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

газа и вредных примесей. Пожалуй, ни к какому дру­ гому элементу подводного жилища не предъявляются более жесткие требования, чем к устройствам, обеспе­ чивающим восстановление дыхательной смеси. Это вполне естественно — выход из строя системы регене­ рации чреват смертельной опасностью для экипажа. Ведь если серьезная неисправность будет даже вовремя обнаружена, немедленная эвакуация акванавтов с по­ мощью водолазных колоколов или всплывающих камер может оказаться невозможной из-за неблаго­ приятных погодных условий на поверхности. Поэтому

дома становится первостепенным.

Еще до начала первых опытов по длительному пре­ быванию человека в море физиологи знали, что состав дыхательной смеси должен меняться с глубиной поста­ новки подводного жилища. По этому признаку в на­ стоящее время выделяют три рабочих диапазона глу­ бины: воздушный— до Юм, азотно-кислородный — приблизительно до 40 м, гелиокислородный—свыше 40 м.

В воздушном диапазоне глубин акванавты, несмотря на удвоенное против нормального давление, могут ды­ шать воздухом обычного состава. Это позволяет обнов­ лять атмосферу дома, просто вентилируя отсеки сжа­ тым воздухом, подаваемым с поверхности компрессором; излишки газа стравливаются в воду. По аналогии с водолазным снаряжением такую систему восстановле­ ния состава смеси называют разомкнутой.

На глубинах более 10 м во избежание отравления кислородом приходится снижать его содержание в атмо­ сфере от20% на глубине Юм приблизительно до 8% на глубине 40 м — лаборатория переходит на «питание» искусственной азотно-кислородной смесью. Вентилиро­ вать дом обогащенной азотом смесью по разомкнутой схеме нерационально— чистый азот довольно дорог. Си­ стему регенерации атмосферы приходится усложнять.

Поддерживать на нужном уровне количество кисло­ рода в смеси нетрудно — достаточно только понемногу подавать в отсеки дешевый сжатый воздух. Его расход

вается эффективное удаление углекислого газа и при-

220

месей. Приходится включать параллельно контуру воздушной вентиляции еще замкнутый контур хими­ ческой очистки дыхательной смеси. По аналогии с ды­ хательными аппаратами такую систему регенерации атмосферы называют полузамкнутой. Подобная си­ стема успешно функционировала в экспериментах по программе «Тектайт».

Восстанавливать состав атмосферы азотно-кислород­ ного дома можно и по замкнутому циклу. В этом случае вместо контура ограниченной вентиляции устанавли­ вают устройство дозированной подачи кислорода в от­ секи.

В подводных лабораториях гелиевого диапазона глубин используется только замкнутая система реге­ нерации. И открытый, и полузамкнутый циклы на больших глубинах становятся непригодными: даже ма­ лые утечки смеси недопустимы из-за очень высокой стоимости гелия. Кроме гелия в атмосфере глубоковод­ ного дома в незначительном количестве может содер­ жаться азот. Дыхательная смесь «Силаба-1» и «Си-

гелия, 7% азота и почти 2% кислорода. В дыхательной смеси «Преконтинента-3» азота не было вовсе.

Сложность поддержания заданного состава смеси заключается в том, что расход кислорода в доме изме­ няется довольно значительно в зависимости от того, сколько человек в данный момент находится в его от­ секах, работают они или отдыхают и т. д. Несмотря на постоянное регулирование, содержание кислорода в атмосфере «Силаба-2», например, колебалось от 3,25

до 5,25%.

Если на современном этапе работ, когда в смеси еще довольно много кислорода — от 2% и выше, проблема поддержания его постоянного количества вызывает не­ которые затруднения, то с увеличением глубин эти трудности, существенно возрастут. Так, для глубины 250 м безопасное содержание кислорода составляет около 1%. Незначительные отклонения в ту или иную сторону от данного относительного количества кисло­

221

привести к очень тяжелым последствиям. Поэтому необ­ ходима аппаратура, которая могла бы точно поддержи­ вать на нужном уровне такое мизерное количество кислорода.

Возможность автоматически стабилизировать содер­ жание кислорода в дыхательной смеси появилась у американских исследователей, по-видимому, после изобретения датчика парциального давления кислорода сотрудником корпорации «Вестингауз Электрик» Ала­ ном Красбергом. В дальнейшем Красберг разработал

исистему автоматического регулирования состава смеси. Вначале такая система использовалась лишь в работах фирмы на комплексе «Кашалот», о котором мы расска­ жем в восьмой главе, и в качестве контрольной — в ла­ бораториях «Силаб-1» и «Силаб-2». Сейчас подобные системы применяются достаточно широко.

Организмы людей, которые живут в подводном доме, все время выделяют углекислый газ и другие газообраз­ ные продукты жизнедеятельности. Ряд механизмов и устройств при работе также выделяет в атмосферу дома газообразные примеси. Например, выключатели

идругие контактные электроприборы являются источ­ никами озона, а его действие на людей под большим давлением еще плохо изучено. Улетучивается краска, испаряются масла. Морская вода, плещущая в откры­ той водолазной шахте, приносит в дом сероводород, окись углерода и прочие вредные примеси. В дыхатель­ ной смеси «Силаба-1» были обнаружены пары метило­ вого и этилового спирта, ацетальдегида, фреона, эти­ лового эфира, муравьиной кислоты, сероуглерода,

угольного ангидрида и многое другое — всего около 100 видов примесей. И это несмотря на то, что дом был полностью изолирован от поверхности и даже водола­ зам обеспечения категорически запрещалось входить

внего — в доме находились только акванавты.

Впервую очередь из атмосферы подводного дома

лять двумя способами: химическим и физическим. При использовании первого способа углекислый газ поглощается при пропускании смеси через вещества, связывающие его химически. В лабораториях «Силаб», например, углекислый газ поглощался с помощьюгидро-

222

окиси лития. Физический способ удаления углекислого газа применяли в «Преконтиненте-3». G помощью спе­ циально разработанного криогенерационного устрой­

примесей, а затем брикеты отвердевших примесей вы­ брасывались из дома в воду.

Оба способа очистки атмосферы в основных чер­ тах сходны с рассмотренными выше способами осушки газовой смеси и обладают аналогичными достоинст­ вами и недостатками. Вымораживание углекислого

поглотителя велик: в подводном доме с многочи­ сленным экипажем при долговременной постановке потребное его количество составляет многие сотни килограммов, а то и тонны. Хранение поглотителя или доставка под воду свежего превращается в слож­ ную проблему. Химический способ пока занимает господствующее положение в практике подводной жизни, но, видимо, придется в конце концов остано­ виться на устройстве, подобном вымораживателю «Пре­ континента-3».

Токсичность вредных примесей, накапливающихся в дыхательной смеси, быстро возрастает с увеличением давления последней: примеси, которые допустимы в ат­ мосфере, скажем, подводной лодки, могут стать смер­ тельно опасными для акванавтов, живущих на глу­ бине в несколько десятков метров. Поэтому уже однажды решенную задачу очистки атмосферы в замк­ нутых средах обитания для подводных домов приш­ лось решать почти заново, обращая особое внимание на тщательность очистки и контроль качества дыха­ тельной смеси.

В эксперименте «Силаб-1» состав атмосферы под­ вергся всестороннему исследованию. И тем не менее экспериментаторы все же упустили из виду один важ­ ный момент, который едва не привел к срыву работ по второму этапу «Силаба». Акванавты «Силаба-2» вскоре после погружения начали жаловаться на голов­ ные боли. Со временем боли, ощущение тяжести в вис­ ках и даже одышка приобрели систематический харак­ тер. Эти симптомы настолько явно указывали на от-

2 2 3

равление организма окисыо углерода, что было решено провести специальный анализ дыхательной смеси. И что же— несмотря на то, что перед заселением подвод­ ного дома атмосфера его была совершенно чистой, а экипаж не курил и не пользовался открытым огнем, в дыхательной смеси оказалось неожиданно большое количество угарного газа. Анализ случайно сохра­ нившихся старых проб смеси позволил установить картину его накопления. В конце концов выяснилось, что источником окиси углерода были организмы самих

накопившийся ядовитый газ. С тех пор такие устрой­ ства стали обязательным элементом контура очистки дыхательной смеси; Кроме них в современных подвод­ ных домах используются фильтры, заряженные мощ­ ными адсорбентами, например, активированным углем, а также веществами, химически связывающими мно­ гочисленные вредные примеси.

Итак, чтобы существовать в подводном мире, чело­ век должен располагать тоннами всевозможных при­ пасов— пищей и пресной водой, химпоглотителем и силикагелем, многочисленными баллонами с кисло­ родом, азотом, гелием, сжатым воздухом. Только пресной воды на горячий душ и бытовые нужды тре­ буется около 50 л на человека в сутки! Но откуда же все это взять? Проблема снабжения и запасов оказа­ лась одной из центральных проблем жизни под водой.

О СНАБЖЕНИИ И ЗАПАСАХ, ИЛИ ПУТИ ПОВЫШЕНИЯ АВТОНОМНОСТИ

В первые годы решение этой проблемы было одно­ значным — все, что нужно человеку под водой, доста­ влялось с поверхности, с судов обеспечения и с берега, обслуживающими эксперимент водолазами или по шлан­ гам, кабелям и трубопроводам. Шло время, увеличи­ валась глубина постановки, росло расстояние от бе­ рега, удлинялась протяженность коммуникаций, резко усложнялись водолазные спуски с поверхности.

22 4

Военно-морской флот США, располагавший огром­ ными людскими и материальными ресурсами, пошел по пути наращивания объема вспомогательных служб. Если в качестве плавбазы «Силаба-1» использовалась обыкновенная переоборудованная баржа, то экспери­ мент «Силаб-2» обеспечивался уже большим хорошо оснащенным катамараном «Беркаун», использовав­ шимся ранее на испытаниях баллистических ракет «Поларис». В третьем этапе программы должно было принять участие еще большее по размерам специали­ зированное судно «Элк Ривер», оснащенное сложным оборудованием и глубоководным водолазным комплек­ сом DDS-Mk.2. Но не только суда участвовали в эк­ спериментах по программе «Силаб». Многие каналы снабжения и связи были дублированы: гигантские «пуповины» протянулись и иа борт кораблей, и на берег, к развернутым поблизости мощным базам обеспечения.

Полное снабжение с поверхности, конечно, зна­ чительно облегчает задачу создания подводного жи­ лого комплекса, но в то же время лишает его большого преимущества — независимости от внешних условий. Суда надводного обеспечения подвержены воздействию плохой погоды даже в большей степени, чем обычное судно, — ведь они должны стоять на якорях. Сле­ довательно, и подводный дом, функционирование ко­ торого зависит от надводного обеспечения, подвер­ жен такому влиянию. Если срыв с якорей непосред­ ственно судну обеспечения не угрожает, то для неавто­ номного подводного дома это означает прекращение питания дыхательным газом, энергией, пресной во­ дой со всеми вытекающими последствиями. Кроме того, глубины, на которых будут стоять подводные дома, по всей видимости, достигнут в скором времени 200—300 м, а постановка судов на якорь над такими глубинами — сложная задача.

Другие группы исследователей стремились решить проблему снабжения иначе. На то было много причин. Свою роль сыграли ограниченность в средствах и лю­ дях, а также желание избавиться от потенциальной опасности, связанной с обеспечением с поверхности. Первым на путь автономизации подводного дома ре­ шительно встал Кусто: его стометровый дом-шар «Преконтинент-3» имел на борту практически все,

что нужно для двух-трехнедельной жизни на морском дне, за исключением энергии. Создатели лучших со­

лись придать своим детищам максимальную автоном­ ность. В значительной мере это им удалось. Красно­ речивые факты: работу «Гельголанда» на глубине 25 м в неспокойном Северном море обеспечивали 15 че­ ловек; постановку «Игера» и на глубину 4 м, и на глу­ бину 159 м обеспечивало одно суденышко «Голокаи» менее чем с двумя десятками человек на борту.

В полностью автономном подводном доме все необ­ ходимые припасы на весь срок постановки должны либо находиться на борту, либо . . . поступать из окружающего дом моря.

Как показала практика, снабжать экипаж сжатыми газами не очень сложно. Запас компонентов дыхатель­ ной смеси и воздуха для технических нужд обычно хранят в многочисленных баллонах высокого давле­ ния. Их размещают снаружи обитаемого корпуса, в лафете, на палубе, прикрепляя к опорам, подвеши­ вая прямо на корпус. Конструкция получается не­ сколько громоздкой, но с этим можно мириться.

Не исключено, что в будущем необходимый для дыхания кислород станут добывать из окружающей дом среды. Электролиз морской воды может стать не­ исчерпаемым источником его получения, но только при условии, что экипаж подводного дома будет рас­

опыты с тончайшей пленкой из кремнийорганической резины толщиной всего несколько микрон. Такая пленка может работать как искусственная легочная ткань: не пропуская воду, она в то же время позво­

зован когда-нибудь этот эффект в водолазном деле? Пока что такое предположение граничит с фантазией.

2 2 6

Очень большие трудности при подводной жизни вызывает проблема снабжения . . . водой. Первую по­ пытку взять с собой запас пресной воды под воду сделал экипаж «Преконтннента-3». На лафете дома был установлен мягкий резиновый бак объемом в не­ сколько кубических метров. Однако вода, находив­ шаяся в нем под большим давлением, приобрела сильный привкус резины и годилась только для бы­ товых целей. Для приготовления пищи и питья аква­ навты использовали воду, законсервированную в же­ стяных банках, а также соки и другие напитки. Рацио­ нально ли пытаться решить проблему водоснабжения таким способом? Вероятно, нет. Если в отношении питьевой воды он не вызывает возражений, то добы­ вать пресную воду для бытовых нужд, наверное, сле­ дует прямо из окружающего моря.

Есть два сравнительно простых выхода из поло­ жения. Первый — выбрасывать за борт использован­ ную воду и опреснять морскую. Самые различные про­ мышленные установки для опреснения воды давно разработаны и успешно эксплуатируются, однако, поскольку давление атмосферы подводного дома в де­ сятки раз превышает нормальное, вероятно, потре­ буется решить эту проблему заново. Другой путь — очистка уже использованной воды и ее многократное использование. При этом потребуется лишь сравни­ тельно небольшой начальный запас пресной воды. Но и в том и в другом случае для получения пресной, пригодной к употреблению воды необходима энергия.

Много энергии требуется также для обогрева самого подводного дома, для освещения, приготовления пищи. По-видимому, придется решить в пользу энергоемких

'способов и вопросы очистки и осушки дыхательной смеси. Короче говоря, нормальное функционирование всех систем дома и постоянное пополнение его запасов в конечном итоге — проблема энергии. По подсчетам американских специалистов, изучавших эту проблему, мощность, потребляемая всеми системами и службами автономного подводного дома, составит около 60 кВт.

Какие же источники энергии могут быть применены в подводном доме? Аккумуляторы, бесспорно, непри­ годны для этой цели. Их потребуется слишком много. Для подводного дома неприемлем способ, который

используют для подзарядки аккумуляторов дизельэлектрические подводные лодки: всплытие на поверх­ ность и получение энергии от дизель-генераторной установки. Однако подводный дом, стоящий на грунте, может получать энергию от дизель-генератора, раз­

кого рода устройств уже получен: оригинальные энер­ гобуи снабжали электричеством подводную лаборато­ рию ФРГ «Гельголанд» и американский дом «Ги-

дролдб».

Плясавший на волнах Северного моря «Фюстхен» был не просто энергобуем — это сооружение пред­ ставляло собой совершенную комплексную систему автономного питания подводного жилища электроэнер­ гией, пресной водой и сжатыми газами. Запасы такого плавучего склада-базы можно пополнять периодически с большими интервалами с небольшого судна-заправ­ щика. Чтобы выполнять эту операцию даже в штор­ мовой сезон, достаточно кратковременного затишья. Думается, что такой способ решения проблемы снаб­ жения весьма перспективен.

Ну а если автономный подводный дом будет само­ ходным?

Неужели придется ему таскать энергобуй за собой на буксире? Есть неплохое решение и этой проблемы.

Практически неисчерпаемый источник энергии, ко­ торый можно было бы установить прямо на борту подводного дома, известен — это ядерный реактор. Существующие атомные установки имеют самые раз­ личные мощности и применяются в разных отраслях техники. Реакторы мощностью в несколько ватт, на­

электростанциях. Когда будет создан нужный доста­ точно дешевый реактор, подводный дом окажется на полном «самообслуживании». Энергию он будет полу­ чать от ядерного котла, кислород для дыхания — из окружающей воды, пресную воду — очищая перво­ начальный запас и опресняя по мере необходимости морскую воду. Даже часть пищи поступит в дом из моря (рыба, планктон и др.). Подводный дом будет

228

представлять собой гибрид атомной подводной лодки и стационарного подводного дома.

Может быть уже в недалеком будущем в глубины Мирового океана отправятся мирные атомные подвод­ ные корабли, в число членов экипажей которых вой­ дут акванавты — ученые-океанологи, подводные неф­ тяники и горняки, подводные фермеры и рыбоводы.

Глава 7. АКВАНАВТ РАБОТАЕТ В ВОДЕ

Акванавт, ступивший за порог своего жилища, сразу попадает в окружение чуждой среды. С этого момента его жизнь, здоровье и трудоспособность в полной мере зависят от надежной работы ряда спе­ циальных средств. Эти средства различны по назначе­ нию: одни из них обеспечивают жизнедеятельность орга­ низма в водной среде, другие помогают человеку ориен­ тироваться в пространстве, третьи позволяют ему легко и быстро перемещаться в водной толще, четвертые делают производительным его труд и т. д.

Основной элемент снаряжения акванавта-водолаза— дыхательный аппарат, обеспечивающий подачу ему газовой смеси. Возможность использовать аппараты того или иного типа определяется глубиной постановки дома. В мелководных опытах акванавты дышали из самых обыкновенных аквалангов обычным сжатым воздухом. Однако при погружении дома на большие глубины, где приходится дышать искусственными сме­ сями, акваланг уже непригоден. Акванавты могут пользоваться либо шланговыми аппаратами с подачей газовой смеси из дома, либо автономным снаряжением с полузамкнутым или замкнутым циклом дыхания. И та и другая аппаратура широко применялась в под­ водных экспериментах: шланговые аппараты исполь­ зовались для работы вблизи от дома, автономные — для дальних вылазок.

Американские акванавты программы «Силаб» ра­ ботали в шланговых аппаратах «Хуке» с питанием по

229