Подводные аппараты

Цель: формирование представления о подводных аппаратах, их видах и назначении.

Вы уже многое знаете о разных морских и речных судах, которые перевозят грузы и пассажиров или выполняют определенную работу. Все эти суда перемещаются по поверхности воды. Они не могут опуститься под воду. Как же тогда ученые изучают подводный мир?

Изучение морских и океанских глубин было бы невозможно без подводных аппаратов. Человек хорошо изучил горы, леса, степи, пустыни, реки. А мировой океан исследован еще плохо. Его тайны можно сравнить с тайнами космоса.

Почему же океан не раскрывает свои тайны?

Человеку трудно преодолеть давление огромной толщи воды, которая может сплющить и раздавить даже прочный металл. Для дыхания под водой человеку нужен кислород, а для многочасовой работы под водой – много кислорода. При погружении на большую глубину и особенно при всплытии человек испытывает большие перепады давления. Если подъем произвести быстро, он может погибнуть.

Моря и океаны имеют очень большую глубину. Дно океана такое же неровное, как и поверхность суши. До дна самых больших океанских впадин человек еще не добрался. Без специального подводного аппарата погрузиться на такую глубину нельзя, поэтому ученые создали специальные аппараты для погружения на различные глубины. Они делятся на обитаемые аппараты, в которых могут находиться и работать люди, и подводные роботы («Гном»), которыми люди управляют с кораблей.

Есть аппараты для малых, средних глубин и глубоководные. Каждый из этих аппаратов может погружаться только на определенную глубину.

Одни подводные аппараты могут погружаться, всплывать и перемещаться самостоятельно, без помощи судна, которое обычно сопровождает погружение (автономные). Другие же погружают и поднимают с помощью троса или кабеля сопровождающего корабля (неавтономные).

Подводные обитаемые аппараты разные по конструкции, возможностям и количеству людей, которые могут в них находиться. Почти все подводные аппараты имеют форму шара, реже – цилиндра.

Чаще всего для подводных исследований используется батискаф. Батискафы способны погружаться на любые глубины Мирового океана. Они состоят их двух основных частей: легкого корпуса – поплавка и прочного корпуса – гондолы. Поплавок не дает батискафу утонуть. Как спасательный круг не дает утонуть человеку. Заполнен поплавок веществом, которое легче воды. Это может быть бензин или полые стеклянные шары.

Гондола в форме шара сделана из особой прочной стали. Более прочными и легкими материалами являются сплавы алюминия, титана, а также пластмассы. Эти материалы не разрушаются от морской воды. Их используют в современных батискафах. В гондоле размещаются экипаж, приборы управления, научные приборы и все, что нужно для жизни экипажа.

Электричество батискаф получает от аккумуляторов, которые не разрушаются на огромной глубине. Аккумуляторы – это такие приборы, которые сначала заряжаются энергией, накапливают ее на земле, а потом в батискафе под водой ее отдают. Приводится в движение в воде батискаф с помощью электрических двигателей (моторов), а передвигается с помощью гребных винтов.

На поверхности батискаф удерживается за счет того, что в его отсеки – изолированные друг от друга части, закачаны бензин и воздух, которые легче воды. Погружается батискаф за счет того, что в отсеки, где был воздух, закачивается вода. Вода тяжелее воздуха, поэтому батискаф начинает погружаться.

Скорость спуска и подъем батискафа регулируется сбрасыванием балласта – специального груза для сохранения устойчивости аппарата, его правильной работы при погружении или подъеме. Балластом на батискафе служат стальные или чугунные дроби – маленькие шарики. Находятся они в бункерах – специально оборудованных вместилищах, похожих на воронку. Остаются в бункерах или высыпаются металлические шарики с помощью электрического магнита. Когда металлические шарики сбрасываются в воду, вес батискафа уменьшается, и он начинает всплывать.

Для уменьшения скорости спуска или полной остановки батискафа у морского дна используется свободно свисающий стальной канат или якорная цепь (гайдроп), который ложится на дно. Это уменьшает вес аппарата, и он неподвижно зависает над дном.

После всплытия аппарата на поверхность вода в его отсеках заменяется воздухом. Аппарат снова становится легким и спокойно держится на воде. После этого экипаж может покинуть батискаф. Самыми известными научно-исследовательскими обитаемыми подводными аппаратами, сделанными в России, являются аппараты «Мир-1» и «Мир-2».

Они использовались для научных исследований в океане и спасательных работ. Эти подводные аппараты могут погружаться на глубину 6 км (6000 м). Они заменяют работу 15 лабораторий. Их оборудование позволяет автоматически собирать сведения об атмосфере, водной среде и грунте дна океана. Например, исследовались горячие источники на дне океана, осуществлялся поиск полезных ископаемых и редких элементов. «Миры» осуществляли исследования во всех океанах мира, даже на дне Северного Ледовитого океана. Там они оставили российский флаг и капсулу с посланием будущим поколениям. Также «Миры» проводили исследования в самом глубоководном озере Байкал. Ученые исследовали животный мир Байкала, его происхождение. В Швейцарии изучали подводный мир Женевского озера.

Работать в аппарате могли 2–3 исследователя: пилот, инженер и ученый-наблюдатель. Наблюдатель и инженер располагались, лежа на боковых банкетках, пилот сидел или стоял на коленях в нише перед приборной доской. Находиться в таком положении не очень удобно, но увеличивать размер аппарата нельзя.

Вместе с научно-исследовательским судном «Академик Мстислав Келдыш» подводные аппараты стали уникальным исследовательским центром, которому в годы создания аппаратов не было равных в мире. С помощью «Миров» проводилось обследование затонувших подводных лодок, выяснение причин их гибели.

В последнее десятилетие в мире создано еще три подводных аппарата, которые по своим возможностям такие же, как «Миры». Это американский «Си Клиф», французский «Нотил» и японский «Шинкай 6500».

Кроме батискафов, есть и другие обитаемые подводные аппараты. Мезоскаф, или исследовательская подводная лодка, в отличие от батискафа, может исследовать только средние глубины (до 1 км). Он не может спуститься на дно океана, но работает на глубинах недоступных для обычных подводных лодок. Мезоскаф легче подводной лодки, он может зависать и дрейфовать в толще воды без движения.

Экипаж мезоскафа может составлять от 3 до 40 чел. В Швейцарии его впервые использовали как туристический подводный аппарат.

Мезоскаф имеет форму цилиндра. Гребной винт находится в хвостовой части, поэтому аппарат может развивать довольно большую скорость. Пассажирские кресла расположены у левого и правого бортов (по 20 шт.). Возле каждого пассажирского кресла размещен иллюминатор. Через него пассажиры могут наблюдать жизнь морских животных. В передней части аппарата расположена пилотская кабина с тремя креслами.

И батискаф и мезоскаф могут самостоятельно передвигаться, у них есть двигатели. А вот батисфера не может самостоятельно передвигаться. Это глубоководный подводный аппарат в форме шара, который опускают под воду на тросе с судна. Его используют для погружения в море уже более 100 лет. Батисфера может достигать глубины в 1000 м и более (максимально – 1375 м).

В настоящее время батисферу почти не используют, поскольку она не может самостоятельно передвигаться.

Вы не поверите, но среди подводных аппаратов есть подводный самолет – батиплан. Он тоже не может перемещаться самостоятельно. Его приводят в движение с помощью специально оборудованного судна. Погружаться батиплан может на небольшую глубину – до 100–200 м. Он вмещает в себя всего одного-двух человек. Вместо балластных цистерн у него подводные крылья. Используется батиплан для наблюдения под водой за работой тралов (больших сеток для ловли рыбы), подводных кино– и фотосъемок, за поведением рыбы в косяке и для других подводных исследований.

Еще одним подводным простейшим аппаратом служит водолазный колокол. Его используют уже более 500 лет. Раньше он представлял собой примитивный инструмент в виде короба или бочки для спуска человека под воду. Водолаза помещали внутрь бочки, в которой можно было дышать. Он мог выходить из бочки и осматривать окружающее пространство, ремонтировать подводную часть корабля или искать сокровища. После выполнения работы водолаз возвращался в колокол и при помощи крана или лебедки его поднимали на корабль. Усовершенствованный водолазный колокол напоминал водолазный скафандр. С помощью водолазного колокола еще в давние времена со дна водоемов доставали пушки, золотые слитки и монеты с затонувших кораблей.

В настоящее время водолазный колокол используют как средство для транспортировки водолазов в водолазном снаряжении на глубину и обратно.

Исследователи морских глубин очень отважные люди. Оказаться на дне моря или океана, куда не проходит даже луч света, всегда опасно. А еще надо проводить исследования. Киты, акулы, рыбы-меч, большие скаты могут принять подводный аппарат за врага и атаковать его.

Совсем недавно исследователи океана сфотографировали такое морское животное, которое никто никогда не видел. Оно похоже на большое толстое одеяло. Как поведет себя это животное, никто не знает.

Управление или приборы в аппарате могут отказать. Хотя и предусмотрен аварийный подъем, но все равно находиться в подводном аппарате опасно. Однако океанские глубины всегда манили и манят к себе исследователей и искателей приключений.

История исследования Мирового океана продолжается. Подводные аппараты становятся все более совершенными. Может, человек скоро раскроет все тайны океана?

Вопросы и задания

? Для чего человеку нужны подводные аппараты?

? Какие подводные аппараты чаще используются в подводных исследованиях? Почему?

? Как устроен батискаф? Как он погружается на морское дно и поднимается наверх?

? Что вы узнали о подводных станциях «Мир-1» и «Мир-2»?

? Чем мезоскаф отличается от батискафа?

? Почему батисфера используется в настоящее время очень редко?

? С какими целями используется подводный самолет?

? Для чего используется водолазный колокол?