바티스카프. Bathyspheres 및 Bathyscaphes입니다. 해양 탐사 왜 바시스카프가 필요한가요?

:: 바티스카프

Bathyscaphe는 아주 깊은 곳까지 잠수할 수 있도록 설계된 소형 수중 선박입니다. 주요 차이점 수중 수심잠수함의 디자인은 디자인에 있습니다. Bathyscaphe에는 더 가벼운 구형 선체와 플로트가 장착되어 있으며, 플로트의 벽은 물보다 질량이 작은 액체, 일반적으로 가솔린으로 채워져 있습니다. 수중 바시스카프의 진행은 전기 모터로 구동되는 버섯 프로펠러의 회전으로 인해 수행됩니다.

바티스카프의 역사

처음으로 수중 심해스카프를 만들려는 아이디어는 제2차 세계대전 이전에 스위스 과학자 오귀스트 피카르(Auguste Picard)에게서 나왔습니다. 그는 물의 질량보다 질량이 작은 액체로 플로트를 사용하여 실린더를 압축 산소로 교체하는 것을 제안한 최초의 사람이었습니다. Picard의 엔지니어링 아이디어는 성공했으며 이미 1948년에는 바시스카프의 첫 번째 프로토타입이 출시되었습니다.

이 클래스의 장치를 만드는 것은 바다의 바닥과 깊은 바다를 연구해야 할 필요성의 영향을 받았습니다. 전통적인 잠수함은 특정 제한된 깊이까지만 하강할 수 있습니다. 놀랍게도 설계자들은 대형 잠수함의 경우에도 극한 깊이의 압력을 견딜 수 있을 만큼 충분히 견고한 선체를 제작할 수 있습니다. 그러나 잠수함이 상당한 깊이까지 가라앉는 것을 막는 또 다른 문제를 해결하는 것은 여전히 불가능하다.

물 표면으로 떠오르기 위해 전통적인 잠수함은 압축 산소를 사용하여 물을 구획 밖으로 밀어냅니다. 그러나 1500m 이상의 다이빙 중에는 물의 중력의 영향으로 실린더의 산소가 그 특성을 잃습니다. 즉, "압축"이 중단됩니다.

수심 2000m까지 가라앉을 수 있는 잠수함이 있다. 그럼에도 불구하고, 바시스카프의 침수 깊이는 훨씬 더 큽니다.

바티스카프 다이빙

휘발유나 기타 액체를 채운 플로트를 사용하면 수중 심해 잠수정이 물 표면에 머물면서 부유할 수 있습니다. 탱크에 물을 채운 후 바티스카프를 깊이까지 담그는 과정이 시작됩니다.

과도한 물 밀도로 인해 수중 수심이 매달린 경우, 용기를 바닥까지 낮추기 위해 부력 액체가 플로트에서 방출됩니다. 그 후, 바티스카프를 담그는 과정이 재개됩니다.

바티스카프를 바닥까지 내리는 것은 그리 어렵지 않은데, 어떻게 다시 들어올리나요? 이를 위해 수중 수심스카프에는 강철탄으로 채워진 특별한 칸이 있습니다.배가 수면에 올라와야 할 때 포탄이 발사되고 플로트가 바티스카프를 수면으로 끌어당깁니다. 배에는 물 표면으로의 배시스카프 상승 속도를 높이기 위한 압축 산소 탱크도 있습니다.

바티스카프 다이빙 깊이

위에서 언급한 바와 같이 바시스카프의 침수 깊이는 다른 수중 차량보다 훨씬 더 깊습니다. 1960년에 수정됨 Bathyscaphe "Trieste"는 10919미터의 기록적인 깊이까지 잠수했습니다.. 배의 승무원들은 놀랍게도 그러한 깊이에서도 물고기를 보았습니다.

바시스카프의 침수에 관한 또 다른 흥미로운 사실: 세계 바다 밑바닥으로 가라앉은 최초의 사람은 유명한 감독 제임스 카메론입니다.

우리 조선사에도 자랑할 것이 있습니다. 러시아 엔지니어가 설계한 수중 심해 탐사선 미르(Mir)가 북극해 바닥에 가라앉았습니다. 바시스카프의 잠수 수심은 4261m였으며, 그 후 배와 선원들은 지구상에서 가장 춥고 위험한 바다 밑바닥에서 약 한 시간을 보냈습니다.

해양 연구.

22. Bathysphere 및 Bathyscaphes.

이러한 장치에 대해 알아보기 전에 독자들에게 인내심을 갖고 이 문제의 역사에 대한 짧은 이야기를 읽어 보시기 바랍니다.

그리고 이 역사는 수세기 전, 더 정확하게는 기원전 4세기로 거슬러 올라갑니다. 고대 원고에 따르면 알렉산더 대왕(기원전 356-323년)은 일종의 투명한 물질과 당나귀 가죽으로 만든 다이빙 벨을 타고 해저에 가라앉은 것으로 알려져 있습니다. 이 다이빙에 대한 자세한 내용은 연대기에 나와 있지 않습니다. 이 사건이 실제인지 아닌지는 말할 수 없습니다. 특히 연대기에서는 알렉산더 대왕이 물속에 머물 당시 헤엄쳤던 물고기의 믿을 수 없는 크기에 대해 이야기하고 있기 때문입니다. 그러나 환상적인 이야기 임에도 불구하고 그러한 이야기의 사실은 이미 그 당시 사람들이 물에 잠기고 다이빙 카메라와 같은 일종의 장치를 사용하는 것에 대해 생각하고 있음을 시사합니다.

현대 수심구의 여러 원형이 16~19세기에 유럽에 나타났습니다. 이 중 영국 천문학자 핼리(Halley)의 프로젝트에 따라 1716년에 만들어진 다이빙 벨이 큰 관심을 끌고 있는데, 1531년, 1607년, 1682년에 관측된 혜성이 동일하다는 것을 1696년에 발견한 에드먼드 핼리(Edmond Halley)가 바로 그 것이다. 혜성. 우리가 핼리 혜성을 마지막으로 본 것은 1986년이었습니다. 지구 지역에서 핼리 혜성이 나타나는 빈도는 약 76년입니다. 이는 50년 후인 2062년에 오늘날 우리의 젊은 독자들이 하늘에서 핼리 혜성을 볼 수 있다는 것을 의미합니다. 우리는 독자들이 천문학에 대한 이 짧은 여담 때문에 우리를 판단하지 않기를 바랍니다.

그렇다면 Halley는 1716년에 무엇을 디자인했습니까? 그것은 나무 종, 바닥이 열려 16-18m 깊이까지 낮출 수 있으며 5 명이 들어갈 수 있거나 오히려 허리 깊이 물속에 서있을 수 있습니다. 그들은 공기가 가죽 슬리브를 통해 종으로 들어가는 표면에서 차례로 낮아진 두 개의 통에서 공기를 받았습니다. 배출 공기는 벨 상단에 위치한 밸브를 통해 배출되었습니다. 종 안에 잠수부 한 명만 있었다면 가죽 헬멧을 쓰고 종 밖에서도 두 번째 호스를 통해 공기를 받아 관찰을 할 수 있었다.

이러한 종의 가장 큰 단점은 깊은 곳에서 사용할 수 없다는 것입니다. 가라앉으면서 수압은 높아지고, 종 내부의 공기는 밀도가 높아 숨을 쉴 수 없게 된다.

개발 논리에 따른 다음 단계는 금속구의 테스트였습니다. 1865년 프랑스 디자이너 바쟁(Bazin)이 현창이 있는 밀봉된 금속 껍질에서 첫 번째 다이빙을 수행했습니다. 그의 구체는 강철 케이블을 통해 75m 깊이까지 내려갔습니다. 성공적인 테스트 후 이러한 수심구의 추가 개선 방향이 결정되었지만 당시의 기술적 역량으로 인해 구현이 불가능했습니다.

그로부터 불과 65년 후인 1930년에 구형 잠수기, 벽의 강도로 인해 훨씬 더 깊은 깊이로 내려갈 수있었습니다. 미국의 자연주의자인 William Beebe와 두 명의 엔지니어인 Otis Barton과 John Butler가 디자인했습니다. 그것은 내경 약 135cm, 벽 두께 약 4cm, 무게 2.5톤의 강철 구체였다. 해저구에는 직경 20cm, 두께 7.6cm의 석영 유리로 만든 세 개의 둥근 구멍과 직경 36cm의 구멍이 있었는데, 연구자들은 이를 심각하게 "문"이라고 불렀습니다. 말하자면, 해수욕장에는 산소가 들어 있는 실린더, 이산화탄소와 수분의 화학 흡수제가 들어 있는 용기, 그리고 수많은 관찰 도구가 있었습니다. 무료로 남아 있는 책에는 연구원 W. Bibi와 O. Barton이 세 명 사망하여 몸을 구부린 채 누워 있었습니다. 생물권 외부에는 탐조등을 설치해 자연광의 한계를 넘어 바다를 밝히고, 내부에는 선박과 통신할 수 있는 전화기를 설치했다. 배에서 해저구는 꼬이지 않는 강철 케이블 하나로 내려졌습니다.

버뮤다 근처에서 첫 번째 다이빙을 하는 동안 W. Beebe와 O. Barton은 수심 420m에 도달했습니다. 1934년에 그들은 같은 지역에서 수심 923m까지 잠수했습니다. 그들이 물속에서 보낸 시간은 이미 수십 분, 심지어 몇 시간으로 추정되었으며 공기 공급과 재생 가능성으로 인해 제한되었습니다. 1930년부터 1934년까지 그들은 30번이나 깊은 곳으로 내려가 창문을 통해 수중 주민들의 이상한 세계를 지켜보았습니다. 다른 관찰 중에서도 Beebe와 Barton은 다양한 깊이에서 햇빛의 스펙트럼 구성에 대한 흥미로운 데이터를 얻었습니다.

마침내 1949년 여름, 약간 수정된 디자인의 심해구에 있는 Barton은 캘리포니아 해안에서 1372m 깊이까지 가라앉았는데, 이는 당시 이러한 유형의 해양학 장비에 대한 기록이었습니다.

바다 깊은 곳으로 내려가는 Beebe와 Barton은 전화로 배의 승무원과 연락을 유지했기 때문에 나머지 세계와 완전히 단절되지 않은 느낌을 받았습니다. 하지만 이 사람들은 참으로 큰 용기를 갖고 있었을 것입니다! 그들은 각 다이빙에서의 생활이 케이블의 강도와 고정의 신뢰성에만 달려 있다는 것을 잘 알고 있었습니다. 케이블이 끊어지면 아무도 케이블을 구할 수 없으며 무거운 해저구체는 영원히 해저에 남아 있게 됩니다.

Bathysphere의 주요 단점은 분명합니다. 이것은 첫째, 장치의 침수 및 복구 원리, 즉 표면 지원 선박에 대한 의존성, 독립적 상승이 불가능하다는 원리입니다. 둘째, 물 속(또는 바닥)의 수심구는 움직이지 않으며, 연구자들은 수심구에 가장 가까운 주변 공간을 수동적으로 관찰합니다.

이러한 단점에서 자유롭습니다. 바시스카프- 승무원이 직접 움직임을 제어하는 완전 자율형 심해 연구 차량입니다. 바티스카프는 동반 선박과 어떤 식으로든 연결되어 있지 않습니다. 그들 사이의 통신은 무선으로 이루어지며 배는 바티스카프를 항구에서 연구 지역까지 전달(또는 견인)하는 데 사용됩니다.

바시스카프의 아이디어는 스위스의 물리학자인 교수에 의해 구현되었습니다. 오귀스트 피카드. 바티스카프를 설계하고 계산할 때 Piccard는 성층권 풍선의 설계 및 작동에 대한 개인적인 경험을 활용했습니다. 사실 그는 그의 연구 과제 중 일부를 해결하기 위해 풍선을 타고 성층권으로 올라가기로 결정했습니다. 이를 위해 그는 1930년에 벨기에 국립 연구 재단의 비용으로 가압 곤돌라와 헬륨으로 채워진 리프팅 실린더가 있는 성층 장치를 설계하고 제작했습니다. 이 성층권 풍선을 타고 피카르는 1931년에 성층권으로 솟아올라 15781미터의 높이에 도달했고, 1932년에 성층권 풍선은 그의 디자이너를 16201미터의 높이까지 끌어올렸습니다. 고도 기록에 대해 이야기하면 1933 년 Piccard 이후 E. Birnbaum 교수와 조종사 G. Prokofiev 및 K. Godunov가 조종하는 성층권 풍선 "USSR"이 18,500 미터 높이까지 상승했으며 1 년 나중에 성층권 풍선 "Osoaviakhim"은 높이 22km에 도달했습니다. 불행히도이 비행은 비극적으로 끝났습니다. 사고가 발생했고 성층권 풍선 P. Fedoseenko, I. Usyskin 및 A. Vasenko의 조종사가 사망했습니다.

피카르는 성층권 기구와 바티스카프의 수직 움직임이 하나의 일반적인 패턴을 따른다는 것을 처음으로 이해했습니다. 하강 및 상승 중에 둘 다 외부 압력 변화의 영향을 받습니다. Stratostat는 가벼운 가스로 채워진 풍선 덕분에 대기권에서 움직입니다. 이는 바시스카프에는 바닷물보다 가벼운 물질로 채워진 일종의 부유물인 풍선도 있어야 함을 의미합니다. 부유물에 대한 물질의 집합적 상태는 환경, 즉 액체와 동일해야 합니다. 플로트의 필러로 가솔린이 선택되었습니다. 압력이 변하면 주변 해수와 휘발유가 거의 같은 정도로 수축하거나 팽창하고, 실린더 쉘(부유체)은 양쪽에서 동일한 압력을 받기 때문에 변형되지 않습니다.

성층권 풍선의 곤돌라는 가볍고 벽이 얇습니다. 왜냐하면 상승 높이에 따른 압력 변화가 미미하기 때문입니다. 가장 높은 상승에서도 1기압 미만입니다. Bathyscaphe의 작동 조건은 완전히 다릅니다. 깊은 깊이의 곤돌라는 수천 기압의 수압에 노출됩니다. 따라서 벽의 강도에 대한 요구 사항이 있습니다.

따라서 성층권 풍선과 같은 바시스카프는 휘발유로 채워진 실린더(부동체)와 이에 연결된 내구성 있는 강철로 만들어진 구형 곤돌라의 두 가지 주요 부분으로 구성됩니다. 공기가 정상적인 대기압을 갖는 이 강철 구체에는 승무원이 수용됩니다. 바시스카프를 잠수하려면 가솔린의 일부가 실린더에서 방출됩니다. 바닥에 부딪히는 것을 피하기 위해 수중 비행사는 강철 탄환인 밸러스트의 일부를 떨어뜨립니다. 수평 이동에는 전기 모터로 구동되는 소형 프로펠러가 사용됩니다. 수면으로 올라오려면 밸러스트를 다시 떨어뜨려야 합니다. 바시스카프에는 생명 유지 및 제어 시스템에 필요한 장비는 물론 수중 연구용 장비도 장착되어 있습니다. 물론, 강철 구체, 제어 부품, 밸러스트, 실린더 내 가솔린 등의 질량과 부피의 비율은 바티스카프의 수직 조종과 안정적인 상승을 보장하기 위해 엄격하게 계산됩니다.

바시스카프의 첫 번째 실험 모델 FRNS-2 1950년에 건조되었으며 프랑스 해군 소속이었습니다. 약어 FRNS번역하면 "국립과학연구재단"을 의미합니다. 실험적인 바티스카프 모델 FRNS-2는 전체 크기로 제작되었으며 제작진 없이 테스트되었습니다. 그런 다음 FRNS-3 바시스카프가 제작되었고 트리에스테. 세 개의 바티스카프 모두 동일한 디자인의 곤돌라를 가지고 있었습니다. 강철 곤돌라, 즉 바티스카프의 선실은 내부 직경이 2미터였습니다. 두 사람이 엄마 자궁에 있는 배아의 자세로 두 배로 앉을 필요 없이 편안하게 앉을 수 있습니다. 주조 벽의 두께는 9cm이고 창문이 있는 부분에서는 15cm로 증가되었으며 계산에 따르면 이러한 곤돌라는 높이 16km의 물기둥의 압력을 견딜 수 있습니다. 이러한 곤돌라를 갖춘 심해스카프는 세계 해양의 어느 지점에서나 바닥으로 가라앉을 수 있습니다. 바다의 깊이는 12km를 넘지 않습니다. 플로트 본체와 가스 탱크의 벽은 강판으로 만들어졌으며 고압용으로 설계되지 않았습니다. 해수가 바닥에 있는 구멍을 통해 자유롭게 통과하여 플로트 내부와 외부의 압력 균형을 맞춥니다. 휘발유는 물보다 가볍고 항상 플로트 상단의 물 위에 머물기 때문에 물과 휘발유가 섞일 위험이 없습니다. 깨지기 쉬운 유리 대신 완전히 투명한 광택 플렉시 유리가 바시스카프의 현창에 사용되었습니다. 공중에 장비가 장착된 곤돌라의 무게는 11톤이고 물 속에서는 약 절반이며 15입방미터의 휘발유로 균형을 이룰 수 있습니다. 그러나 플로트 쉘의 자체 무게와 휘발유 탱크 벽뿐만 아니라 수직 조종과 누출 시 바티스카프 플로트에 필요한 휘발유 공급을 고려합니다. FRNS-2그리고 FRNS-3 30m3의 휘발유를 급유하고 떠 다닙니다. 트리에스테- 100입방미터 이상. 수중 풍경을 밝히기 위해 두 개의 스포트라이트가 플로트에 부착되었습니다.

바티스카프 "트리에스테" Auguste Piccard가 Bathyscaphe FRNS-2 설계 경험을 고려하여 설계했습니다. 그의 아들 Jacques Piccard는 트리에스테 건설에 적극적인 지원을 제공했습니다. 바티스카프 "트리에스테" 1953년 8월에 발사되었다. 1953~1957년 기간. 지중해에서 여러 번의 다이빙이 이루어졌습니다. 동시에 주요 조종사는 Jacques Piccard였으며 당시 이미 69세였던 아버지와 함께 첫 다이빙을 했습니다. 그래서 1953년에 그들은 당시 기록적인 수심 3150미터까지 지중해에 뛰어들었습니다.

1년 후 바시스카프에서 FRNS-3프랑스 장교 조르주 와우드(Georges Waud)와 피에르 빌름(Pierre Wilm)은 지중해에서 수심 4,000m 이상 가라앉았습니다. 깊이의 정복이 시작되었습니다.

1958년 바티스카프 "트리에스테"미 해군이 구입한 후 독일의 Krupp 공장에서 구조적으로 개조했습니다. 기본적으로 개선 사항은 내구성이 더 뛰어난 곤돌라를 제조하는 것이었습니다. 1958~1960년 Jacques Piccard는 Trieste Bathyscaphe의 주요 조종사로 남아 있었으며 그 당시 그는 이미 교수가되었고 심층 다이빙에 대한 광범위한 경험을 얻었습니다. 그리고 1960년 초에 Jacques Piccard는 그의 다음 65번째 다이빙을 바다에서 가장 깊은 곳, 즉 마리아나 해구로 만들기로 결정했습니다.

1959년 마리아나 해구의 가장 깊은 지점 근처인 Guem 섬 지역에서 소련 연구 선박 Vityaz가 운항되었으며 음향측심기는 11,022m의 깊이를 기록했습니다. Jacques Piccard의 심해 탐험이 보조 선박 "Lewis"와 "Wondenks"의 일부로 진행된 곳이 바로 이곳입니다. 마지막은 견인이었다 바티스카프 "트리에스테". 11km 깊이의 위치를 최대한 정확하게 파악한 후 다이빙이 시작되었습니다. 1960년 1월 23일 08시 23분에 트리에스테 호는 마리아나 해구 바닥으로 진수했습니다. Jacques Piccard와 함께 미 해군 Don Walsh 중위는 바시스카프의 곤돌라에 탑승했습니다. 두 수중 비행사 모두 자신이 노출된 위험의 정도를 명확하게 이해했습니다. 그들은 바닥에 도달할 때쯤 곤돌라 벽에 가해지는 물의 총 압력이 170,000톤이 될 것이라는 것을 알고 있었습니다. 이 엄청난 하중의 영향으로 강철 구의 직경은 3.7mm 감소합니다. 그리고 작은 균열이라도 나타나면 1100 기압의 압력에서 제트기가 곤돌라 내부에 부딪히며 그 파괴력은 기관총 폭발의 힘을 능가합니다. 다행히도 가장자리가 거칠지는 않았지만 모든 것이 잘 진행되었습니다. 약 4km 깊이에서 선박과 통신을 제공하는 초음파 송신기가 작동을 멈췄지만 곧 연결이 다시 작동하기 시작했습니다. 수심 8km 지점에서 연결 현관의 창문이 터졌지만 위험하지는 않았습니다. Jacques와 Don이 이러한 어려움을 어떻게 견뎌냈는지는 추측하기 쉽습니다. 1시에 D. Walsh는 다음과 같이 보고했습니다. 트리에스테바닥으로 가라 앉았습니다. 그것은 마리아나 해구의 평평하고 촘촘한 바닥이었습니다. 도달한 깊이는 10919미터였습니다. 이 기록은 결코 깨지지 않을 것입니다. 왜냐하면 바다의 최대 깊이가 고작 103미터 더 높기 때문에 어떤 새로운 기록에도 의미가 없기 때문입니다. 트리에스테 다이빙은 5시간, 상승은 3시간 정도, 바닥에서 보낸 시간은 20분 정도 걸렸다. 약 11km 깊이에서 수중 비행사들은 가자미와 비슷한 작은 물고기와 새우를 보았습니다.

다른 다이빙 중 트리에스테, 부분적으로 현대화되었으며, 실종된 미 해군 핵잠수함 Thresher(USS Tresher SSN-593)를 찾기 위해 1963년 4월 대서양에서 잠수한 것을 기록합니다. 1963년 가을, 바시스카프(bathyscaphe) 트리에스테분해되었습니다.

재건 후 이 바시스카프의 이름은 "트리에스테 II". 이 수정은 외경 2.16m, 벽 두께 127mm, 무게 13톤, 수중 8톤의 내구성이 더 뛰어난 곤돌라를 갖추었습니다. Bathyscaphe의 유용한 디자인 개선은 플로트 본체에 내부 용골을 설치하고 외부 안정 장치를 설치한 것입니다. 이는 롤링 또는 감소의 발생을 방지하기 위해 수행되었습니다. 결국 바다의 해류와 파도는 아시다시피 물의 상층뿐만 아니라 깊이에도 존재합니다.

"트리에스테 II" 1964년에는 Thresher 잠수함을 찾기 위해 여러 차례 잠수를 시도했지만 성공하지 못했습니다.

다른 모델의 심해 차량은 프랑스 군 기술자 Georges Waud와 Pierre Wilm이 설계했습니다. 1962년에는 삼중 바시스카프를 출시했습니다. "아르키메데스"프랑스와 일본이 혼합된 승무원과 함께 일본 해안에서 떨어진 이즈-본닌 해구 바닥까지 수심 9180m까지 가라앉았습니다. 1964년에 프랑스 전문가들은 이 잠수정의 도움으로 대서양 푸에르토리코에서 가장 깊은 해구 중 하나의 바닥을 탐사하여 수심 8550m까지 내려갔습니다.

심해 차량의 도움으로 여러 나라의 연구자들은 마리아나 해구나 푸에르토리코 해구와 같은 세계 해양의 가장 깊은 곳에 있는 해저와 그 주민을 직접 눈으로 볼 수 있는 기회를 가졌습니다. 20세기 중반까지 많은 과학자들이 완전한 어둠과 영원한 추위가 지배하는 7,000미터 이상의 깊이에서 생명체의 가능성에 의문을 제기했기 때문에 이것은 더욱 중요했습니다. 예를 들어, Jacques Piccard와 Don Walsh가 1960년 1월 하강한 약 11km 깊이의 마리아나 해구 바닥에서 선외 온도계에 의해 기록된 수온은 3.4°C에 불과했습니다.

이 모든 것이 그렇습니다. 그러나 반면에 10~11km의 바다 깊이는 여전히 규칙이라기보다는 예외입니다. 이러한 깊이의 해저 면적은 해저 전체 면적에 비해 매우 작은 부분입니다. 가장 큰 영역은 최대 4-6km 깊이의 해저 영역을 차지하며 선반의 깊이는 훨씬 더 작습니다. 해양학의 대부분의 과학적 문제를 해결하기 위해 바다의 가장 깊은 곳까지 내려갈 필요는 전혀 없습니다. 극한 깊이(10~12km)에서 작동하도록 설계된 차량은 설계, 제조, 테스트, 작동 등 수명주기의 모든 단계에서 매우 많은 재료와 금전적 비용이 필요합니다. 그러한 비용은 수억 달러로 추산됩니다. 물론 심해 잠수정은 최고의 신뢰성 요구 사항을 충족해야 합니다. 최대 4~6km 깊이에서 작업할 수 있도록 저렴하고 안정적인 장치가 설계 및 제작되었습니다. 그러한 깊이로 다이빙하려면 플로트 풍선이 없을 수 있으며 스트레스를 덜 받는 곤돌라는 내구성이 떨어지는 재료로 만들어지고 크기가 증가하여 승무원이 작업할 수 있는 더 나은 조건을 만듭니다.

1965년 미국 디자이너 E. Venk는 바시스카프를 만들었습니다. "알루미너트"최대 4500미터 깊이의 작업에 적합합니다. 이 심해스카프에는 플로트가 없으며 알루미늄 합금으로 만들어진 선체는 접는 선석, 난방 장치 등 최적의 작업 및 휴식 조건이 생성되는 세 명의 수중 비행사를 위해 설계되었습니다. 승무원은 낮 동안에도 계속해서 심해스카프 작업을 할 수 있습니다.

같은 해(1965)에 바시스카프(bathyscaphe)가 제작되었습니다. "앨빈", 디자이너인 미국 해양학자 Allen Weine의 이름을 따서 명명되었습니다. 이 장치는 최대 1800-2000m 깊이에서 작동하도록 설계되었습니다. 3명의 승무원이 하루 종일 장치에 탑승할 수 있습니다. 장치의 도움으로 "앨빈" ("앨빈") 다수의 성공적인 수문학 및 생물학적 연구가 수행되었습니다. 이러한 연구 중 하나에 대해 이야기해 보겠습니다.

1977년에 미국의 지질학자들과 지구화학자들은 에콰도르 해안의 태평양 해저 부분을 조사했습니다. 그 지역에는 태평양 해저 능선의 박차가 있습니다. 바다에서 나오면 화산 갈라파고스 제도의 형태로 물 위로 솟아오릅니다. ~에 "앨빈"선외 물의 온도를 지속적으로 기록하고 후속 분석을 위해 샘플링할 수 있는 장비가 설치되었습니다. 바닥 토양과 움직이지 않는 동물의 샘플을 채취하기 위한 기계 팔 형태의 장비도 있었습니다. 얼어붙은 용암류로 뒤덮인 해저의 생명이 없는 공간 사이, 거대한 돌로 뒤덮인 산 협곡 사이에서 관찰자들은 직경 약 50m의 넓은 흰색 고리를 본 다음 직경 50~100m의 동일한 고리를 몇 개 더 보았습니다. . 이 고리는 살아있는 것으로 밝혀졌습니다. 두꺼운 흰색 껍질을 가진 수천 개의 큰 연체 동물로 구성되었습니다. 일부 이매패류 연체동물의 껍질 길이는 30~40cm에 이릅니다. 흰게와 다른 갑각류도 이곳으로 이동하고 있었습니다. 물고기는 이 고리 주위를 헤엄쳤습니다. 언제 "앨빈"고리 중앙 위로 마우스를 가져가면 외부 온도계의 수온이 최대 22°C로 표시되었습니다. 작은 주변 지역의 물은 해저 아래의 균열을 통해 분출되는 열수 분출구에 의해 이 온도로 가열되었습니다. 바다의 심해 주민은 따뜻한 물에 익숙하지 않습니다. 따라서 그들은 뜨거운 제트의 출구 지점에서 일정 거리에 위치하여 해저 균열 주위에 고리를 형성했습니다. 이 생물들이 있던 물의 온도는 3-4도를 넘지 않았습니다. 다이빙 "알비나"몇 가지 발견으로 이어졌습니다. 첫째, 해저의 이 지역에 열수천의 존재가 밝혀져 이곳에 다양한 동물이 존재하기 위한 조건을 제공했으며, 동물학자의 결론에 따르면 대부분은 이전에는 과학에 알려지지 않았습니다. 둘째, 깊은 수심(2000~3000m)에서 이들 동물에게 먹이를 주는 원천과 방법이 발견됐다. 지구의 내장에서 나오는 이산화탄소와 황화수소로부터 합성되는 유황 박테리아가 이러한 수중 온천 근처에서 연체동물과 벌레의 먹이가 되는 것으로 밝혀졌습니다. 조개류와 벌레는 물고기와 게의 먹이입니다.

1960년대부터 수백 대의 수중 차량이 러시아, 미국, 캐나다, 일본, 독일, 프랑스 및 기타 국가에서 선반 내에서 다양한 작업을 수행하도록 설계 및 제작되었습니다. 이러한 장치의 예상 침수 깊이는 200m에서 2000m까지 다릅니다.

세계 해양의 깊은 곳까지 잠수할 수 있는 장치는 현재 전 세계에 12개도 채 되지 않습니다.

과학적 목적을 위한 심해 차량 주제의 결론에서 우리는 별도로 다음과 같은 러시아 연구 단지에 주목합니다. "세계".

바다 밑바닥으로 다이빙할 수 있는 기회는 스위스의 과학자이자 발명가인 Auguste Piccard 덕분입니다. 브뤼셀 대학의 물리학 교수로서 Piccard는 대기 연구에 적극적으로 참여하여 대기 연구의 준비 및 구현에 적극적으로 참여했습니다. 여러 항공편스트라토스타트에.

첫 비행은 1931년 5월 27일 아우크스부르크 현장에서 이루어졌으며, Auguste Piccard 외에도 Paul Kipfer가 참여했습니다. 과학자역사상 처음으로 그들은 성층권으로 올라갔습니다. 그들이 도달한 높이는 15,785미터였습니다.

두 번째 비행은 1932년 8월 18일에 이루어졌습니다. 이번에는 Max Cosins가 Piccard를 타고 비행했습니다. Stratostat 발사는 취리히에서 이루어졌으며 도달 높이는 16,200m였습니다. 전체적으로 Auguste Piccard는 27번의 비행에 참여하여 최대 고도 23,000m에 도달했습니다.

1930년대 중반, Piccard는 인간이 접근할 수 없는 바다 깊이를 탐험하기 위해 가압 곤돌라(성층권 풍선의 모습)와 함께 풍선을 사용할 수 있다는 아이디어를 내놓았습니다. 아아, 시작 제2차 세계 대전그는 1937년에 시작된 발전에 대해 논리적인 결론을 내리는 것을 허용하지 않았습니다.

피카르는 전쟁이 끝난 1945년에 그들에게 돌아왔습니다. 그 결과 장치는 "깊은"과 "용기"를 의미하는 그리스어 어근에서 단어를 형성한 바시스카프(bathyscaphe)라고 불렸습니다. Piccard의 창조물은 다음과 같습니다. 승무원을 위한 밀봉된 강철 곤돌라에 대형 플로트가 부착되어 있고 부력을 보장하기 위해 휘발유로 채워져 있습니다. 다이빙 후 수면으로 올라오려면 수 톤의 강철 밸러스트가 사용되었습니다. 안정기는 다이빙 중에 전자석에 의해 고정되었습니다. 이 설계는 장비 고장이 발생하는 경우에도 바티스카프의 상승을 보장합니다.

최초의 심해 잠수정

첫 번째 Bathyscaphe는 코드명 FNRS-2를 받았으며 테스트는 1948년에 이루어졌으며 2년 후 이 장치는 프랑스 함대에 인도되었습니다. 1954년까지 FNRS-2에는 여러 가지 수정이 이루어졌습니다. 그 결과 승무원이 탑승한 바시스카프는 잠수수심 4,176미터.

Auguste Piccard가 이미 그의 아들 Jacques와 함께 작업한 다음 장치는 이탈리아 도시 Trieste의 조선소에서 조립된 Trieste Bathyscaphe였으며 그 이름을 따서 명명되었습니다. Jacques Piccard는 미 해군 Don Walsh 중위와 함께 세계 해양에서 가장 깊은 곳인 마리아나 해구 바닥까지 최초로 잠수한 것이 바로 이 장치였습니다. 탐험가는 10,916미터의 깊이를 정복했습니다.

역사상 바시스카프(휘발유 플로트 포함)는 5개뿐이며, 그 중 2개(FNRS-2 및 트리에스테)는 Auguste Piccard가 디자인했습니다. 다른 수익은 미국("Trieste-2"), 프랑스("Archimedes") 및 소련("Poisk-6")에서 창출되었습니다.

이야기추가 수중 연구는 이미 심해 유인 차량과 연결되어 있는데, 이 차량의 설계에는 휘발유로 채워진 플로트가 부족하기 때문에 공식적으로는 심해 탐사선이 아닙니다. 이러한 장치 중 하나에 대해 자세히 설명합니다.

심해잠수정 '미르'

일반적으로 두 가지 장치가 있습니다. 오늘날 둘 다 러시아 과학 아카데미에서 사용되며 연구 선박 Akademik Mstislav Keldysh에 기반을 두고 있습니다. 미르 잠수정의 역사는 소련 과학 아카데미가 심해 연구를 위해 잠수정을 처분하기로 결정한 1980년대 초에 시작되었습니다.

소련 영토에서는 그러한 장치를 만드는 것이 불가능했으며 해외에서 주문하려고 시도했습니다. 그 결과 미국과 소련 사이에 외교적 위기가 발생했다. 이는 장치 건설에 대해 처음 협상이 진행된 캐나다를 포함한 여러 국가가 "소련에 첨단 기술을 수출"할 권리가 없다는 국제 조약과 관련하여 발생했습니다.

그 결과 미르 우주선의 건설이 핀란드에서 이루어졌습니다. 그러나 이번 경우에도 외교적 난관이 없지 않았다. 그러나 장치는 결국 제작되었을 뿐만 아니라 성공적으로 작동되었습니다.

장치에 대한 아이디어와 개발은 전적으로 소련 과학자와 디자이너의 장점입니다. Mir 장치는 핀란드 회사인 Rauma Repola가 1987년에 제조하여 기본 선박에 설치했습니다. 기본 선박인 "Akademik Mstislav Keldysh"는 1981년 Rauma시에 있는 핀란드 조선소 Hollming의 재고를 떠났습니다. 현재 선박과 장치는 해양학 연구소에 속해 있습니다. P.P. 쉬르쇼프 RAS.

세계구조"

장치의 몸체는 마르텐사이트로 만들어진 구형 곤돌라이며, 합금된강철, 니켈 함량 18%. 니켈-카드뮴 배터리 100kWh가 발전소로 사용됩니다.

기내에는 조종사, 엔지니어, 과학자 관찰자 등 3명의 승무원이 탑승할 수 있습니다. 관찰자와 엔지니어는 측면 벤치에 누워 있고, 조종사는 대시보드 앞 틈새에 앉거나 무릎을 꿇고 있습니다. 긴급 구조 시스템도 제공된다.

적용 범위

제한 깊이, Mir 장치에서 사용할 수 있는 거리는 6,000미터입니다. 이를 통해 다양한 결과에 초점을 맞춘 연구가 가능해졌습니다. 예를 들어, 이 장치는 Komsomolets 잠수함 침몰 현장을 조사하는 데 사용되었습니다.

시운전 순간부터 1991년까지 Mir 차량은 태평양, 대서양 및 인도양에서 35번의 연구 탐사에 참여했습니다. 이미 소련 붕괴 이후 Mir 장치는 연구에 사용되었습니다. 바이칼 호수이번 탐사는 2008년에 이뤄졌다. 2011년에 이 장치는 스위스 제네바 호수 연구에 사용되었습니다.

무료 전자 백과사전 Wikipedia, "Batiscaphe" 섹션.
무료 전자 백과사전 Wikipedia, "심해 유인 차량 "FNRS-2" 섹션
무료 전자 백과사전 Wikipedia, "Trieste(bathyscaphe)" 섹션
무료 전자 백과사전 Wikipedia, "세계(심해 차량)" 섹션.
Yurnev A.P. 무인 수중 차량.

백과사전 유튜브

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성층권 풍선 이후에 바티스카프를 디자인하기 시작한 이유에 대한 질문에 Auguste Piccard는 다음과 같이 언급했습니다.

이러한 장치는 목적이 반대이지만 서로 매우 유사합니다.

그는 평소의 유머 감각으로 이렇게 설명했습니다.

아마도 운명은 두 장치를 모두 만들기 위해 이러한 유사성을 정확하게 만들고 싶었을 것입니다. 한 과학자는 ...

물론, 바시스카프를 만드는 것은 아이들에게 재미가 없습니다. 무한히 많은 복잡한 문제를 해결해야 합니다. 그러나 극복할 수 없는 어려움은 없습니다!

오귀스트 피카드

설계

Bathyscaphe FNRS-3의 디자인 플로트 필러로 사용하는 것이 매우 유망합니다. 리튬- 밀도가 물의 절반에 가까운 금속(더 정확하게는 534kg/m 3). 이는 1입방미터의 리튬이 1입방미터의 휘발유보다 거의 170kg 더 많은 물을 떠다니게 할 수 있음을 의미합니다. 그러나 물과 적극적으로 반응하는 알칼리 금속인 리튬은 이러한 물질을 확실하게 분리하고 접촉을 방지해야 합니다. 일부 구조 재료의 기계적 성질
바시스카프는 배터리로부터 전력을 공급받습니다. 배터리 뱅크와 전해질을 절연액이 둘러싸고 있으며 멤브레인을 통해 해수압이 전달된다. 배터리는 깊은 곳에서는 분해되지 않습니다.
바시스카프는 전기 모터로 구동되고 프로펠러는 프로펠러입니다. 전기 모터는 배터리와 동일한 방식으로 보호됩니다. Bathyscaphe에 선박의 방향타가 없으면 엔진 하나만 켜서 회전이 이루어졌으며 엔진이 다른 방향으로 작동하여 거의 그 자리에서 회전했습니다.
배시스카프의 표면으로의 하강 및 상승 속도는 깔때기 모양의 벙커에 위치한 강철 또는 주철 탄 형태의 주 밸러스트를 떨어뜨려 조절됩니다. 깔때기의 가장 좁은 지점에는 전자석이 있으며, 자기장의 작용으로 전류가 흐르면 샷이 "단단해지는" 것처럼 보이고 전류가 꺼지면 쏟아집니다.
리튬으로 채워진 플로트가 있는 심해스카프는 흥미로운 특징을 가질 것입니다. 리튬은 실질적으로 비압축성이므로 잠수할 때 심해스카프의 상대적 부력이 증가하고(깊이에서 해수의 밀도가 증가함) 심해스카프는 "걸립니다". Bathyscaphe에는 휘발유가 들어 있는 보상 구획이 있어야 합니다. 하강을 계속하려면 휘발유의 일부를 방출하여 부력을 줄여야합니다.
비상 상승 시스템은 드롭다운 잠금 장치에 매달린 비상 밸러스트입니다. 자물쇠는 전자석에 의해 열리지 않으며 재설정하려면 전류를 끄는 것으로 충분합니다. 배터리와 가이드에는 유사한 마운트가 있습니다. 즉, 길고 꼬이지 않고 자유롭게 매달린 강철 로프 또는 앵커 체인입니다. 가이드드롭은 해저에서 직접 하강 속도(완전히 정지할 때까지)를 줄이도록 설계되었습니다. 배터리가 방전되면 밸러스트, 배터리 및 수력 장치가 자동으로 재설정되고 바티스카프가 표면으로 떠오르기 시작합니다.

다이빙 및 수면용 배시스카프
- 표면적으로 바시스카프는 휘발유로 채워진 구획으로 유지되며 밸러스트 수 탱크, 곤돌라에 승무원을 착륙시키기 위한 샤프트 및 탄통의 여유 공간이 공기로 채워져 있기 때문입니다.
- 물 밸러스트 탱크, 곤돌라의 승무원 착륙 샤프트 및 샷 빈의 여유 공간이 물로 채워지면 다이빙이 시작됩니다. 이러한 볼륨은 선체의 변형을 방지하기 위해 정수압을 동일하게 유지하기 위해 선체 외부 공간과 지속적으로 연결됩니다.
- 휘발유(고압)는 물보다 더 많이 압축하기 때문에 부력이 감소하고 심해스카프가 더 빨리 가라앉으므로 승무원은 계속해서 밸러스트(강철 탄)를 떨어뜨려야 합니다.
속이 빈 공의 질량을 결정합니다. G = 1 6 π (D 3 − d 3) γ m (\displaystyle G=(\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m) )
공이 대체한 물의 질량을 결정해 봅시다(완전히 물에 잠겼을 때): V = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle V=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v)), 어디
D (\디스플레이스타일 D)- 수심의 외경;
D (\디스플레이스타일 d)- 수심구의 내경;
-수욕구 본체를 구성하는 재료의 비중;
γ v (\displaystyle \gamma _(v))- 해수의 비중;
π(\디스플레이스타일\pi)- 파이" .
우리는 물기둥에서 수영이 가능한 해저구의 벽 두께에 관심이 있습니다. S = D − d 2 (\displaystyle S=(\frac (D-d)(2)))
그러므로 우리는 두 방정식을 동일시합니다. V = G (\표시스타일 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))
이제 우리는 두 부분을 모두 제품으로 나눕니다. 1 6 π D 3 (\displaystyle (\frac (1)(6))\pi D^(3)), 그 후에 우리는 다음을 얻습니다: (γ m − d 3 D 3) γ m = γ v (\displaystyle (\gamma _(m)-(\frac (d^(3))(D^(3))))\gamma _(m) =\감마 _(v))
이제 관계를 정의해보자 d D (\displaystyle (\frac (d)(D))), 이전 평등을 다음으로 나눕니다. γ m (\displaystyle \gamma _(m)), 우리는 얻는다 d D = 1 − γ v γ m 3 (\displaystyle (\frac (d)(D))=(\sqrt[(3)](1-(\frac (\gamma _(v))(\gamma _ (중))))))
보자: 바닷물의 비중 γ v = 1 , 025 (\displaystyle \gamma _(v)=1.025), 강철의 비중 γ m = 7 , 85 (\displaystyle \gamma _(m)=7.85), 그 다음에 d D = 0 , 9544 (\displaystyle (\frac (d)(D))=0.9544), 따라서 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)
따라서 속이 빈 강철 구체가 물기둥에 떠 있으려면 벽 두께가 다음과 같아야 합니다. 0 , 0225 (\표시스타일 0.0225)외경. 벽이 두꺼우면 해수구는 가라앉고(바닥으로 떨어지며), 얇으면 표면으로 떠오릅니다.