книги из ГПНТБ / Диомидов М.Н. Покорение глубин

В 1968 г. Алвин с открытым люком, но, к счастью, без эки­ пажа, сорвался с палубы обеспечивающего судна и затонул на глубине 1540 м, в 120 милях к югу от мыса Кейп Код. Почти через год— 1 сентября 1969 г. аппарат был поднят при помощи Алюминаута, который завел в люк траверсу с тросом, и надводное судно Мизар (поднявшее водородную бомбу, отстропку которой произвел Алвин) на этот раз подняло Алвин. Стоимость спаса­ тельных работ превысила 100 тыс. долларов. С учетом большого объема работ по восстановлению Алвина было признано нецелесо­ образным ремонтировать аппарат. Было решено использовать год­ ные узлы Алвина с тем, чтобы установить их на новый прочный корпус из титана. Глубина погружения нового аппарата — более 3 км.

Подводные аппараты Сиклифф и Тартл

Оба аппарата — родные братья Алвина. Они переданы ВМС США в 1969 г. Одной из причин их появления следует считать не­ использованный «задел» Алвина. Дело в том, что при постройке

Увеличение стоимости аппаратов может быть объяснено только установкой на них новых исследовательских приборов, потребо­ вавшихся ВМС США для океанографических исследований и работ на подводном полигоне.

В отличие от Алвина бортовые гребные двигатели Сиклиффа и Тартла электрические, мощностью по 4 л. с.\ установлен второй манипулятор. Аппараты транспортируются в район погружения судном-носителем.

Глубоководный аппарат Дип Квест1

В 1967 г. компания «Локхид» построила глубоководный ап­ парат Дип Квест, предназначенный для спасательных работ и оке­ анографических исследований. Глубина погружения Дип Квеста

1 Дип Квест — глубокий поиск (англ.).

162

2440 м, длина 12,2 м, ширина 5,8 м и высота 3,9 м. Легкий корпус аппарата представляет эллипсоид вращения, сплюснутый сверху и снизу. Принятая форма корпуса делает аппарат устойчивым при вертикальных перемещениях. Водоизмещение аппарата 50 т— самое большое у построенных в США аппаратов, предназначенных для глубин около 2000 м. Очевидно, аппарат несет на себе боль­

Глубоководный аппарат Дип Квест.

Относительно большая полезная нагрузка достигнута благо­ даря небольшому весу прочного корпуса, представляющего две сферы и примыкающий к ним с кормы цилиндр со сферическими переборками. Кормовая сфера снабжена двумя входными лю­ ками — верхним и нижним. Через нижний люк и камеру присоса, присоединенную к входному люку подводной лодки, потерпевшей аварию, предусматривается переход спасаемого экипажа.

Системы гребных двигателей ■— два в корме для горизонталь­ ного движения мощностью по 7,5 л. с., два для вертикального движения (один из них в носу, другой в корме) — обеспечивают аппарату высокую маневренность и скорость горизонтального хода до 4,5 уз и вертикального — 0,5 уз.

Экипаж аппарата Дип Квест состоит из четырех человек: двое заняты управлением аппарата, два других члена экипажа выпол­ няют исследовательские работы.

163

Базой и буксировщиком аппарата к месту погружения будет служить судно водоизмещением 300 т.

Дип Квест транспортируется специально построенным судномносителем Трансквест, имеющим подъемник для постановки ап­ парата на палубу. Судно небольшое: длина 33 м, ширина — 11,8 м, осадка 2,14 м без аппарата и 3,75 м с аппаратом на палубе. Эки­ паж судна — 6 человек, обслуживающий персонал и экипаж ап­ парата — 12 человек.

Дип Квест выполнял океанографические исследования, и с его помощью изучались подводные каньоны. При подъеме бетонных труб весом по 720 кг аппарат намотал на винт подъемный трос. На глубине 132 м экипажу аппарата пришлось пробыть неприят­ ных 12 ч. Дип Квест был освобожден аппаратом Нектон, кото­ рый разрезал трос при помощи манипулятора с закрепленным на нем ножом.

Аппарат-спасатель ДСРВ

Аппарат-спасатель ДСРВ следует, пожалуй, отнести к рабо­ чим аппаратам для транспортировки людей. Его назначение — поднимать на поверхность людей из подводных лодок, потерявших

' Строительство Д С Р В 1 .

возможность всплыть на поверхность вследствие неисправности систем всплытия или затопления водой части отсеков.

Задача по спасению экипажей подводных лодок очень сложна. Затонувшую лодку нелегко найти — в результате аварии средства

164

подводной связи могут выйти из строя. Не менее сложен переход спасаемых людей из лодки в спасатель. При большой глубине погружения подводных лодок, достигающей 1000 м (например, подводная лодка Дельфин), единственным способом перехода яв­ ляется «сухой» способ. Для этого обеспечивается стыковка спасателя с входным люком подводной лодки с помощью специаль­ ной камеры присоса. Место присоединения обоих судов должно быть абсолютно герметичным, в противном случае вместо спасе­ ния может произойти затопление как лодки, так и спасателя. Стыковка усложняется тем, что лодка, потерпевшая аварию, мо­ жет приобрести большие углы крена или дифферента, вследствие чего для плотного присоединения спасателю необходимо сооб­ щить такой же угол наклона.

Спуск на воду Д С Р В 1 .

Фирма «Локхид» строит аппарат ДСРВ по заказу ВМС США. Искать затонувшую подводную лодку будет подводная лодка со спасательным аппаратом на борту. Ввиду возможной аварии подводной лодки в любой точке Мирового океана доставлять спа­ сательный аппарат к месту аварии предполагается комбиниро­ ванным способом: в ближайший к району аварии порт — самоле­ том, по морю— на подводной лодке. Такой способ, по мнению американских специалистов, позволит доставить спасательный ап­ парат к месту аварии, где бы оно ни находилось, за 20—30 ч. Еще 17 ч потребуется для доставки 168 человек экипажа аварийной подводной лодки на подводную лодку-носитель (из расчета 7 рей­ сов, по 24 спасенных за рейс).

При такой тактике поиск затонувшей лодки должны вести над­ водные средства или подводная лодка-носитель. Поиск облег­ чается, если затонувшая лодка смогла выкинуть на поверхность радиобуй и включить излучатель подводного звука. Если эти аварийные средства не сработали, поиск становится очень слож­ ным: гидролокатор поискового судна может и не обнаружить ава­ рийную лодку, если она лежит на грунте.

165

Придя в район аварии, носитель ложится в дрейф, оставаясь в подводном положении, а аппарат-спасатель начинает действо­ вать самостоятельно. Найти затонувшую подводную лодку и вер­ нуться на носитель ему помогут собственные приборы.

На ДСРВ с этой целью в носовой части установлен гидроло­ катор с высокой разрешающей способностью, т. е. позволяющий опознавать мелкие детали крупных предметов.

Для постановки на спасательный люк подводной лодки на ДСРВ имеется большой комплекс приборов и устройств. К нему относятся: система креповых и дифферентных цистерн, способная придать спасателю угол наклона, одинаковый с наклоном спа­ сательного люка; лебедка для подтягивания спасателя к люку (к специальному посадочному кольцу, называемому комингс-пло­ щадкой); манипулятор для очистки люка от возможных при ава­ рии обломков.

Система движителей ДСРВ должна придать его маневрам вблизи аварийной лодки большую точность: поперек аппарата в тоннелях устанавливают два водометных движителя, в корме — гребной винт с поворотной насадкой, обеспечивающий «челноч­ ные» перемещения ДСРВ между обеими подводными лодками.

После приема спасенных на борт аппарат станет тяжелее при­ мерно на 1900 кг (24 человека со средним весом каждого 80 кг). Для приведения спасателя к прежнему весу на ДСРВ предусмат­ ривается система замещения, в составе которой две цистерны, заполненные водой. При приеме спасаемых на ДСРВ из системы замещения выталкивается вода одинакового веса с принятым,

апри доставке спасенных на носитель вода вновь принимается. Как уже указывалось, ДСРВ должен транспортироваться са­

молетом, поэтому он относительно невелик: его вес около 27 г, длина 15,2 м и ширина 2,44 м. В составе экипажа три человека.' командир, помощник и врач. Установка регенерации обеспечивает кислородом экипаж вместе со спасенными в течение 24 ч. Кроме того, предусматривается подача кислорода в аварийную подвод­ ную лодку.

Рабочая глубина погружения ДСРВ — 1067 м, что значительно меньше заданной ВМС— 1830 м. Отступление от требований можно объяснить невозможностью транспортировки аппарата са­ молетом при заданном числе спасаемых и тем, что окончательно принятая глубина погружения превышает глубину погружения боевых подводных лодок США.

Чтобы уменьшить вес ДСРВ, конструкторы спроектировали его корпус состоящим из трех соединяющихся сфер диаметром 2,29 м. Для изготовления корпуса применяется высокопрочная сваривае­ мая сталь 140 с пределом текучести 100 кгс/мм2. Если учесть, что корпус гондолы батискафа-рекордсмена Триест изготовлен из стали с пределом текучести 90 кгс/мм2, для чего пришлось оста­ новить выбор на несвариваемой стали (а это повлекло за собой много неудобств), то становится очевидным прогресс в метал­ лургии.

166

Выбранная конструкция корпуса при минимальном весе, свой­ ственная сферическим корпусам, позволила придать ДСРВ обте­ каемую форму. Неизбежной для спасательного аппарата высту­ пающей частью явилась камера присоса — шаровой сегмент диа­ метром 1,48 м, приваренный снизу к средней сфере. Подводная скорость ДСРВ — 5 уз, а скорость подводной транспортировки — 15 уз.

Поскольку в случае аварии лодки от проникновения в нее воды в верхней части помещения образуется воздушный пузырь, в котором воздух сжат до забортного давления; при спаса­ тельной операции давление воздуха в спасателе выравнивают с давлением воздуха в лодке. Поэтому оборудование, устанавли­ ваемое внутри ДСРВ, рассчитано на давление выше атмосферного. В остальном ДСРВ мало чем отличается от глубоководных аппа­ ратов, построенных ранее: он снабжен погружными аккумулятор­ ными батареями, системами гидравлики, уравнительной и дифферентной, расположенными снаружи прочного корпуса.

С учетом специфики спасательной работы ДСРВ в процессе тренировки экипажей сможет выполнять исследования в области океанографии, гидроакустики, взятия образцов донного грунта, картографирования, изменения температуры и течений.

В 1970 г. построены два аппарата ДСРВ1 и ДСРВ2. Осталь­ ные четыре аппарата, предусмотренных программой, намечено по­ строить позже. Стоимость ДСРВ1 — 45 млн. долларов — характе­ ризует сложность его создания. Общая сумма, предусмотренная на постройку всех ДСРВ, достигает 146 млн. долларов. С учетом 10-летней эксплуатации аппаратов расходы согласно программе составят 480 млн. долларов.

Система доставки ПА к месту аварии подводной лодки обес­ печивает начало спасательных операций через 41 ч 42 мин после получения сигнала из любого района Мирового океана.

Аппарат ДСРВ весьма перспективен. В дальнейшем, когда на дне океана построят сооружения по добыче полезных ископаемых, заводы и подводные машины, аппараты типа ДСРВ будут основ­ ными транспортными средствами по перевозке людей и оборудова­ ния, боящегося воды и давления.

Глубоководный аппарат ДССВ

В 1969 г. заложен очень интересный глубоководный аппарат ДССВ, рассчитанный на рабочую глубину погружения 6100 м. ВМС США заказали 4 таких аппарата для поиска и подъема объ­ ектов и производства ремонтных работ. Прочный корпус аппарата представляет сферу диаметром 3,34 м, все оборудование вписано в обтекаемый легкий корпус из стеклопластика. Внешне аппарат похож на ДСРВ, хотя водоизмещение ДССВ должно быть большим. , ^ ,

На аппарате ДССВ предусмотрены преобразователи химиче­ ской энергии в электрическую, удельная энергоемкость которых

167

значительно превышает энергоемкость самых легких серебряно-цин­ ковых аккумуляторов. Интересно, что автономность аппарата по запасам электроэнергии предполагается равной 36 ч, и это при скорости хода 3 узі Таким образом, двигаясь на глубине 6000 м,

установки в 25 кет. Эти цифры в сравнении с таковыми для ак­ кумуляторных аппаратов, кажутся фантастическими.

Численность экипажа ДССВ (4 человека) определена из рас­ чета несения двух вахт.

В состав оборудования аппарата входит манипулятор для подъема предметов весом 115 кг. Тяжелые предметы будут подни­

торпеду: у него цилиндрический корпус, тупой закругленный нос; в сужающейся кормовой части установлены вертикальный и го­ ризонтальный стабилизаторы. На этом, пожалуй, сходство кон­ чается, так как Алюминаут имеет черты, роднящие его как с обыч­ ными лодками (надстройка, рубка, два входных люка), так и

16Ö

с аппаратом (в средней части установлены горизонтальный винт, применен твердый балласт).

Незначительная потеря твердого балласта на одно погруже­ ние — одно из основных преимуществ подводных аппаратов типа Алюминаут перед батискафом.

Вес батискафа в воде (его отрицательная плавучесть) по мере погружения увеличивается на 3% на 1 км погружения, в то время как вес Алюминаута по мере погружения уменьшается примерно на 0,07% на 1 км погружения. Уменьшение веса Алюминаута про­ исходит из-за того, что плотность воды с увеличением глубины рас­ тет быстрее, чем обжатие корпуса аппарата.

Если Алюминауту при погружении придать первоначальную от­ рицательную плавучесть, равную по величине потере веса на за­ данной глубине погружения (для глубины 4500 м потеря в весе равна 220 кг), то по достижении этой глубины аппарат остано­ вится, так как его плавучесть станет равной нулю.

Весовое водоизмещение Алюминаута — 81,0 т— меньше водо­ измещения батискафов (напомним, что водоизмещение батискафа Триест более 100 г). При этом относительный вес полезной на­ грузки (экипаж, научно-исследовательская аппаратура, запасы) гораздо больше и составляет 27%. Благодаря этому на Алюминауте предусмотрены необычные для глубоководных аппаратов удобства. Экипаж, состоящий из трех человек, имеет два спаль­ ных места, санитарный блок, запасы провизии и пресной воды, электрическую плитку для подогрева пищи и электрическую грелку.

Установка регенерации раздельная, т. е. выдыхаемый углекис­ лый газ поглощается специальным химическим поглотителем, а кислород подается из кислородных баллонов.

По скорости и дальности перемещения подводного аппарата можно судить о его пригодности для научных исследований. По­ жалуй, основным аргументом противников создания глубоковод­ ных флотилий является крайне незначительный объем простран­ ства, которое можно обследовать за одно погружение дорогостоя­ щего подводного аппарата. Только большие глубоководные лодки могут быть лишены этого недостатка благодаря более мощным энергетическим установкам и возможности обеспечения условий обитаемости.

Пока большинство глубоководных аппаратов имеет энергетиче­ ские установки с одинаковой схемой — аккумуляторная батарея питает электроэнергией гребной двигатель, осветительные устрой­ ства и приборы. При выборе типа и емкости аккумуляторной ба­ тареи Алюминаута конструкторы задались дальностью плавания 180 км.

169

была уменьшена до 194 кѳт-ч, вследствие чего дальность плавания уменьшилась с 96 до 80 миль.

Гребные электродвигатели Алюминаута работают на постоян­ ном токе напряжением около 115 в. Как известно, у таких дви­ гателей можно изменять обороты относительно просто; они могут питаться электроэнергией непосредственно от аккумуляторной ба­ тареи, в отличие от двигателей переменного тока, применение

д

глубины с пустыми балластными цистернами без твердого балласта и отрывного киля.

которых влечет за собой необходимость установки преобразова­ теля тока и вызывает дополнительные потери энергии. Положи­ тельным качеством электродвигателя переменного тока с корот­ козамкнутым ротором является его способность работать в воде, а вот электродвигатели постоянного тока приходится устанавли­ вать в кожухе, залитом изоляционной жидкостью, которая изоли­ рует токоведущие части от морской воды, служащей хорошим проводником электричества. Такие погружные электродвигатели благодаря хорошему охлаждению развивают вдвое большую мощ­ ность.

По техническому проекту на аппарате предполагалось устано­ вить один гребной двигатель горизонтального хода мощностью 15 л. с., при постройке установлены два горизонтальных двига­ теля по 7,5 л. с.

170

Расчеты и испытания модели Алюминаута в опытовом бас­ сейне позволили определить сопротивление корпуса, скорость сво­ бодного всплытия и характер колебаний корпуса при всплытии. На рисунке показаны кривые, представляющие графическое изо­ бражение зависимости сопротивления Алюминаута от скорости перемещения. Кривая 1 на рис. а и кривая на рис. б показывают одну и ту же зависимость сопротивления аппарата от скорости вертикального перемещения; разница лишь в диапазоне охватыва­ емых сопротивлений и скоростей. Кривая 1 на рис. а ограничена скоростью, которая может быть достигнута работой винта, а кри­ вая на рис. б продлена до более высоких скоростей, развиваемых при всплытии за счет отдачи балласта.

Кривая 2 — это зависимость сопротивления аппарата от ско­ рости при горизонтальном перемещении.

Из сопоставления рассматриваемых зависимостей очевидно, что сопротивление Алюминаута при движении в горизонтальном направлении во много раз меньше, чем при вертикальном движе­ нии. Так, при скорости 4 уз сопротивление при горизонтальном перемещении равно 250 кгс, при вертикальном —5500 кгс.

Отсюда можно сделать вывод, что если бы удалось заставить Алюминаут всплывать, поставив его вертикально — носом вверх, можно было бы добиться значительного повышения скорости всплытия (и соответственно погружения). Можно рассчитать ско­ рость такого всплытия при отдаче всего балласта и с пустыми цис­ тернами водяного балласта, т. е. при положительной плавучести 5500 кг. Оказывается, что в этом случае скорость составляет около 17 уз. Но при расчете взят крайний случай всплытия, соответст­ вующий вертикальному положению корпуса Алюминаута. На са­ мом же деле более вероятно наклонное положение, при котором скорость несколько меньше. А вот глубоководный аппарат Дипстар всплывает именно так — носом вверх.

Как показал опыт эксплуатации батискафов, при их всплытии наблюдается бортовая качка, средством борьбы с которой яв­ ляется установка скуловых (бортовых) килей. В связи с этим конструкторы Алюминаута провели тщательные испытания, в ре­ зультате которых была получена зависимость периода качки от скорости всплытия. Оказалось, что с увеличением скорости всплы­ тия период качки уменьшается, т. е. увеличивается число колеба­ ний в единицу времени. Установлено также, что при скорости всплытия 1 м/с число колебаний корпуса аппарата в единицу вре­ мени, или частота колебаний, совпадает с собственной, т. е. при­ сущей данному корпусу, частотой колебаний корпуса и при этом наступает резонанс, приводящий к значительному раскачиванию аппарата. При установке скуловых килей качка уменьшилась, од­ нако сопротивление воды при всплытии аппарата в горизонталь­ ном положении увеличилось примерно на 60%, отчего снизилась скорость всплытия.

Естественно, важнейшей проблемой, которую пришлось решать при проектировании Алюминаута, было обеспечение прочности и

171