книги из ГПНТБ / Диомидов М.Н. Покорение глубин

автоматы, представляющие комплекс аппаратов, собирающих ин­ формацию и посылающих ее по радио в вычислительные центры.

Такие буи-станции могут не только регистрировать скорость течения и температуру воды, но и обнаруживать скопления планк­ тона, рыб и морских организмов. На рисунке показана схема та­ кого разведчика-автомата в рабочем состоянии.

На поверхности плавает радиобуй, несущий на себе антенну передатчика и сигнальную лампу для обнаружения буя в темное время суток. Радиобуй может иметь солнечные батареи, преобра­ зующие световую энергию в электрическую, или иной источник энергии, питающий радиопередатчик. На нем установлены фото­ элементы, регистрирующие состояние моря, а также метеорологи­ ческие приборы.

Радиобуй гибким электрокабелем соединен с автоматической станцией, стоящей под водой на мертвом якоре на глубине, пре­ дохраняющей от действия волн на поверхности. Удельный вес якорного троса меньше удельного веса воды, поэтому он обладает положительной плавучестью, достаточной для поддержания укреп­ ленных на нем датчиков информации и проводников, соединяющих эти датчики с приборами, находящимися в станции. На тросе на определенных глубинах закреплены датчики, регистрирующие ско­ рость течения, температуру и соленость воды, а также гидролока­ ционные приборы, которые обнаруживают скопления планктона, рыбы и других организмов. В зависимости от назначения станции, района и глубины океана она может иметь и другие чувствитель­ ные элементы, регистрирующие, например, освещенность, прозрач­ ность воды, шумы моря, радиоактивность, колебания земной коры и т. п.

Многие приборы могут быть комплексными, т. е. одновременно измерять несколько различных параметров.

Находящаяся под водой станция состоит из металлического корпуса, например, цилиндрической формы со сферическими до­ нышками. Внутри герметичного корпуса находятся аккумуляторные батареи питания, радиопередатчик и сложная электронная аппара­ тура, преобразующая информацию датчиков в радиосигналы.

Каждая буй-станция имеет свой код; в определенное время ра­ диопередатчик автоматически включается и посылает информацию в районный вычислительный центр, находящийся на судне или на суше, где суммируются и обрабатываются все сведения, полу­ ченные из определенного района океана.

Если какие-либо параметры долгое время не изменяются, то сведения о них не посылаются, и вычислительный центр сохраняет ранее полученную информацию. Но как только изменяется, напри­ мер, температура, скорость течения или какой-либо другой пара­ метр, буй-станция вновь включает в свои передачи эту инфор­ мацию.

Районные вычислительные центры передают обработанную ин­ формацию по радио в центральные станции. Там при помощи элек­ тронно-вычислительных машин систематически поступающая ин-

242

формация о всех явлениях, происходящих на просторах и в глу­ бинах океана, обрабатывается и в конечном итоге используется для составления общей карты океана. Карта служит основой для исследования закономерностей и сложной взаимосвязи явлений в океане и их влияния на развитие жизнедеятельных процессов. На карте могут обозначаться скопления и миграции рыб, учитываться все пищевые ресурсы. На основе информации можно будет руко­ водить хозяйственной деятельностью человека в океане. Могут быть найдены новые способы и средства для активного воздейст­ вия человека на явления, происходящие в океане.

Безусловно, создание сети таких станций должно быть общим делом всех заинтересованных стран мира, использующих богат­ ства океана.

Автоматическая информационная сеть не исключает необходи­ мости непосредственного изучения океанских глубин, а наоборот, потребует более активного проникновения человека в толщу оке­ ана. Каждый год вступают в строй новые океанографические суда, которые наряду с исследованием глубин могут наблюдать за буйстанциями и обеспечивать их надежную работу.

Кроме стационарных буй-станций, собирающих сведения в толще океана и на его поверхности, работают и подвижные авто­ маты-разведчики. Одни из них плавают на заданной глубине, дру­ гие на определенный срок погружаются на дно. Эти разведчики глубин напоминают батискафы, но вместо людей в их прочной сферической гондоле-батисфере будут находиться приборы-авто­ маты, собирающие необходимую информацию.

Весь внутренний объем батисферы-автомата, конечно, занят приборами. В особом герметичном ящике находятся аккумуля­ торные батареи — источники электроэнергии для светильников и электрических приборов. В маленькие иллюминаторы, расположен­ ные по окружности, нацелены киноаппараты. На верхней крышке сферы, над каждым иллюминатором, находится лампа-вспышка, включающаяся синхронно с включением киноаппарата. Съемка на­ чинается автоматически и только тогда, когда в поле зрения иллю­ минатора попадет какой-либо подводный объект. Включение съе­ мочных аппаратов произойдет по команде гидроакустических приборов, излучатели которых автоматически включаются через определенные промежутки времени.

Если в зоне действия излучателей обнаруживается скопление рыб или планктона либо появляются одиночные, но достаточно крупные представители глубин, — включаются светильники и про­ исходит съемка. Другие излучатели ультразвука и специальные лампы приманивают обитателей глубин, и те невольно «позируют» перед объективом съемочных аппаратов. Кроме излучателей, сна­ ружи на нижней полусфере могут быть установлены приемники шума; эти своеобразные микрофоны моря улавливают даже не­ слышимые звуки морских глубин, усиливают их и записывают на магнитофонную ленту. Внутри сферы может быть и любая другая научно-исследовательская аппаратура для регистрации, например,

244

скорости глубинных течений, температуры и солености воды, силы тяжести, магнитного поля и радиоактивности воды.

В сфере во всех случаях должен быть и радиопередатчик. Когда автомат всплывает на поверхность, в эфир начинают поступать опознавательные сигналы, по которым океанографическое судно обнаруживает всплывший автомат. Все приборы разведчика-авто- мата связаны с общим координирующим устройством, которое син­ хронизирует работу приборов и позволяет фиксировать время вы­ полнения съемок, записей шума и других измерений. Таким обра­ зом, при расшифровке всех сведений, записанных приборами, будут известны последовательность, место и время выполнения всех изме­ рений и записей, что очень важно для воссоздания полной картины явлений, зафиксированных подводным разведчиком.

Стационарным и дрейфующим батискафам-автоматам не нужны двигатели для самостоятельного перемещения в толще воды; они погружаются на дно океана или на заданную глубину под дейст­ вием силы тяжести груза — якоря и всплывают, когда этот якорь будет автоматически отдан. Батискафы-разведчики, опускаемые на дно океана, должны иметь более тяжелые якоря, способные удержать их на месте в течение всего срока, заданного програм­ мой работ. Вес плавающих по течению батискафов рассчитывают таким образом, чтобы они могли погрузиться на заданную глубину в сферу действия исследуемого течения. Подхваченный силой тече­ ния, такой батискаф-разведчик будет плыть в соответствующем на­ правлении, накапливая нужную информацию.

Пребывание разведчика-автомата под водой практически огра­ ничивается только емкостью аккумуляторов и уже сейчас дости­ гает нескольких месяцев.

' Время нахождения на глубине может быть задано заранее с по­ мощью часового механизма или запрограммировано, как и вся работа автомата. Когда автомат поднимут на борт океанографиче­ ского судна и вскроют сферу, ученые получат записи разнообраз­ ных сведений, произведенные на всем пути движения батискафа в течение продолжительного времени. Такие записи имеют огром­ ный научный и познавательный интерес, а киносъемки и магнито­ фонные ленты послужат материалом для создания озвученных кинофильмов о глубоководном мире.

Для Получения сведений о геологии и структуре дна, для подъ­ ема образцов грунта, минералов и рудных образований, рассеян­ ных на поверхности дна, должны быть созданы особые разведчики глубин. Среди них могут быть аппараты, способные передвигаться по морскому дну на гусеничном ходу или, подобно вертолетам, па­ рить в гидросфере над поверхностью дна. Очевидно, до тех пор, пока не создадут автономные малогабаритные тепловые или какиелибо иные двигатели, способные работать в глубинах океана, для движения аппаратов и приведения в действие всех их рабочих ор­ ганов будут использовать электродвигатели. Энергию к электро­ двигателям можно подавать по кабелю от электростанции, распо­ ложенной на надводном или подводном судне.

т

Донная станция.

247

Напомним, что и такие аппараты — уже не фантазия, а реаль­ ность; о некоторых из них мы рассказывали в предыдущих главах. Важно добиться повышения надежности и удешевления автоматов, а главное, сделать так, чтобы все они служили мирному исследова­ нию глубин, а не военным целям.

Самоходный автомат-разведчик может выполнять исследова­ ния на любых глубинах, но радиус его действия ограничен длиной гибкого кабеля, по которому не только подаются электроэнергия и команды управления, но и поступают «донесения» из океанских глубин. По мере погружения аппарата и удаления его от суднабазы кабель сматывается с барабана, но как только расстояние сократится, барабан вновь наматывает его.

Подводный разведчик должен иметь механические руки — ма­ нипуляторы, которые будут управляться с базы или работать по заданной программе. Механические руки могут брать на дне оке­ ана нужные пробы и выполнять другие «поручения».

Если на дне океана встретится какое-либо препятствие, вклю­ чатся гребные винты, которые осторожно перенесут машину через подводные скалы и ямы. В ее носовой части смонтированы телеви­ зионные камеры, мощные прожекторы-фары, киносъемочные аппа­ раты и датчики гидролокаторов. Эти приборы позволят оператору, находящемуся на судне у пульта управления, подробно рассматри­ вать исследуемые участки дна океана, направлять движение и ру­ ководить всей работой подводного разведчика.

В случае аварии машина-разведчик с помощью троса и лебедки может быть поднята на борт судна.

Имея в своем распоряжении десятки и сотни аппаратов-раз- ведчиков, ученые смогут проводить широкие исследования океан­ ского дна с целью подробного изучения его рельефа и разведки полезных ископаемых. Автоматизированные разведчики глубин позволят за короткое время собрать полные данные об океанских глубинах для рационального использования скрытых в них бо­ гатств.

Сегодня уже создаются такие аппараты, а в ближайшем буду­ щем могут быть построены еще более совершенные, принципиально новые разведчики глубин.

Сейчас для исследования океана применяются главным обра­ зом надводные океанографические суда, с успехом используются самолеты, вертолеты и даже искусственные спутники Земли, от­ крывающие широкие возможности для изучения различных свойств поверхности, малых глубин и физических полей всего Миро­ вого океана.

Уже много лет советские спутники передают в метеорологиче­ ский центр в Москве космические панорамы с пометками «срочно», «штормовые», «всем». Они фиксируют циклоны. В орбиту штормо­ вой погоды попадают оживленные морские и авиационные трассы. За несколько часов спутники видят и передают в метеорологиче­ ский центр панорамы о состоянии поверхности трех океанов и ат­ мосферы над ними.

248

Современные средства позволяют океанографам получить ог­ ромную информацию о всех явлениях и процессах, протекающих в Мировом океане. Однако один только сбор данных принесет мало пользы, если не будет разработана система их накопления, обработки и распространения. В наш век электронно-вычислитель­ ных машин и систем передачи информации эта проблема успешно разрешается.

Промысловый флот будущего

Стремительное развитие современной науки и техники вступает в такую фазу, когда воплощаются в действительность самые сме­ лые замыслы недавнего прошлого. В наше время могут быть ре­ шены даже такие задачи, которые кажутся на первый взгляд фан­ тастическими. Поэтому нет никакого сомнения, что при соответст­ вующей концентрации усилий ученых и инженеров вполне реально создание совершенно новых, в корне отличающихся от суще­ ствующих и оолее эффективных промысловых судов и орудий лова.

Совершенствование промыслового флота до сих пор шло по пути развития надводных судов: обычные весельные и парусные суда, а затем и суда с механическими двигателями более или ме­ нее удачно приспосабливались для морской охоты и рыболовства. В то же время созданный за последние 50 лет мощный подводный флот используется в военных целях и не приспособлен ни для на­ учных исследований, ни дЛя поиска рыбы и морского зверя, ни тем более для подводного промысла. На предложения применить под­ водные лодки для развития рыболовства до недавних пор внима­ ния не обращали, Яотя эти предложения многообещающие и пер­ спективные.

В самом деле, до сих пор рыбу ловят только в самых верхних слоях моря или у дна, но на глубинах не более 300—600 м. При добыче рыбы надводными судами не удается использовать более глубокие горизонты, где также имеются скопления промысло­ вых рыб.

Лов донных рыб и добыча водорослей с надводных судов при современном развитии техники уже кажется нелепостью. Это, по существу, выглядит так же, как если бы человек, поместившись на дирижабле, с 400-метровой высоты занялся обработкой полей, косил сено и гонял отары овец.

Только большое количество рыбы и морского зверя в опреде­ ленных и доступных районах давало возможность человеку вести промысел без особых забот. Но все чаще обеднение этих привыч­ ных промысловых районов вынуждает вести морской промысел в новых районах и гіа больших глубинах специальными — а в бли­ жайшем будущем — и подйбдными судами.

Подводная лодка Северянка, с которой уже познакомился чи­ татель, является большим научно-исследовательским подводным судном. Советские ученые умело использовали тактические свой­

249

ства переоборудованной лодки и уже сделали немало ценных от­ крытий в области промысловой океанографии.

Эффективность применения подводных научно-иследователь- ских судов в значительной мере зависит от глубины погружения, поэтому специально построенное глубоководное судно сможет принести больше пользы, чем переоборудованная подводная лодка. Во всех случаях техника подводного флота, имеющая уже трех­ сотлетнюю историю, должна быть широко использована в мирных целях, а не для войны.

Одной из причин, тормозивших до последнего времени разви­ тие подводных кораблей с большой автономностью, было отсут­ ствие двигателей, способных работать под водой неограниченно длительное время без подачи кислорода.

Практическое использование атомной энергии открыло широ­ кие перспективы для ее применения в подводном флоте. Ядерное топливо для подводных судов имеет неоспоримые преимущества. Во-первых, концентрация энергии в ядерном топливе при малом его общем объеме в миллионы раз выше, чем в обычном, что по­ зволяет принимать запас топлива, обеспечивающий огромную даль­ ность плавания; а во-вторых, при получении энергии из этого топ­ лива вовсе не требуется кислород. Эти свойства ядерного топлива позволяют создать подводные суда с практически неограниченной автономностью.

Безусловно, создание судов-атомоходов — это выдающееся до­ стижение техники двадцатого века. Но все же современные атом­ ные реакторы являются пока лишь первыми шагами в деле приме­ нения атомной энергии на транспорте. Необходимость мощной би­ ологической защиты, представляющей тяжелое и громоздкое со­ оружение, наличие большого количества теплообменных аппаратов и сложнейшего оборудования значительно увеличивают стоимость, вес и габариты установок на атомном горючем. Относительно тя­

ности, в то время как для дизельных энергетических установок та­ кой же мощности эта величина не превышает 30 кг.

Однако атомная энергетика развивается все убыстряющимися темпами. Очевидно, в ближайшие годы решится проблема биоло­ гической защиты и для мирного подводного флота будут созданы более простые, мощные и в то же время малогабаритные энерге­ тические установки на атомном горючем. Проектируются уста­ новки небольшой мощности для батискафов и лодок-малюток.

Создаются также принципиально новые энергетические уста­ новки, в которых ядерная энергия непосредственно превращается в электрическую, без предварительной трансформации в тепловую энергию для использования в обычных паровых турбинах.

Другой не менее важной и актуальной проблемой является создание новых и более современных движителей.

До сих пор для движения любого судна применяются лопаст­ ные движители, которые, отбрасывая воду назад, создают реак­

250

тивную силу, движущую судно вперед. Гребной винт, насос водо­ мета или крыльчатый движитель — все они работают по принципу лопасти весла, загребающего воду. Возраст весла трудно устано­ вить, но, вероятно, оно было изобретено еще в каменном веке. Тем не менее, даже современные атомные суда пока пользуются лопаст­ ными движителями — гребными винтами. Таким образом, в судо­ строении техника XX в. пока сочетается с техникой доисторической. Конечно, с этим нельзя мириться; коэффициент полезного действия даже лучших лопастных движителей обычно не превышает 50%. Миллионы тонн дорогого топлива ежегодно расходуются зря — на бесполезное образование волн и возмущение воды за кормой...

Разумеется, инженерная мысль работает над изобретением но­ вых движителей, преобразующих тепловую или электрическую энергию непосредственно в работу отбрасываемой воды. Очевидно, мы будем свидетелями появления подобных движителей, и прин­ цип работы двигателей современных реактивных самолетов и кос­ мических кораблей найдет применение на судах.

Такие гидрореактивные (уже не лопастные!) движители дол­ жны быть простыми, надежными в работе и иметь высокий коэф­

в корму. В передней части движителя, также несколько расширя­ ющейся, устанавливается невозвратный клапан, открывающийся под давлением встречного потока воды. В узком сечении трубы расположены дюзы, соединенные с взрывной камерой. В эту ка­ меру порциями подается топливо и окислитель; после взрыва газы через дюзы устремляются в рабочий раструб движителя, и с силой выталкивают воду. Внешнее давление вновь открывает клапан, труба снова заполняется водой и следующий взрыв стремительно выбрасывает новую струю воды...

Всовременных судовых двигателях подобный взрыв топлива, смешанного с кислородом воздуха, происходит в камере сгорания. Образовавшиеся газы с силой давят на поршень двигателя, пере­ мещая его вдоль цилиндра, а затем возвратно-поступательное дви­ жение поршней превращается во вращательное движение вала, которое преобразуется гребным винтом в поступательное движение воды, создающей упор для движения судна.

Вгидрореактивном судовом движителе взрывоподобное сгора­

ние топлива будет происходить в самом движителе; взрывные газы станут толкать не поршень двигателя, а непосредственно воду, обеспечивая движение судна. Сложная и громоздкая энергетиче­ ская установка, состоящая из судового двигателя, системы валов и гребного винта, уйдет в прошлое так же, как это произошло при создании реактивных самолетов.

Обнадеживающие перспективы открываются и при использо­ вании силы электрического разряда под водой. Давно было заме­ чено, что такой разряд способен производить на глубине механи­ ческую работу — разрушать камни, уплотнять вещество, вызывать мощные гидравлические удары. Если вместо дюз в узком сечении

251