Виталий Максимов - Подводный флот специального назначения
Перемещение гидростата в горизонтальной плоскости осуществлялось с помощью гребного винта, приводимого в действие электрическим мотором мощностью 2 л. с. Скорость горизонтального перемещения составляла около 0,3 м/сек на расстояние до 3 км. Для вращения гидростата вокруг вертикальной оси служил инерционный механизм, состоящий из массивного маховика на вертикальной оси, приводимого во вращение электромотором мощностью 0,4 л. с. со скоростью около 45° в минуту. Вес гидростата составлял 10,5 т; его опускание на глубину 2500 м осуществлялось за 20 мин, а подъем с этой глубины за 10–15 мин.
В течение последних 20 лет гидростаты строились в ряде стран. Так, в 1944 г. в СССР был построен гидростат ГКС-6, автором проекта которого был инженер А. 3. Каплановский. В Японии в 1951 г. был построен гидростат «Куро-Сио», а в Италии в 1957 г. вступил в строй гидростат конструкции Галеацци. Построен был также гидростат и во Франции.
Однако зависимость от корабля-носителя и необходимость опускания на трос-кабеле ограничивают использование гидростатов и батисфер и ставят под сомнение надежность их эксплуатации. Поэтому ученые и конструкторы считают, что ныне назрела необходимость в создании автономных подводных камер.
Проблема конструирования подобной камеры была решена швейцарским ученым Огюстом Пикаром[4]. Субсидируемый Бельгийским национальным фондом научных исследований, Огюст Пикар построил в сентябре 1948 г. батискаф ФНРС-2, способный погружаться на большие глубины.
В 1953 г. в Италии при непосредственном участии Огюста Пикара был построен новый батискаф «Триест», с помощью которого удалось достигнуть глубины 10 911 м.
В последние годы за рубежом проектируются и строятся самые разнообразные подводные камеры, отличающиеся друг от друга по своему назначению и техническим данным. В целях систематизации изложения материала авторы сочли необходимым классифицировать подводные камеры по наиболее существенным признакам (рис. 3):
Рис. 3. Классификация подводных камер.
А. В зависимости от глубины погружения:
— на подводные камеры больших глубин (глубоководные камеры), погружающиеся на 200 м и более[5];
— на подводные камеры малых глубин, погружающиеся менее чем на 200 м.
Б. В зависимости от обеспечивающего надводного судна — носителя:
— на неавтономные подводные камеры, связанные при погружении (всплытии) и работе с обеспечивающим надводным судном-носителем тросом или трос-кабелем;
— на автономные подводные камеры, которые погружаются, всплывают и передвигаются самостоятельно с помощью собственных энергетических установок.
Автономные подводные камеры по способу погружения и всплытия в свою очередь можно подразделить на три группы:
1-я группа — батискафы, погружение и всплытие которых происходит так же, как у дирижабля. Как известно, для подъема дирижабля отдают груз или отвязывают стропы, соединяющие дирижабль с тяжелым грузом на земле, а для приземления выпускают более легкий, чем воздух, газ из баллона. Точно так же погружаются и всплывают спроектированные на этом принципе подводные камеры: сначала выпускают более легкую, чем вода, жидкость из поплавка и камера при этом погружается, а затем для всплытия камеры отдают груз. Однако при проектировании подводных камер должно непременно учитываться давление воды, соответствующее глубине погружения. Отсюда вместо сжимаемого легкого газа в подводных камерах применяется практически несжимаемая жидкость, а сама гондола, где находятся люди, выполняется герметичной, способной выдерживать огромное давление воды.
2-я группа — подводные камеры, погружение и всплытие которых происходит так же, как у вертолета. Для погружения и всплытия камеры служит винт, вращение которого вокруг вертикальной оси создает тягу.
В зависимости от направления тяги подводная камера либо всплывает, либо погружается. Так как подобные камеры обычно рассчитываются на погружение до 5000–7000 м, их называют мезоскафами[6].
3-я группа — подводные камеры, погружение и всплытие которых осуществляется так же, как у обычных подводных лодок, т. е. с помощью заполнения или осушения балластных цистерн. При заполнении цистерн забортной водой подводная камера погружается, а при вытеснении воды из цистерны сжатым воздухом или газом — всплывает.
Подводные камеры, спроектированные на таком принципе погружения и всплытия, обычно называют научно-исследовательскими подводными лодками. Заметим, что продувание балластных цистерн сжатым воздухом или газом рационально лишь на глубинах менее 1500 м. Поэтому часто научно-исследовательские подводные лодки дополнительно к системе продувания балластных цистерн имеют еще вертикально расположенные винты и отдаваемый при необходимости твердый балласт.
Как неавтономные, так и автономные камеры больших и малых глубин могут быть обитаемыми (т. е. с людьми на борту) и необитаемыми. Успехи науки и техники позволяют создавать камеры, которые выполняли бы функции без нахождения в них человека, и такие камеры в настоящее время уже имеются. Тем не менее следует отметить, что большая часть построенных или проектируемых камер выполняется в обитаемом варианте. В дальнейшем, чтобы не затруднять изложения, авторы не станут подразделять камеры на обитаемые или необитаемые, однако при описании конкретных типов камер на это обстоятельство будет специально указываться.
НЕАВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН
Неавтономные подводные камеры, связанные с обеспечивающим судном тросом или трос-кабелем, подразделяют на гидростаты, батисферы и подводные роботы.
Известно, что прочность корпуса любой подводной камеры, выдерживающей огромное давление воды, зависит не только от материала и толщины стенок корпуса, но также и от его формы. Наименее прочны при больших гидростатических давлениях корпуса камер с плоскими стенками, более прочны круговые цилиндрические корпуса и очень прочны сферические корпуса.
Подводные камеры с оболочками круговой цилиндрической формы называют гидростатами, а камеры, имеющие сферическую форму корпуса, — батисферами.
К неавтономным подводным камерам относятся также подводные роботы, управляемые на расстоянии по кабелю или действующие по заранее заданной программе и предназначенные, как правило, для производства работ на больших глубинах.
Ниже приведены некоторые конструкции отечественных и зарубежных гидростатов, батисфер и подводных роботов.
Гидростаты
Гидростат ГКС-6 (рис. 4) был построен в СССР в 1944 г. по проекту инженера А. 3. Каплановского.
Рис. 4. Подъем гидростата ГКС-6 на борт судна-базы.
Рассчитанный на размещение одного человека, этот гидростат состоял из двух стальных цилиндров: верхнего диаметром 800 мм и нижнего диаметром 680 мм, между которыми был вставлен пояс в виде усеченного конуса. Гидростат высотой 2,635 м и весом 1120 кг имел грушеобразную форму со сферическими днищами, что придавало ему хорошую остойчивость, особенно при погружении.
Наблюдатель размещался внутри ГКС-6 на вращающемся стуле и мог вести обзор через пять иллюминаторов, прорезанных в корпусе. При аварийном всплытии достаточно было отдать прикрепленный к днищу груз, чтобы сообщить гидростату положительную плавучесть, равную 60 кг.
Параллельно держащему стальному тросу к гидростату подводились электрический и телефонный кабели. Единственным потребителем электрической энергии был прожектор, установленный снаружи корпуса. Регенерационная установка ГКС-6 состояла из запаса кислорода, хранившегося в баллоне, и поглотителя углекислоту.
При проектировании гидростат рассчитывался на глубину погружения 400 м, однако использовался только на глубинах до 70 м.
С помощью гидростата ГКС-6 были получены важные сведения о жизни рыб, о строении и форме косяков, о реагировании трески и пикши на различные источники шумов, ультразвук и свет прожекторов, а также проведены ценные наблюдения за работой рыболовных тралов. Так, было установлено, что тралы имели малое вертикальное раскрытие, равное всего 2,5 м, в то время как высота рыбного косяка достигает 12 м.
Гидростат ГГ-57 Гипрорыбфлота (рис. 5) был спроектирован в СССР в 1957 г. и ныне находится в эксплуатации.
Рис. 5. Внешний вид гидростата ГГ-57 Гипрорыбфлота.
Его постройка связана с тем, что гидростат ГКС-6 не мог погружаться на необходимую для научных исследований глубину и не имел современного оборудования.
Основные характеристики гидростата ГГ-57: расчетная глубина погружения 600 м, объемное водоизмещение (при аварийном всплытии) 2,21 м3, вес с балластом (аварийным грузом) в воздухе 2,37 т, положительная плавучесть при аварийном всплытии 70 кг, отрицательная плавучесть при нормальной эксплуатации 103 кг, вес балласта 246 кг, наибольшая высота 3,35 м, наибольший диаметр 1,25 м, начальная метацентрическая высота в надводном положении без балласта 6 см.
