batiscaf. Batisfere și batiscafe. Explorarea oceanului De ce avem nevoie de un batiscaf

:: Bathyscaphe

Bathyscaphe este un mic vas subacvatic conceput pentru a se scufunda la adâncimi extreme. Diferența principală batiscaf subacvatic dintr-un submarin constă în designul său: batiscaful este echipat cu o carcasă sferică mai ușoară și un flotor, ai cărui pereți sunt umpluți cu un lichid a cărui masă este mai mică decât apa, de obicei benzină. Cursul batiscafului subacvatic se realizează datorită rotației elicelor de ciuperci antrenate de motoare electrice.

Istoria batiscafului

Pentru prima dată, ideea de a construi un batiscaf subacvatic a venit de la omul de știință elvețian Auguste Picard înainte de al Doilea Război Mondial. El a fost primul care a propus înlocuirea cilindrilor cu oxigen comprimat cu un flotor cu un lichid a cărui masă este mai mică decât masa apei. Ideea de inginerie a lui Picard a fost un succes și deja în 1948, a fost lansat primul prototip al batiscafului.

Crearea unui aparat din această clasă a fost influențată de necesitatea de a studia fundul mărilor și oceanelor la adâncimi mari. Submarinele clasice sunt capabile să coboare doar la o anumită adâncime limitată. În mod remarcabil, designerii sunt capabili să construiască o carenă suficient de puternică, chiar și pentru un submarin mare, care ar putea rezista la presiune la adâncimi extreme. Cu toate acestea, este încă imposibil de rezolvat o altă problemă care împiedică submarinele să se scufunde la o adâncime considerabilă.

Pentru a pluti la suprafața apei, submarinele tradiționale folosesc oxigen comprimat pentru a forța apa să iasă din compartimente. Cu toate acestea, în timpul unei scufundări de peste o mie și jumătate de metri, sub influența gravitației apei, oxigenul din cilindri își pierde proprietățile, cu alte cuvinte, încetează să fie „comprimat”.

Există submarine capabile să se scufunde la o adâncime de 2000 de metri. Cu toate acestea, adâncimea de scufundare a batiscafului este mult mai mare.

Scufundare cu batiscaf

Un plutitor umplut cu benzină sau alt lichid face posibil ca un batiscaf subacvatic să rămână la suprafața apei și să plutească. După ce rezervoarele sunt umplute cu apă, începe procesul de scufundare până la adâncime a batiscafului.

În cazurile în care un batiscaf subacvatic atârnă din cauza densității excesive a apei, pentru a coborî vasul la fund, din plutitor este eliberat un lichid plutitor. După aceea, se reia procesul de scufundare a batiscafului.

Coborârea batiscafului în jos nu este atât de dificilă, dar cum să-l ridici înapoi? Pentru aceasta batiscafele subacvatice au compartimente speciale umplute cu împușcături de oțel. Când nava trebuie să iasă la suprafață, împușcătura este aruncată, iar plutitorul trage batiscaful la suprafață. La bord există și rezervoare de oxigen comprimat pentru a grăbi ascensiunea batiscafului la suprafața apei.

Adancime de scufundare batiscaf

După cum am menționat mai sus, adâncimea de scufundare a batiscafului este mult mai mare decât cea a altor vehicule subacvatice. În 1960 modificat Bathyscaphe „Trieste” a reușit să se scufunde la o adâncime record de 10919 metri. Spre surprinderea echipajului navei, chiar și la o asemenea adâncime au văzut pești.

Un alt fapt interesant privind scufundarea batiscafului: prima persoană care se scufundă chiar pe fundul oceanelor lumii este binecunoscutul regizor James Cameron.

Constructorii noștri de nave au și cu ce să se laude. Batiscaful subacvatic Mir, proiectat de ingineri ruși, s-a scufundat pe fundul Oceanului Arctic. Adâncimea de scufundare a batiscafului a fost de 4261 m. După aceea, nava și echipajul său au petrecut aproximativ o oră pe fundul celui mai rece și mai periculos ocean de pe pământ.

Cercetarea oceanelor.

22. Batisfere și batiscafe.

Înainte de a cunoaște aceste dispozitive, le rugăm cititorilor să aibă răbdare și să citească nuvela noastră despre istoria acestei probleme.

Iar această istorie merge înapoi cu secole, mai exact în secolul IV (IV) î.Hr. dintr-un manuscris străvechi se știe că Alexandru cel Mare (356-323 î.Hr.) s-a scufundat cândva pe fundul mării într-un clopot de scufundări făcut dintr-un fel de material transparent și piei de măgar. Detaliile acestei scufundări nu sunt date în anale. Este imposibil de spus dacă acest eveniment a fost real sau nu, mai ales că cronica vorbește despre mărimea neplauzibilă a peștelui care ar fi trecut pe lângă Alexandru cel Mare în momentul șederii sale sub apă. Dar însuși faptul unei astfel de povești, deși una fantastică, sugerează că deja în acele vremuri oamenii se gândeau la scufundarea în apă și la utilizarea unor dispozitive, cum ar fi camerele de scufundări.

Mai multe prototipuri de batisfere moderne au apărut în Europa în secolele XVI-XIX. Dintre acestea, clopotul de scufundări, creat în 1716 după proiectul astronomului englez Halley, prezintă un mare interes, da, este același Edmond Halley care a descoperit în 1696 că cometele observate în 1531, 1607 și 1682 sunt aceleași. cometă. Ultima dată când am admirat cometa Halley a fost în 1986. Frecvența apariției sale în regiunea Pământului este de aproximativ 76 de ani. Aceasta înseamnă că în 50 de ani, în 2062, tinerii noștri cititori de astăzi vor putea vedea cometa Halley pe cer. Sperăm că cititorii nu ne vor judeca pentru această scurtă digresiune în astronomie.

Deci, ce a proiectat Halley în 1716? Era clopot de lemn, deschisă la bază, care putea fi coborâtă la o adâncime de 16–18 m. În el încap cinci persoane, sau mai bine zis ar putea sta în el, fiind până la brâu în apă. Primeau aer din două butoaie coborâte pe rând de la suprafață, de unde aerul pătrundea în clopoțel printr-un manșon de piele. Aerul evacuat era eliberat printr-o supapă situată în partea de sus a clopotului. Dacă în clopot era un singur scafandru, atunci, purtând o cască de piele, putea efectua observații chiar și în afara clopotului, primind aer din acesta printr-un al doilea furtun.

Principalul dezavantaj al unor astfel de clopote este că nu pot fi folosite la adâncimi mari. Pe măsură ce se scufundă, presiunea apei crește, iar aerul din interiorul clopotului devine atât de dens încât devine imposibil de respirat.

Următoarea etapă conform logicii dezvoltării a fost testarea sferei metalice. Prima scufundare într-o carcasă metalică sigilată cu hublouri a fost efectuată în 1865 de designerul francez Bazin. Sfera lui a fost coborâtă pe un cablu de oțel la o adâncime de 75 de metri. După teste de succes, au fost determinate direcțiile pentru îmbunătățirea ulterioară a unor astfel de batisfere, dar capacitățile tehnice de atunci nu au permis implementarea acestora.

Doar 65 de ani mai târziu, în 1930, batisferă, a căror rezistență a pereților a făcut posibilă coborârea la o adâncime mult mai mare. A fost proiectat de naturaliștii americani William Beebe și doi ingineri - Otis Barton și John Butler. Era o sferă de oțel cu un diametru interior de aproximativ 135 cm, o grosime a peretelui de aproximativ patru cm și o greutate de 2,5 tone. Batisfera avea trei hublouri rotunde din sticlă de cuarț cu diametrul de 20 cm și grosimea de 7,6 cm, precum și o gaură de 36 cm diametru, pe care cercetătorii au numit-o serios „ușa”. Ca să spunem așa, la bordul batisferei se aflau cilindri cu oxigen și vase cu un absorbant chimic de dioxid de carbon și umiditate, precum și numeroase instrumente pentru observații. În volumul care a rămas liber, au fost plasați cercetătorii W. Bibi și O. Barton, aplecați în trei morți. Un reflector a fost instalat în afara biosferei, luminând apa dincolo de limitele luminii naturale, iar în interior a fost amplasat un telefon pentru a comunica cu nava. De pe navă, batisfera a fost coborâtă pe un cablu de oțel care nu se răsuciește.

În timpul primei scufundări în apropierea Bermudelor, W. Beebe și O. Barton au atins o adâncime de 420 de metri. În 1934, s-au scufundat în aceeași zonă la o adâncime de 923 de metri. Timpul petrecut sub apă era deja estimat la câteva zeci de minute și chiar câteva ore și era limitat de furnizarea de aer și de posibilitățile de regenerare a acestuia. În perioada 1930-1934, au coborât de treizeci de ori în adâncuri și au privit prin ferestre lumea ciudată a locuitorilor subacvatici. Printre alte observații, Beebe și Barton au obținut date interesante despre compoziția spectrală a luminii solare la diferite adâncimi.

În cele din urmă, în vara anului 1949, Barton, într-o batisferă cu un design ușor modificat, singur s-a scufundat la o adâncime de 1372 de metri în largul coastei Californiei, ceea ce era atunci un record pentru acest tip de echipamente oceanografice.

Coborând în adâncurile oceanului, Beebe și Barton au păstrat legătura telefonică cu echipajul navei, ceea ce le-a permis să se simtă nedepărtați complet de restul lumii. Dar ce curaj trebuie să fi avut aceşti oameni! Erau conștienți că viața lor la fiecare scufundare depindea doar de rezistența cablului și de fiabilitatea fixării acestuia. Dacă se rupea cablul, nimeni nu-i putea salva, batisfera grea ar rămâne pentru totdeauna pe fundul mării.

Principalele dezavantaje ale batisferei sunt evidente. Acesta este, în primul rând, însuși principiul scufundării și recuperării aparatului, adică dependența de o navă de sprijin de suprafață, imposibilitatea ascensiunii independente. În al doilea rând, batisfera din apă (sau din fund) este nemișcată, iar cercetătorii rămân observatori pasivi ai spațiului înconjurător cel mai apropiat de batisferă.

Liber de aceste neajunsuri batiscaf- un vehicul de cercetare în mare adâncime complet autonom, a cărui mișcare este controlată de echipajul însuși. Batiscaful nu este în niciun fel legat de vasul însoțitor. Comunicarea între ele se realizează prin radio, iar nava este folosită pentru a livra (sau remorca) batiscaful din port până în zona de studiu și înapoi.

Ideea unui batiscaf a fost implementată de un fizician elvețian, profesor Auguste Piccard. La proiectarea și calcularea batiscafului, Piccard și-a folosit experiența personală în proiectarea și funcționarea balonului stratosferic. Cert este că, pentru a-și rezolva unele dintre sarcinile sale de cercetare, a decis să se ridice într-un balon în stratosferă. Pentru a face acest lucru, a proiectat și a construit în 1930, pe cheltuiala Fundației Naționale de Cercetare din Belgia, un stratostat cu o gondolă presurizată și un cilindru de ridicare plin cu heliu. Pe acest balon stratosferic, Piccard în 1931 s-a ridicat în stratosferă și a atins o înălțime de 15781 metri, iar în 1932 balonul stratosferic și-a dus designerul la o înălțime de 16201 metri. Dacă vorbim despre recordurile de altitudine, atunci după Piccard, în 1933, balonul stratosferic „URSS”, care era controlat de profesorul E. Birnbaum și piloții G. Prokofiev și K. Godunov, s-a ridicat la o înălțime de 18.500 de metri, iar un an. mai târziu, balonul stratosferic „Osoaviakhim” a atins o înălțime de 22 de kilometri. Din păcate, acest zbor s-a încheiat tragic - a avut loc un accident, iar piloții balonului stratosferic P. Fedoseenko, I. Usyskin și A. Vasenko au murit.

Piccard a fost primul care a înțeles că mișcările verticale ale balonului stratosferic și ale batiscafului sunt supuse unui model general. În timpul coborârii și ascensiunii, ambele sunt afectate de schimbarea presiunii externe. Stratostat se mișcă în atmosferă datorită unui balon umplut cu gaz ușor. Asta înseamnă că batiscaful trebuie să aibă și un balon, un fel de flotor umplut cu o substanță mai ușoară decât apa de mare. Starea agregată a unei substanțe pentru un plutitor trebuie să fie aceeași cu mediul, adică un lichid. Benzina a fost aleasă ca umplere a flotorului. Când presiunea se schimbă, apa de mare și benzina din jur se vor micșora sau se vor extinde aproape în aceeași măsură, iar carcasa cilindrului (plutitorul) nu se va deforma, deoarece va experimenta aceeași presiune pe ambele părți.

Gondola balonului stratosferic este ușoară, cu pereți subțiri, deoarece modificarea presiunii cu înălțimea de ascensiune este nesemnificativă: chiar și la cea mai mare ascensiune, va fi mai puțin de o atmosferă. Condițiile de funcționare ale batiscafului sunt complet diferite: gondola sa la adâncimi mari va fi expusă la o presiune a apei de câteva mii de atmosfere. De aici și cerințele pentru rezistența pereților săi.

Astfel, un batiscaf, ca un balon stratosferic, este format din două părți principale: un cilindru (flotor) umplut cu benzină și o gondolă sferică din oțel durabil conectată la acesta. În această sferă de oțel, unde aerul are o presiune atmosferică normală, echipajul este cazat. Pentru a scufunda batiscaful, o parte din benzină este eliberată din cilindru. Pentru a evita lovirea fundului, acvanauții aruncă o parte din balast, care este împușcătură de oțel. Pentru mișcarea orizontală se folosește o elice mică antrenată de un motor electric. Pentru a ieși la suprafață, trebuie să aruncați din nou balastul. Batiscaful este dotat cu echipamentul necesar pentru sistemele de susținere a vieții și control, precum și instrumente pentru cercetarea subacvatică. Desigur, raporturile dintre masele și volumele sferei de oțel, piesele de control, balastul, benzina într-un cilindru și așa mai departe, sunt strict calculate pentru a asigura manevrarea verticală și ascensiunea fiabilă a batiscafului.

Primul model experimental al batiscafului FRNS-2 a fost construit în 1950 și a aparținut Marinei Franceze. Abreviere FRNS tradus înseamnă „Fundația Națională pentru Cercetare Științifică”. Model experimental batiscaf FRNS-2, realizat în dimensiune completă, a fost testat fără echipaj. Apoi au fost construite batiscafele FRNS-3 şi Trieste. Toate cele trei batiscafe aveau o gondolă de același design. Gondola de oțel, cu alte cuvinte, cabina batiscafului, avea un diametru interior de doi metri. Acesta găzduiește confortabil două persoane care nu trebuie să stea dublate în poziția de embrioni în pântecele mamei. Grosimea peretelui turnat este de 9 cm, iar în zona în care sunt amplasate ferestrele este mărită la 15 cm.După calcul, o astfel de gondolă poate rezista presiunii unei coloane de apă de 16 kilometri înălțime. Un batiscaf cu o astfel de gondolă se poate scufunda până la fund în orice punct al Oceanului Mondial: nu există o adâncime mai mare de 12 km în ocean. Corpul flotorului și pereții rezervoarelor de gaz sunt din tablă de oțel, nu sunt proiectați pentru presiune ridicată: apa de mare trece liber prin orificiul din fund, echilibrând presiunea din interiorul și din exteriorul flotorului. Nu există pericolul de a amesteca apă și benzină, deoarece benzina este mai ușoară decât apa și rămâne întotdeauna deasupra apei în partea de sus a flotorului. În loc de sticlă fragilă, se folosește plexiglas lustruit complet transparent pentru hublourile batiscafului. Greutatea gondolei cu echipament în aer este de 11 tone, în apă - aproximativ jumătate mai puțin și poate fi echilibrată cu 15 metri cubi de benzină. Dar ținând cont de greutatea proprie a carcasei flotorului și a pereților rezervoarelor de benzină, precum și de aprovizionarea necesară cu benzină pentru manevrarea verticală și în caz de scurgere, în plutitoare batiscaf FRNS-2Și FRNS-3 a alimentat 30 de metri cubi de benzină și plutește Trieste- peste 100 de metri cubi. Două reflectoare au fost atașate de flotoare pentru a ilumina peisajul subacvatic.

Batiscaf "Trieste" a fost proiectat de Auguste Piccard, ținând cont de propria experiență în proiectarea batiscafului FRNS-2. Asistența activă în construcția orașului Trieste a fost oferită de fiul său, Jacques Piccard. Batiscaf "Trieste" a fost lansat în august 1953. În perioada 1953–1957. Mai multe scufundări au avut loc în Marea Mediterană. Pilotul principal în același timp a fost Jacques Piccard și a făcut primele scufundări împreună cu tatăl său, care atunci avea deja 69 de ani. Așadar, în 1953, împreună s-au scufundat în Marea Mediterană la o adâncime record de 3150 de metri pentru acea perioadă.

Un an mai târziu pe batiscaf FRNS-3 Ofițerii francezi Georges Waud și Pierre Wilm s-au scufundat în Marea Mediterană la o adâncime de peste 4.000 de metri. Cucerirea adâncimii a început.

În 1958 Batiscaf "Trieste" a fost cumpărat de Marina SUA și apoi modificat structural în Germania la uzina Krupp. Practic, rafinamentul a constat în fabricarea unei gondole mai rezistente. În perioada 1958–1960 Jacques Piccard a rămas principalul pilot al batiscafului Trieste, până atunci devenise deja profesor și dobândise o vastă experiență în scufundări adânci. Și chiar la începutul anului 1960, Jacques Piccard a decis să facă următoarea sa scufundare, cea de-a 65-a, în cel mai adânc loc din oceane - în șanțul Marianelor.

În 1959, în zona insulei Guem, în apropierea celui mai adânc punct al șanțului Marianelor, a operat nava de cercetare sovietică Vityaz, ale cărei ecosonde au înregistrat o adâncime de 11.022 de metri. Aici a mers expediția de adâncime a lui Jacques Piccard, ca parte a navelor auxiliare „Lewis” și „Wondenks”. Ultima era remorcarea Batiscaf "Trieste". După ce locația adâncimii de unsprezece kilometri a fost determinată cu cea mai mare precizie posibilă, a început scufundarea. Pe 23 ianuarie 1960, la ora 08:23, Trieste s-a lansat pe fundul șanțului Marianei. Împreună cu Jacques Piccard, locotenentul marinei americane Don Walsh se afla în gondola batiscafului. Ambii acvanauți au înțeles clar gradul de risc la care erau expuși. Ei știau că până vor ajunge la fund, presiunea totală a apei pe pereții telegondolei va fi de 170.000 de tone. Sub influența acestei sarcini monstruoase, diametrul sferei de oțel va scădea cu 3,7 milimetri. Și dacă apare chiar și o mică crăpătură, atunci sub o presiune de 1100 de atmosfere, un jet va lovi în interiorul gondolei, a cărui putere distructivă va depăși puterea unei explozii de mitralieră. Din fericire, totul a mers bine, deși nu fără margini aspre. La o adâncime de aproximativ patru kilometri, emițătorul cu ultrasunete, care asigura comunicarea cu nava, a încetat să funcționeze, dar în scurt timp conexiunea a început să funcționeze din nou. La al optulea kilometru de adâncime, o fereastră din vestibulul de legătură a izbucnit, dar acest lucru nu a reprezentat niciun pericol. Cum au îndurat Jacques și Don aceste necazuri este ușor de ghicit. La ora unu D. Walsh a raportat că Trieste s-a scufundat în fund. Era un fund plat și dens al șanțului Marianei. Adâncimea atinsă a fost de 10919 metri. Acest record nu va fi doborât niciodată, pentru că nu are rost să fie vreun nou record, pentru că adâncimea maximă a oceanului este cu doar 103 metri mai mult. Scufundarea la Trieste a durat 5 ore, ascensiunea a durat aproximativ 3 ore, iar timpul petrecut la fund a fost de aproximativ 20 de minute. La o adâncime de aproximativ 11 kilometri, aquanauții au reușit să vadă un pește mic asemănător cu o lipa, precum și un creveți.

Printre alte scufundări Trieste, modernizat parțial, remarcăm scufundările sale în Oceanul Atlantic în aprilie 1963 pentru a căuta submarinul nuclear Thresher (USS Tresher SSN-593) dispărut al Marinei SUA. În toamna anului 1963, batiscaful Trieste a fost dezasamblat.

După reconstrucție, acest batiscaf a fost numit "Trieste II". Această modificare a avut o gondolă mai rezistentă, cu un diametru exterior de 2,16 m, cu o grosime a peretelui de 127 mm, cântărind 13 tone în aer și 8 tone în apă. Un rafinament util al designului batiscafului a fost instalarea de chile interne în corpul flotorului și a unui stabilizator extern. Acest lucru a fost făcut pentru a preveni apariția rostogolirii sau reducerea acesteia - la urma urmei, curenții și valurile din ocean există, după cum știți, nu numai în straturile superioare ale apei, ci și în adâncime.

"Trieste II"în 1964 a făcut și mai multe scufundări în căutarea submarinului Thresher, dar acestea nu au avut succes.

Un vehicul de mare adâncime al unui alt model a fost proiectat de inginerii militari francezi Georges Waud și Pierre Wilm. În 1962, triplul lor batiscaf „Arhimede” cu un echipaj mixt franco-japonez s-a scufundat pe fundul șanțului Izu-Bonnin în largul coastei Japoniei la o adâncime de 9180 de metri. În 1964, cu ajutorul acestui submersibil, experții francezi au explorat fundul uneia dintre cele mai adânci tranșee din Puerto Rico din Oceanul Atlantic, coborând la o adâncime de 8550 m.

Cu ajutorul vehiculelor de adâncime, cercetătorii din diferite țări au avut ocazia să vadă cu ochii lor fundul mării și locuitorii săi în cele mai adânci locuri ale Oceanului Mondial, precum tranșeele Mariane sau Puerto Rican. Acest lucru a fost cu atât mai important cu cât, până la mijlocul secolului al XX-lea, mulți oameni de știință au pus sub semnul întrebării posibilitatea oricărei vieți la o adâncime de peste 7 mii de metri, unde domnește întunericul complet și frigul etern. De exemplu, în partea de jos a șanțului Marianelor, la o adâncime de aproximativ 11 km, unde Jacques Piccard și Don Walsh au coborât în ianuarie 1960, temperatura apei înregistrată de un termometru exterior a fost de numai 3,4 ° C.

Toate acestea sunt așa. Dar, pe de altă parte, adâncimile oceanelor de 10–11 km sunt încă o excepție, mai degrabă decât o regulă. Zona fundului oceanului cu o astfel de adâncime este o parte foarte mică din suprafața totală a fundului oceanului. Cea mai mare zonă este ocupată de zone ale fundului oceanului până la 4–6 km adâncime, iar adâncimea raftului este chiar mult mai mică. Pentru a rezolva majoritatea problemelor științifice ale oceanologiei, nu este absolut necesar să coborâm în cele mai adânci puncte ale oceanului. Vehiculele proiectate să funcționeze la adâncimi extreme (10–12 km) necesită costuri materiale și monetare foarte mari în toate etapele ciclului de viață: în timpul proiectării, producției, testării și exploatării. Astfel de costuri sunt estimate la multe sute de milioane de dolari. Desigur, submersibilele de adâncime trebuie să îndeplinească cele mai înalte cerințe de fiabilitate. Pentru a lucra la o adâncime de până la 4-6 kilometri, au fost proiectate și construite dispozitive mai puțin costisitoare și destul de fiabile. Pentru a se scufunda la o asemenea adâncime, un balon plutitor poate lipsi, iar gondola, care suferă mai puțină stres, este realizată dintr-un material mai puțin durabil și are dimensiuni crescute, creând condiții mai bune pentru ca echipajul să lucreze.

În 1965, designerul american E. Venk a construit un batiscaf "Aluminaut" pentru lucru la adâncimi de până la 4500 de metri. Acest batiscaf nu are flotor, iar carcasa din aliaj de aluminiu este concepută pentru trei hidronauți, pentru a căror muncă și odihnă se creează condiții optime: dane pliabile, dispozitive de încălzire și altele. Echipajul poate lucra la batiscaf continuu în timpul zilei.

În același an (1965) a fost construit un batiscaf "Alvin", numit după designerul, oceanograful american Allen Weine. Dispozitivul este proiectat să funcționeze la o adâncime de până la 1800-2000 de metri. Echipajul format din trei persoane poate fi la bordul dispozitivului pentru o zi întreagă. Cu ajutorul aparatului "Alvin" ("ALVIN") au fost efectuate o serie de studii hidrologice și biologice de succes. Să vorbim despre unul dintre aceste studii.

În 1977, geologi și geochimiști americani au studiat o secțiune a fundului Oceanului Pacific în largul coastei Ecuadorului. În acea zonă se află pintenii crestei submarine a Pacificului. Ieșind din ocean, se ridică deasupra apei sub forma insulelor vulcanice Galapagos. Pe "Alvin" au fost instalate instrumente care înregistrează continuu temperatura apei exterioare și permit eșantionarea acesteia pentru analiza ulterioară. Mai existau echipamente sub forma unui braț mecanic pentru prelevarea de probe de sol de fund și animale imobile. Printre spațiile neînsuflețite ale fundului oceanului, acoperite cu fluxuri de lavă înghețate, printre cheile de munte presărate cu pietre uriașe, observatorii au văzut un inel alb lat, de aproximativ 50 de metri în diametru, apoi mai multe inele din aceleași, cu un diametru de 50 până la 100 de metri. . Aceste inele s-au dovedit a fi vii: erau formate din mii de moluște mari, cu cochilii albe groase. Cojile unor moluște bivalve au ajuns la 30–40 cm lungime. Aici se mutau și crabi albi și alte crustacee. Peștii au înotat în jurul acestor inele. Când "Alvin" plutit deasupra centrului inelelor, termometrul extern arăta temperatura apei până la 22°C. Apa din mica zonă înconjurătoare a fost încălzită la această temperatură de orificiile hidrotermale care curgeau prin crăpăturile de sub fundul oceanului. Locuitorii oceanului de adâncime nu sunt obișnuiți cu apa caldă. Prin urmare, acestea au fost amplasate la o anumită distanță de punctele de ieșire ale jeturilor fierbinți, formând inele în jurul crăpăturilor din fundul oceanului. Temperatura apei în care se aflau aceste creaturi, nu depășea 3-4 grade. scufundări "Alvina" a dus la mai multe descoperiri. În primul rând, a fost dezvăluită prezența izvoarelor hidrotermale în această regiune a fundului oceanului, oferind condiții pentru existența diferitelor animale aici, dintre care majoritatea, conform concluziei zoologilor, nu erau cunoscute științei înainte. În al doilea rând, a fost descoperită sursa și metoda de hrănire a acestor animale la adâncimi mari (2000–3000 de metri). S-a dovedit că bacteriile cu sulf, care sunt sintetizate din dioxidul de carbon și hidrogenul sulfurat care provin din intestinele Pământului, servesc drept hrană pentru moluște și viermi din apropierea acestor izvoare termale subacvatice. Scoicile și viermii, la rândul lor, sunt hrană pentru pești și crabi.

Începând cu anii 1960, sute de vehicule subacvatice au fost proiectate și construite în Rusia, SUA, Canada, Japonia, Germania, Franța și alte țări pentru a îndeplini diverse sarcini în cadrul raftului. Adâncimea de scufundare estimată a unor astfel de dispozitive este diferită: de la 200 la 2000 de metri.

În ceea ce privește dispozitivele capabile să se scufunde la adâncimile extreme ale Oceanului Mondial, în prezent nu există mai mult de o duzină de ele în toată lumea.

În încheierea subiectului vehiculelor de adâncime în scopuri științifice, notăm separat complexul de cercetare rusesc numit "Lume".

Oportunitatea de a te scufunda pe fundul mării i se datorează omului de știință-inventator elvețian Auguste Piccard. În calitate de profesor de fizică la Universitatea din Bruxelles, Piccard a fost implicat activ în cercetarea atmosferică, participând activ la pregătirea și implementarea zboruri multiple pe stratostate.

Primul zbor a avut loc pe 27 mai 1931 de la site-ul din Augsburg; pe lângă Auguste Piccard, Paul Kipfer a devenit participant. Oamenii de știință Pentru prima dată în istorie, au urcat în stratosferă. Înălțimea la care au reușit să atingă a fost de 15.785 de metri.

Al doilea zbor a avut loc în 1932, pe 18 august. De data aceasta, Max Cosins a zburat cu Piccard. Lansarea Stratostat a fost făcută din Zurich, iar înălțimea atinsă a fost de 16.200 de metri. În total, Auguste Piccard a participat la 27 de zboruri, ajungând la o altitudine maximă de 23.000 de metri.

Pe la mijlocul anilor 1930, Piccard a venit cu ideea posibilei utilizări a unui balon cu o gondolă presurizată (așa arătau baloanele stratosferice) pentru a explora adâncurile oceanului inaccesibile oamenilor. Vai, începutul Al doilea razboi mondial nu i-a permis să aducă la concluzia ei logică dezvoltările începute în 1937.

Piccard sa întors la ei în 1945, când războiul s-a încheiat. Aparatul rezultat a fost numit batiscaf, având format un cuvânt din rădăcinile grecești care înseamnă „adânc” și „vas”. Creația lui Piccard arăta astfel: o gondolă de oțel sigilată pentru echipaj, de care era atașat un flotor mare, umplut cu benzină pentru a asigura flotabilitatea. Pentru a putea ieși la suprafață după scufundare, s-au folosit câteva tone de balast de oțel. Balastul a fost ținut de electromagneți în timpul scufundării. Acest design a asigurat ascensiunea batiscafului chiar și în cazul unei posibile defecțiuni a echipamentului.

Primele submersibile de adâncime

Primul Batiscaful a primit numele de cod FNRS-2, testele sale au avut loc în 1948, iar doi ani mai târziu dispozitivul a fost predat flotei franceze. Până în 1954, FNRS-2 au fost aduse mai multe modificări. Ca urmare, batiscaful cu echipajul la bord a făcut picaj la o adâncime de 4.176 de metri.

Următorul aparat, la care Auguste Piccard a lucrat deja împreună cu fiul său Jacques, a fost batiscaful Trieste, asamblat la șantierele navale din orașul italian Trieste, după care a primit numele. Pe acest aparat, Jacques Piccard, împreună cu locotenentul marinei americane Don Walsh, au făcut prima scufundare vreodată pe fundul șanțului Mariana, cel mai adânc loc din oceanele lumii. Exploratorul a cucerit adâncimea de 10.916 metri.

Există doar cinci batiscafe (cu flotor pe benzină) în istorie, două dintre ele (FNRS-2 și Trieste) au fost proiectate de Auguste Piccard. Alte profituri au fost create în SUA ("Trieste-2"), Franța ("Arhimedes") și URSS ("Poisk-6").

Poveste cercetările subacvatice ulterioare sunt deja legate de vehiculele cu echipaj de mare adâncime, care în mod oficial nu sunt batiscafe, deoarece designul lor nu are un flotor plin cu benzină. Unul dintre aceste dispozitive va fi discutat în continuare.

Submersibile de adâncime „Mir”

În general, există două dispozitive. Astăzi, ambele sunt folosite de Academia Rusă de Științe și au sediul la bordul navei de cercetare Akademik Mstislav Keldysh. Istoria submersibilelor Mir a început la începutul anilor 1980, când Academia de Științe a URSS a decis să pună la dispoziție submersibile pentru cercetarea în mare adâncime.

Nu a fost posibil să se creeze astfel de dispozitive pe teritoriul URSS și s-a încercat comandarea lor în străinătate. Ca urmare, a apărut o criză diplomatică între SUA și Uniunea Sovietică. A apărut în legătură cu un tratat internațional, conform căruia o serie de țări, inclusiv Canada, cu care s-au purtat inițial negocieri privind construcția dispozitivului, nu au dreptul de a „exporta tehnologii avansate în URSS”.

Drept urmare, construcția navei spațiale Mir a fost realizată în Finlanda. Cu toate acestea, în acest caz, nu a fost lipsit de probleme diplomatice. Oricum ar fi, dispozitivele au fost în cele din urmă nu doar construite, ci și puse în funcțiune cu succes.

Ideea dispozitivelor și dezvoltarea lor este în întregime meritul oamenilor de știință și designerilor sovietici. Dispozitivele Mir au fost fabricate în 1987 de compania finlandeză Rauma Repola și instalate pe nava de bază. Nava de bază - "Akademik Mstislav Keldysh" - a părăsit stocurile șantierului naval finlandez Hollming din orașul Rauma în 1981. Astăzi, nava și dispozitivele aparțin Institutului de Oceanologie. P.P. Shirshov RAS.

Structura lumii"

Corpul aparatului este o gondolă sferică din martensită, puternic aliate oțel, cu un conținut de nichel de 18%. Bateriile nichel-cadmiu de 100 kWh sunt folosite ca centrală electrică.

La bord există locuri pentru trei membri ai echipajului: un pilot, un inginer și un om de știință-observator. Observatorul și inginerul stau întinși pe băncile laterale, pilotul stă sau îngenunchează într-o nișă din fața bordului. De asemenea, este prevăzut un sistem de salvare în caz de urgență.

Scopul aplicatiei

Limitare adâncime, disponibil pentru dispozitivele Mir este de 6.000 de metri. Acest lucru permite cercetarea concentrată pe rezultate diferite. De exemplu, dispozitivele au fost folosite pentru a supraveghea locul scufundării submarinului Komsomolets.

Din momentul punerii în funcțiune și până în 1991, vehiculele Mir au participat la 35 de expediții de cercetare în Oceanele Pacific, Atlantic și Indian. Deja după prăbușirea URSS, dispozitivele Mir au fost folosite pentru a studia lacul Baikal Această expediție a avut loc în 2008. În 2011, dispozitivele au lucrat în Elveția la cercetarea lacului Geneva.

Enciclopedie electronică gratuită Wikipedia, secțiunea „Batiscaphe”.
Enciclopedie electronică gratuită Wikipedia, secțiunea „Vehicul cu echipaj de mare adâncime „FNRS-2”
Enciclopedie electronică gratuită Wikipedia, secțiunea „Trieste (batiscaphe)”
Enciclopedie electronică gratuită Wikipedia, secțiunea „Lumea (vehicule de mare adâncime)”.
Yurnev A.P. Vehicule subacvatice nelocuite.

YouTube enciclopedic

1 / 5
Răspunzând la întrebarea de ce, după balonul stratosferic, a început să proiecteze un batiscaf, Auguste Piccard a remarcat că

aceste dispozitive sunt extrem de asemănătoare între ele, deși scopul lor este opus.

Cu simțul său obișnuit al umorului, el a explicat:

Poate că soarta a vrut să creeze această similitudine tocmai pentru a lucra la crearea ambelor dispozitive, un om de știință ar putea...

Desigur, construirea unui batiscaf nu este distractiv pentru copii. Este necesar să se rezolve un număr infinit de probleme complexe. Dar nu există dificultăți de netrecut!

Auguste Piccard

Proiecta

Proiectarea batiscafului FNRS-3 Este foarte promițător de utilizat ca umplutură flotantă litiu- un metal cu o densitate aproape jumătate față de cea a apei (mai precis, 534 kg/m 3), ceea ce înseamnă că un metru cub de litiu poate ține pe linia de plutire aproape 170 kg mai mult decât un metru cub de benzină. Cu toate acestea, litiul - un metal alcalin care reacționează activ cu apa, ar trebui să separe în mod fiabil aceste substanțe, să prevină contactul lor. Proprietățile mecanice ale unor materiale structurale
Batiscaful primește energie de la baterii. Lichidul izolator înconjoară bateriile și electrolitul, iar presiunea apei de mare îi este transmisă prin membrană. Bateriile nu se defectează la adâncimi mari.
Batiscaful este antrenat de motoare electrice, elicele sunt elice. Motoarele electrice sunt protejate în același mod ca și bateriile. Dacă batiscaful nu are cârmă de navă - atunci virajul se făcea prin pornirea unui singur motor, virajul aproape pe loc - prin funcționarea motoarelor în diferite direcții.
Viteza de coborâre și urcare a batiscafului la suprafață este reglată prin scăparea balastului principal sub formă de împușcătură de oțel sau fontă situată în buncăre în formă de pâlnie. În cel mai îngust punct al pâlniei sunt electromagneți, când un curent electric curge sub acțiunea unui câmp magnetic, împușcătura pare să se „întărească”, când curentul este oprit, se revarsă.
Un batiscaf cu un flotor umplut cu litiu ar avea o caracteristică interesantă. Deoarece litiul este practic incompresibil, la scufundare, flotabilitatea relativă a batiscafului va crește (la adâncime, densitatea apei de mare crește), iar batiscaful se va „atârna”. Bathyscaphe trebuie să aibă un compartiment compensator cu benzină; pentru a continua coborârea, este necesar să se elibereze o parte din benzină, reducând astfel flotabilitatea.
Sistemul de urcare de urgență este un balast de urgență suspendat de încuietori drop-down. Încuietorile sunt împiedicate să se deschidă prin electromagneți; pentru resetare, este suficient să opriți curentul electric. Bateriile și ghidajele au o montură similară - o frânghie de oțel lungă, nerăsucită, care atârnă liber sau un lanț de ancorare. O picătură de ghidare este concepută pentru a reduce viteza de coborâre (până la o oprire completă) direct pe fundul mării. Dacă bateriile sunt descărcate, balastul, bateriile și hidropul sunt resetate automat, batiscaful începe să se ridice la suprafață.

Scufundare și suprafață batiscafe
- La suprafață, batiscaful este ținut de compartimente umplute cu benzină și datorită faptului că rezervoarele de apă de balast, puțul de aterizare a echipajului în gondolă și spațiul liber din recipientele de împușcat sunt umplute cu aer.
- După ce rezervoarele de apă de balast, puțul de aterizare a echipajului din gondolă și spațiul liber din recipientele de împușcat sunt umplute cu apă, începe scufundarea. Aceste volume mențin o comunicare constantă cu spațiul exterior pentru a egaliza presiunea hidrostatică pentru a evita deformarea carenei.
- Deoarece benzina (la presiune înaltă) comprimă mai mult decât apa, forța de flotabilitate scade, batiscaful se scufundă mai repede, echipajul trebuie să arunce constant balast (împușcătură de oțel).
Determinați masa bilei goale: G = 1 6 π (D 3 - d 3) γ m (\displaystyle G=(\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m) )
Să determinăm masa de apă deplasată de minge (când este complet scufundată): V = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle V=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v)), Unde
D (\displaystyle D)- diametrul exterior al batisferei;
D (\displaystyle d)- diametrul interior al batisferei;
- greutatea specifică a materialului din care este realizat corpul batisferei;
γ v (\displaystyle \gamma _(v))- greutatea specifică a apei de mare;
π (\displaystyle \pi )- Pi".
Suntem interesați de grosimea peretelui batisferei, la care este posibil înotul în coloana de apă: S = D - d 2 (\displaystyle S=(\frac (D-d)(2)))
Prin urmare, echivalăm ambele ecuații (deoarece 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))
Acum împărțim ambele părți în produs 1 6 π D 3 (\displaystyle (\frac (1)(6))\pi D^(3)), după care obținem: (γ m - d 3 D 3) γ m = γ v (\displaystyle (\gamma _(m)-(\frac (d^(3))(D^(3))))\gamma _(m) =\gamma _(v))
Acum să definim relația re D (\displaystyle (\frac (d)(D))), împărțind egalitatea anterioară la γ m (\displaystyle \gamma _(m)), primim re D = 1 - γ v γ m 3 (\displaystyle (\frac (d)(D))=(\sqrt[(3)](1-(\frac (\gamma _(v))(\gamma _) (m))))))
Să luăm: greutatea specifică a apei de mare γ v = 1 , 025 (\displaystyle \gamma _(v)=1,025), greutatea specifică a oțelului γ m = 7, 85 (\displaystyle \gamma _(m)=7,85), Apoi d D = 0 , 9544 (\displaystyle (\frac (d)(D))=0,9544), prin urmare 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)
Astfel, pentru ca o sferă goală din oțel să plutească în coloana de apă, grosimea peretelui acesteia trebuie să fie 0 , 0225 (\displaystyle 0,0225) diametru exterior. Dacă peretele este mai gros, batisfera se va scufunda (cădea pe fund), dacă este mai subțire, va pluti la suprafață.