книги из ГПНТБ / Боровиков П.А. Человек живет под водой

водолазы обнаружили, что внутрь водолазного отсека через дренажную систему почти опрокинутого дома начала поступать вода. Решительные действия такелаж­ ников и водолазов увенчались успехом: «Силаб-2» уда­ лось поставить на ровный киль.

Итак, должным образом спроектированный подвод­ ный дом способен успешно преодолеть все трудности путешествия на морское дно и обратно. А как же его экипаж? Как люди преодолевают водную толщу, кото­ рая долгие дни, недели, а иногда и месяцы отделяет их от привычного мира земли и неба?

Первые жильцы прибывали в свои подводные квар­ тиры очень просто — ныряли с судна прямо к входной шахте с аквалангом за плечами. Очевидно, так можно заселять любой дом, установленный на глубинах до 30—40 м. При более глубоководных постановках сво­ бодное погружение становится опасным: если акванавт не сумеет сразу попасть в свое подводное жилище из-за какой-нибудь мелкой технической неисправности, об­ ратный путь наверх с каждой минутой пребывания его на грунте становится все более трудным — быстро ра­ стет время необходимой декомпрессии.

Экипажи всех лабораторий программы «Силаб» пре­ одолевали путь от поверхности до морского дна в водо­ лазных колоколах, опускаемых с надводных судов. «Обеспеченный тыл» значительно повышал безопасность и возможности акванавтов. Благодаря колоколу они смогли сделать несколько попыток спасти «Снлаб-3» — открыть входной люк, чтобы изнутри дома устранить утечку смеси; именно благодаря колоколу остался в живых напарник Кэннона Роберт Барт.

Способ заселения подводных лабораторий, исполь­ зованный американским флотом, все же недостаточно хорош: ведь на месте постановки должно находиться большое специализированное судно с гипербарическим комплексом на борту и многочисленным обслуживаю­ щим персоналом. G этим способом вполне успешно кон­ курирует способ компрессии экипажа подводного дома непосредственно в отсеках последнего. Заселение дома и повышение давления дыхательной смеси до уровня, близкого к рабочему, производятся в этом случае еще до спуска лаборатории на грунт, а иногда и до начала буксировки. Так компрессировались акванавты —

210

участники наиболее глубоководных экспериментов: третьего опыта Кусто и рекордного погружения лабора­ тории «Игер».

Предварительное заселение выгодно с той точки зре­ ния, что в этом случае процесс подготовки лаборатории к работе на дне во всех своих стадиях становится почти независимым от ' обеспечивающих надводных средств: это еще один шаг на пути к полной автономизации под­ водного дома. Однако, поскольку этап погружения подводного дома с поверхности на грунт па сегодняш­ ний день все еще остается наименее надежным среди прочих этапов «плавания» подводной лаборатории, безоговорочное предпочтение способа предваритель­ ного заселения пока преждевременно. Кроме того, во­ долазные колоколы оказываются действительно неза­ менимыми, если смена экипажа подводного дома произ­ водится прямо на дне, без подъема лаборатории на

поверхность.

В практике эксплуатации домов с якорно-лебедоч­ ным спуско-подъемным устройством также применялся способ предварительного заселения, но без компрессии на поверхности. Последняя осуществлялась при медлен­ ном движении лаборатории вглубь по мере роста ком­ пенсирующего давления атмосферы. Этот способ, повидимому, не имеет будущего, как не имеют его и сами подводные дома без прочного корпуса.

Обратный путь акванавтов — с морского дна на поверхность — значительно более долог и труден: это связано с необходимостью проводить декомпрессию, длящуюся иногда многие сутки. Основываясь на клас­ сических положениях водолазной физиологии, неко­ торые исследователи были склонны считать, что глу­ бины до 10—12 м безопасны в отношении декомпрес­ сионного заболевания. Однако сейчас установлено, что при свободном всплытии с аквалангом с горизонта на­ сыщения 10 м человек может заболеть кессонной бо­ лезнью (такие примеры в мировой практике уже есть). В рискованную ситуацию попали акванавты «Глокеса»: они были вынуждены покинуть свое подводное жильце

и подняться наверх без всяких выдержек на нромежу-

•точных глубинах; на их счастье, все закончилось благо­ получно. Французские акванавты в первых опытах заме­ няли декомпрессию десатурацией: продолжительное

2 1 1 ‘

вдыхание богатой кислородом смеси (до 80% 0 2) со­ здавало условия для рассыщения организма от азота и позволяло им без задержки выходить на поверхность.

При более глубоководных опытах декомпрессия становится совершенно необходимой и о свободном всплытии не может быть и речи. Допустимая скорость снижения давления азотно-кислородной смеси состав­ ляет около 10—20 м вод. ст. в сутки; после насыще­ ния в гелиевой атмбсфере можно подниматься наверх в темпе 30—40 м в сутки.

Известны случаи, когда экипаж подводной лабора­ тории декомпрессировался внутри своего жилища, по мере того как оно медленно поднималось из глубины на поверхность, подвешенное либо на тросе якорно­ лебедочного устройства (обе «Медузы», «БАХ-1»), либо на тросе судна обеспечения («Силаб-1», «БАХ-2»). Этот способ опасен и бесперспективен. Счастье без­ условно сопутствовало пленникам «БАХа-2», когда предводимый Гансом Келлером кортеж спасательных судов с подвешенным под ними на тросе подводным домом три дня метался от одного берега Боденского озера к другому в поисках укрытия от ветра и волн. Экипажу «Силаба-1» так и не удалось подняться до поверхности в стенах своего жилища. Когда дом достиг глубины 30 м, из-за качки плавучего крана резко воз­ росла нагрузка на стропы. Пришлось перевести аква­ навтов в водолазный колокол и продолжить их деком­ прессию в этом тесном стальном бочонке. Сам дом уда­ лось поднять на поверхность лишь через несколько недель.

Эвакуация экипажа в водолазном колоколе с по­ следующим переводом в палубную декомпрессионную камеру применялась в американских опытах по про­ граммам «Силаб» и «Тектайт». Этот способ имеет и по­ ложительные черты и недостатки. Перейдя в палубную камеру, акванавты чувствуют себя «почти дома», а ведь моральный фактор очень важен, и особенно на послед­ нем, пожалуй, самом трудном и опасном этапе экспери­ мента. Высокая надежность бортового оборудования судна обеспечения, хорошие условия медицинского кон­ троля за состоянием водолазов — немаловажные до­ стоинства этого способа. Как только экипаж подвод­ ного дома перешел в барокамеру судна, ему уже не

212

страшен никакой шторм. Но в то же время эвакуация в колоколе может производиться только в хорошую по­ году: при высоте волны 1,5—2 м спускать колокол за борт опасно. Если при заселении дома шторм можно переждать, то отсрочка из-за погодных условий выхода акванавтов наверх иногда может быть просто недопу­ стимой.

G точки зрения специалистов, привлекательным выглядит способ эвакуации акванавтов вместе с самим подводным домом с декомпрессией в его отсеках (так поднимались экипажи «Преконтинента-3» и «Игера»). В этом случае резко уменьшаются требования к над­ водному обеспечению, лаборатория становится более автономной, упрощается и удешевляется ее эксплуата­ ция. Уровень комфорта в Доме, как правило, гораздо выше, чем в палубной камере. Что касается медицин­ ской помощи во время декомпрессии, то не представ­ ляет особого труда снабдить подводный дом такими же шлюзовыми устройствами для передачи внутрь мелких предметов и даже прохода врача, как в судовых баро­ камерах. Если на поверхности шторм, можно увести лабораторию в укрытие — лишь бы ее мореходные ка­ чества позволяли буксировать ее на волнении.

При многократной смене экипажей, участвующих в длительном подводном опыте, каждый раз поднимать дом на поверхность нерационально. Поэтому заслужи­ вает самого пристального внимания способ, опробован­ ный в эксперименте «Гельголанд»: декомпрессия аква­ навтов в отсеках дома прямо на грунте. Конечно, тре­ бования к прочности конструкции в этом случае весьма велики: корпус дома должен быть спроектирован, как корпус подводной лодки. Акванавты сами снижают дав­ ление до нормального атмосферного уровня, затем быстро компрессируются и выходят в воду к ожидаю­ щему их водолазному колоколу. Повторная декомпрес­ сия в колоколе достаточно коротка: ведь второй «спуск» на глубину постановки длится немногие минуты. Оче­ видно, в таком виде описанный способ неоправданно сложен. Но этот недостаток можно ликвидировать: акванавты, прошедшие декомпрессию на дне, могли бы покинуть свой дом путем «сухого» перехода в состыко­ ванный с ним колокол или автономный транспортирую­ щий аппарат. Последняя операция была успешно

2 1 3 .

проведена в одном из опытов с подводной лабораторией «Гидролаб».

Стремясь повысить безопасность экипажа подвод­ ных лабораторий, экспериментаторы предусматривали иногда специальные капсулы для аварийного покидания дома. Такие устройства имелись на борту «Преконти­ нента-3» и «Игера». Если бы по каким-либо причинам, например вследствие пожара, даже кратковременное пребывание людей в отсеках дома оказалось невозмож­ ным, акванавты могли подняться на поверхность к су­ дам обеспечения, укрывшись в маленьких самостоя­ тельно всплывающих барокамерах.

Описанные выше этапы жизни подводного дома в на- • иболыней степени определяют облик лаборатории как разновидности подводного аппарата, созданного для работы в водной среде. Перейдем теперь к характери­ стике самых специфических черт подводного дома.

ОБИТАЕМОСТЬ ПОДВОДНОГО ДОМА

Для маленького коллектива акванавтов возвышаю­ щееся над дном стальное убежище — действительно родной дом, в котором они живут долгие дни и ночи в изоляции от привычного мира. Ежедневно они про­ водят в нем около 20 ч: спят, едят, отдыхают, развле­ каются, обрабатывают свои научные наблюдения и об­ служивают технические устройства. Очень важно, чтобы жизнь акванавтов была полноценной, чтобы не­ обычность обстановки как можно меньше сказывалась на их моральном и физическом состоянии. Поэтому в доме должны быть созданы условия, максимально при­ ближающиеся к нормальным условиям на"поверхности.

Как же должен быть сделан подводный дом, чтобы люди могли жить в нем удобно и безопасно?

Первое, на что обычно вы обращаете внимание, когда собираетесь переезжать на новую квартиру, — это ее планировка. Компоновка подводного дома — вопрос не менее важный. Пока есть два способа рас­ положения помещений в большом подводном доме: ли­ нейный и свободный.

Помещения двух первых американских лабораторий «Силаб», например, были спланированы так же, как

214

и внутренние помещения подводных лодок. Все «ком­ наты» располагались в одну линию, причем на одном конце дома был вход, а спальный отсек находился в противоположном конце. Остальные помещения (гар­ дероб, склад снаряжения, душевые, санузел, лабора­ тория, камбуз и отсек управления) размещались между ними. Это обусловлено тем, что дом имел вид горизон­ тального цилиндра.

Типичные представители домов свободной компо­ новки — подводные лаборатории Кусто (исключая, ко­ нечно, «Диоген») и лаборатория «Тектайт». Французы избегали создавать проходные помещения. В жилом доме «Преконтинента-2», который по форме напоминал звезду, каждое помещение располагалось в одном из лучей, и все они имели выход в центральный отсек, который служил одновременно кают-компанией и по­

(спальня, туалет и душ) находились на первом этаже, тогда как отсек с управляющей аппаратурой, лаб.оратория и кают-компания — на втором.

Жить в подводных домах свободной компоновки, видимо, было удобнее, чем, скажем, в лабораториях «Силаб», хотя внутренний объем .помещений, приходя­ щийся «на душу населения», в обоих случаях был при­ мерно одинаковым.

Подводным домам линейной компоновки легко при­ дать удовлетворительные мореходные качества. Напро­ тив, создатели «Морской звезды» и «Тектайта» меньше всего думали о том, что их творения должны плавать и погружаться в море. Приемлемое сочетание противо­ речивых требований мореходности и удобства компо­ новки пока еще не найдено. Возможно, это будет ком­ бинация линейного расположения функциональных зон — жилой, лабораторной, водолазной и зоны управ­ ления — с каютной планировкой помещений внутри каждой зоны. Диаметр обитаемого корпуса в таком случае должен быть несколько больше, чем в суще­ ствующих конструкциях.

Неудачная планировка дома осложняет не только жизнь в нем, но и работу. Один из участников опыта «Силаб-2» Том Кларк отметил, что «вестибюль» перед выходным люком был слишком маленьким и тесным,

2 1 5

а поэтому очень часто срывался график выхода акванав­ тов в воду. Место, отведенное для хранения снаряже­ ния, было беспорядочно завалено, найти свой костюм стоило больших трудов.

Американские инженеры учли замечания акванав­ тов. При подготовке дома к эксперименту «Силаб-3» к старому корпусу был пристроен новый водолазный отсек объемом 28 м3, в котором удобно размещались не только готовящиеся к выходу водолазы, но и стел­ лажи со снаряжением и душевая. Руководство «Силаба» сознательно пошло на резкое ухудшение море­ ходных качеств лаборатории, лишь бы улучшить усло­ вия жизни и работы экипажа на дне. В более поздних конструкциях — «Тектайте» и «Игере» — большие во­ долазные отсеки предусматривались уже на этапе про­ ектирования дома.

Важное место в жизни людей занимает приготовление и принятие пищи. Для обитателей подводного дома все имеет значение: что готовится, как и на чем. Пользова­ ние открытым огнем исключается ввиду повышенного расхода кислорода и загрязнения дыхательной смеси продуктами сгорания. Кроме того, часто горение просто невозможно из-за малого количества кислорода в смеси. До сих пор в подводных домах использовали обычные электроплиты. Вероятно, их будут применять и в даль­ нейшем, но не исключено, что может появиться и другой способ приготовления пищи, например, разогрев то­ ками высокой частоты.

Пищевой рацион акванавтов подбирался на основу двух, соображений. Во-первых, учитывались их соб­ ственные пожелания, во-вторых, при подборе меню принимались во' внимание условия жизни в замкнутом объеме. Примеси, появляющиеся в атмосфере дома во время приготовления пищи, не должны быть токсичнымй и должны легко удаляться из смеси. Поэтому из ра­ циона акванавтов пришлось исключить жареное мясо, яйца и ряд других продуктов.

В «Преконтиненте-3» Кусто сделал попытку исполь­ зовать стандартные готовые обеды, использующиеся на авиационных линиях. Однако блюда из этих рацио­ нов подвергались отбору. По мнению профессора Вессье, составлявшего меню, примерно 3500 ккал, которые получали акванавты в сутки, вполне им хватало.

216

Температурные условия играют большую роль в жизни человека, а в глубоководном доме, в условиях искусственной атмосферы, особенно. Гелий имеет го­ раздо большую теплопроводность, чем азот, и чтобы . человек не ощущал холода, температура дыхательной смеси должна быть около 32° с незначительными от­ клонениями в ту или иную сторону. Поэтому подвод­ ный дом должен интенсивно обогреваться. В лабора­ тории «Силаб-1», например, использовались четыре обогревателя, выполненных в виде отдельных блоков. В «Силабе-2» обогреватели были вмонтированы в бе­ тонный пол; их общая мощность составляла 25 кВт.

Стремясь понизить расход энергии на обогрев, ин­ женеры уделяли много внимания проблеме ограничения, теплообмена между домом и забортной водой. Из-за необычных физических свойств искусственной атмо­ сферы эта задача довольно сложна: практически любая теплоизоляция быстро насыщается гелием и поэтому ее свойства ухудшаются. Специалисты «Дрегера» ре­ шили задачу оригинально: обитаемый корпус «Гель­ голанда» был оклеен толстым слоем стеклопены не изнутри, а снаружи.

При постановках на глубинах свыше 100 м требо­ вания к системе поддержания температурного режима дома становятся весьма жесткими, поскольку темпера­ тура забортной воды может быть близкой к нулю. Регу­ лирование температуры в доме должно быть автомати­ ческим, как, впрочем, и всех остальных параметров его атмосферы. При средней температуре внутри «Си- лаба-2», равной 30°, колебания были довольно значи­ тельными — от 27 до 40°, что вряд ли допустимо.

Как показал опыт, одного обогрева дома мало. Ра­ ботая в холодной воде, акванавт замерзает настолько, что по возвращении в дом требуются специальные и до­ вольно энергичные меры для его согревания. С этой

тории в приемлемых пределах — тоже весьма серьезная задача. Экспериментально установлено, что относитель­ ная влажность «гелиевой» атмосферы должна состав­ лять около 60%. Если не принимать специальных мер, то в условиях подводной жизни влажность атмосферы

2 1 S

будет стабилизироваться на уровне, превосходящем 95%, а это совершенно недопустимо.

Существуют два принципиально различных способа снижения влажности в замкнутом жилом объеме: кон­ денсационный и адсорбционный.

Сущность первого способа заключается в том, что дыхательная смесь пропускается через теплообменник, в котором ее температура снижается до тех пор, пока из нее не выделится в виде конденсата достаточное ко­ личество влаги. Затем холодная смесь проходит через электрические нагреватели, где ее температура восста­ навливается до нормальной. Так были устроены си­ стемы осушки лабораторий «Силаб», «Тектайт» и дру­ гих. В качестве хладоагента в холодильных машинах применялись аммиак, фреон, рассолы. Встречались по­ пытки использовать естественное охлаждение смеси до выпадения конденсата на специально выделенных не защищенных теплоизоляцией участках металлической поверхности корпуса, охлаждаемого забортной водой.

В устройствах осушки адсорбционного типа ис­ пользуется способность некоторых веществ, в част­ ности силикагеля, жадно поглощать влагу из проходя­ щей через него газовой смеси. Этот процесс происходит при обычной темнературе.

При конденсационном способе требуется большой расход энергии на двукратную тепловую обработку дыхательной смеси. Использование холодильных ма­ шин в доме небезопасно — возможны утечки в атмо­ сферу ядовитых паров хладоносителей. Напротив, при адсорбции избыточной влаги силикагелем расход энер­ гии ничтожен; силикагель совершенно безвреден для человека. Но если в конденсационных устройствах ра­ бочее тело не расходуется вовсе, то количество силика­ геля, потребное для эффективной осушки атмосферы, очень велико. В подводной лаборатории «Гельголанд», например, его расход составлял около 50 кг в сутки. По-видимому, пока не будет решена проблема энерге­ тически выгодного восстановления поглощающих свойств силикагеля прямо на борту подводного дома, конденсационному способу будут отдавать предпочте­ ние, несмотря на его неэкономичность.

Наконец, самый главный вопрос — регулирование состава атмосферы дома и очистка ее от углекислого

219