January 27th, 2014
Я вчера вам рассказывал о том, что и это вызвало неоднозначную реакцию. Звучали такие выражения, как «… а вот раньше наши батискафы к Титанику опускались». Оказывается мало кто знал, что «Миры» были построены в Финляндии по заказу СССР.
«Мир» - серия российских научно-исследовательских подводных глубоководных обитаемых аппаратов (ГОА) для океанологических исследований и спасательных работ. Имеют глубину погружения до 6 км. Базируются на борту научно- исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш».
Давайте узнаем про них подробнее …
Глубоководные обитаемые аппараты (ГОА) «Мир-1″ и «Мир-2″ были построены в Финляндии фирмой Rauma‑Repola в 1987 году. Идея аппаратов и начальный проект были проработаны в АН СССР и КБ «Лазурит». Аппараты создавались под научно-техническим руководством ученых и инженеров Института океанологии РАН имени П.П.Ширшова.
Создание аппаратов было начато в мае 1985 года и закончено в ноябре 1987 года. В декабре 1987 года были проведены глубоководные испытания аппаратов в Атлантике на глубине 6170 метров («Мир-1″) и 6120 метров («Мир-2″). Аппараты были установлены на судне обеспечения “Академик Мстислав Келдыш”, построенном в 1981 году в Финляндии и переоборудованном в 1987 году для проведения работ с глубоководными испытательными аппаратами.
ГОА «Мир 1″ и «Мир 2″ идентичны по конструкции и рассчитаны на рабочую глубину погружения 6000 м. Общая емкость аккумуляторных батарей одного аппарата составляет 100 кВт/ч, что позволяет выполнять подводные операции в течение 17 20 часов непрерывного подводного цикла. Кроме того, это позволяет устанавливать на оба аппарата большой комплекс научного и навигационного оборудования.
Подводная скорость аппарата «Мир» равна 5 узлам. Для балластировки у него используется водяной балласт. Перед уходом аппарата с поверхности морская вода заполняет пластиковые цистерны главного балласта емкостью 1,5 куб. м, которые продуваются сжатым воздухом, когда аппарат выходит на поверхность после погружения. Плавучесть аппарата регулируется с помощью системы переменного балласта путем приема воды в три прочные сферы и откачки ее из сфер насосом высокого давления.
Корпус аппаратов изготовлен из мартенситовой, сильно легированной стали, с 18 % никеля. Сплав имеет предел текучести - 150 кг на квадратный мм (у титана - около 79 кг/ кв.мм). Производитель: финская фирма «Локомо», входящая в состав концерна «Раума Репола». Размещение экипажа Экипаж ГОА «Мир» состоит из трех человек - пилота, инженера и ученого-наблюдателя.
Длина аппарата «Мир» 7,8 м, ширина (с боковыми двигателями) 3,8 м, высота 3 м. Обзор из обитаемой сферы аппаратов «Мир» обеспечивается тремя иллюминаторами: центральным, имеющим внутренний диаметр 200 мм, и двумя боковыми диаметром 120 мм. Расположение иллюминаторов дает широкий угол обзора для пилота и наблюдателей. Запас плавучести аппарата «Мир» на дне равен 290 кг. Сухой вес 18,6 т. Запас жизнеобеспечения 246 чел./час. ГОА «Мир» оснащены навигационным и научным оборудованием, фото и видеосистемами, манипуляторами, устройствами отбора проб и т. д.
Система аварийного спасения у аппарата состоит из синтактикового буя, выпускаемого экипажем, с прикреплённым к нему кевларовым тросом, длиной 7000 м, по которому опускают половину сцепки (такую же, как железнодорожная автосцепка). Она доходит до аппарата, затем происходит автоматическая сцепка, и аппарат поднимают на длинном силовом тросе, длиной 6500 м, с усилием на разрыв около десяти тонн.
По состоянию на 2008 год, в мире, кроме российских «Мир-1» и «Мир-2», существуют ещё два аппарата (построено было три). Американский аппарат «Си Клиф» (Sea Cliff) (англ. DSV Sea Cliff), который сейчас переоборудуется, французский «Нотил» (Nautile) (фр. Nautile), оба с глубиной погружения 6000 метров, и японский «Шинкай 6500» (Shinkai 6500), поставивший рекорд погружения для существующих аппаратов в 6527 метров.
С применением ГОА «Мир-1″ и «Мир-2″ проведено 35 экспедиций в Атлантический, Тихий и Индийский океаны, из них девять экспедиций по ликвидации последствий аварий атомных подводных лодок (АПЛ) «Комсомолец» и «Курск». Разработан ряд новейших глубоководных технологий и методик, что позволило осуществлять многолетний радиационный мониторинг на АПЛ «Комсомолец», которая находится на дне Норвежского моря на глубине 1700 метров, и произвести частичную герметизацию носовой части лодки. В район гибели АПЛ «Комсомолец» в Норвежском море было проведено семь экспедиций в период 1989-1998 годах.
В конце сентября 2000 аппараты использовались для обследования АПЛ «Курск». Российскими научными учреждениями разработана методика, которая позволила с помощью аппаратов «Мир» провести детальное обследование АПЛ «Курск», определить причину ее аварии и разработать меры по ликвидации последствий этой аварии.
В 1991 и 1995 годах с помощью «Миров» производились исследования корпуса «Титаника», лежащего на глубине 3800 метров. В процессе погружений были проведены уникальные киносъемки, которые были использованы для создания художественных и научно-популярных фильмов, среди которых - Titanica, Titanic, Bismarck, Aliens of the Deep, Ghost of the Abyss.
В январе-сентябре 2004
В январе-сентябре 2004 года силами Института океанологии РАН совместно с ФГУП «Факел» был проведен капитальный ремонт аппаратов «Мир» с их полной разборкой, испытаниями прочности корпусов, частичной заменой элементов, узлов и оборудования, последующей сборкой и испытаниями вновь собранных аппаратов. В результате «Мир-1″ и «Мир-2″ получили сертификат на класс от международного регистра «Германский Ллойд» до 2014 года.
2 августа 2007 года в рамках экспедиции «Арктика-2007″ был совершен первый в мире спуск глубоководных обитаемых аппаратов «Мир» в точке географического Северного полюса на глубину 4300 метров. Во время этого беспрецедентного погружения на дне был установлен титановый российский флаг и капсула с посланием будущим поколениям. Аппараты выдержали давление в 430 атмосфер. Достижения этой экспедиции занесены в книгу рекордов Гиннеса.
Арктическое погружение вызвало большой общественный резонанс, поскольку некоторые российские комментаторы высказали мнение, что Россия «застолбила» свои права на участок океанского дна между Новосибирскими островами и Северным полюсом, хотя с точки зрения международного права это действие являлось юридически ничтожным.
Погружение глубоководных обитаемых аппаратов «Мир-1″ и «Мир-2″ в точке Северного полюса — первое в истории. Эта экспедиция позволит впервые детально изучить строение дна в приполюсном районе и уточнить границы российского шельфа в районе, простирающемся от Новосибирских островов до полюса.
На самом деле одна из целей экспедиции — установить, являются ли подводные хребты Ломоносова и Менделеева, которые тянутся к Гренландии, геологическим продолжением российского континентального шельфа.
Также члены экспедиции выполнили ряд научных экспериментов, взяли пробы грунта и фауны. Кроме того, в рамках погружения на дне океана был установлен российский триколор и оставлена капсула с посланием россиян, «Сердцем Мира» — талисманом молодежной команды «Небесная Одиссея» и флагом «Единой России».
Отвечая на вопрос о задачах нынешней экспедиции российских исследователей на Северный Полюс, глава МИД РФ Сергей Лавров сказал: «Цель этой экспедиции — не застолбить права России, а доказать, что наш шельф простирается к Северному полюсу». Министр выразил надежду на то, что нынешняя экспедиция и погружение батискафа в районе Северного полюса «позволят получить дополнительные научные доказательства того, что мы собираемся добиться».
В 2008 году оба российских глубоководных аппарата закончили погружение на дно озера Байкал и благополучно поднялись на поверхность. Для первого погружения была выбрана точка недалеко от острова Ольхон, примерно в 10 км к востоку от берега Байкала между мысами Ижимей и Хара-Хушун, где озеро достигает максимальной глубины. Экспедиции повезло с погодой: если в понедельник на Байкале были шторм, двухметровые волны и непрерывный дождь, то с утра во вторник установился полный штиль и светит яркое солнце. «Мир-1» пилотирует начальник экспедиции, заведующий лабораторией научной эксплуатации глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии РАН, профессор Анатолий Сагалевич.
С ним на борту находятся президент Республики Бурятия Вячеслав Наговицын и председатель попечительского совета Фонда содействия сохранению озера Байкал Михаил Слипенчук. В составе второго экипажа — пилот Евгений Черняев, депутат Госдумы Владимир Груздев и директор Байкальского института природопользования РАН Арнольд Тулохонов.
Напомним, Байкал — самый глубокий на Земле внутренний водоем и самый большой резервуар пресной воды. В июне 2008 года по результатам Интернет-опроса озеро было признано одним из семи чудес России.
В августе-сентябре батискафы «Мир-1» и «Мир-2» совершили 60 погружений в различных точках Байкала. Затем экспедиция прервалась на зиму. На 2009 год было выполнено 100 погружений.
Ученые вели визуальные наблюдения, брали пробы воды на разных глубинах, изучали фауну озера и геологическую структуру дна. Кроме того, они надеялись найти в глубинах озера археологические артефакты.
По словам депутата Госдумы, известного полярника Артура Чилингарова, также участвующего в экспедиции, главное для ее участников — не рекордные погружения, а забота об экологии Байкала.
«Любое погружение — это страница в истории. Никаких рекордов мы не собираемся ставить. Мы хотим обратить внимание и рассказать, что нужно предпринять российскому государству, чтобы сохранить это озеро», — заявил ранее Чилингаров.
Премьер министр России Владимир Путин совершил погружение на дно озера 1 августа 2009 года. В общей сложности «экскурсия» на аппарате «Мир 1″ по дну Байкала заняла около 4 часов. Во время погружения Путин выходил на связь с журналистами. В тот момент «Мир 1″ находился в самой глубокой точке южной части озера 1395 метров. Путин признался журналистам, что был несколько удивлен непрозрачностью воды, назвав ее «супом из планктона».
Джеймс Кэмерон совершил погружение на дно Байкала 16 августа 2010 года в день своего рождения и провел под водой четыре с половиной часа. Максимальная глубина, на которой он оказался, составила 1380 метров.
В 2011 году
российские батискафы «Мир-1» и «Мир-2» провели первое погружение на дно Женевского озера - одного из самых больших, но практически не изученных водоемов Европы. Полномасштабная программа его исследования стартовала накануне и будет продолжаться все лето. В Швейцарии и Франции хотели узнать, что скрывается под этой живописной водной гладью, и жаждут открытий.
Первыми на глубину ушли герои России Анатолий Сагалевич (он руководит экспедицией), американец Дон Волш (он был на дне Марианской впадины) и швейцарец Бертран Пикар. Для него, правда, привычнее другая стихия. Пикар - воздухоплаватель и создатель первого в мире самолета на солнечных батареях.
Батискафы достигли отметки почти в 300 метров - это максимальное значение для Женевского озера. Как сообщил Анатолий Сагалевич, на дне разглядели обломки парохода «Рона» (его крушение вековой давности унесло 15 жизней) и нескольких рыбок. Впереди было еще около сотни погружений с забором грунта и проб воды.
В течение 20 лет ГОА «Мир» совершили более 800 погружений, около 80 процентов которых были выполнены на глубинах от 3000 до 6000 метров. При этом не было ни одной аварийной ситуации. Несомненно, в этом заслуга профессиональной группы подводников Института океанологии, которые полностью обеспечивают работы ГОА «Мир» - от разработки нового оборудования, модернизации систем ГОА, проведения ремонтных и регламентных работ до пилотирования аппаратов под водой.
Характеристики глубоководных аппаратов «Мир» Рабочая глубина погружения – 6000 метров Нахождение под водой – до 80 часов Запас энергообеспечения – 100 кВт‑час Запас жизнеобеспечения – 246 чел.‑час Максимальная скорость – 5 узлов Запас плавучести (с поверхности) – 290 килограммов Сухой вес – 18,6 тонны Длина – 7,8 метра Ширина (с боковыми двигателями) – 3,8 метра Высота – 3 метра Диаметр – 2,1 м Экипаж – 3 человека Выход в верхней части Принцип работы Погружение – балластные цистерны заполняются водой Подъем – выключаются насосы, вода выкачивается Ходовой электродвигатель – питается от аккумуляторов. Скорость движения – 9 км/ч.
источники
http://sea-transport.ru/glubokovodnie-apparati/247-mir.html
http://www.ntv.ru/novosti/231185
http://ria.ru/science/20070802/70224087.html
http://for-ua.com/world/2008/07/29/165500.html
http://www.oceanology.ru/submersible-mir/
Давайте вспомним еще или например как выглядит . А вот необычная . Вспомним еще историю изучения Марианской впадины — Оригинал статьи находится на сайте ИнфоГлаз.рф Ссылка на статью, с которой сделана эта копия -Внутренний диаметр сферы экипажа =2,1 м
Общее
Идея аппаратов и начальный дизайн были проработаны в АН СССР и КБ «Лазурит». Глубоководные аппараты изготовлены в 1987 году финской компанией Rauma Repola. Базовый корабль, судно «Академик Мстислав Келдыш » построено в 1981 году на финской верфи Hollming в городе Раума .В 1987 году ГОА «Мир-1» и «Мир-2» были установлены на базовом судне и введены в строй. Так был создан уникальный исследовательский комплекс, оснащённый современным прецизионным научным и навигационным оборудованием и приборами для проведения широкого комплекса океанологических исследований. Как судно «Академик Мстислав Келдыш», так и подводные аппараты принадлежат .
«Миры» дали начало новому направлению в научном изучении океана. Исследовательский комплекс, объединяющий судно и ГОА «Мир», не имеет мировых аналогов. Интегрированная система сбора данных, объединяющая разнообразное измерительное оборудование и вычислительные средства 15 лабораторий, дает возможность осуществлять автоматический сбор, обработку и регистрацию данных об атмосфере, водной среде и донном грунте. Огромное значение для научных исследований имеет уникальная рабочая глубина «Миров» - 6000 метров.
История
История «Миров» начинается в начале 1980-х, когда академия наук СССР решила получить в своё распоряжение аппараты для глубоководных исследований. Первые попытки заказать подводные аппараты были неудачны: совместная работа с канадской фирмой в 1980 столкнулась с рядом технических проблем - не удалось создать камеру для экипажа, выдерживающую 600 бар из титана, и прежде всего политических препятствий: США видели в подобном заказе нарушение КОКОМ договора о запрете экспорта в СССР передовых технологий. В 1982 Академия наук СССР предложила заказ трём другим возможным изготовителям. Когда шведские и французские предприятия отказались от предложения, осталась фирма Раума-Репола со своим дочерним предприятием Oceanics - Финляндия не подписывала договор о запрете экспорта в СССР передовых технологий. Мирный договор запрещал владение подводными лодками и их строительство, но этот параграф касался только военной техники, а заказанные аппараты были научно-исследовательскими. По свидетельству Пекка Лакселла, тогдашнего руководителя финской компании, разрешение на экспорт в СССР было получено лишь потому, что чиновники КОКОМ не верили, что из подобной затеи что-либо получится. Когда же стало ясно, что инженерные проблемы решены, то поднялся шум по поводу того, как такие технологии могут быть проданы в СССР и Лакселлу пришлось несколько раз посещать Пентагон .
Дипломатический кризис с США
Генеральное посольство США в Хельсинки знало о ходе работ над глубоководными камерами на Раума-Репола с самого начала. «У них была всё-таки технически безграмотная группа, которая не смогла оценить проект правильно. Проект дали продолжить - американцы были абсолютно уверены, что отливка сферы из стали не удастся. Все предыдущие сферы сваривали из титана » , - сказал в 2003 году бывший генеральный директор Раума-Репола Тауно Матомяки. «Мы создали предприятие Rauma-Repola Oceanics Oy заявил тогда же Тауно Матомяки, - только затем, чтобы пожертвовать этим дочерним предприятием, и не ставить под удар всю компанию, если дело пойдёт плохо». Так и произошло. Дочернее предприятие было создано в 1983, и распущено вскоре после создания Миров в 1987. Получив широкую известность, фирма Раума-Репола не получила ожидаемых заказов. Входной билет в новую область оказался слишком дорогим - ЦРУ и Пентагон настояли на том, что все предприятия, которые не придерживаются американских рекомендаций, подлежат банкротству без исключения.
Соединённые Штаты пытались тайно препятствовать экспорту уже готовых аппаратов в СССР. ЦРУ подозревало, что аппараты могут использоваться в территориальных водах США для разведки.
Президент Мауно Койвисто в воспоминаниях рассказывает, что посольство США заявило угрожающе, что финские фирмы могут не получить разрешения на десятки лицензий, если Советский Союз получит аппараты. Тогдашний вице-президент Джордж Буш написал Койвисто письмо, в котором он подозревал деятельность Раума-Репола в создании угрозы мировой безопасности. В своём ответе Койвисто заявил, что в соответствии с законами страны, у него нет возможности вмешиваться в дела частной компании, если она не нарушает законов. Дополнительно он подчеркнул, что торговля с СССР отслеживается особенно тщательно.
Под давлением ЦРУ и Пентагона Раума-Репола была вынуждена отказаться от создания глубоководных аппаратов и многообещающего развития морских технологий. Подобные устройства нужны при строительстве и обслуживании нефтяных платформ. Одним из заброшенных проектов была разработка топливных элементов. Фирма Раума-Репола отказалась от изготовления нефтяных платформ и сейчас занимается в основном деревопереработкой. Раума-Репола была тогда шестым по величине концерном Финляндии и в ней работало 18 000 человек. Сейчас её дело в области металлообработки продолжает концерн Метсо .
Проектирование и изготовление
Изготовление сфер аппаратов, выдерживающих высокое давление, было заслугой инженеров фирмы Репола и применения новой технологии. Это удалось благодаря упорной работе всей конструкторской группы и высокому уровню металлургии. Фирма подписала договор до того, как стала известна окончательная технология, и взяла на себя риск как с технической, так и с торговой точки зрения. На технологию обработки был заявлен, но ещё не утверждён немецкий патент.
Двухметровые сферы экипажа для глубоководных аппаратов должны быть максимально лёгкими, чтобы плотность всего аппарата была близка к единице - плотности воды. Тогда аппаратом можно управлять автономно на любой глубине. На практике это означает, что сфера должна быть сделана из особенно прочного и лёгкого металла. Титан хорош своей низкой плотностью, но его прочность на излом всё же меньше, чем у стали. Поэтому титановые стенки должны быть в два раза толще стальных. Титан также нельзя отлить такими крупными частями, чтобы собрать сферу без применения сварки.
Раума-Репола сразу пошла по пути создания стальной сферы, - у фирмы было подходящие литейное оборудование на предприятии Локомо. В качестве материала была выбрана марагеновая сталь (мараген) , разработанная в 1960-х на флоте США, чьё соотношение прочность/плотность на 10 % лучше, чем у титана. Сплав содержит почти треть кобальта , добавки никеля , хрома и титана . Доля титана оказывает решающее значение на ударную вязкость . Подобная сталь обычно используется для создания валов транспортных средств.
Соединив две полусферы болтами, полностью избежали сварки и связанных с ней проблем воздействия нагрева на прочность. Американский запрет на экспорт не смог препятствовать изготовлению аппаратов, но различные препятствия и лишние расходы проекту он нанёс. Например, электроника аппаратов была разработана и создана фирмой Hollming, хотя её можно было купить в готовом виде за рубежом. Синтетическая пена для компенсации веса аккумуляторов была произведена в Финляндии на Exel Oyj, так как 3M, ведущий производитель, отказался поставлять свою продукцию, прямо ссылаясь на эмбарго. В отличие от поплавков батискафов, например, заполненного бензином поплавка «Триеста» , пена меньше сжимается, и отсутствует риск утечки. Выдерживающая давление на глубине 6 километров пена состоит из полых стеклянных шариков диаметром 0,3 мм, связанных эпоксидной смолой. На сферу "Мира" ушло 8 кубометров пены.
Сделка
Проект «Миров» в 200 миллионов марок был выгодной сделкой как для изготовителя, так и для заказчика и удался более, чем могли предположить. Проект не привлекал внимания средств массовой информации и практически оставался в тайне до сдачи готовых аппаратов заказчику. Только после этого Раума-Репола обнародовала технические данные. Репутация фирмы, как изготовителя «Миров», и сейчас на высоте. По сведениям Тауно Матомяки международные концерны заинтересованы в глубоководных аппаратах, способных погружаться на 12 000 метров и это технически возможно. Такой аппарат технически возможен, политически - нет. Его можно купить, но проблематично продать - США после прокола с Мирами тщательно следят за этой областью, и все американские глубоководные аппараты принадлежат военному ведомству.
Конструкция
Корпус
Сферическая гондола аппаратов изготовлена из мартенситовой, сильно легированной стали , с 18 % никеля . Сплав имеет предел текучести - 150 кг на мм² (у титана - около 79 кг/мм²). Производитель: финская фирма «Локомо», входящая в состав концерна «Раума Репола».
Силовая установка
Никель-кадмиевые аккумуляторы 100 кВт·ч.
Размещение экипажа
Экипаж ГОА «Мир» состоит из трех человек: пилота, инженера и ученого-наблюдателя. Наблюдатель и инженер лежат на боковых банкетках, пилот сидит или стоит на коленях в нише перед приборной доской.
Система спасения
Система аварийного спасения у аппарата состоит из синтактикового буя, выпускаемого экипажем, с прикреплённым к нему кевларовым тросом, длиной 7000 м, по которому опускают половину сцепки (такую же, как железнодорожная автосцепка). Она доходит до аппарата, затем происходит автоматическая сцепка, и аппарат поднимают на длинном силовом тросе, длиной 6500 м, с усилием на разрыв около десяти тонн.
Сравнительная оценка
С помощью подводных аппаратов «Мир» были исследованы гидротермальные источники в районах Срединно-Атлантического хребта. На этих аппаратах 2 августа 2007 года впервые в мире было достигнуто дно Северного Ледовитого океана на Северном полюсе , где был размещён Российский флаг и капсула с посланием будущим поколениям. Аппараты выдержали давление в 430 атмосфер.
Исследование Байкала
С июля 2008 оба аппарата два года работали на озере Байкал . На этом озере они провели свои первые глубоководные погружения в пресной воде.
30 июля 2008 года аппарат «Мир-2» столкнулся с плавучей платформой и получил повреждения левого гребного винта. В 2008 году было осуществлено 53 погружения в средней и южной котловинах озера, в которых приняли участие 72 гидронавта. Были исследованы природа появления на поверхности озера нефтяных пятен, а также животный мир Байкала. Открыто четыре уровня древних «пляжей», означающие что Байкал заполнялся постепенно. На глубине 800 метров были найдены три ящика с патронами времён гражданской войны, 7 патронов были подняты. Премьер-министр России Владимир Путин совершил погружение на дно Байкала на глубоководном аппарате «Мир» 1 августа 2009 года.
Современное состояние
После экспедиции на Штокмановское месторождение в 2011 году, судно-обеспечения аппаратов «Мир» НИС «Академик Мстислав Келдыш» было сдано во фрахт. Это стало одной из причин невозможности участия комплекса «Мир» в работах по случаю столетней годовщины аварии «Титаника» - аппараты «Мир» остались без судна обеспечения.
Летом 2011 года аппараты «Мир» работали в Швейцарии, исследовали подводный мир Женевского озера . Вскоре после этого задания глубоководные аппараты, созданные специально для Института океанологии РАН, передали под контроль Госкомимущества, их юридическая судьба пока не определена.
К северо-востоку от Новой Зеландии.
Аппарат успел погрузиться на глубину 9977 метров прежде, чем связь с ним прервалась. Оператор аппарата с научно-исследовательского судна Thomas G. Thompson контролировал сбор морского огурца , когда неожиданно изображение на камере пропало.
Затем была утеряна связь с системой позиционирования, которая отслеживает местоположение машины по отношению к кораблю. При таких обстоятельствах аппарат запрограммирован ждать полчаса на дне, чтобы судно могло переместиться на безопасное расстояние от его последнего известного местоположения, и только потом выныривать.
На следующий день исследователи обнаружили обломки субмарины на поверхности океана. Катастрофа произошла в 30-ый день 40-дневной экспедиции, целью которой было исследовать вторую по глубине океаническую впадину в мире. Планировалось, что аппарат Nereus до конца 2014 года совершит ещё 5 или 6 экспедиций, однако теперь все эти проекты придётся вернуть к стадии задумки.
(фото Advanced Imaging and Visualization Lab, WHOI).
Скорее всего, причиной взрыва аппарата стало огромное глубоководное давление - около 6895 паскалей. Эксперт Стив Этчеменди (Steve Etchemendy), например, уверен, что некоторые части подводных аппаратов (в том числе чувствительная электроника) должны даже на исследовательском судне всегда храниться при том же давлении, которое воздействует на них в морских глубинах. Внезапная смена условий рано или поздно приведёт к неконтролируемой поломке, уверен инженер.
Глубоководный исследователь Nereus, названный в честь древнегреческого бога морской стихии Нерея , принадлежал океанографическому институту Вудс-Хола (WHOI) и был единственным американским научно-исследовательским судном, способным работать на таких впечатляющих глубинах. Поэтому это, конечно, значимая потеря для учёных.
Стоимость Nereus, построенного в 2008 году, составляла $8 миллионов (282 миллиона рублей). В 2009 году ему удалось достичь дна самой глубокой части океана − Марианской впадины . В процессе погружения аппарат подвергался давлению, в 1000 раз превышающему атмосферное . Тогда аппаратом управляла группа американских инженеров и учёных с борта исследовательского судна Kilo Moana .
То погружение продлилось около 10 часов, и всё это время Nereus с помощью датчиков собирал научные данные, брал пробы воды и осуществлял передачу видео на поверхность. Достигнув дна Марианской впадины, аппарат взял пробы грунта и скальных пород с помощью специального манипулятора.
Потеря аппарата стала огромной утратой для научного сообщества США, ведь аппарат был единственным в своём роде. Для сравнения, батискаф DeepSea Challenger , принадлежащий кинорежиссёру Джеймсу Кэмерону (James Cameron), но он не может осуществлять погружения так часто, как это требуется для исследований.
Одно из самых древних приспособлений для спуска человека под воду - водолазный колокол. Говорят, что в таком устройстве спускался под воду еще.Александр Македонский. Сначала колокол очень походил на большую деревянную бочку, подвешенную на веревке вверх дном и опущенную в таком положении в воду. Воздух в бочке давал возможность дышать сидящему в ней водолазу. Со временем водолазный колокол совершенствовался, оснащался различными приспособлениями, облегчающими работу человека под водой. Он и сегодня применяется для доставки водолазов к месту работы.
Недостаток колокола очевиден - он очень ограничивает возможность передвижения под водой. А вот созданный в конце XIX века водолазный скафандр позволил человеку свободно работать под водой. Сейчас используются скафандры двух типов - мягкие и жесткие. Первые состоят из резинового костюма и металлического шлема со смотровым окном - иллюминатором. Воздух для дыхания подается с поверхности по резиновому шлангу, присоединенному к шлему, а отработанный воздух выпускается через специальный клапан в воду. В таком скафандре человек может работать на глубине до 100 метров. Жесткий скафандр состоит из стального цилиндра для туловища и системы меньших цилиндров для рук и ног, закрепленных на шарнирах. Он позволяет погружаться на глубину вдвое больше.
В начале 1940-х годов известные французские ученые Ж.И. Кусто и Э. Ганьяном изобрели акваланг. Именно он позволил приобщиться к глубинам моря самому широкому кругу людей: спортсменам-подводникам, археологам, исследователям морской флоры и фауны, геологам и океанологам. Однако в акваланге нельзя погружаться на большие глубины.
Начать освоение больших глубин помогла батисфера (от греческих слов «батхиз» -«глубокий» и «сфера» «шар») прочная стальная камера шарообразной формы с герметичным входным люком и несколькими иллюминаторами из прочного стекла. Она опускается с надводного судна на прочном стальном тросе. Запас воздуха хранится в баллонах, а углекислый газ и водяные пары поглощаются специальными химическими веществами. На одном из таких аппаратов под названием «Век прогресса» в 1934 году американцы У. Биб и О. Бартон спустились на рекордную для того времени глубину - 923 метра.
Но самых больших успехов в исследовании морских глубин достиг швейцарский ученый Огюст Пиккар. Еще в 1937 году он начал конструировать свой первый батискаф. Однако работу прервала война. Поэтому первый аппарат им был построен только в 1948 году. Он был сделан в виде металлического поплавка, заполненного бензином, потому что бензин легче воды, практически не поддается сжатию и оболочка поплавка не деформируется под влиянием огромных давлений. Снизу к поплавку подвешена шарообразная гондола из прочнейшей стали и балласт.
В 1953 году Огюст и его сын Жак опустились в батискафе «Триест» на глубину 3160 метров. А в январе 1960 года Ж. Пиккар и американец Д. Уолш в том же, только усовершенствованном, батискафе достигли самой глубокой отметки Мирового океана - дна Марианской впадины в Тихом океане на глубине 10912 метров.
Однако таких сверхглубоких впадин немного. Главные богатства скрыты на средних глубинах - от нескольких десятков метров до 2-3 километров. И здесь вместо малоподвижных батисфер и батискафов нужны маневренные аппараты, оснащенные современными комплексами приборов и механизмов. Таким аппаратом стал советский «Мир».
Глубоководный обитаемый подводный аппарат «Мир» предназначен для исследований на глубинах до 6000 метров. Он может находиться под водой целых 80 часов. Длина аппарата - 6,8 метра, ширина — 3,6 метра, а высота — 3 метра. Диаметр сферического корпуса «Мира» - 2,1 метра. Вход расположен в верхней части. На борту «Мира» могут работать одновременно три человека. Экипаж поддерживает постоянную связь с судном по гидроакустическому каналу.
Когда «Мир» погружается, балластные цистерны заполняются водой, а при подъеме на поверхность включаются насосы и выкачивают воду. Ходовой электродвигатель, который питается от аккумуляторов, позволяет двигаться со скоростью до 9 километров в час. Два боковых двигателя позволяют осуществлять сложные маневры.
«Мир» оборудован телевизионной видеокамерой, фотоустановкой и мощными светильниками. Два манипулятора отбирают образцы грунта, животных и растительности. Пробы воды берут батометры. Аппарат снабжен небольшой буровой установкой, что позволяет брать пробы скального грунта. Для наблюдения есть иллюминаторы. Диаметр центрального составляет 210 миллиметров, а боковых - по 120 миллиметров.
Два аппарата «Мир» базируются на борту научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш». С их помощью была обследована подводная лодка «Комсомолец», покоящаяся на дне Норвежского моря. Участвовал «Мир» и в обследовании затонувшей в 2000 году подводной лодки «Курск».
Несмотря на то что «Мир» способствовал многим научным открытиям, настоящую известность ему принесло участие в съемках знаменитого фильма Джеймса Камерона «Титаник». Легендарный пароход «Титаник» затонул на глубине 4000 метров.
Выбор российских аппаратов «Мир» для проведения киносъемок фирмой «IMAX» стал мировым признанием наших глубоководных технологий и способности проведения подводных операций на больших глубинах. На выбор аппаратов «Мир» повлияли два обстоятельства. В наличии было сразу два аппарата. Это дало широкие возможности при проведении киносъемок под водой и в плане освещения отдельных объектов, и в плане взаимодействия на объекте, съемок одного аппарата другим на фоне объекта. Кроме того, аппараты «Мир» имеют большой центральный иллюминатор диаметром 210 миллиметров, что очень важно для широкоугольного объектива кинокамеры «IMAX».
Летом 1991 года. после решения основных технических проблем, научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» отправился исследовать «Титаник», затонувший в 1912 году на глубине четырех тысяч метров. На борту «Келдыша» находилась группа геологов и биологов Института океанологии Российской академии наук, а также группа ученых Бэдфордского океанографического института из Канады.
Но основной целью экспедиции было проведение глубоководных съемок на «Титанике» с аппаратов «Мир» в соответствии со сценарием, написанным выдающимся режиссером Стивеном Лоу. За три недели состоялось семнадцать погружений аппаратов «Мир» на «Титаник». Съемки проводились на носовой, на кормовой части затонувшего судна, а также на огромной площади вокруг него. Здесь оказалось много различных предметов, выпавших из «Титаника» при затоплении. Сам Лоу принимал участие в пяти погружениях аппарата «Мир-2» в качестве режиссера и оператора и сделал большую часть глубоководных съемок.
«Необычной была операция по съемкам левого винта "Титаника", — пишет Анатолий Сагалевич в журнале «Знание - сила». - Два аппарата «Мир» подползли под кормовой подзор затонувшего судна и сделали совершенно уникальные съемки. На экране мы видим огромный винт "Титаника", а справа - аппарат "Мир-1". Великолепные съемки сделаны Стивеном Лоу с "Мира-2". На экране вся сцена продолжается тридцать-сорок секунд, а операция по съемкам заняла несколько часов: необходимо подойти, расположить соответствующим образом аппараты друг относительно друга, подобрать освещение и т д. А на борту судна в это время было неспокойно - пропала связь с обоими аппаратами, которые были заэкранированы сверху корпусом "Титаника". Командиры увлеклись и забыли о сеансах связи. Связь возобновилась, когда аппараты «выползли» из-под подзора и вышли "на волю". Конечно, всего этого мы не видим на экране, там лишь винт и один из аппаратов рядом, но такая сцена, как говорят, дорогого стоит...
Полтора часа этого необычайно захватывающего зрелища пролетают как одно мгновение. Это фильм не только о трагедии "Титаника". Это фильм об экспедиции Института океанологии на НИС "Академик Мстислав Келдыш", о людях, которые делают необычную, связанную с большим риском работу, о взаимоотношениях людей, живущих на разных континентах, но работающих в экспедиции как одна семья».
Как известно, то, что актуально для «сегодня», уже «завтра» может устареть. Сегодня мы знаем, что современные глубоководные батискафы могут опускаться до самого дна Марианской впадины, а глубже на Земле места нет. Сегодня даже президенты опускаются в автономных аппаратах на дно, и это считается нормальным. Но… а каким образом люди пришли к батискафу или опускались на дно до его изобретения? Например, наибольшая известная в 30-ые годы прошлого века глубина океана была определена в 9790 м (около Филиппинских островов) и 9950 м (около Курильских островов). Известный советский ученый, академик В.И. Вернадский как раз в те годы высказал предположение, что животная жизнь в океанах, в заметных своих проявлениях, достигает глубины 7 км. Он утверждал, что плавающие глубоководные формы могут заходить даже в самые большие океанические глубины, хотя находки со дна глубже 5,6 км были неизвестны. Но люди уже тогда пытались опускаться на самые большие глубины и делали это при помощи так называемых камерных аппаратов, которые представляли собой на тот момент наивысшую ступень развития водолазной техники, так как позволяли человеку опуститься на такую глубину, на которую не может опуститься ни один водолаз, снабженный лучшим жестким скафандром.
Аппарат Данилевского во время поисков «Черного принца».
Конструктивно эти аппараты позволяли опуститься на любую глубину, причем глубина погружения аппарата зависела только от прочности материалов, из которых они были изготовлены, ибо без этого условия они не смогли бы выдержать возрастающего с глубиной громадного давления.
Первым конструктором такого аппарата, достигшего глубины погружения 458 м, был американский изобретатель инженер Гартман.
Построенный Гартманом аппарат для глубоководных спусков представлял собой стальной цилиндр, причем внутренний диаметр этого цилиндра был таков, что позволял поместиться в нем одному человека в сидячем положении. Для наблюдений стенки цилиндра были снабжены иллюминаторами, которые закрывались очень прочным трехслойным стеклом. Внутри аппарата, над иллюминаторами были устроены электрические лампы, отражающие свет при помощи параболических рефлекторов. Ток для лампы получался от помещенной в аппарате 12-вольтовой батареи. Аппарат был снабжен портативным автоматическим кислородным прибором, действие которого обеспечивало снабжение водолазов кислородом в течение двух часов, химическими приборами для поглощения углекислоты, небольшим телескопом и фотографическим аппаратом. Телефонное сообщение с надводной базой отсутствовало. Вообще же все устройство аппарата было довольно примитивно.
Поздней осенью 1911 года в Средиземном море, вблизи острова Альдеборан, на восток от Гибралтара, Гартман совершил свой знаменитый спуск с парохода «Ганза» на глубину 458 м., продолжительность спуска была всего 70 минут. «Когда была достигнута большая глубина, - писал Гартман, - сознание как-то сразу подсказало об опасности и примитивности аппарата, на что указывал перемежающийся треск внутри камеры наподобие пистолетных выстрелов. Сознание, что нет средств, чтобы сообщить наверх и невозможность дать тревожный сигнал, приводило в ужас. В это время давление было 735 фунтов на кв. дюйм аппарата, или полное давление высчитывалось в 4 миллиона фунтов. Не менее ужасна была мысль о возможности разрыва подъемного троса или его запутывании. В промежутках между остановками, которые действовали успокаивающе, не было никакой уверенности в том, тонет ли аппарат или его спускают. Стены камеры снова покрылись влажностью, как это бывало в предварительных опытах. Не было возможности сказать, было ли это только отпотевание или вода ужасным давлением вгонялась через поры аппарата. Скоро страхи уступили место удивлению при виде фантастических представителей животного царства. Панорама самой причудливой жизни, которую впервые наблюдал человеческий глаз, приходила при спуске. В воде, освещенной солнцем на первых тридцати футах, наблюдались движущиеся рыбы и другие существа».
Это первый глубоководный спуск закончился благополучно. Впоследствии правительство США использовало аппарат Гартмана во время Первой мировой войны для фотографирования затонувших немецких лодок и для обозначения их на картах.
В 1923 году построен сконструированный советским инженером Даниленко камерный аппарат, подобный аппарату Гартмана. Аппарат Даниленко был использован экспедицией подводных работ Черного и Азовского морей, для осмотра дна Балаклавской бухты, предпринятого в связи с поисками «Черного принца» - английского парового военного судна, затонувшего в 1854 году. Аппарат Даниленко имел цилиндрическую форму. В верхней части его были расположены один над другим два ряда иллюминаторов, предназначенных для осмотра затонувших предметов. В целях расширения поля зрения снаружи его было установлено специальное зеркало, при помощи которого в иллюминаторы отражалось изображение грунта. Аппарат этот состоял из трех «этажей». Помещение для двух наблюдателей было устроено в верхней части аппарата, куда проводились шланги для подачи свежего и удаления испорченного воздуха. Во втором «этаже» - под помещением для наблюдателей - находились механизмы, электрические приспособления, предназначенные для управления находящейся в первом «этаже» балластной цистерной. Спуск и подъем аппарата осуществлялся при помощи стального троса и продолжался (на глубину 55 м) не более 15-20 минут.
Нельзя не упомянуть также об интересном крабообразном глубоководном аппарате Рида. Аппарат этот был рассчитан на пребывание на большой глубине двух человек в течение 4 часов. Он был установлен на управляемом изнутри тракторе и мог передвигаться по дну. Аппарат Рида был сконструирован так, что люди, сидящие в нем, могли управлять двумя рычагами, при помощи которых можно было производить разные работы сверления больших (до 20 см в диаметре) отверстий в затонувшем корабле, заложение в эти отверстия подъемных гаков и др.
В 1925 году американцы предприняли глубоководное изучение Средиземного моря. Цель этой экспедиции – исследование затонувших в море городов Карфагена и Позилито, обследование затонувшей на Северном берегу Африки греческой галеры с сокровищами, с которой многие бронзовые и мраморные статуи были уже подняты до этого и были в свое время помещены в музеи Туниса и Бордо. Кроме этих извлеченных замечательных произведений древнего искусства, галера содержала еще 78 текстов, тисненых на бронзовых листах.
Камера аппарата средиземной морской экспедиции, рассчитанная на погружение до 1000 м, состояла из двустенного цилиндра, выполненного из высококачественной стали. Внутренний диаметр этой камеры – 75 см., она была рассчитана на двух человек, которые помещались один над другим. Камера была снабжена приборами для определения глубины и температуры, телефоном, компасом и электрическими грелками, кроме того, ее снабдили совершенным фотографическим аппаратом, с помощью которого можно было производить подводные съемки с такого же расстояния, на каком видит человеческий глаз. Под камерой подвешивался при помощи электромагнита тяжелый груз, который в случае аварии мог быть сброшен для того, чтобы камера всплыла на поверхность. Для вращения и наклонения камеры в воде она была снабжена двумя специальными гребными винтами. Снаружи были устроены специальные приспособления, которые позволяли исследователям вылавливать морских животных и сохранять их в воде под таким давлением, которое обеспечивало бы жизнь этим животным.
Батисфера Биба. Сам Уильям Биб слева.
Наконец последним сооружением в этой области является знаменитая сферическая батисфера американца Биба - научного сотрудника Бермудской биологической станции. Камера Биба была связана с кораблем-базой тросом, на котором она погружалась в воду, и кабелями для подачи в камеру электроэнергии и для связи с кораблем. Снабжение же исследователей, находящихся в батисфере, кислородом и удаление из последней углекислоты осуществлялось специальными автоматами. При помощи батисферы Биб совершил в 1933-1934 гг. ряд спусков, причем во время одного из них исследователю удалось достигнуть глубины 923 м.
Однако аппараты подвесного типа, связанные с кораблем-базой, имели ряд недостатков: подъем и спуск такого аппарата на большую глубину требует затраты большого количества времени и наличия на корабле-базе громоздких подъемных приспособлений. Длительность погружения аппарата на большую глубину сопряжена с возможностью катастрофы. Кроме того, камера эта, будучи подвешена к кораблю на длинном гибком тросе, будет все время, независимо от воли наблюдателей, перемещаться в воде, что сильно ухудшает условия наблюдения.
В связи с этим в СССР возникла идея постройки автономного самоходного аппарата для глубоководных спусков. Проект этот предусматривал создание гидростата, имеющего цилиндрическую форму корпуса с удлиненной осью. В верхней части аппарата должна была находиться надстройка, благодаря которой гидростат приобретал бы в надводном положении устойчивость и плавучесть. Нигде, однако, в описании проекта не было сказано, что эта «надстройка» или «поплавок» наливался бы керосином. То есть положительную плавучесть ему сообщал бы лишь внутренний объем!
Высота гидростата с надстройкой - 9150 мм, а высота одного лишь служебного помещения 2100 мм. Вес всего аппарата предполагался около 10555 кг, внешний диаметр цилиндрической части – 1400 мм, наибольшая глубина погружения – 2500 м.
Спуск гидростата на глубину 2500 м мог длиться около 20 минут, а подъем около 15 минут. Проектом предусматривалась возможность урегулировать скорость погружения и подъема, причем в случае необходимости скорость может быть доведена до 4 м/сек., что сокращало время подъема до 10 минут.
Гидростат был рассчитан на пребывание под водой двух человек в течение 10 часов, в случае необходимости численность экипажа гидростата могла быть доведена до 4 чел., а также увеличена и длительность пребывания его под водой. Когда гидростат плавал на поверхности воды, при закрытом клинкете, при помощи которого цилиндрическая надстройка сообщается с забортной водой, он обладал запасом плавучести в 2000 кг. Высота подводного борта при этом не превышала бы 130 см. Система погружения гидростата работала за счет выпуска и впуска определенного количества воды в уравнительную цистерну.
Предполагалось снабдить его двумя грузами (по 150 кг), которые сбрасываются в тех случаях, когда всплытие гидростата необходимо ускорить. Для увеличения скорости погружения к гидростату мог быть подвешен на тросе длиною в 100 м дополнительный груз. Вес этого груза зависит от желательной скорости погружения. Кроме того, этот дополнительный груз служит также и для того, чтобы гидростат не смог в процессе быстрого погружения удариться о дно. В самой нижней части гидростата, под нижней платформой, расположен аккумуляторный отсек. В этом же помещении должен был находиться оригинальный поворотный механизм, назначение которого - сообщать гидростату вращение около вертикальной оси, чтобы он мог поворачиваться под водой для наблюдения. Сейчас с этим прекрасно справляются подруливающие устройства. Но тогда конструкторы придумали механизм, состоящий из маховика, насаженного на вертикальный вал. Верхний конец этого вала соединен с электрическим мотором мощностью 0,5 квт.
Вес маховика должен был составлять около 30 кг, а максимальное число оборотов около 1000 в минуту. А работал он так: когда маховик вращается в одну сторону, гидростат поворачивается в противоположную. Считалось, что механизм позволяет осуществлять поворот гидростата на 45 градусов в течение одной минуты.
Гидростат должен был быть снабжен тремя иллюминаторами, один из которых предназначен для наблюдения окружающего водного пространства, второй для наблюдения дна моря при помощи зеркал, третий для производства вспышек для фотосъемки.
Батисфера на обложке журнала "Техника-молодежи".
Для регулирования поступления воды в уравнительную цистерну и в гидравлический механизм, при помощи которого производится сбрасывание грузов, для подачи сжатого воздуха и для других целей автором проекта предусмотрена сложная система трубопроводов.
Таков был в самых общих чертах проект советской батисферы, о котором в технических журналах того времени писалось, что это наглядный пример, «свидетельствующий о том, что недалеко то время, когда люди нашей замечательной страны, завоевавшие Северный полюс и стратосферу, завоюют во славу нашей родины и глубочайшие недра океана, куда никогда еще не проникал человек». Но… вышло так, что строительству этого аппарата помешала (и может быть к счастью, уж очень он был сложным по конструкции) война, а после нее появились аппараты совсем иного типа. Но это уже совершенно другая …