A proposito di bambini 

Batiscafo. Batisfere e batiscafi. Esplorazione dell'oceano Perché abbiamo bisogno di un batiscafo

:: Batiscafo

Il batiscafo è una piccola nave 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, solitamente benzina. Il percorso del batiscafo sottomarino viene effettuato grazie alla rotazione di eliche a fungo azionate da motori elettrici.

La storia del batiscafo

Per la prima volta l'idea di costruire un batiscafo sottomarino venne allo scienziato svizzero Auguste Picard 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 Picard è stata un successo, e già nel 1948 fu varato il primo prototipo del batiscafo.

La creazione di un apparato 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. Sorprendentemente, i progettisti sono stati in grado di costruire uno scafo sufficientemente 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 affondare a una profondità considerevole.

Per galleggiare sulla superficie dell'acqua, i sottomarini tradizionali utilizzano l'ossigeno compresso per forzare l'acqua fuori 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 capaci di affondare 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 rimanere sulla superficie dell'acqua e galleggiare. Dopo che i serbatoi sono stati riempiti d'acqua, inizia il processo di immersione del batiscafo in profondità.

Nei casi in cui un batiscafo subacqueo si blocca a causa dell'eccessiva densità dell'acqua, per abbassare la nave sul fondo, dal galleggiante viene rilasciato un liquido galleggiante. Successivamente, riprende il processo di immersione del batiscafo.

Abbassare il batiscafo sul fondo non è così difficile, ma come rialzarlo? Per questo i batiscafi subacquei hanno scomparti speciali pieni di pallini d'acciaio. Quando la nave ha bisogno di emergere, 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 batiscafo 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, dopodiché 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,
"Sapere è potere".

Prima di conoscere questi dispositivi, chiediamo ai lettori di pazientare e leggere il nostro breve racconto sulla 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 sul fondo del mare in una campana subacquea realizzata con una sorta di materiale trasparente e pelli d'asino. I dettagli di questa immersione non sono riportati negli annali. È impossibile dire se questo evento fosse reale o meno, soprattutto perché la cronaca parla delle dimensioni non plausibili del pesce che presumibilmente nuotò accanto ad Alessandro Magno al momento della sua permanenza sott'acqua. Ma il fatto stesso di una storia del genere, anche se fantastica, suggerisce che già a quei tempi si pensava all'immersione in acqua e all'utilizzo di alcuni tipi di dispositivi, come le fotocamere subacquee.

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, sì, è lo stesso Edmond Halley che scoprì nel 1696 che le comete osservate nel 1531, 1607 e 1682 sono le stesse 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 oggi potranno vedere la cometa di Halley nel cielo. Speriamo che i lettori non ci giudichino per questa breve digressione sull'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 entravano cinque persone, o meglio potevano stare in piedi, essendo immerse nell'acqua fino alla cintola. Ricevevano l'aria da due botti calate a loro volta dalla superficie, da dove l'aria entrava nella campana attraverso una manica di cuoio. L'aria di scarico veniva rilasciata attraverso una valvola posta 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. Mentre affonda, la pressione dell'acqua aumenta e l'aria all'interno della campana diventa così densa che diventa impossibile respirare.

La fase successiva secondo la logica dello sviluppo è stata la sperimentazione della 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 di successo, furono determinate le direzioni per un ulteriore miglioramento di tali batisfere, ma le capacità tecniche allora non ne consentirono la realizzazione.

Solo 65 anni dopo, nel 1930, il 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 di 20 cm di diametro e 7,6 cm di spessore, oltre a un foro di 36 cm di diametro, 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 per le osservazioni. Nel volume rimasto libero erano collocati i ricercatori W. Bibi e O. Barton, piegati in tre morti. Un faro è stato installato all'esterno della biosfera, illuminando l'acqua oltre i limiti della luce naturale, e all'interno è stato posizionato un apparecchio telefonico per comunicare con la nave. Dalla nave, la batisfera veniva calata su un cavo d'acciaio non attorcigliato.

Durante la 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 trenta volte nelle profondità e osservarono attraverso le finestre lo stravagante mondo degli abitanti sottomarini. Tra le altre osservazioni, Beebe e Barton ottennero dati interessanti sulla composizione spettrale della luce solare a varie profondità.

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

Scendendo 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 questi uomini! Erano ben consapevoli che la loro vita ad ogni immersione dipendeva solo dalla resistenza del cavo e dall'affidabilità del suo fissaggio. Se il cavo si rompesse, nessuno potesse salvarli, la pesante batisfera rimarrebbe 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 dell'apparato, cioè la dipendenza da una nave di appoggio 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 queste carenze batiscafo- un veicolo per la ricerca in acque profonde completamente autonomo, il cui movimento è controllato dall'equipaggio stesso. Il batiscafo non è collegato in alcun modo con la 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 del pallone stratosferico. Il fatto è che per risolvere alcuni dei suoi compiti di ricerca, ha deciso di salire su un pallone nella stratosfera. A tal fine progettò e costruì nel 1930, a spese della Fondazione nazionale di ricerca del Belgio, uno stratostato con una gondola pressurizzata e un cilindro di sollevamento riempito di elio. Su questo pallone stratosferico, Piccard nel 1931 salì nella stratosfera e raggiunse un'altezza di 15781 metri, e nel 1932 il pallone stratosferico portò il suo progettista ad un'altezza di 16201 metri. Se parliamo di record di altitudine, dopo Piccard, nel 1933, il pallone stratosferico "URSS", controllato dal professor E. Birnbaum e dai piloti G. Prokofiev e K. Godunov, raggiunse un'altezza di 18.500 metri, e un anno successivamente, 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 a uno schema generale. Durante la discesa e la salita, entrambi sono influenzati dal cambiamento della pressione esterna. Lo stratostato si muove nell'atmosfera grazie ad un pallone riempito di gas leggero. Ciò significa che il batiscafo deve avere anche un pallone, una sorta di galleggiante riempito con una sostanza più leggera dell'acqua di mare. Lo stato aggregato di una sostanza per un galleggiante deve essere lo stesso dell'ambiente, cioè un liquido. Come riempitivo del galleggiante è stata scelta la benzina. Quando la pressione cambia, l'acqua di mare circostante e la benzina si restringono o si espandono quasi nella stessa misura e l'involucro del cilindro (galleggiante) non si deformerà, poiché subirà la stessa pressione su entrambi i lati.

La navicella del pallone stratosferico è leggera, con pareti sottili, poiché la variazione di pressione con l'altezza di salita è insignificante: anche alla massima ascesa 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, un batiscafo, come un pallone stratosferico, è costituito da due parti principali: un cilindro (galleggiante) riempito di benzina e una gondola sferica in acciaio resistente ad esso collegata. In questa sfera d'acciaio, dove l'aria ha una pressione atmosferica normale, è alloggiato l'equipaggio. Per immergersi nel batiscafo, parte della benzina viene rilasciata dalla bombola. Per evitare di toccare il fondo, gli acquanauti lasciano cadere 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 far cadere 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 le masse e i 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. Quindi furono costruiti i batiscafi FRNS-3 e Trieste. Tutti e tre i batiscafi avevano una gondola con lo stesso design. 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 due nella posizione degli embrioni 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 il calcolo, 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 in qualsiasi punto dell'Oceano Mondiale: non c'è profondità superiore a 12 km nell'oceano. Il corpo del galleggiante e le pareti dei serbatoi del gas sono in lamiera d'acciaio, non sono progettati per l'alta pressione: l'acqua di mare passa liberamente attraverso il foro 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 gli oblò del batiscafo viene utilizzato il plexiglass lucido completamente trasparente. Il peso della gondola con l'attrezzatura in aria è di 11 tonnellate, in acqua è circa la metà in meno 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 perdita, nei galleggianti del batiscafo FRNS-2 E FRNS-3 rifornito di 30 metri cubi di benzina e galleggianti Trieste- oltre 100 mc. Due faretti erano attaccati ai galleggianti per illuminare il paesaggio sottomarino.

Batiscafo "Trieste"è stato progettato da Auguste Piccard, tenendo conto della sua esperienza nella progettazione del batiscafo FRNS-2. Suo figlio, Jacques Piccard, collaborò attivamente alla costruzione di Trieste. Batiscafo "Trieste" fu lanciato nell'agosto del 1953. Nel periodo 1953–1957. Diverse immersioni hanno avuto luogo nel Mar Mediterraneo. Il pilota principale allo stesso tempo era Jacques Piccard, e fece le prime immersioni con suo padre, che allora aveva già 69 anni. Così, nel 1953, si tuffarono insieme nel Mar Mediterraneo alla profondità record di 3150 metri per l'epoca.

Un anno dopo sul batiscafo FRNS-3 Gli ufficiali francesi Georges Waud e Pierre Wilm affondarono nel Mar Mediterraneo a una profondità di oltre 4.000 metri. La conquista della profondità è iniziata.

Nel 1958 Batiscafo "Trieste" fu acquistato dalla Marina americana, e poi modificato strutturalmente in Germania presso lo stabilimento Krupp. Fondamentalmente il perfezionamento consisteva nella realizzazione di una gondola più durevole. Durante il 1958-1960 Jacques Piccard rimase il pilota principale del batiscafo Trieste, a quel tempo era già diventato professore e aveva acquisito una vasta esperienza nelle immersioni profonde. E all'inizio del 1960, Jacques Piccard decise di fare la sua prossima, 65a, immersione nel luogo più profondo degli oceani: nella Fossa delle Marianne.

Nel 1959, nella zona dell'isola di Guem, vicino al punto più profondo della Fossa delle Marianne, operò la nave da ricerca sovietica Vityaz, i cui ecoscandagli registrarono una profondità di 11.022 metri. Fu qui che la spedizione d'altura di Jacques Piccard andò come parte delle navi ausiliarie "Lewis" e "Wondenks". L'ultimo stava rimorchiando 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 08:23, la Trieste si lanciò sul fondo della Fossa delle Marianne. Insieme a Jacques Piccard, il tenente della marina americana Don Walsh era nella gondola del batiscafo. Entrambi gli acquanauti hanno compreso chiaramente il grado di rischio al quale erano esposti. Sapevano che una volta raggiunto il fondo, la pressione totale dell'acqua sulle pareti della gondola sarebbe stata di 170.000 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, quindi sotto una pressione di 1100 atmosfere, un getto colpirà all'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 intoppi. 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 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 solo di 103 metri in più. 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 Thresher (USS Tresher SSN-593) scomparso della Marina americana. Nell'autunno del 1963, il batiscafo Triesteè stato smontato.

Dopo la ricostruzione, questo batiscafo prese il nome "Trieste II". Questa modifica aveva 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 perfezionamento del design del batiscafo è stata l'installazione di chiglie interne nel corpo del galleggiante e di uno stabilizzatore esterno. Ciò è stato fatto per prevenire il verificarsi del rotolamento o la sua riduzione: dopo tutto, le correnti e le onde nell'oceano esistono, come sapete, non solo negli strati superiori dell'acqua, ma anche in profondità.

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

Un veicolo per acque profonde di un altro modello fu progettato dagli ingegneri militari francesi Georges Waud e Pierre Wilm. Nel 1962, il loro triplo batiscafo "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 sommergibile, gli esperti 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 sottomarini, 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 le fosse delle Marianne o di Porto Rico. 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 regnano l'oscurità completa e il freddo eterno. Ad esempio, sul fondo della Fossa delle Marianne, a una profondità di circa 11 km, dove Jacques Piccard e Don Walsh scesero nel gennaio 1960, la temperatura dell'acqua registrata da un termometro fuoribordo era di soli 3,4°C.

Tutto questo è così. Ma, d’altro canto, le profondità oceaniche di 10-11 km sono ancora l’eccezione e non la regola. L'area del fondale oceanico con una tale 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 dell’oceanologia non è assolutamente necessario scendere nei punti più profondi dell’oceano. I veicoli progettati per operare 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 sommergibili per acque profonde devono soddisfare i più elevati requisiti di affidabilità. Per lavorare a una profondità massima di 4-6 chilometri, sono stati progettati e costruiti dispositivi meno costosi e abbastanza affidabili. Per immergersi a una tale profondità, potrebbe non essere presente un pallone galleggiante e la gondola, che è meno stressata, è realizzata con materiale meno resistente e ha dimensioni maggiori, creando condizioni migliori per il lavoro dell'equipaggio.

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

Nello stesso anno (1965) fu costruito un batiscafo "Alvin", dal nome del progettista, l'oceanografo americano Allen Weine. Il dispositivo è progettato per funzionare a una profondità massima di 1800-2000 metri. L'equipaggio di tre persone può rimanere a bordo del dispositivo per un'intera giornata. Con l'aiuto 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 esaminarono 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 "Alvin" sono stati installati strumenti che registrano in continuo la temperatura dell'acqua del fuoribordo e ne consentono il campionamento per successive analisi. C'era anche un'attrezzatura sotto forma di un braccio meccanico per prelevare campioni del suolo del fondo e di animali immobili. Tra gli spazi senza vita del fondale oceanico, ricoperti di colate di lava ghiacciata, tra le gole montuose disseminate di enormi pietre, gli osservatori hanno visto un ampio anello bianco di circa 50 metri di diametro, poi molti altri anelli uguali 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 molluschi 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 punti di uscita dei 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. immersione "Alvina" portò a diverse scoperte. In primo luogo, è stata rivelata la presenza di sorgenti idrotermali in questa regione del fondo oceanico, fornendo qui le condizioni per l'esistenza di vari animali, la maggior parte dei quali, secondo la conclusione degli zoologi, non erano noti prima 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. I crostacei e i 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 svolgere vari compiti all'interno dello scaffale. La profondità di immersione stimata di tali dispositivi è diversa: 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 del tema dei veicoli di acque profonde per scopi scientifici, segnaliamo separatamente il complesso di ricerca russo chiamato "Mondo".

©Vladimir Kalanov,
"Sapere è potere"

L'opportunità di immergersi nel fondo del mare si deve 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 nella preparazione e realizzazione di voli multipli sugli stratostati.

Il primo volo ebbe luogo il 27 maggio 1931 dalla base di Augusta; oltre ad Auguste Piccard ne divenne partecipante anche Paul Kipfer. Scienziati Per la prima volta nella storia salirono nella stratosfera. L'altezza che riuscirono a raggiungere fu di 15.785 metri.

Il secondo volo ebbe luogo nel 1932, il 18 agosto. Questa volta Max Cosins ha volato con Piccard. Il lancio dello Stratostat 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 del possibile utilizzo di un pallone aerostatico con una gondola pressurizzata (questo era l'aspetto dei palloni stratosferici) per esplorare le profondità oceaniche inaccessibili all'uomo. Ahimè, l'inizio La 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, avendo formato una parola dalle radici greche che significa "profondo" e "vaso". 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 emergere dopo l'immersione furono utilizzate diverse tonnellate di zavorra d'acciaio. Durante l'immersione la zavorra veniva trattenuta da elettromagneti. Questo design garantiva la risalita del batiscafo anche in caso di possibile guasto dell'attrezzatura.

I primi sommergibili 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 consegnato alla flotta francese. Fino al 1954 furono apportate diverse modifiche all'FNRS-2. Di conseguenza, il batiscafo con l'equipaggio a bordo fu realizzato tuffo ad una profondità di 4.176 metri.

L'apparato successivo, su cui Auguste Piccard lavorò già insieme a suo 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 statunitense Don Walsh, effettuò la prima immersione nel fondo della Fossa delle Marianne, il luogo più profondo degli oceani del mondo. L'esploratore conquistò la profondità di 10.916 metri.


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

Storia ulteriori ricerche sottomarine sono già collegate ai veicoli con equipaggio per acque profonde, che formalmente non sono batiscafi, poiché nella loro struttura manca un galleggiante pieno 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 hanno sede a bordo della nave da ricerca Akademik Mstislav Keldysh. La storia dei sommergibili Mir iniziò all'inizio degli anni '80, quando l'Accademia delle scienze dell'URSS decise di mettere a sua disposizione i sommergibili 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 si sono svolte trattative 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. Tuttavia, in questo caso, non è avvenuto senza 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 è interamente merito di scienziati e designer sovietici. I dispositivi Mir furono prodotti nel 1987 dalla società finlandese Rauma Repola e installati sulla nave base. La nave base - "Akademik Mstislav Keldysh" - lasciò le scorte del cantiere navale finlandese Hollming nella città di Rauma nel 1981. Oggi la nave e i dispositivi appartengono all'Istituto di Oceanologia. P.P. Shirshov RAS.

Struttura del mondo"

Il corpo dell'apparecchio è una gondola sferica realizzata in martensite, fortemente legato 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 l'ingegnere si sdraiano sulle panche 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

Limitante profondità, a disposizione dei dispositivi Mir è di 6.000 metri. Ciò consente una ricerca focalizzata su risultati diversi. Ad esempio, i dispositivi sono stati utilizzati per sorvegliare il luogo dell'affondamento del sottomarino Komsomolets.

Dal momento della messa in servizio e fino al 1991, i veicoli Mir hanno preso parte a 35 spedizioni di ricerca negli oceani Pacifico, Atlantico e Indiano. Già dopo il crollo dell'URSS, i dispositivi Mir venivano utilizzati per studiare lago Baikal Questa spedizione ha avuto luogo nel 2008. Nel 2011, i dispositivi hanno lavorato in Svizzera per la ricerca sul 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 consueto senso dell'umorismo, ha spiegato:

    Forse il destino ha voluto creare questa somiglianza proprio per poter lavorare alla creazione di entrambi i dispositivi, uno scienziato potrebbe...

    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 Piccard

    Progetto

    Il design del batiscafo FNRS-3 È molto promettente da utilizzare come riempitivo galleggiante litio- un metallo con una densità quasi pari alla metà di quella dell'acqua (più precisamente 534 kg/m 3), il che 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, un metallo alcalino che reagisce attivamente con l'acqua, dovrebbe in qualche modo separare in modo affidabile queste sostanze, impedendone il 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 la membrana. Le batterie non si rompono 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 di una nave, la virata è stata effettuata accendendo un solo motore, la virata quasi sul posto, azionando i motori in diverse direzioni.

    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'azione di un campo magnetico, il tiro sembra “indurirsi”, quando la corrente viene interrotta fuoriesce.

    Un batiscafo con un 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, la densità dell'acqua di mare aumenta) e il batiscafo “si bloccherà”. Il batiscafo deve avere uno scompartimento 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 una zavorra di emergenza sospesa a dispositivi di bloccaggio a discesa. Le serrature sono impedite dall'apertura da elettromagneti; per ripristinarle è sufficiente togliere la corrente elettrica. Le batterie e le guide hanno un supporto simile: una lunga fune d'acciaio non attorcigliata o una catena di ancoraggio sospesa liberamente. Un guidadrop è progettato 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 l'idrogeno si ripristinano automaticamente, il batiscafo inizia a salire in superficie.

    Batiscafi in immersione e in emersione

    • In superficie, il batiscafo è trattenuto da scomparti pieni di benzina e grazie al fatto che i serbatoi dell'acqua di zavorra, il pozzo per l'atterraggio dell'equipaggio nella gondola e lo spazio libero nei contenitori dei colpi sono pieni d'aria.
    • Dopo che le cisterne di zavorra, il pozzo di atterraggio dell'equipaggio nella gondola e lo spazio libero nei contenitori dei pallini sono stati riempiti d'acqua, inizia l'immersione. Questi volumi mantengono una comunicazione 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, il batiscafo affonda più velocemente, l'equipaggio deve rilasciare costantemente zavorra (palini d'acciaio).

    Determinare la massa della 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 )-Pi".

    A noi interessa lo spessore delle pareti della batisfera, al 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 sue 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)), noi abbiamo 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), quindi 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.