Batiskafas. Batisferos ir batiskafai. Vandenyno tyrinėjimas Kodėl mums reikia batiskafo

:: Batiskafas

Bathyscaphe yra mažas povandeninis laivas, skirtas nardyti į ekstremalų gylį. Pagrindinis skirtumas povandeninis batiskafas iš povandeninio laivo slypi jo konstrukcijoje: batiskafe įrengtas lengvesnis sferinis korpusas ir plūdė, kurios sienelės užpildytos skysčiu, kurio masė mažesnė už vandenį, dažniausiai benzinu. Povandeninio batiskafo eiga vyksta dėl grybų sraigtų, varomų elektros varikliais, sukimosi.

Batiskafo istorija

Pirmą kartą idėja pastatyti povandeninį batiskafą kilo šveicarų mokslininkui Auguste'ui Picardui prieš Antrąjį pasaulinį karą. Jis pirmasis pasiūlė pakeisti balionus suslėgtu deguonimi plūde su skysčiu, kurio masė mažesnė už vandens masę. Picardo inžinerinė idėja buvo sėkminga ir jau 1948 m. buvo paleistas pirmasis batiskafo prototipas.

Šios klasės aparato sukūrimui įtakos turėjo būtinybė tirti jūrų ir vandenynų dugną dideliame gylyje. Klasikiniai povandeniniai laivai gali nusileisti tik iki tam tikro riboto gylio. Pažymėtina, kad dizaineriai sugeba sukurti pakankamai tvirtą korpusą net dideliam povandeniniam laivui, kuris galėtų atlaikyti spaudimą dideliame gylyje. Tačiau išspręsti kitos problemos, neleidžiančios povandeniniams laivams nuskęsti į nemažą gylį, vis dar neįmanoma.

Norėdami plūduriuoti į vandens paviršių, tradiciniai povandeniniai laivai naudoja suslėgtą deguonį, kad išstumtų vandenį iš skyrių. Tačiau nardant daugiau nei pusantro tūkstančio metrų, veikiamas vandens gravitacijos, balionuose esantis deguonis praranda savo savybes, kitaip tariant, nustoja „suspaustas“.

Yra povandeninių laivų, galinčių nuskęsti į 2000 metrų gylį. Nepaisant to, batiskafo panardinimo gylis yra daug didesnis.

Nardymas Bathyscaphe

Plūdė, užpildyta benzinu ar kitu skysčiu, leidžia povandeniniam batiskafui išlikti vandens paviršiuje ir plūduriuoti. Užpildžius rezervuarus vandeniu, prasideda batiskafo panardinimo į gylį procesas.

Tais atvejais, kai dėl per didelio vandens tankio kabo povandeninis batiskafas, siekiant nuleisti indą į dugną, iš plūdės išleidžiamas plūduriuojantis skystis. Po to batiskafo panardinimo procesas atnaujinamas.

Nuleisti batiskafą į apačią nėra taip sunku, bet kaip jį pakelti atgal? Už tai povandeniniai batiskafai turi specialius skyrius, užpildytus plieniniais šratais. Kai laivui reikia iškilti į paviršių, šūvis numetamas, o plūdė ištraukia batiskafą į paviršių. Laive taip pat yra suslėgto deguonies rezervuarų, kurie pagreitina batiskafo pakilimą į vandens paviršių.

Batiskafo nardymo gylis

Kaip minėta aukščiau, batiskafo panardinimo gylis yra daug didesnis nei kitų povandeninių transporto priemonių. Dar 1960 metais modifikuotas Batiskafui „Trieste“ pavyko pasinerti į rekordinį 10919 metrų gylį. Laivo įgulos nuostabai net tokiame gylyje jie pamatė žuvis.

Kitas įdomus faktas, susijęs su batiskafo panardinimu: pirmasis žmogus, nugrimzdęs į patį pasaulio vandenyno dugną, yra žinomas režisierius Jamesas Cameronas.

Mūsų laivų statytojai taip pat turi kuo pasigirti. Rusijos inžinierių sukurtas povandeninis batiskafas Mir nuskendo Arkties vandenyno dugne. Batiskafo nardymo gylis siekė 4261 m. Po to laivas ir jo įgula apie valandą praleido šalčiausio ir pavojingiausio žemės vandenyno dugne.

Vandenyno tyrimai.

22. Batisferos ir batiskafai.

Prieš susipažindami su šiais prietaisais, skaitytojų prašome apsišarvuoti kantrybe ir perskaityti mūsų trumpą istoriją apie šio numerio istoriją.

Ir ši istorija siekia šimtmečius, tiksliau IV (IV) amžiuje prieš Kristų. iš senovinio rankraščio žinoma, kad Aleksandras Makedonietis (356-323 m. pr. Kr.) kažkada nugrimzdo į jūros dugną nardymo varpe, pagamintame iš kažkokios skaidrios medžiagos ir asilų odos. Šio nardymo detalės metraščiuose nepateiktos. Neįmanoma pasakyti, ar šis įvykis buvo tikras, ar ne, juolab kad kronikoje kalbama apie neįtikėtino dydžio žuvį, kuri tariamai praplaukė Aleksandrą Makedonietį jo buvimo po vandeniu metu. Tačiau pats tokios istorijos faktas, nors ir fantastiškas, leidžia manyti, kad jau tais laikais žmonės galvojo apie panardinimą į vandenį ir kokių nors prietaisų, pavyzdžiui, nardymo kamerų, naudojimą.

Keletas modernių batisferų prototipų pasirodė Europoje XVI–XIX a. Iš jų didelį susidomėjimą kelia nardymo varpas, sukurtas 1716 metais pagal anglų astronomo Halley projektą, taip, tai tas pats Edmondas Halley, kuris 1696 metais atrado, kad 1531, 1607 ir 1682 metais stebėtos kometos yra tos pačios. kometa. Paskutinį kartą Halio kometa grožėjomės 1986 m. Jos atsiradimo Žemės regione dažnis yra apie 76 metus. Tai reiškia, kad po 50 metų, 2062 m., mūsų jaunieji skaitytojai šiandien galės pamatyti Halio kometą danguje. Tikimės, kad skaitytojai mūsų nesmerks už šį trumpą nukrypimą į astronomiją.

Taigi, ką Halley sukūrė 1716 m.? Tai buvo medinis varpas, atvira prie pagrindo, kurią buvo galima nuleisti iki 16–18 m gylio.. Jame tilpo penki žmonės, o tiksliau – galėtų stovėti, būdami iki juosmens vandenyje. Jie gaudavo oro iš dviejų paeiliui nuo paviršiaus nuleistų statinių, iš kurių oras per odinę rankovę patekdavo į varpą. Ištraukiamas oras buvo išleistas per vožtuvą, esantį varpo viršuje. Jei varpe buvo tik vienas naras, tada, užsidėjęs odinį šalmą, jis galėjo stebėti net už varpo ribų, gaudamas orą iš jo per antrą žarną.

Pagrindinis tokių varpų trūkumas yra tas, kad jų negalima naudoti dideliame gylyje. Jam skęstant didėja vandens slėgis, o oras varpo viduje tampa toks tankus, kad tampa neįmanoma kvėpuoti.

Kitas etapas pagal kūrimo logiką buvo metalinės sferos išbandymas. Pirmąjį nardymą sandariame metaliniame kiaute su iliuminatoriais 1865 m. atliko prancūzų dizaineris Bazinas. Jo rutulys buvo nuleistas ant plieninio troso į 75 metrų gylį. Po sėkmingų bandymų buvo nustatytos tolesnio tokių batisferų tobulinimo kryptys, tačiau tuometinės techninės galimybės neleido jų įgyvendinti.

Tik po 65 metų, 1930 m batisfera, kurio sienų tvirtumas leido nusileisti į daug didesnį gylį. Jį sukūrė amerikiečių gamtininkai Williamas Beebe'as ir du inžinieriai – Otisas Bartonas ir Johnas Butleris. Tai buvo plieninis rutulys, kurio vidinis skersmuo buvo apie 135 cm, sienelės storis apie keturis cm, o svoris – 2,5 tonos. Batisfera turėjo tris apvalius 20 cm skersmens ir 7,6 cm storio kvarcinio stiklo iliuminatorius, taip pat 36 cm skersmens angą, kurią tyrinėtojai rimtai pavadino „durimis“. Taip sakant, batisferoje buvo cilindrai su deguonimi ir indai su cheminiu anglies dioksido ir drėgmės absorberiu, taip pat daugybė stebėjimo prietaisų. Į laisvą tūrį buvo patalpinti tyrinėtojai W. Bibi ir O. Barton, sulenkti per tris mirtis. Už biosferos ribų buvo įrengtas prožektorius, apšviečiantis vandenį už natūralios šviesos ribos, o viduje – telefono aparatas, skirtas bendrauti su laivu. Iš laivo batisfera buvo nuleista ant vieno nesisukančio plieninio troso.

Pirmojo nardymo metu netoli Bermudų W. Beebe ir O. Barton pasiekė 420 metrų gylį. 1934 metais jie nardė toje pačioje vietovėje į 923 metrų gylį. Laikas, kurį jie praleido po vandeniu, jau buvo įvertintas keliomis dešimtimis minučių ir net keliomis valandomis ir buvo ribojamas oro tiekimo bei jo atsinaujinimo galimybių. 1930–1934 m. jie trisdešimt kartų leidosi į gelmes ir pro langus stebėjo svetimą povandeninių gyventojų pasaulį. Beebe ir Barton, be kitų stebėjimų, gavo įdomių duomenų apie saulės šviesos spektrinę sudėtį įvairiuose gyliuose.

Galiausiai 1949 m. vasarą Bartonas, būdamas šiek tiek pakeistos konstrukcijos batisferoje, vienas nuskendo į 1372 metrų gylį nuo Kalifornijos krantų, o tai tuomet buvo šio tipo okeanografinės įrangos rekordas.

Nusileidę į vandenyno gelmes Beebe ir Barton palaikė ryšį su laivo įgula telefonu, o tai leido jiems pasijusti ne visiškai atskirtiems nuo likusio pasaulio. Bet kokią drąsą turėjo turėti šie vyrai! Jie puikiai žinojo, kad jų gyvenimas kiekvieno nardymo metu priklauso tik nuo troso stiprumo ir tvirtinimo patikimumo. Jei kabelis nutrūktų, niekas negalėtų jų išgelbėti, sunki batisfera amžinai liktų jūros dugne.

Pagrindiniai batisferos trūkumai yra akivaizdūs. Tai, pirma, yra pats aparato panardinimo ir atkūrimo principas, tai yra priklausomybė nuo paviršinio atraminio laivo, savarankiško pakilimo neįmanoma. Antra, vandenyje (arba apačioje) esanti batisfera nejuda, o tyrinėtojai lieka pasyviais supančios erdvės, esančios arčiausiai batisferos, stebėtojais.

Laisvas nuo šių trūkumų batiskafas– visiškai autonominė giliavandenių tyrimų transporto priemonė, kurios judėjimą valdo pati įgula. Batiskafas niekaip nesusijęs su lydinčiu indu. Ryšys tarp jų vykdomas radijo ryšiu, o laivas naudojamas batiskafui nugabenti (arba nuvilkti) iš uosto į tyrimo zoną ir atgal.

Batiskafo idėją įgyvendino šveicarų fizikas, profesorius Auguste'as Piccardas. Kurdamas ir apskaičiuodamas batiskafą, Piccardas panaudojo savo asmeninę patirtį kuriant ir eksploatuojant stratosferinį balioną. Faktas yra tas, kad norėdamas išspręsti kai kurias savo tyrimo užduotis, jis nusprendė pakilti balionu į stratosferą. Tam jis suprojektavo ir 1930 m. Belgijos nacionalinio tyrimų fondo lėšomis pastatė stratostatą su slėgine gondola ir kėlimo cilindru, užpildytu heliu. Šiuo stratosferos balionu Piccardas 1931 metais pakilo į stratosferą ir pasiekė 15781 metro aukštį, o 1932 metais stratosferos balionas savo dizainerį nunešė į 16201 metro aukštį. Jei kalbėtume apie aukščio rekordus, tai po Piccardo, 1933 m., stratosferos balionas „SSRS“, kurį valdė profesorius E. Birnbaumas ir lakūnai G. Prokofjevas ir K. Godunovas, pakilo į 18 500 metrų aukštį, o m. vėliau stratosferos balionas „Osoaviakhim“ pasiekė 22 kilometrų aukštį. Deja, šis skrydis baigėsi tragiškai – įvyko avarija, žuvo stratosferinio baliono pilotai P. Fedoseenko, I. Usyskin ir A. Vasenko.

Piccardas pirmasis suprato, kad vertikalūs stratosferos baliono ir batiskafo judesiai priklauso nuo vieno bendro modelio. Nusileidimo ir pakilimo metu abu yra veikiami besikeičiančio išorinio slėgio. Stratostatas juda atmosferoje dėl baliono, užpildyto lengvomis dujomis. Tai reiškia, kad batiskafas turi turėti ir balioną – savotišką plūdę, užpildytą lengvesne už jūros vandenį medžiaga. Suminė plūdės medžiagos būsena turi būti tokia pati kaip aplinkos, tai yra, skysčio. Plūdės užpildu pasirinktas benzinas. Keičiantis slėgiui, aplinkinis jūros vanduo ir benzinas susitrauks arba išsiplės beveik vienodai, o cilindro apvalkalas (plūdė) nesideformuos, nes jis patirs vienodą slėgį iš abiejų pusių.

Stratosferos baliono gondola yra lengva, plonomis sienelėmis, nes slėgio pokytis kylant aukštiui yra nereikšmingas: net ir aukščiausiame pakilime jis bus mažesnis nei viena atmosfera. Batiskafo veikimo sąlygos visiškai kitokios: jo gondola dideliame gylyje bus veikiama kelių tūkstančių atmosferų vandens slėgio. Iš čia kyla reikalavimai jo sienų stiprumui.

Taigi batiskafas, kaip ir stratosferinis balionas, susideda iš dviejų pagrindinių dalių: cilindro (plūdės), pripildyto benzinu, ir su juo sujungtos sferinės gondolos, pagamintos iš patvaraus plieno. Šioje plieninėje sferoje, kur oras turi normalų atmosferos slėgį, apgyvendinama įgula. Norint pasinerti į batiskafą, dalis benzino išleidžiama iš cilindro. Kad neatsitrenktų į dugną, akvanautai numeta dalį balasto, kuris yra plieninis šūvis. Horizontaliam judėjimui naudojamas mažas propeleris, varomas elektros variklio. Norėdami patekti į paviršių, turite vėl nuleisti balastą. Batiskafas aprūpintas reikalinga gyvybės palaikymo ir valdymo sistemomis įranga bei povandeninių tyrimų instrumentais. Žinoma, plieno sferos, valdymo dalių, balasto, benzino cilindre ir pan. masių ir tūrių santykiai yra griežtai skaičiuojami, kad būtų užtikrintas vertikalus manevravimas ir patikimas batiskafo pakilimas.

Pirmasis eksperimentinis batiskafo modelis FRNS-2 buvo pastatytas 1950 m. ir priklausė Prancūzijos kariniam jūrų laivynui. Santrumpa FRNS išvertus reiškia „Nacionalinis mokslinių tyrimų fondas“. Eksperimentinis batiskafo modelis FRNS-2, pagamintas viso dydžio, buvo išbandytas be ekipažo. Tada buvo pastatyti batiskafai FRNS-3 ir Triestas. Visi trys batiskafai turėjo vienodos konstrukcijos gondolą. Plieninės gondolos, kitaip tariant, batiskafo kabinos, vidinis skersmuo buvo du metrai. Jame patogiai telpa du žmonės, kuriems motinos įsčiose nereikia sėdėti dvigubai embrionų pozicijoje. Lietos sienelės storis – 9 cm, o toje vietoje, kur stovi langai, padidintas iki 15. Pagal skaičiavimus tokia gondola gali atlaikyti 16 kilometrų aukščio vandens stulpelio slėgį. Batiskafas su tokia gondola gali nuskęsti į dugną bet kurioje Pasaulio vandenyno vietoje: vandenyne nėra didesnio nei 12 km gylio. Plūdės korpusas ir dujų talpyklų sienelės pagamintos iš lakštinio plieno, jos nėra skirtos aukštam slėgiui: jūros vanduo laisvai praeina pro dugne esančią angą, subalansuodamas slėgį plūdės viduje ir išorėje. Nėra pavojaus susimaišyti su vandeniu ir benzinu, nes benzinas yra lengvesnis už vandenį ir visada lieka virš vandens plūdės viršuje. Vietoj trapaus stiklo batiskafo iliuminatoriams naudojamas visiškai skaidrus poliruotas organinis stiklas. Gondolos svoris su įranga ore siekia 11 tonų, vandenyje – maždaug perpus mažiau ir gali būti subalansuotas 15 kubinių metrų benzino. Tačiau atsižvelgiant į plūdės korpuso ir benzino bakų sienelių svorį, taip pat į būtiną benzino tiekimą vertikaliam manevravimui ir nutekėjimo atveju į batiskafo plūdes FRNS-2 Ir FRNS-3 pripylė 30 kubinių metrų benzino, ir plūduriuoja Triestas- virš 100 kubinių metrų. Povandeniniam kraštovaizdžiui apšviesti prie plūdžių buvo pritvirtinti du prožektoriai.

Batiskafas "Triestas" sukūrė Auguste'as Piccardas, atsižvelgdamas į savo patirtį kuriant batiskafą FRNS-2. Aktyvią pagalbą statant Triestą suteikė jo sūnus Jacques'as Piccardas. Batiskafas "Triestas" buvo paleistas 1953 metų rugpjūtį. 1953–1957 m. Keletas nardymų įvyko Viduržemio jūroje. Pagrindinis pilotas tuo pačiu metu buvo Jacques'as Piccardas, o pirmuosius nardymus jis atliko su savo tėvu, kuriam tada jau buvo 69 metai. Taigi 1953 m. kartu jie įbrido į Viduržemio jūrą į rekordinį to meto 3150 metrų gylį.

Po metų ant batiskafo FRNS-3 Prancūzų karininkai Georges'as Waud ir Pierre'as Wilmas nugrimzdo į Viduržemio jūrą daugiau nei 4000 metrų gylyje. Prasidėjo gelmės užkariavimas.

1958 metais Batiskafas "Triestas" buvo nupirktas JAV karinio jūrų laivyno, o vėliau struktūriškai modifikuotas Vokietijoje Krupp gamykloje. Iš esmės patobulinimą sudarė patvaresnės gondolos gamyba. Per 1958–1960 m Jacques'as Piccardas liko pagrindiniu Triesto batiskafo pilotu, tuo metu jau buvo tapęs profesoriumi ir įgijęs didelę giluminio nardymo patirtį. O pačioje 1960-ųjų pradžioje Jacques'as Piccardas nusprendė kitą, 65-ąjį, nardyti giliausioje vandenynų vietoje – Marianos įduboje.

1959 metais Guemo salos teritorijoje, netoli giliausios Marianos tranšėjos vietos, veikė sovietų tyrimų laivas Vityaz, kurio echolotai užfiksavo 11 022 metrų gylį. Būtent čia Jacques'o Piccardo giliavandenė ekspedicija vyko kaip pagalbinių laivų „Lewis“ ir „Wondenks“ dalis. Paskutinis buvo vilkimas Batiskafas "Triestas". Kuo tiksliau nustačius vienuolikos kilometrų gylio vietą, prasidėjo nardymas. 1960 m. sausio 23 d., 08:23, Triestas paleido į Marianos tranšėjos dugną. Kartu su Jacques'u Piccardu batiskafo gondoloje buvo JAV karinio jūrų laivyno leitenantas Donas Walshas. Abu akvanautai aiškiai suprato jiems kylančios rizikos laipsnį. Jie žinojo, kad tuo metu, kai pasieks dugną, bendras vandens slėgis ant gondolos sienelių bus 170 000 tonų. Veikiant šiai siaubingai apkrovai, plieno rutulio skersmuo sumažės 3,7 milimetro. Ir jei atsiras nors mažas įtrūkimas, tada, esant 1100 atmosferų slėgiui, gondolos viduje atsitrenks reaktyvinis lėktuvas, kurio ardomoji galia pranoks kulkosvaidžio sprogimo galią. Laimei, viskas klostėsi gerai, nors ir ne be šiurkščių kraštų. Maždaug keturių kilometrų gylyje nustojo veikti ultragarsinis siųstuvas, teikęs ryšį su laivu, tačiau netrukus ryšys vėl pradėjo veikti. Aštuntame gylio kilometre išsprogo jungiamojo prieangio langas, tačiau tai nekėlė pavojaus. Kaip Žakas ir Donas ištvėrė šias bėdas, nesunku atspėti. Vieną valandą D. Walshas apie tai pranešė Triestas nugrimzdo į dugną. Tai buvo plokščias, tankus Marianos griovio dugnas. Pasiektas gylis siekė 10919 metrų. Šis rekordas niekada nebus sumuštas, nes jokiam naujam rekordui nėra prasmės, nes didžiausias vandenyno gylis yra tik 103 metrais didesnis. Triesto nardymas truko 5 valandas, pakilimas apie 3 valandas, o laikas, praleistas apačioje, buvo apie 20 minučių. Maždaug 11 kilometrų gylyje akvanautams pavyko pamatyti nedidelę žuvelę, panašią į plekšnę, taip pat krevetes.

Tarp kitų nardymų Triestas, iš dalies modernizuotas, atkreipiame dėmesį į jo nardymus Atlanto vandenyne 1963 m. balandžio mėn., ieškant dingusio JAV karinio jūrų laivyno branduolinio povandeninio laivo Thresher (USS Tresher SSN-593). 1963 metų rudenį batiskafas Triestas buvo išardytas.

Po rekonstrukcijos šis batiskafas buvo pavadintas „Triestas II“. Ši modifikacija turėjo patvaresnę gondolą, kurios išorinis skersmuo buvo 2,16 m, sienelės storis 127 mm, sverianti 13 tonų ore ir 8 tonas vandenyje. Naudingas batiskafo dizaino patobulinimas buvo vidinių kilių įrengimas plūdės korpuse ir išorinis stabilizatorius. Tai buvo padaryta siekiant užkirsti kelią riedėjimui ar jo sumažėjimui - juk srovės ir bangos vandenyne egzistuoja, kaip žinia, ne tik viršutiniuose vandens sluoksniuose, bet ir gylyje.

„Triestas II“ 1964 m. jis taip pat kelis kartus nardė ieškodamas povandeninio laivo Thresher, tačiau jie buvo nesėkmingi.

Kito modelio giliavandenę transporto priemonę sukūrė prancūzų karo inžinieriai Georges'as Waud ir Pierre'as Wilmas. 1962 m. jų trigubas batiskafas "Archimedas" su mišria prancūzų ir japonų įgula nugrimzdo į Izu-Bonnin tranšėjos dugną prie Japonijos krantų į 9180 metrų gylį. 1964 metais šio povandeninio laivo pagalba prancūzų ekspertai tyrinėjo vienos giliausių Puerto Riko griovių Atlanto vandenyne dugną, besileidžiančią į 8550 m gylį.

Giliavandenių transporto priemonių pagalba įvairių šalių tyrinėtojai turėjo galimybę savo akimis pamatyti jūros dugną ir jo gyventojus giliausiose Pasaulio vandenyno vietose, pavyzdžiui, Marianos ar Puerto Riko apkasuose. Tai buvo dar svarbiau, nes iki XX amžiaus vidurio daugelis mokslininkų abejojo bet kokios gyvybės galimybe daugiau nei 7 tūkstančių metrų gylyje, kur viešpatauja visiška tamsa ir amžinas šaltis. Pavyzdžiui, Marianos tranšėjos dugne, maždaug 11 km gylyje, kur 1960 m. sausį nusileido Jacques'as Piccardas ir Donas Walshas, išorinio termometro užfiksuota vandens temperatūra buvo tik 3,4 ° C.

Visa tai taip. Tačiau, kita vertus, 10–11 km vandenyno gylis vis dar yra išimtis, o ne taisyklė. Tokio gylio vandenyno dugno plotas yra labai maža viso vandenyno dugno ploto dalis. Didžiausią plotą užima iki 4–6 km gylio vandenyno dugno plotai, o šelfo gylis – dar kur kas mažesnis. Norint išspręsti daugumą mokslinių okeanologijos problemų, visiškai nereikia leistis į giliausias vandenyno vietas. Transporto priemonėms, skirtoms eksploatuoti ekstremaliame gylyje (10–12 km), reikia labai didelių materialinių ir piniginių sąnaudų visais gyvavimo ciklo etapais: projektuojant, gaminant, testuojant ir eksploatuojant. Tokios išlaidos vertinamos šimtais milijonų dolerių. Žinoma, giliavandeniai povandeniniai laivai turi atitikti aukščiausius patikimumo reikalavimus. Dirbti iki 4-6 kilometrų gylyje buvo suprojektuoti ir pagaminti pigesni ir gana patikimi įrenginiai. Norint pasinerti į tokį gylį, gali ir nebūti plūduriuojančio baliono, o mažiau apkrovą patirianti gondola pagaminta iš ne tokios patvarios medžiagos ir turi didesnius matmenis, todėl įgulai gali dirbti geresnes sąlygas.

1965 metais amerikiečių dizaineris E. Venk pastatė batiskafą "aliuminautas" darbui gylyje iki 4500 metrų. Šis batiskafas neturi plūdės, o iš aliuminio lydinio pagamintas korpusas skirtas trims hidronautams, kurių darbui ir poilsiui sudaromos optimalios sąlygos: sulankstomos krantinės, šildymo prietaisai ir kt. Ekipažas gali nuolat dirbti prie batiskafo dienos metu.

Tais pačiais (1965) metais pastatytas batiskafas "Alvinas", pavadintas dizainerio, amerikiečių okeanografo Alleno Weine vardu. Prietaisas skirtas dirbti iki 1800-2000 metrų gylyje. Trijų žmonių įgula įrenginyje gali būti visą dieną. Prietaiso pagalba "Alvinas" ("ALVIN") atlikta nemažai sėkmingų hidrologinių ir biologinių tyrimų. Pakalbėkime apie vieną iš šių tyrimų.

1977 metais Amerikos geologai ir geochemikai ištyrė Ramiojo vandenyno dugno atkarpą prie Ekvadoro krantų. Toje vietoje yra Ramiojo vandenyno povandeninio laivo keteros atšakos. Išplaukę iš vandenyno, jie pakyla virš vandens vulkaninių Galapagų salų pavidalu. Įjungta "Alvinas" buvo sumontuoti prietaisai, kurie nuolat fiksuoja išorinio vandens temperatūrą ir leidžia paimti mėginius tolesnei analizei. Taip pat buvo mechaninės rankos formos įranga, skirta paimti dugno dirvožemio ir nejudančių gyvūnų mėginius. Tarp negyvų vandenyno dugno erdvių, padengtų sustingusiais lavos srautais, tarp kalnų tarpeklių, nusėtų didžiuliais akmenimis, stebėtojai išvydo platų baltą maždaug 50 metrų skersmens žiedą, tada dar kelis tokius pat 50–100 metrų skersmens žiedus. . Šie žiedai pasirodė esantys gyvi: juos sudarė tūkstančiai didelių moliuskų su storais baltais lukštais. Kai kurių dvigeldžių moliuskų kriauklės siekė 30–40 cm. Čia taip pat judėjo baltieji krabai ir kai kurie kiti vėžiagyviai. Aplink šiuos žiedus plaukiojo žuvys. Kada "Alvinas" skriejo virš žiedų centro, išorinis termometras rodė vandens temperatūrą iki 22°C. Vanduo mažoje apylinkėje buvo įkaitintas iki šios temperatūros hidroterminėmis angomis, ištekančiomis pro plyšius iš po vandenyno dugno. Giliavandeniai vandenyno gyventojai nėra pripratę prie šilto vandens. Todėl jie buvo tam tikru atstumu nuo karštų čiurkšlių išėjimo taškų, formuodami žiedus aplink vandenyno dugno plyšius. Vandens, kuriame buvo šie padarai, temperatūra neviršijo 3–4 laipsnių. nardymas "Alvina" paskatino keletą atradimų. Pirma, šiame vandenyno dugno regione buvo atskleista hidroterminių šaltinių buvimas, sudarantis sąlygas čia egzistuoti įvairiems gyvūnams, kurių dauguma, zoologų išvadomis, anksčiau mokslui nebuvo žinomi. Antra, buvo atrastas šių gyvūnų šėrimo dideliame gylyje (2000–3000 metrų) šaltinis ir būdas. Paaiškėjo, kad prie šių povandeninių terminių šaltinių iš anglies dioksido ir vandenilio sulfido, ištekančio iš Žemės žarnų, sintezuojamos sieros bakterijos. Savo ruožtu vėžiagyviai ir kirminai yra maistas žuvims ir krabams.

Nuo septintojo dešimtmečio Rusijoje, JAV, Kanadoje, Japonijoje, Vokietijoje, Prancūzijoje ir kitose šalyse buvo suprojektuota ir pagaminta šimtai povandeninių transporto priemonių, skirtų įvairioms lentynos užduotims atlikti. Numatomas tokių prietaisų panardinimo gylis yra skirtingas: nuo 200 iki 2000 metrų.

Kalbant apie įrenginius, galinčius pasinerti į ekstremalias Pasaulio vandenyno gelmes, šiuo metu visame pasaulyje jų yra ne daugiau kaip keliolika.

Baigiant giliavandenių transporto priemonių moksliniams tikslams temą, atskirai atkreipiame dėmesį į Rusijos tyrimų kompleksą, vadinamą "Pasaulis".

Galimybę pasinerti į jūros dugną suteikia šveicarų mokslininkas išradėjas Auguste'as Piccardas. Kaip Briuselio universiteto fizikos profesorius, Piccardas aktyviai dalyvavo atmosferos tyrimuose, aktyviai dalyvavo rengiant ir įgyvendinant keli skrydžiai ant stratostatų.

Pirmasis skrydis įvyko 1931 m. gegužės 27 d. iš Augsburgo vietos, be Auguste'o Piccardo, jo dalyviu tapo Paulas Kipferis. Mokslininkai Pirmą kartą istorijoje jie pakilo į stratosferą. Aukštis, kurį jiems pavyko pasiekti, buvo 15 785 metrai.

Antrasis skrydis įvyko 1932 m., rugpjūčio 18 d. Šį kartą Maxas Cosinsas skrido su Piccard. Stratostatas buvo paleistas iš Ciuricho, o pasiektas aukštis siekė 16 200 metrų. Iš viso Auguste'as Piccardas dalyvavo 27 skrydžiuose, kurių didžiausias aukštis siekė 23 000 metrų.

Iki 1930-ųjų vidurio Piccardas sugalvojo galimybę panaudoti balioną su slėgine gondola (taip atrodė stratosferiniai balionai) žmonėms nepasiekiamoms vandenyno gelmėms tyrinėti. Deja, pradžia Antrasis pasaulinis karas neleido jam padaryti logiškos išvados apie 1937 m.

Pikaras grįžo pas juos 1945 m., kai baigėsi karas. Gautas aparatas buvo vadinamas batiskafu, sudaręs žodį iš graikų šaknų, reiškiantį „gilis“ ir „indas“. Piccardo kūrinys atrodė taip: sandari plieninė gondola įgulai, prie kurios buvo pritvirtinta didelė plūdė, pripildyta benzino plūdrumui užtikrinti. Kad po nardymo būtų galima pakilti į paviršių, buvo panaudotos kelios tonos plieninio balasto. Nardymo metu balastą laikė elektromagnetai. Tokia konstrukcija užtikrino batiskafo pakilimą net ir galimo įrangos gedimo atveju.

Pirmieji giliavandeniai povandeniniai laivai

Pirmas Batiskafas gavo kodinį FNRS-2 pavadinimą, jo bandymai vyko 1948 m., o po dvejų metų įrenginys buvo perduotas Prancūzijos laivynui. Iki 1954 m. buvo atlikta keletas FNRS-2 modifikacijų. Dėl to batiskafas su įgula laive padarytas nardyti iki 4176 metrų gylio.

Kitas aparatas, prie kurio Auguste'as Piccardas jau dirbo kartu su sūnumi Jacques'u, buvo Triesto batiskafas, surinktas Italijos miesto Triesto laivų statyklose, kurio vardu ir buvo pavadintas. Būtent šiuo įrenginiu Jacques'as Piccardas kartu su JAV karinio jūrų laivyno leitenantu Donu Walshu pirmą kartą nėrė į Marianos tranšėjos dugną – giliausią vietą pasaulio vandenynuose. Tyrinėtojas įveikė 10 916 metrų gylį.

Istorijoje yra tik penki batiskafai (su benzinine plūde), du iš jų (FNRS-2 ir Triestas) suprojektavo Auguste'as Piccardas. Kitas pelnas buvo sukurtas JAV („Trieste-2“), Prancūzijoje („Archimedas“) ir SSRS („Poisk-6“).

Istorija tolimesni povandeniniai tyrimai jau siejami su giliavandenėmis pilotuojamomis transporto priemonėmis, kurios formaliai nėra batiskafai, nes jų konstrukcijoje trūksta benzinu užpildytos plūdės. Vienas iš šių įrenginių bus aptartas toliau.

Giliavandeniai povandeniniai laivai „Mir“

Paprastai yra du įrenginiai. Šiandien juos abu naudoja Rusijos mokslų akademija ir jie yra mokslinių tyrimų laive Akademik Mstislav Keldysh. Povandeninių laivų Mir istorija prasidėjo devintojo dešimtmečio pradžioje, kai SSRS mokslų akademija nusprendė gauti povandeninius laivus giliavandeniams tyrimams.

Tokių įrenginių SSRS teritorijoje sukurti nepavyko ir buvo bandoma juos užsisakyti užsienyje. Dėl to tarp JAV ir Sovietų Sąjungos kilo diplomatinė krizė. Jis atsirado dėl tarptautinės sutarties, pagal kurią daugelis šalių, įskaitant Kanadą, su kuria iš pradžių buvo vedamos derybos dėl įrenginio konstrukcijos, neturi teisės „eksportuoti pažangių technologijų į SSRS“.

Dėl to Suomijoje buvo pradėtas statyti erdvėlaivis Mir. Tačiau šiuo atveju neapsiėjo be diplomatinių rūpesčių. Kad ir kaip ten būtų, įrenginiai ilgainiui buvo ne tik pastatyti, bet ir sėkmingai pradėti eksploatuoti.

Įrenginių idėja ir jų kūrimas yra visiškai sovietinių mokslininkų ir dizainerių nuopelnas. „Mir“ įrenginius 1987 metais pagamino Suomijos įmonė „Rauma Repola“ ir sumontavo baziniame laive. Bazinis laivas - "Akademik Mstislav Keldysh" - paliko Suomijos laivų statyklos Hollming atsargas Raumos mieste 1981 m. Šiandien laivas ir prietaisai priklauso Okeanologijos institutui. P.P. Širšovo RAS.

Pasaulio struktūra“

Aparato korpusas yra sferinė gondola, pagaminta iš martensito, stipriai legiruotas plieno, kurio nikelio kiekis yra 18%. Kaip elektrinė naudojamos 100 kWh nikelio-kadmio baterijos.

Laive yra vietos trims įgulos nariams: pilotui, inžinieriui ir mokslininkui-stebėtojui. Stebėtojas ir inžinierius guli ant šoninių suolų, pilotas sėdi arba klūpo nišoje priešais prietaisų skydelį. Taip pat numatyta avarinė gelbėjimo sistema.

Taikymo sritis

Ribojimas gylis, prieinamas Mir įrenginiams, yra 6000 metrų. Tai leidžia atlikti tyrimus, orientuotus į skirtingus rezultatus. Pavyzdžiui, prietaisai buvo naudojami povandeninio laivo „Komsomolets“ skendimo vietai apžiūrėti.

Nuo eksploatacijos pradžios iki 1991 m. „Mir“ automobiliai dalyvavo 35 tyrimų ekspedicijose Ramiajame, Atlanto ir Indijos vandenynuose. Jau po SSRS žlugimo buvo naudojami Mir aparatai studijoms Baikalo ežerasŠi ekspedicija vyko 2008 m. 2011 metais prietaisai veikė Šveicarijoje tiriant Ženevos ežerą.

Nemokama elektroninė enciklopedija Vikipedija, skyrelis „Batiskafas“.
Nemokama elektroninė enciklopedija Vikipedija, skyrius „Giliavandenė pilotuojama transporto priemonė „FNRS-2“
Nemokama elektroninė enciklopedija Vikipedija, skyrius "Triestas (batiskafas)"
Nemokama elektroninė enciklopedija Vikipedija, skyrius „Pasaulis (giliavandenės transporto priemonės)“.
Yurnev A.P. Negyvenamos povandeninės transporto priemonės.

Enciklopedinis „YouTube“.

1 / 5
Atsakydamas į klausimą, kodėl po stratosferos baliono jis pradėjo kurti batiskafą, Auguste'as Piccardas pažymėjo, kad

šie įrenginiai yra labai panašūs vienas į kitą, nors jų paskirtis priešinga.

Su savo įprastu humoro jausmu jis paaiškino:

Galbūt likimas norėjo sukurti šį panašumą būtent tam, kad galėtų dirbti kuriant abu įrenginius, vienas mokslininkas galėtų ...

Žinoma, batiskafą statyti vaikams nėra smagu. Būtina išspręsti begalę sudėtingų problemų. Tačiau neįveikiamų sunkumų nėra!

Auguste'as Piccardas

Dizainas

Batiskafo FNRS-3 dizainas Labai perspektyvu naudoti kaip plūdinį užpildą ličio- metalas, kurio tankis beveik perpus mažesnis nei vandens (tiksliau, 534 kg / m 3), o tai reiškia, kad vienas kubinis metras ličio gali išlaikyti beveik 170 kg daugiau nei vieną kubinį metrą benzino. Tačiau litis – šarminis metalas, aktyviai reaguojantis su vandeniu, turėtų kažkaip patikimai atskirti šias medžiagas, užkirsti kelią jų sąlyčiui. Kai kurių konstrukcinių medžiagų mechaninės savybės
Batiskafas gauna energiją iš baterijų. Izoliacinis skystis supa akumuliatoriaus bankus ir elektrolitą, o jūros vandens slėgis per membraną perduodamas į jį. Baterijos negenda dideliame gylyje.
Batiskafas varomas elektros varikliais, propeleriai yra sraigtai. Elektros varikliai apsaugoti taip pat, kaip ir akumuliatoriai. Jei batiskafas neturi laivo vairo – tai posūkis buvo daromas įjungiant tik vieną variklį, posūkis beveik vietoje – variklius veikiant įvairiomis kryptimis.
Batiskafo nusileidimo ir pakilimo į paviršių greitis reguliuojamas numetant pagrindinį plieninio arba ketaus šratų pavidalo balastą, esantį piltuvo formos bunkeriuose. Siauriausioje piltuvėlio vietoje yra elektromagnetai, kai veikiant magnetiniam laukui teka elektros srovė, šūvis tarsi „sukietėja“, išjungus srovę išsilieja.
Batiskafas su plūde, užpildyta ličiu, turėtų įdomią savybę. Kadangi litis praktiškai nesuspaudžiamas, nardant padidės santykinis batiskafo plūdrumas (gylyje didėja jūros vandens tankis), o batiskafas „kabės“. Batiskafas turi turėti kompensacinį skyrių su benzinu; norint tęsti nusileidimą, būtina išleisti dalį benzino, taip sumažinant plūdrumą.
Avarinio pakilimo sistema yra avarinis balastas, pakabinamas ant nuleidžiamų spynų. Spynas nuo atsidarymo saugo elektromagnetai, norint atstatyti, pakanka išjungti elektros srovę. Baterijos ir kreiptuvai turi panašų tvirtinimą – ilgą nesusuktą, laisvai kabantį plieninį lyną arba inkaro grandinę. Kreipiamasis lašas skirtas sumažinti nusileidimo greitį (iki visiško sustojimo) tiesiai ant jūros dugno. Jei baterijos išsikrauna, balastas, akumuliatoriai ir hidropas automatiškai atstatomi, batiskafas pradeda kilti į paviršių.

Nardymas ir batiskafai
- Paviršiuje batiskafą laiko skyriai, užpildyti benzinu ir dėl to, kad balastinio vandens rezervuarai, šachta, skirta įgulai nusileisti gondoloje, ir laisva erdvė šūvių dėžėse yra užpildyti oru.
- Vandens balasto rezervuarus, įgulos nusileidimo šachtą gondoloje ir laisvą erdvę šūvių dėžėse užpildžius vandeniu, prasideda nardymas. Šie tūriai palaiko nuolatinį ryšį su išorine erdve, kad išlygintų hidrostatinį slėgį, kad būtų išvengta korpuso deformacijos.
- Kadangi benzinas (esant aukštam slėgiui) susispaudžia labiau nei vanduo, mažėja plūdrumo jėga, batiskafas skęsta greičiau, ekipažas turi nuolat mesti balastą (plieninį šratą).
Nustatykite tuščiavidurio rutulio masę: G = 1 6 π (D 3 − d 3) γ m (\displaystyle G=(\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m) )
Nustatykime vandens masę, kurią išstumia rutulys (kai jis visiškai panardintas): V = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle V=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v)), Kur
D (\displaystyle D)- išorinis batisferos skersmuo;
D (\displaystyle d)- vidinis batisferos skersmuo;
- medžiagos, iš kurios pagamintas batisferos korpusas, savitasis svoris;
γ v (\displaystyle \gamma _(v))- jūros vandens savitasis svoris;
π (\displaystyle \pi )- Pi".
Mus domina batisferos sienelės storis, prie kurio galima plaukti vandens stulpelyje: S = D − d 2 (\displaystyle S=(\frac (D-d)(2)))
Todėl abi lygtis sulyginame (nes V = G (\displaystyle V = G)) :
1 6 π (D 3 − d 3) γ m = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle (\frac (1) (6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m)=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v))
Dabar abi jo dalis padalijame į gaminį 1 6 π D 3 (\displaystyle (\frac (1) (6))\pi D^(3)), po kurio gauname: (γ m − d 3 D 3) γ m = γ v (\displaystyle (\gamma _(m)-(\frac (d^(3)))(D^(3))))\gamma _(m) =\gamma _(v))
Dabar apibrėžkime santykį d D (\displaystyle (\frac (d)(D))), padalijus ankstesnę lygybę iš γ m (\displaystyle \gamma _(m)), mes gauname d D = 1 − γ v γ m 3 (\displaystyle (\frac (d)(D))=(\sqrt[(3)](1-(\frac (\gamma _(v))(\gamma _ (m)))))))
Paimkime: specifinį jūros vandens svorį γ v = 1 , 025 (\displaystyle \gamma _(v) = 1,025), plieno savitasis svoris γ m = 7 , 85 (\displaystyle \gamma _(m) = 7,85), Tada d D = 0, 9544 (\displaystyle (\frac (d)(D)) = 0,9544), vadinasi 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)
Taigi, kad plieninė tuščiavidurė sfera plūduriuotų vandens stulpelyje, jos sienelės storis turi būti 0 , 0225 (\displaystyle 0,0225) išorinis skersmuo. Jei siena storesnė, batisfera skęs (nukris į dugną), jei plonesnė – išplauks į paviršių.