4.6. Подводный аппарат "Алвин"
Среди подводных обитаемых аппаратов своим долгим сроком активного использования выделяется американский подводный аппарат "Алвин". Построенный в 1964 году, подвергнутый ряду переделок и модификаций, он до настоящего времени находится в строю. Причина столь долгой жизни – техническое совершенство общей схемы конструкции, ставшей в значительной степени эталонной для обитаемых аппаратов.
Проектирование этого аппарата началось еще в 1962 году под управлением доктора Аллита Вайна из Вудсхольского океанографического института. Он возглавил группу разработчиков из Отделения прикладных наук фирмы "Литтон Индастриз" для создания нового аппарата, который по имени руководителя был назван "Алвином" (путем сокращения имени и фамилии). Первоначально "Алвин" проектировался для рабочей глубины погружения 1800 м. Его прочный корпус для трех человек представляет собой сферу диаметром 2,1 м, которая была сварена из двух стальных катанных полусфер фирмой "Хон энд Клей" в Хьюстоне. В прочном корпусе предусмотрены 5 иллюминаторов из плексигласа диаметром 125 и 50 мм: один в передней части, два по бортам, по одному внизу сферы и в крышке люка вверху. Обитаемая сфера с рубкой и носовой частью легкого корпуса, где размещены блоки плавучести из синтактика, имеет положительную плавучесть и может отделяться от легкого корпуса в аварийной ситуации (рис. 4.30).
Рис. 4.30. Подводный аппарат "Алвин"
В легком корпусе размещался кормовой маршевый движитель в виде пятилопастного винта диаметром 1219 мм в насадке, которая может отклоняться в горизонтальной плоскости на угол ±500. Два бортовых реверсивных винта диаметром 356 мм в насадке расположены в верхней части аппарата за рубкой. Эти винты являются поворотными и могут создавать упор вверх – вниз – назад – вперед, что обеспечивает высокую маневренность аппарата. Источником энергии служат три свинцово-кислотных аккумуляторных батареи в боксах. Ртутная дифферентная система обеспечивает придание аппарату наклонного положения в продольном направлении ±30о. Уравновешивание аппарата в подводном и надводном положениях обеспечивается за счет блоков плавучести, размещаемых в легком корпусе и балластной системы. Балластная система включает в себя две подсистемы: водяного балласта, осушаемую сжатым воздухом, и масляную систему переменного объема. Балластная система переменного объема в виде шести алюминиевых сфер, заполненных маслом и связанных с резиновыми мешками-вариаторами.
Назначение этой системы – придать аппарату дополнительную отрицательную (положительную) плавучесть без изменения его веса. Идея этого способа состоит в том, что при перекачке масла из мешков-вариаторов в алюминиевые сферы объем аппарата уменьшается, а масса и вес остаются постоянными. Уменьшение объема приводит к уменьшению плавучести аппарата. При перекачивании масла в вариаторы объем аппарата возрастает и создается положительная плавучесть.
Технические характеристики "Алвина" после постройки такие: длина 7,00 м, ширина 2,6 м, высота 4,0 м, диаметр прочного корпуса 2,1 м, масса 14,5 т, подводная скорость 2 уз.
Аппарат был снабжен сменными научными приборами, позволяющими проводить широкий комплекс океанологических исследований, навигационным оборудованием (гирокомпасом, магнитным компасом, гидролокатором с дальностью действия 500 м, глубиномером, эхолотом), фото- и телеаппаратурой, манипулятором.
Несмотря на весьма совершенное научное оборудование, первоначально у "Алвина" имелся один недостаток – малая глубина погружения, она существенно меньше средней глубины Мирового океана (3600 м). В 1973 году после аварийного затопления (обошлось, к счастью, без жертв), "Алвин" был значительно модернизирован: заменена прочная сфера на титановою, что обеспечило предел рабочих глубин до 4500 м; кормовой винт маршевого движителя с насадкой был заменен тремя поворотными движителями, два из которых могут разворачиваться вниз; заменены более совершенными аккумуляторными батареями (рис. 4.31).
Рис. 4.31. Подводный аппарат "Алвин". Аварийное отделение и всплытие прочного корпуса с частью легкого корпуса в аварийной ситуации
Технические характеристики этого варианта "Алвина": глубина погружения 4500 м, длина 7,1 м, ширина 2,6 м, высота 3,7 м, диаметр прочного корпуса 2,08 м, масса 15,4 т, скорость 2 уз, экипаж 3 человека.
За все время существования "Алвин" совершил свыше 4000 погружений со средним временем одного погружения 7 часов. Для обслуживания "Алвина" использовались суда-носители: для первого варианта катамаран "Лулу" (спуск осуществлялся между корпусами на платформе), для второго варианта "Атлантис" с кормовым спускоподъемным устройством в виде А-образной рамы с лебедкой для синтетического грузового каната, установленной на раме.
Помимо многочисленных чисто научных исследований "Алвин" выполнил ряд погружений, получивших большую известность. Это: обнаружение 1,45-мегатонной водородной бомбы, потерянной американскими ВВС в районе Поломареса, Испания (глубина около 910 м, 1966 г.); взятие проб из геотермальных источников, т.н. "черных курильщиков", в районе Галапагосских островов (глубина более 2000 м, 1977 год); исследование затонувшего "Титаника" (глубина 3750 м, 1986 год) и др.
Удачная конструкция "Алвина" была положена в основу американских обитаемых подводных аппаратов "Аутек-1" (впоследствии "Си Клифф", рис. 4.32) и "Аутек-2" (впоследствии "Тартл", рис. 4.33), которые были рассчитаны на работу на глубине до 1080 м. Эти аппараты были изготовлены американской компанией "Дженерал Дайнинг" для ВМФ США. Для них использовались два из трех корпусов, изготовленных для "Алвина", испытанные на давление, соответствующее глубине 2740 м (рис. 4.34).
Рис. 4.32. Подводный аппарат "Аутек-1" ("Си Клифф", "Морская скала")
Рис. 4.33 ПА "Аутек-2" ("Тартл"): 1 – маршевый движитель; 2 – насадка; 3 – поворотный механизм; 4 – баллон воздуха высокого давления; 5 – цистерна переменного балласта; 6 – масляный резервуар; 7 – цистерна главного балласта; 8 – боковой (лаговый) движитель; 9 – прочный корпус; 10 – рубка; 11 – входной люк рубки; 12 – переходной люк прочного корпуса; 13 – лаг; 14 – гидролокатор; 15 – прожектор; 16 – телекамера; 17 – дифферентная цистерна; 18 – электрооборудование; 19 – аккумуляторная батарея; 20 – электродвигатель; 21 – гидравлическая станция; 22 – коробка клапанов; 23 – дифферентный насос; 24 – баллон; 25 – механизм отдачи; 26 – манипулятор; 27 – поворотная головка прожектора 15
Рис. 4.34. Подводный аппарат "Алвин" в первом варианте
Рис. 4.35. Подводный аппарат "Алвин" после модернизации: 1 – лыжи; 2 – манипулятор правого борта; 3 – видеокамеры; 4 – бур; 5 – 35-мм кинокамеры; 6 – привальный брус; 7 – видеокамера; 8 – прожектор (светильник) для видеокамеры; 9 – сонар; 10 – люк входа и выхода; 11 – выходной павтрубок цистерны главного балласта; 12 – преобразователь связи; 13 – подъем; 14 – сферы с высоким давлением (дополнительная плавучесть); 15 – подруливающие устройства (1 из 6); 16 – сферы с воздухом высокого давления; 17 – система управления/реле давления баллона воздуха высокого давления; 18 – аккумуляторная батарея; 19 – сфера регулирования плавучести; 20 – аварийный балласт; 21 – иллюминатор обзора; 22 – пилот; 23 – манипулятор левого борта; 24 – корзина для образцов
После модернизации "Алвина" в 1973 году аналогичная замена стального прочного корпуса на титановый в 1981 году, позволила увеличить глубину погружения аппарата "Си Клифф" до 6000 м. Его технические характеристики: длина 8,6 м, ширина 3,6 м, высота 3,4 м, диаметр прочного корпуса 2,1 м, масса 29,0 т, скорость 2 уз, экипаж 3 человека.