Жак Пикар - Глубина 11 тысяч метров. Солнце под водой
Выход заключается в том, чтобы сделать гораздо более жесткий корпус, сжимаемость которого, естественно, меньше сжимаемости окружающей воды. Это и обеспечит стабильность, необходимую для долгого дрейфа на умеренной глубине. Уходя вниз, такая лодка будет относительно легче воды, и погружение само по себе остановится. Всплывая, лодка станет тяжелее, точнее говоря, ее удельный вес возрастет по сравнению с удельным весом среды, и всплытие прекратится. Разумеется, утяжеление корпуса заставляет вернуться к проблеме плавучести — основной проблеме всяких подводных лодок.
Посмотрите на чертежи военной лодки, и вы удивитесь, какой вес приходится на оборудование, играющее только негативную роль: торпеды, орудия, мины и так далее. Устранение всех этих атрибутов дает строителю гражданской подводной лодки два преимущества. Во-первых, он может применить более прочный корпус, сжимаемость которого меньше сжимаемости воды, — о выгодах этого мы только что говорили. Во-вторых, прочный корпус позволяет догружаться глубже при том же коэффициенте безопасности. Кроме того, гражданская лодка может выиграть в весе на электронном оборудовании, приобретающем все большее значение на военных судах.
Приблизительно основные желаемые характеристики выглядели так:
рабочая глубина — около 600 метров;
сжимаемость — меньше сжимаемости боды на исследуемых глубинах;
коэффициент безопасности — не меньше 2;
полезная нагрузка в виде научного оборудования — не меньше 2 тонн;
снаряжение на шесть человек на полтора месяца.
В общем желаемые характеристики были очень близки к данным «Огюста Пикара», правда, при совсем другом внутреннем оборудовании. Я даже предлагал компании «Граммен» купить мезоскаф «Огюст Пикар» (тогда еще шли торги), и переговоры об этом начались, но ни к чему не привели. С первых дней нашего сотрудничества инженеры «Граммена» говорили мне, что хотят приобрести необходимый опыт и овладеть всеми секретами производства. Дескать, можно купить подводную лодку и научиться налаживать и совершенствовать ее механизмы, освоить ее управление, но ведь процесс строительства останется неизученным. Что до меня, то при всей моей привязанности к первому мезоскафу я радовался случаю построить новый, к тому же в идеальных условиях.
Мы решили, насколько будет возможно, применять методы и технику, которые оправдали себя при создании первого мезоскафа, разумеется, совершенствуя их.
Сопоставим теперь отдельные характеристики с данными мезоскафа «Огюст Пикар».
Выбирая для первого мезоскафа предельную расчетную глубину около 700 метров при коэффициенте безопасности 2, я руководствовался двумя соображениями. Во-первых, при туристских погружениях в Женевском озере, наибольшая глубина которого 310 метров, мезоскафу был обеспечен коэффициент безопасности больше 4. Во-вторых, я предусматривал после Выставки возможность погружений в море на 600–700 метров — до этой глубины доходит дневной свет — с коэффициентом безопасности, равным 2. Расчеты показали, что для этого понадобятся 38-миллиметровые листы избранной нами марки стали.
Занявшись новым мезоскафом, я исходил из того, что фирма «Джованьола» располагает листами 35-миллиметровой толщины. Это было уже после того, как я в основном определил конфигурацию корпуса, но до телефонного звонка компании «Граммен». Уменьшение толщины примерно на восемь процентов возмещалось особо придирчивыми испытаниями и высоким качеством работ, которое обеспечивала фирма «Джованьола». Кроме того, учитывая, какую важную роль будет играть стабильность под водой, я решил несколько увеличить жесткость корпуса за счет более толстых кольцевых шпангоутов; это позволило несколько уменьшить его сжимаемость.
Наибольшую глубину определили в 610 метров. Такая точность может показаться нарочитой и необоснованной, но вы увидите, что она была необходима, особенно при сотрудничестве с американскими военными моряками. А поскольку я теперь не был так стеснен в средствах, мне разрешили сделать корпус несколько длиннее. В конечном счете мы остановились на таких размерах:
наружный диаметр — 3,15 метра (как и у «Огюста Пикара»);
внутренний диаметр — 3,08 метра;
длина цилиндрической секции — 11,60 метра;
длина всего корпуса (не считая арматуры иллюминаторов) — 14,75 метра;
общая наружная длина — 14,82 метра.
Расчет корпуса подводной лодки — дело очень сложное, тем более когда речь идет о цилиндре с шпангоутами. Неоценимым подспорьем для современных математиков служат счетные машины. После того как корпус был рассчитан обычными методами, один из моих сотрудников, Франсуа Эммер, работающий в Швейцарском федеральном технологическом институте, обратился с той же задачей в вычислительный центр в Цюрихе. И мы не только проверили наши основные выкладки, но и получили множество ценнейших данных чуть ли не на каждый сантиметр. Теперь мы знали напряжение металла в нужных нам точках и его деформацию в зависимости от глубины. Заодно мы получили некоторое представление о проницательности вычислительных машин. Задавая программу, оператор нажал не тот клавиш — букву «О» вместо нуля. Машина возмутилась и пригрозила полной забастовкой, если он не будет более внимательным.
— Постойте, — объявила она, — вы уверены, что здесь буква «О», а не нуль? (Понятно, на ленте ее «мысль» была выражена несколько проще.)
Смущенный оператор извинился, нажал на правильный клавиш, и машина возобновила работу.
Независимо от наших исследований в Швейцарии расчет корпуса был поручен еще одной вычислительной машине в Беспейдже. Ответы в точности совпали, и не потому, что обе машины были изготовлены одной компанией, а потому, что программу составили правильно. Математики «Граммена» вывели обобщенную формулу, после этого мы могли обращаться к ним с любой задачей, касающейся цилиндрического корпуса подводной лодки, и вычислительная машина тотчас выдавала точный ответ о толщине листа, геометрии шпангоутов и сжимаемости корпуса применительно к любой заданной глубине и к любой марке стали или другого материала.
Итак, корпус мало чем отличался от корпуса первого мезоскафа, но оборудован новый аппарат был совсем иначе.
«Огюст Пикар» строился с расчетом на туристов, но так, чтобы потом, если позволят обстоятельства, его можно было переоборудовать в исследовательское судно. Отсюда требование хорошего хода (а значит, и возможно более эффективных гидродинамических обводов и уже описанного выше внутреннего оборудования). Хвостовая часть, особенно самый ее конец, изготовленный для нас гамбургской фирмой «Корт», оказалась очень удачной. Каких-нибудь 75 лошадиных сил на гребном валу обеспечивали «Огюсту Пикару» скорость в 6,3 узла. Достигалось это главным образом за счет способа, которым струя воды подавалась на винт и затем исторгалась через сопло. Однако конструкция, намеченная нами и подробно разработанная специалистами, обладала одним недостатком: с кормы ничего не было видно. Для «Огюста Пикара» это не играло никакой роли, зато было очень важно для исследовательского аппарата.
Мезоскафу, предназначенному для дрейфа в Гольфстриме и последующей работы в условиях, которые даже трудно было предугадать, такое слепое пятно было крайне нежелательно. Многие рыбы — и дельфины тоже — ходят по кругу около судна, особенно если оно дрейфует на поверхности. Для задуманных мной наблюдений требовался полный круговой обзор — значит, надо исключить хвостовую часть или свести ее до минимума. Утвержденный «Грамменом» проект предусматривал четыре наружных двигателя: два впереди (правый и левый) и два сзади (также правый и левый). Эти моторы, работая непосредственно в морской воде, развивали достаточную мощность, хотя и уступали единственному мотору «Огюста Пикара».
К тому же поперечное сечение киля у второго мезоскафа было намного больше, чем у первого, так что скоростью новый аппарат заведомо не мог сравниться со своим предшественником. Зато четыре независимых мотора в кожухах, поворачивающиеся вокруг своей оси почти на 130°, обеспечивали несравненно лучшую маневренность.
Выбирая моторы, пришлось провести отдельное исследование. Хотя пропуск гребного вала сквозь корпус вполне себя оправдал на «Огюсте Пикаре», мне подумалось, что лучше обойтись без четырех таких же дыр в корпусе нового аппарата. К тому же четыре больших двигателя по 25 лошадиных сил создали бы тесноту внутри мезоскафа и производили бы изрядный шум. Лучше уж поместить их снаружи, чтобы работали в условиях так называемой эквипрессии.[62] Кроме того, мотор, как и всякое оборудование, помещенное снаружи корпуса, теряет в весе столько, сколько весит вытесняемая им вода. Правда, на деле выигрыш получился незначительный, ведь защитные кожухи увеличивали общий вес, хотя конструкция их не была рассчитана на то, чтобы противостоять давлению воды. Если бы моторы поместили в герметичные кожухи, выдерживающие наружное давление, они оказались бы чересчур тяжелыми.
