16 m, con uno spessore delle pareti di 127 mm, del peso di 13 tonnellate in aria e 8 tonnellate in acqua. Un'utile modifica progettuale del batiscafo è stata l'installazione di chiglie interne nel corpo galleggiante e di uno stabilizzatore esterno. Ciò è stato fatto per prevenire il verificarsi del ribaltamento o ridurlo: dopo tutto, le correnti e le onde nell'oceano esistono, come è noto, non solo negli strati superiori dell'acqua, ma anche nelle profondità.

"Trieste-II" nel 1964 effettuò anche diverse immersioni alla ricerca del sottomarino Thrasher, ma senza successo.

Un veicolo per acque profonde di un modello diverso è stato progettato dagli ingegneri militari francesi Georges Uau e Pierre Wilme. Nel 1962, il loro batiscafo a tre posti "Archimede" con un equipaggio misto franco-giapponese, affondò sul fondo della fossa Izu-Bonnin al largo delle coste del Giappone, ad una profondità di 9180 metri. Nel 1964, con l'aiuto di questo batiscafo, gli specialisti francesi esplorarono il fondo di una delle fosse più profonde di Porto Rico nell'Oceano Atlantico, scendendo fino a una profondità di 8550 m.

Con l'aiuto di veicoli di acque profonde, ricercatori di diversi paesi hanno avuto l'opportunità di vedere con i propri occhi i fondali marini e i suoi abitanti nei luoghi più profondi dell'Oceano Mondiale, come la Fossa delle Marianne o quella portoricana. Ciò era tanto più importante perché fino alla metà del XX secolo molti scienziati mettevano in dubbio la possibilità di vita a una profondità superiore a 7mila metri, dove regnavano l'oscurità completa e il freddo eterno. Ad esempio, sul fondo della Fossa delle Marianne, a una profondità di circa 11 km, dove scesero Jacques Piccard e Don Walsh nel gennaio 1960, la temperatura dell'acqua registrata dal termometro marino era di soli 3,4°C.

Questo è tutto vero. Ma, d’altro canto, le profondità oceaniche di 10-11 km sono ancora l’eccezione e non la regola. L'area del fondale oceanico a questa profondità è una parte molto piccola dell'area totale del fondale oceanico. L'area più grande è occupata da aree del fondale oceanico profonde fino a 4-6 km e la profondità della piattaforma è ancora molto inferiore. Per risolvere la maggior parte dei problemi scientifici di oceanologia non è affatto necessario scendere nei punti più profondi dell'oceano. I dispositivi progettati per funzionare a profondità estreme (10-12 km) richiedono costi materiali e monetari molto elevati in tutte le fasi del ciclo di vita: durante la progettazione, la produzione, i test e il funzionamento. Tali costi sono stimati a molte centinaia di milioni di dollari. Naturalmente, i veicoli per acque profonde devono soddisfare i più elevati requisiti di affidabilità. Per operare a profondità fino a 4-6 chilometri, sono stati progettati e costruiti dispositivi meno costosi e abbastanza affidabili. Per immergersi a tale profondità, potrebbe non essere presente una bombola galleggiante e la gondola, che subisce carichi inferiori, è realizzata con materiale meno resistente e ha dimensioni maggiori, creando condizioni migliori per il lavoro dell'equipaggio.

Nel 1965, il designer americano E. Wenk costruì un batiscafo "Alluminario" per lavori a profondità fino a 4500 metri. Questo batiscafo non ha galleggiante e il corpo in lega di alluminio è progettato per tre idronauti, per il cui lavoro e riposo sono state create condizioni ottimali: cuccette pieghevoli, dispositivi di riscaldamento e altro. L'equipaggio può lavorare sul sommergibile ininterrottamente durante il giorno.

Nello stesso anno (1965) fu costruito un batiscafo "Alvin", dal nome del suo progettista, l'oceanografo americano Allen Weine. Il dispositivo è progettato per funzionare a profondità fino a 1800-2000 metri. Un equipaggio di tre persone può rimanere a bordo del dispositivo per un'intera giornata. Utilizzo del dispositivo "Alvin" ("ALVIN") sono stati condotti numerosi studi idrologici e biologici con successo. Parliamo di uno di questi studi.

Nel 1977, geologi e geochimici americani condussero un'indagine su una sezione del fondale dell'Oceano Pacifico al largo della costa dell'Ecuador. In quella zona si trovano i contrafforti della dorsale sottomarina del Pacifico. Uscendo dall'oceano, si ergono sopra l'acqua sotto forma delle isole vulcaniche Galapagos. SU "Alvino" Sono stati installati strumenti che registrano continuamente la temperatura dell'acqua di mare e consentono di prelevarla per successive analisi. C'era anche un'attrezzatura sotto forma di un braccio meccanico per prelevare campioni del suolo del fondale e degli animali fermi. Tra gli spazi senza vita del fondale oceanico, ricoperti di depositi di lava ghiacciata, tra le gole montuose disseminate di enormi pietre, gli osservatori hanno visto un ampio anello bianco con un diametro di circa 50 metri, poi molti altri anelli simili con un diametro da 50 a 100 metri . Questi anelli si rivelarono vivi: erano formati da migliaia di grandi molluschi dalle spesse conchiglie bianche. I gusci di alcuni bivalvi raggiungevano i 30–40 cm di lunghezza. Anche i granchi bianchi e alcuni altri crostacei si trasferivano qui. I pesci nuotavano attorno a questi anelli. Quando "Alvin" sospeso al centro degli anelli, il termometro esterno indicava la temperatura dell'acqua fino a 22°C. L'acqua nella piccola area circostante veniva riscaldata a questa temperatura da prese d'aria idrotermali che sgorgavano attraverso fessure dal fondo dell'oceano. Gli abitanti delle profondità marine dell'oceano non sono abituati all'acqua calda. Pertanto, si trovavano a una certa distanza dai getti caldi, formando anelli attorno alle fessure del fondale oceanico. La temperatura dell'acqua in cui si trovavano queste creature non superava i 3-4 gradi. Immersioni"Alvina"

portò a diverse scoperte contemporaneamente. In primo luogo, è stata rivelata la presenza di sorgenti idrotermali in quest'area del fondale oceanico, che forniscono le condizioni per l'esistenza di una varietà di animali, la maggior parte dei quali, secondo gli zoologi, erano precedentemente sconosciuti alla scienza. In secondo luogo, è stata scoperta la fonte e il metodo di alimentazione di questi animali a grandi profondità (2000-3000 metri). Si è scoperto che i batteri dello zolfo, sintetizzati dal biossido di carbonio e dall'idrogeno solforato provenienti dalle viscere della Terra, servono da cibo per molluschi e vermi vicino a queste sorgenti termali sottomarine. Vongole e vermi, a loro volta, sono cibo per pesci e granchi.

Dagli anni '60, centinaia di veicoli sottomarini sono stati progettati e costruiti in Russia, Stati Uniti, Canada, Giappone, Germania, Francia e altri paesi per eseguire vari lavori sugli scaffali. La profondità di immersione stimata di tali dispositivi varia: da 200 a 2000 metri.

Per quanto riguarda i dispositivi in ​​grado di immergersi nelle profondità estreme dell'Oceano Mondiale, attualmente non ce ne sono più di una dozzina in tutto il mondo. In conclusione dell'argomento sui veicoli scientifici per acque profonde, notiamo separatamente il complesso di ricerca russo chiamato.

©Vladimir Kalanov,
"La conoscenza è potere"

Gli esploratori subacquei devono l'opportunità di immergersi nel fondo del mare allo scienziato-inventore svizzero Auguste Piccard. In qualità di professore di fisica all'Università di Bruxelles, Piccard è stato attivamente coinvolto nella ricerca atmosferica, prendendo parte attiva alla preparazione e all'attuazione diversi voli sui palloni stratosferici.

Il primo volo ebbe luogo il 27 maggio 1931 da un sito ad Augusta e vi partecipò, oltre ad Auguste Piccard, Paul Kipfer; Scienziati ha raggiunto la stratosfera per la prima volta nella storia. L'altezza che riuscirono a raggiungere fu di 15.785 metri.

Il secondo volo ebbe luogo nel 1932, il 18 agosto. Questa volta Max Cozins se ne andò con Piccard. Il lancio nella stratosfera è stato effettuato da Zurigo e l'altezza raggiunta è stata di 16.200 metri. In totale, Auguste Piccard ha preso parte a 27 voli, raggiungendo un'altitudine massima di 23.000 metri.

Verso la metà degli anni '30, Piccard ebbe l'idea di utilizzare un pallone aerostatico con una gondola sigillata (questo era l'aspetto dei palloni stratosferici) per esplorare le profondità oceaniche inaccessibili all'uomo. Ahimè, è iniziato Seconda Guerra Mondiale non gli permise di portare alla logica conclusione gli sviluppi iniziati nel 1937.

Piccard tornò da loro nel 1945 alla fine della guerra. L'apparato risultante fu chiamato batiscafo, parola che deriva dalle radici greche che significano "profondo" e "nave". La creazione di Piccard assomigliava a questa: una gondola d'acciaio sigillata per l'equipaggio, alla quale era attaccato un grande galleggiante pieno di benzina per garantire la galleggiabilità. Per poter riemergere dopo un'immersione furono utilizzate diverse tonnellate di zavorra d'acciaio. La zavorra veniva mantenuta in posizione da elettromagneti durante l'immersione. Questo design assicurava che il batiscafo galleggiasse anche in caso di possibile guasto dell'attrezzatura.

I primi veicoli per acque profonde

Primo Il batiscafo ricevette il nome in codice FNRS-2, i suoi test ebbero luogo nel 1948 e due anni dopo il dispositivo fu trasferito alla flotta francese. Fino al 1954 furono apportate diverse modifiche all'FNRS-2. Di conseguenza, il batiscafo con l'equipaggio a bordo fece tuffo ad una profondità di 4.176 metri.

Il successivo dispositivo su cui Auguste Piccard lavorò insieme al figlio Jacques fu il batiscafo "Trieste", assemblato nei cantieri navali della città italiana di Trieste, da cui prese il nome. Fu con questo dispositivo che Jacques Piccard, insieme al tenente della marina americana Don Walsh, fece la prima immersione in assoluto sul fondo della Fossa delle Marianne, il luogo più profondo degli oceani del mondo. Il ricercatore ha raggiunto una profondità di 10.916 metri.


In realtà, ci sono solo cinque batiscafi (con galleggiante a benzina) nella storia, due di loro (FNRS-2 e Trieste) sono stati progettati da Auguste Piccard. Altri profitti furono realizzati negli USA (Trieste-2), in Francia (Archimedes) e in URSS (Poisk-6).

Storia ulteriori ricerche sottomarine sono già associate ai veicoli con equipaggio per acque profonde, che non sono formalmente batiscafi, poiché il loro design non prevede un galleggiante riempito di benzina. Uno di questi dispositivi sarà discusso ulteriormente.

Sommergibili d'alto mare "Mir"

Generalmente ci sono due dispositivi. Oggi entrambi sono utilizzati dall'Accademia russa delle scienze e si trovano a bordo della nave da ricerca Akademik Mstislav Keldysh. La storia della navicella spaziale Mir iniziò all'inizio degli anni '80, quando l'Accademia delle scienze dell'URSS decise di acquisire dispositivi per la ricerca in acque profonde.

Non è stato possibile creare tali dispositivi sul territorio dell'URSS e si è tentato di ordinarli all'estero. Di conseguenza, scoppiò una crisi diplomatica tra gli Stati Uniti e l’Unione Sovietica. È nato in connessione con un trattato internazionale, secondo il quale un certo numero di paesi, incluso il Canada, con i quali inizialmente sono stati condotti negoziati sulla costruzione del dispositivo, non hanno il diritto di “esportare tecnologie avanzate nell’URSS”.

Di conseguenza, la costruzione della navicella spaziale Mir è stata effettuata in Finlandia. Anche in questo caso però ci sono stati alcuni problemi diplomatici. Comunque sia, i dispositivi alla fine non solo furono costruiti, ma anche messi in funzione con successo.


L'idea dei dispositivi e il loro sviluppo sono interamente merito di scienziati e designer sovietici. I dispositivi Mir furono prodotti nel 1987 dalla società finlandese Rauma Repola e installati sulla nave madre. La nave base - "Akademik Mstislav Keldysh" - lasciò gli scali di alaggio del cantiere navale finlandese Hollming nella città di Rauma nel 1981. Oggi la nave e l'apparato appartengono all'Istituto di Oceanologia da cui prende il nome. P.P. Shirshov RAS.

Dispositivo "Mira".

Il corpo dell'apparecchio è una gondola sferica realizzata in materiale martensitico, altamente drogato acciaio, con un contenuto di nichel del 18%. Come centrale elettrica vengono utilizzate batterie al nichel-cadmio da 100 kWh.

A bordo ci sono posti per tre membri dell'equipaggio: un pilota, un ingegnere e uno scienziato-osservatore. L'osservatore e il macchinista si trovano sui divanetti laterali, il pilota siede o si inginocchia in una nicchia davanti al cruscotto. È previsto anche un sistema di salvataggio di emergenza.

Ambito di applicazione

Limite profondità, accessibile ai dispositivi Mir è di 6.000 metri. Ciò consente di effettuare ricerche mirate a risultati diversi. Ad esempio, i dispositivi sono stati utilizzati per esaminare il luogo dell'affondamento del sottomarino Komsomolets.

Dal momento della messa in servizio fino al 1991, la navicella spaziale Mir ha preso parte a 35 spedizioni di ricerca negli oceani Pacifico, Atlantico e Indiano. Dopo il crollo dell'URSS, i dispositivi Mir furono utilizzati per la ricerca Lago Baikal, questa spedizione ha avuto luogo nel 2008. Nel 2011 i dispositivi sono stati utilizzati in Svizzera per studiare il Lago di Ginevra.

  • Enciclopedia elettronica libera Wikipedia, sezione "Batiscafo".
  • Enciclopedia elettronica gratuita Wikipedia, sezione "Veicolo con equipaggio per acque profonde "FNRS-2"
  • Enciclopedia elettronica libera Wikipedia, sezione "Trieste (batiscafo)"
  • Enciclopedia elettronica gratuita Wikipedia, sezione "Mondo (veicoli per acque profonde)".
  • Yurnev A.P. Veicoli sottomarini disabitati.

YouTube enciclopedico

  • 1 / 5

    Rispondendo alla domanda sul perché, dopo il pallone stratosferico, avesse iniziato a progettare un batiscafo, Auguste Piccard ha osservato che

    Questi dispositivi sono estremamente simili tra loro, sebbene il loro scopo sia opposto.

    Con il suo caratteristico senso dell'umorismo, ha spiegato:

    Forse il destino ha voluto creare questa somiglianza proprio perché uno scienziato potesse lavorare alla realizzazione di entrambi i dispositivi...

    Naturalmente costruire un batiscafo non è divertente per i bambini. È necessario risolvere un numero infinito di problemi complessi. Ma non ci sono difficoltà insormontabili!

    Augusto Picard

    Progetto

    Design del batiscafo FNRS-3 Molto promettente per l'uso come riempitivo galleggiante litio- un metallo con una densità quasi pari alla metà di quella dell'acqua (più precisamente 534 kg/m3), ciò significa che un metro cubo di litio può tenere a galla quasi 170 kg in più di un metro cubo di benzina. Tuttavia, il litio è un metallo alcalino che reagisce attivamente con l'acqua; queste sostanze devono essere in qualche modo separate in modo affidabile e non devono entrare in contatto. Proprietà meccaniche di alcuni materiali strutturali

    Il batiscafo riceve energia dalle batterie. Il liquido isolante circonda i banchi di batterie e l'elettrolito e la pressione dell'acqua di mare viene trasmessa ad esso attraverso una membrana. Le batterie non vengono distrutte a grandi profondità.

    Il batiscafo è azionato da motori elettrici, le eliche sono eliche. I motori elettrici sono protetti allo stesso modo delle batterie. Se il batiscafo non ha il timone della nave, la virata è stata effettuata accendendo un solo motore, e la virata quasi sul posto è stata effettuata facendo girare i motori in direzioni diverse.

    La velocità di discesa e risalita del batiscafo in superficie è regolata facendo cadere la zavorra principale sotto forma di pallini di acciaio o ghisa, situati in bunker a forma di imbuto. Nel punto più stretto dell'imbuto sono presenti degli elettromagneti; quando una corrente elettrica scorre sotto l'influenza di un campo magnetico, il getto sembra “solidificarsi”; quando la corrente viene interrotta, fuoriesce.

    Un batiscafo con galleggiante riempito di litio avrebbe una caratteristica interessante. Poiché il litio è praticamente incomprimibile, durante l'immersione la galleggiabilità relativa del batiscafo aumenterà (in profondità aumenta la densità dell'acqua di mare) e il batiscafo si “congela”. Il batiscafo deve avere un compartimento di compensazione con benzina; per continuare la discesa è necessario rilasciare parte della benzina, riducendo così la galleggiabilità.

    Il sistema di risalita di emergenza è costituito da zavorre di emergenza sospese tramite dispositivi di bloccaggio a discesa. Le serrature sono impedite dall'apertura tramite elettromagneti; per ripristinarle è sufficiente togliere la corrente elettrica. Le batterie e una fune idraulica hanno un fissaggio simile: una fune d'acciaio lunga, non intrecciata e sospesa liberamente o una catena di ancoraggio. La caduta idraulica è progettata per ridurre la velocità di discesa (fino all'arresto completo) direttamente sul fondo del mare. Se le batterie sono scariche, la zavorra, le batterie e la caduta idraulica si scaricano automaticamente e il batiscafo inizia a salire in superficie.

    Immersione ed emersione dei batiscafi

    • Il batiscafo viene mantenuto in superficie grazie ai compartimenti riempiti di benzina e al fatto che i serbatoi di zavorra dell'acqua, il pozzo per l'atterraggio dell'equipaggio nella gondola e lo spazio libero nei bunker con i pallini sono pieni d'aria.
    • Dopo che le cisterne di zavorra, il pozzo per l'atterraggio dell'equipaggio nella gondola e lo spazio libero nei bunker con i pallini sono stati riempiti d'acqua, inizia l'immersione. Questi volumi mantengono una connessione costante con lo spazio fuoribordo per equalizzare la pressione idrostatica ed evitare la deformazione dello scafo.
    • Poiché la benzina (ad alta pressione) si comprime più dell'acqua, la forza di galleggiamento diminuisce, la velocità di discesa del batiscafo aumenta e l'equipaggio deve scaricare costantemente la zavorra (pallini d'acciaio).

    Determiniamo la massa di una palla cava: G = 1 6 π (D 3 − d 3) γ m (\displaystyle G=(\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m) )

    Determiniamo la massa d'acqua spostata dalla palla (quando è completamente immersa): V = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle V=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v)), Dove

    D (\displaystyle D)- diametro esterno della batisfera;

    D (\displaystyle d)- diametro interno della batisfera;

    - peso specifico del materiale di cui è costituito il corpo della batisfera;

    γ v (\displaystyle \gamma _(v))- peso specifico dell'acqua di mare;

    π (\displaystyle \pi )- numero “Pi”.

    A noi interessa lo spessore della parete della batisfera, alla quale è possibile nuotare nella colonna d'acqua: S = D - d 2 (\displaystyle S=(\frac (D-d)(2)))

    Pertanto uguagliamo entrambe le equazioni (poiché V = Sol (\displaystyle V=Sol)) :

    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))

    Ora dividiamo entrambe le parti nel prodotto 1 6 π D 3 (\displaystyle (\frac (1)(6))\pi D^(3)), dopo di che otteniamo: (γ m − d 3 D 3) γ m = γ v (\displaystyle (\gamma _(m)-(\frac (d^(3))(D^(3))))\gamma _(m) =\gamma_(v))

    Ora definiamo la relazione d D (\displaystyle (\frac (d)(D))), dividendo l'uguaglianza precedente per γ m (\displaystyle \gamma _(m)), otteniamo d D = 1 − γ v γ m 3 (\displaystyle (\frac (d)(D))=(\sqrt[(3)](1-(\frac (\gamma _(v))(\gamma _ (M))))))

    Prendiamo: il peso specifico dell'acqua di mare γ v = 1, 025 (\displaystyle \gamma _(v)=1,025), peso specifico dell'acciaio γ m = 7, 85 (\displaystyle \gamma _(m)=7,85), Poi d D = 0 , 9544 (\displaystyle (\frac (d)(D))=0,9544), da qui 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)

    Pertanto, affinché una sfera cava d'acciaio possa galleggiare nella colonna d'acqua, lo spessore della sua parete deve essere 0,0225 (\displaystyle 0,0225) diametro esterno. Se la parete è più spessa, la batisfera affonderà (cadrà sul fondo); se è più sottile, galleggerà in superficie.