4.3. Батискафы

4.3.1. Изменение принципа погружения

После достижения с помощью батисферы отметки в 1375 м в 1949 году дальнейшее продвижение в глубину потребовало изменения самого метода погружения-спуска.

Как уже отмечалось, у подвесных на канате аппаратов-батисфер с увеличением глубины все большую часть несущей способности грузового каната приходится на восприятие веса самого каната. Например, если в батисфере Бартона при диаметре каната 22 мм на глубине 1375 м нагрузка от веса стального каната равна около 2400 кгс, то на глубине 11000 м уже составила бы около 19200 кгс, что близко к разрывной нагрузке каната (22000 кгс).

Дальнейшие рассуждения целесообразно вести с использованием понятия запаса прочности в канате, которым является важнейшей характеристикой в устройствах с канатами. Этот запас в разных устройствах, в частности в судовых грузовых, принимается от 5 (для грузоподъемности меньше или равной 10 т) до 3,5 (для грузоподъемностей 50 и выше т). В других устройствах (якорном, буксирном и т.п.) они меньше, но обычно не менее 3.

Надо сказать, что вес самой батисферы для малых глубин может и невелик, но в любом случае для нее должна быть обеспечена отрицательная плавучесть. Для максимальных глубин реально осуществленная стальная гондола близких размеров к батисфере Бартона (также на 2 человека) имела массу 12 т при отрицательной плавучести 9000 кгс.

Если принять распределение отрицательной плавучести для сфер, рассчитанных на разную глубину, пропорциональной глубине, то из экспериментальных соображений для стальных грузовых тросов можно получить такой закон распределения запаса прочности от глубины погружения (рис. 4.15).

Рис. 4.15. Запас прочности в стальном канате батисферы в зависимости от глубины погружения батисферы: 1 – диаметром 22 мм; 2 – диаметром 100 мм

Как видно из графика, увеличение диаметра стального каната для больших глубин почти не сказывается на запасе прочности, который остается недопустимо малым. Если принять за норму запас n = 5, то практическое ограничение глубины для опускных батисфер со стальными канатами находится в районе 2 км.

Из этого небольшого анализа следует, что для глубоководных погружений в несколько километров необходимо отказаться от каната как грузоподъемного элемента.

Новый принцип был предложен после Второй мировой войны швейцарцем Огюстом Пикаром при создании батискафов ("бати" – глубина, "скаф" – судно), в которых отсутствует канат. Это был своего рода "подводный дирижабль", в котором гондола – прочная сфера для двух человек прикреплена к жесткому поплавку, наполненному жидкостью легче воды – бензином. Эта жидкость является аналогом легкого газа в дирижабле и обеспечивает разгрузку от избыточного давления воды, так как полость поплавка снизу сообщается с забортным пространством. Для погружения предусмотрен балласт в виде вертикальной емкости с чугунной дробью, нижнее отверстие которых закрывается электромагнитными клапанами. По сигналу из прочного корпуса, где находится экипаж, можно дистанционно управлять клапанами. Погружение осуществляется за счет тяжести дроби. Если погружение слишком быстрое, дробь сбрасывается и движение замедляется. Если погружение слишком медленное – стравливается часть бензина, при этом плавучесть уменьшается – скорость увеличивается. Так попеременно сбрасывая балластную дробь и стравливая бензин производится управление батискафом на любых глубинах вплоть до предельных на Земле.