Батискаф: различия между версиями
imported>Zangala |
imported>Mitte27 м исправление флага |
||
| Строка 1: | Строка 1: | ||
{{ | {{Нет сносок|дата=2023-11-03}} | ||
[[Файл:Bathyscaphe Trieste.jpg|thumb|300px|Батискаф «[[Триест (батискаф)|Триест]]»]] | |||
{{ | [[Файл:Trieste nh96807.svg|thumb|300px|Схема батискафа «Триест»]] | ||
'''Батиска́ф''' (''Bathyscaphe'') (от {{lang-el|βαθύς}} — глубокий и {{lang-el2|σκάφος}} — [[судно]]) — самоходный [[подводный аппарат]] для океанографических и других исследований на больших глубинах. | |||
В отличие от других глубоководных обитаемых аппаратов и [[Принципы и устройство подводной лодки|«классических» подводных лодок]], батискафы используют поплавок с [[бензин]]ом для создания положительной [[Плавучесть|плавучести]]<ref>{{cite web |title=Sea Cliff (DSV-4) |website=NavSource Naval History |url=http://www.navsource.org/archives/08/08354.htm |archive-url=https://web.archive.org/web/20080302034808/http://www.navsource.org:80/archives/08/08354.htm |deadlink=yes<!-- изменён текст --> |archive-date=2008-03-02 |quote=The basic difference between submersibles, submarines and a bathyscaphe is that most of the submersibles submarine's buoyant volume is made up of air while the buoyant volume of a bathyscaphe is principally a light weight liquid, such as aviation gasoline. | |||
{{ | }}</ref><ref>{{БРЭ|ссылка=https://old.bigenc.ru/technology_and_technique/text/1864492|статья=БАТИСКА́Ф|том=3|страницы=104|архив=https://web.archive.org/web/20210119112356/https://bigenc.ru/technology_and_technique/text/1864492|архив дата=2021-01-19}}</ref>. Поплавок является [[лёгкий корпус|лёгким корпусом]] аппарата, под ним закреплен сферический [[прочный корпус]] — гондола (аналог [[Батисфера|батисферы]]), в которой в условиях нормального атмосферного давления находятся аппаратура, пульты управления и экипаж. Движется батискаф с помощью [[Гребной винт|гребных винтов]], приводимых в движение [[Электрический двигатель|электромоторами]]. | ||
| | |||
| | |||
{{ | |||
==== | |||
Батискафы использовались до 1980-х годов{{refn|group=* | |||
|«{{нп3|Trieste II|Триест-2}}» снят с эксплуатации в 1984 году<ref>{{cite web |title=The Home of the Bathyscaph Trieste Alumni Association |url=http://www.bathyscaphtrieste.org/ |access-date=2020-05-11 |archive-date=2020-06-10 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200610210925/http://www.bathyscaphtrieste.org/ |url-status=live }}</ref>, а испытания «[[Поиск-6|Поиска-6]]» прервали в 1987<ref name=Poisk6_2011>{{cite web |website=MilitaryRussia.Ru |title=пр.1906 Поиск-6 - SUBMERSIBLE |url=http://militaryrussia.ru/blog/topic-552.html |access-date=2020-05-11 |archive-date=2020-01-28 |archive-url=https://web.archive.org/web/20200128165842/http://militaryrussia.ru/blog/topic-552.html |url-status=live }}</ref>. | |||
}} и раньше были единственным средством для достижения рекордных глубин. Затем в глубоководных аппаратах смогли отказаться от громоздкого бензинового поплавка: положительную плавучесть стали создавать за счёт прочного корпуса (теперь достаточно облегчённого) и [[синтактическая пена|синтактической пены]]<ref>{{книга | |||
|заглавие=Manned Submersibles | |||
|ссылка=https://books.google.com/books?id=7Oy7NKSdSmgC&pg=PA287 | |||
|год=1976 | |||
|издательство=Office of the Oceanographer of the Navy | |||
|страницы=287, 296 | |||
|автор=Busby, R. F. | |||
}}. — «In most submersibles (excluding the bathyscaphs) the pressure hull exerts a positively buoyant force».</ref><ref>{{книга | |||
|заглавие=Глубина | |||
|ссылка=https://books.google.com/books?id=zDbODgAAQBAJ&pg=PT16 | |||
|год=2017 | |||
|издательство=Яуза-пресс | |||
|isbn=978-5-04-054016-7 | |||
|страницы=16 | |||
|автор=Анатолий Сагалевич | |||
}}. — «Главную роль в создании аппаратов нового поколения сыграло изобретение синтактика».</ref>. | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
| | |||
Иногда батискафами ошибочно называют [[Подводный аппарат|подводные аппараты]] других типов. | |||
== История == | |||
[[Подводная лодка|Подводные лодки]], построенные по [[Принципы и устройство подводной лодки|«классической» схеме]], имеют ограниченную глубину погружения, обусловленную не только [[прочность]]ю [[Прочный корпус|прочного корпуса]] (само существование батискафов, способных погружаться на [[Марианский жёлоб|многокилометровые глубины]], свидетельствует о том, что создание прочного корпуса не является технической проблемой), а тем, что на подводных лодках [[Система погружения и всплытия|вытеснение воды из балластных цистерн]] производится [[Сжатый воздух|сжатым воздухом]], хранящимся на борту подводной лодки в [[Газовый баллон|газовых баллонах высокого давления]]. Как правило, [[давление]] воздуха в газовых баллонах составляет около 150—200 кгс/см<sup>2</sup>. При погружении в морские глубины давление [[Вода|воды]] возрастает на [[Атмосфера (единица измерения)|1 кгс/см<sup>2</sup>]] на каждые 10 [[метр]]ов глубины. Таким образом, на глубине 100 м давление составит 10 кгс/см<sup>2</sup>, а на глубине 1500 м — 150 кгс/см<sup>2</sup>. Фактически сжатый воздух, находящийся в типовом газовом баллоне под давлением 150 кгс/см<sup>2</sup> на такой глубине уже не является «сжатым», и вытеснить воду из балластной цистерны уже не может. На глубине 11 тысяч метров («[[Бездна Челленджера]]») давление воды составляет около 1100 кгс/см<sup>2</sup>, соответственно, воздух в газовых баллонах должен быть сжат до большего значения. | |||
Идея построить глубоководный аппарат, способный достичь предельных океанских глубин, пришла швейцарскому учёному Огюсту Пиккару [[Вторая мировая война|в довоенные годы]] при работе над первым в мире [[стратостат]]ом [[FNRS-1]]. Огюст Пиккар предложил построить [[судно]], устроенное по принципу [[аэростат]]а, стратостата или [[Дирижабль|дирижабля]]. Вместо баллона, заполненного [[водород]]ом или [[Гелий|гелием]], подводный аппарат должен иметь поплавок, заполненный каким-нибудь веществом с [[плотность]]ю, меньшей, чем плотность [[Вода|воды]]. Вещество при большом давлении не должно изменять свои физические и химические свойства, [[Закон Архимеда|поплавок должен нести груз]] и при этом поддерживать положительную [[плавучесть]] судна. Погружение аппарата, получившего название '''батискаф''', происходит с помощью тяжёлого груза (балласта), для всплытия на поверхность балласт сбрасывается. Первый батискаф [[FNRS-2]] был построен [[Пикар, Огюст|Огюстом Пиккаром]] в [[1948 год]]у. | |||
=== | Отвечая на вопрос, почему после стратостата он стал конструировать батискаф, Огюст Пиккар отмечал, что | ||
{{начало цитаты}} | |||
| | эти аппараты чрезвычайно сходны между собой, хотя их назначение противоположно. | ||
| | {{конец цитаты|источник=}} | ||
Со свойственным ему чувством юмора он пояснял: | |||
{{начало цитаты}} | |||
Возможно, судьбе было угодно создать это сходство именно для того, чтобы работать над созданием обоих аппаратов мог один учёный…{{конец цитаты|источник=<ref>{{книга | |||
| автор = М. Н. Диомидов, А. Н. Дмитриев | |||
| заглавие =Покорение глубин | |||
| ссылка = | |||
| ответственный = | |||
| место = Ленинград | |||
| издательство = Судостроение | |||
| год = 1964 | |||
| том = | |||
| страниц = 379 | |||
| страницы = 226—230 | |||
| isbn = | |||
| ref = | |||
}}</ref> | |||
}} | }} | ||
{{начало цитаты}} | |||
Конечно, конструирование батискафа — не забава для детей. Необходимо решить бесконечное множество сложнейших задач. Но ведь не бывает непреодолимых трудностей! | |||
{{конец цитаты|источник=Огюст Пикар}} | |||
=== | == Конструкция == | ||
<center>'''Конструкция батискафа [[FNRS-3]]'''</center> | |||
[[Файл:Схема батискафа ФНРС-3.JPG|700px|center]] | |||
{| style="background-color:transparent; width:100%;" cellpadding="0" cellspacing="0" | |||
|- style="vertical-align:top;" | |||
== | | style="width:50%; text-align:left;" | | ||
: '''1''' — [[Нос (морской термин)|нос]] | |||
: '''2''' и '''6''' — цистерны водяного балласта | |||
: '''3''' — открытая рубка | |||
: '''4''' — палубный люк | |||
: '''5''' — заполняемая водой шахта | |||
: '''7''' — [[корма]] | |||
: '''8''' и '''18''' — отсеки, заполненные [[бензин]]ом | |||
: '''9''' и '''14''' — аварийный балласт | |||
| style="width:50%; text-align:left;" | | |||
: '''10''' — «вестибюль» | |||
: '''11''' — люк в гондолу (с иллюминатором) | |||
: '''12''' — «клетка» | |||
: '''13''' — гондола | |||
: '''15''' — бункеры с «дробью» | |||
: '''16''' — иллюминатор | |||
: '''17''' — прожектор | |||
: '''19''' — компенсирующий отсек | |||
: '''20''' — [[гайдроп]] | |||
|} | |||
Батискаф состоит из двух основных частей: [[Лёгкий корпус|лёгкого корпуса]] — поплавка и [[Прочный корпус|прочного корпуса]] — гондолы. | |||
'''Поплавок''' (лёгкий корпус) имеет такое же значение, как [[спасательный круг]] для тонущего человека или как баллон с [[водород]]ом или [[Гелий|гелием]] у [[Дирижабль|дирижабля]]. В отсеках поплавка находится вещество легче воды, сообщающее положительную [[плавучесть]] судну. На батискафах середины XX века использовался [[бензин]], имеющий [[плотность]] около 700 кг/м<sup>3</sup>. Один [[кубический метр]] бензина способен удерживать на плаву груз весом около 300 кг. Чтобы выровнять гидростатическое давление внутри поплавка с давлением внешней среды — бензин отделён от воды эластичной перегородкой, позволяющей бензину сжиматься. Вероятно, в середине [[XX век]]а кораблестроители не смогли найти вещество лучше бензина, а в батискафе '''[[Deepsea Challenger]]''' (2012 г.) применён [[Синтактическая пена|композитный материал с содержащимися в нём полыми стеклянными сферами]]. | |||
Экипаж, [[Система жизнеобеспечения|системы жизнеобеспечения]], приборы управления и научные приборы размещены в '''гондоле''' (прочном корпусе). Гондолы всех существующих батискафов представляют собой сферу, так как [[сфера]] — [[Тело (геометрия)|геометрическое тело]], имеющее наибольший [[объём]] при наименьшей [[Площадь поверхности|площади поверхности]]. Полая сфера при равной толщине стенок (в сравнении, например, с [[параллелепипед]]ом или [[цилиндр]]ом равного объёма) будет иметь меньшую [[Масса|массу]]. Также сфера обладает абсолютной [[Осевая симметрия|симметрией]], для сферического прочного корпуса легче всего сделать [[Сопротивление материалов|инженерные расчёты]]. Так как на больших глубинах огромное давление воды сжимает гондолу, её наружный и внутренний [[диаметр]] несколько уменьшается. Поэтому гондола крепится к поплавку не жёстко, а с возможностью совершать некоторое смещение. Вся аппаратура внутри гондолы не прикреплена к стенкам, а смонтирована на раме, позволяющей стенкам беспрепятственно сближаться. | |||
[[Файл:Глубоководный аппарат с полисферическим прочным корпусом.JPG|thumb|Схема глубоководного аппарата с полисферическим прочным корпусом]] | |||
С целью увеличения обитаемого объёма увеличивать диаметр гондолы нерационально, так как это ведёт к увеличению общей высоты глубоководного аппарата. Перспективным направлением является строительство батискафов с полисферическим (составным из нескольких сфер) прочным корпусом. | |||
Гондолы батискафов середины XX века изготавливались из прочной [[Легированная сталь|легированной стали]]. Перспективно применять более лёгкие материалы для прочных корпусов подводных аппаратов. Пригодность материала для постройки глубоководного аппарата определяется отношением допускаемого [[Механическое напряжение|механического напряжения]] к [[Удельный вес|удельному весу]] ([[удельная прочность]]); чем больше эта величина, тем глубже может погружаться аппарат. Поэтому несколько менее прочные, но зато гораздо более лёгкие, чем [[сталь]], материалы, имеют преимущество перед сталью. К таким материалам относятся [[Титан (элемент)|титановые]] и [[Алюминий|алюминиевые]] [[сплав]]ы, а также [[пластмассы]]. Эти материалы не подвержены [[Коррозия металла|коррозии]] в [[Морская вода|морской воде]].{{-}} | |||
= | <center>'''Механические свойства некоторых конструкционных материалов'''</center> | ||
{| class="wikitable wide" | |||
|- | |||
! Материал !! Удельный вес,<br>г/см<sup>3</sup> !! Допускаемое напряжение при растяжении,<br>кг/см<sup>2</sup> !! Удельная прочность при растяжении,<br>кг/см<sup>2</sup> | |||
|- | |||
| Прочная сталь || 7,85 || 10 000 || 1 290 | |||
|- | |||
| Титановый сплав || 4,53 || 6 000 || 1 310 | |||
|- | |||
| Алюминиевый сплав || 2,8 || 4 300 || 1 520 | |||
|- | |||
| Пластмасса || 1,7 || 3 000 || 1 770 | |||
|} | |||
Электропитание батискаф получает от [[Электрический аккумулятор|аккумуляторов]]. [[Электрическая изоляция|Изолирующая]] жидкость окружает аккумуляторные банки и [[электролит]], на неё через мембрану передаётся давление забортной воды. Аккумуляторы не разрушаются на огромной глубине. | |||
| | |||
| | |||
Батискаф приводится в движение [[Электрический двигатель|электрическими двигателями]], [[Движитель|движители]] — [[Гребной винт|гребные винты]]. Электродвигатели защищаются таким же способом, как и аккумуляторные батареи. Если у батискафа отсутствует [[судовой руль]] — тогда поворот производился включением только одного двигателя, разворот почти на месте — работой двигателей в разные стороны. | |||
Скорость спуска и подъём батискафа на поверхность регулируется сбрасыванием основного балласта в виде [[сталь]]ной или [[чугун]]ной [[Дробь (оружейная)|дроби]], находящейся в [[Воронка|воронкообразных]] бункерах. В самом узком месте воронки стоят [[электромагнит]]ы, при протекании [[Электрический ток|электрического тока]] под действием [[Магнитное поле|магнитного поля]] дробь как бы «затвердевает», при отключении тока она высыпается. | |||
: ''Батискаф с поплавком, заполненным [[Литий|литием]], будет иметь интересную особенность. Так как литий практически несжимаем, то при погружении относительная [[плавучесть]] батискафа будет увеличиваться (на глубине плотность морской воды возрастает), и батискаф «зависнет». Батискаф должен иметь компенсирующий отсек с бензином; для того, чтобы продолжить спуск, необходимо выпустить часть бензина, тем самым уменьшив плавучесть.'' | |||
Система аварийного всплытия представляет собой аварийный балласт, подвешенный на раскрывающихся замках. От раскрытия замки удерживаются электромагнитами, для сброса достаточно отключить электрический ток. Аналогичное крепление имеют аккумуляторные батареи и гайдроп — длинный расплетённый свободно свисающий стальной [[канат]] или [[якорная цепь]]. Гайдроп предназначен для уменьшения скорости спуска (вплоть до полной остановки) непосредственно у морского дна. Если аккумуляторы разряжаются — автоматически происходил сброс балласта, аккумуляторов и гайдропа, батискаф начинает подъём на поверхность. | |||
== Погружение и всплытие батискафов == | |||
[[Файл:Archimede Schema plongee.png|thumb|300px|Схема погружения и всплытия батискафа «[[Архимед (батискаф)|Архимед]]»]] | |||
* На поверхности батискаф [[Закон Архимеда|удерживается]] за счёт отсеков, заполненных бензином и благодаря тому, что цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполнены воздухом. | |||
* После того, как цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполняются водой, начинается погружение. Эти объёмы сохраняют постоянное сообщение с забортным пространством [[Основное уравнение гидростатики|для выравнивания гидростатического давления]] во избежание деформации корпуса. | |||
* Так как бензин (при высоком давлении) сжимается больше, чем вода, [[Закон Архимеда|выталкивающая сила]] уменьшается, скорость погружения батискафа увеличивается, экипаж должен постоянно сбрасывать балласт (стальную дробь). | |||
По наблюдениям [[Пикар, Жак|Жака Пиккара]] и [[Уолш, Дон|Дона Уолша]] (экипаж [[Триест (батискаф)|батискафа «Триест»]], погружение 23 января 1960 года на дно [[Марианский жёлоб|Марианской впадины]]), на глубине 10 км объём бензина в поплавке уменьшился на 30% (то есть на 3% на каждый километр спуска). Также следует принять во внимание уменьшение объёма бензина вследствие его охлаждения. | |||
* При приближении ко дну нижний свободно свисающий конец [[гайдроп]]а ложится на дно, часть его веса «снимается» с корпуса батискафа, увеличивается плавучесть. В определённый момент плавучесть становится «нулевой» и подводный аппарат неподвижно зависает на некотором расстоянии от дна. | |||
* Если батискаф попадает в плотные слои воды и «зависает», выпускается часть бензина из компенсирующего отсека, погружение возобновляется. Также часть бензина выпускается, если батискаф «завис» на гайдропе довольно далеко от дна. | |||
* После проведения научных экспериментов экипаж сбрасывает балласт (стальную дробь), начинается подъём. При необходимости аварийного всплытия может быть сброшен аварийный балласт, гайдроп и [[Электрический аккумулятор|аккумуляторные батареи]]. Все эти детали удерживаются на корпусе батискафа замками с [[электромагнит]]ами, достаточно отключить [[электрический ток]]. Также если аккумуляторы разряжаются — ток в электромагнитах исчезает, исчезает [[магнитное поле]], замки раскрываются, происходит аварийный сброс. | |||
* После всплытия на поверхность шахта для посадки экипажа в гондолу и цистерны водяного балласта продуваются [[Сжатый воздух|сжатым воздухом]], батискаф получает дополнительную [[плавучесть]], экипаж покидает корабль. | |||
= {{- | == Батискафы == | ||
{| class="wikitable" | |||
|+ Все построенные батискафы<ref>{{книга|ссылка=https://books.google.com/books?id=zDbODgAAQBAJ&pg=PT16|автор=Анатолий Сагалевич|заглавие=Глубина|год=2017|издательство=Яуза-пресс|страницы=16|isbn=978-5-04-054016-7}}. — «Судя по опубликованным данным, всего в мире было создано пять батискафов». («[[Поиск-6]]» в книге не учтён)</ref> | |||
|- | |||
! Название | |||
! Спуск<br>на воду | |||
! <!-- Предельная --> Глубина | |||
! Страна | |||
! Комментарии и источники | |||
|- | |||
| [[FNRS-2]] | |||
| style="text-align: center;"|1948 | |||
| style="text-align: right;"|4 000 м | |||
| [[Бельгия]] | |||
| Перестроен в FNRS-3<ref name=Britannica-2010-09-09>''[[Encyclopædia Britannica]]'', 2010 Online, 9 September 2010 (accessed 9 September 2010)</ref> | |||
|- | |||
| [[FNRS-3]] | |||
|style="text-align: center;"|1953 | |||
| style="text-align: right;"|4 000 м | |||
|[[Франция]] | |||
| | |||
|- | |||
| [[Триест (батискаф)|Триест]] | |||
| style="text-align: center;"|1953 | |||
| style="text-align: right;"|11 000 м | |||
| [[Италия]], [[США]] | |||
| Глубина дана для гондолы «Крупп»; гондола «Терни» использована в 1-й версии «Триеста-2» | |||
|- | |||
| [[Архимед (батискаф)|Архимед]] | |||
| style="text-align: center;"|1961 | |||
| style="text-align: right;"|11 000 м | |||
| [[Франция]] | |||
| | |||
|- | |||
| [[:en:Trieste II|Триест-2]] | |||
|style="text-align: center;"|1964 | |||
| style="text-align: right;"|6 000 м | |||
| [[США]] | |||
| Сильно изменён в 1966 году{{refn|group=* | |||
|Перестроенный в 1966 году батискаф иногда считают отдельным аппаратом и для удобства могут называть «Trieste III»<ref>{{книга | |||
|заглавие=L'aventure des bathyscaphes | |||
|ссылка=https://books.google.com/books?id=6VF_sK8Cl7QC&pg=PA286 | |||
|год=2003 | |||
|издательство=Le gerfaut | |||
|isbn=978-2-914622-22-6 | |||
|страницы=286 | |||
|автор=Jarry, J. | |||
}}</ref>.}} и глубина дана для новой гондолы; <ref>{{книга |ссылка=https://books.google.ru/books?id=UIMkAQAAMAAJ&pg=PA94 |заглавие=U.S. Navy Symposium on Military Oceanography, Vol. 1 |страницы=94 |язык=en}}. — «...was launched in January 1964».</ref> | |||
|- | |||
| [[Поиск-6]] | |||
| style="text-align: center;"|1979 | |||
| style="text-align: right;"|6 000 м | |||
| [[СССР]] | |||
| Только испытания, не принят ВМФ; <ref name=Poisk6_2011/><!-- - год, глубина, приёмка --> | |||
|} | |||
== | == Глубоководные беспоплавковые аппараты == | ||
{{ | {{main|Глубоководный обитаемый аппарат}} | ||
| | [[Файл:Alvin (DSV-2) drawing2.jpg|thumb|350px|Схема глубоководного аппарата «[[Алвин]]»]] | ||
}} | [[Файл:Mir front.jpg|thumb|150px|[[Мир (глубоководные аппараты)|Глубоководный обитаемый аппарат «Мир»]]]] | ||
Обитаемые [[подводный аппарат|подводные аппараты]], не являющиеся батискафами, называют беспоплавковыми<ref>{{cite web |title=Создание отечественного обитаемого подводного аппарата... |url=http://rao-offshore.ru/netcat_files/userfiles/RAO_2017/Thesises%20small.pdf |quote=По системе плавучести: 1. Батискафы ... 2. Беспоплавковые аппараты |url-status=dead }}</ref>. Такие аппараты не имеют выраженного поплавка и создают [[плавучесть]] в том числе за счёт [[Прочный корпус|прочного корпуса]]. Это условное название, так как в глубоководных аппаратах от поплавка полностью не отказываются, но вместо [[бензин]]а используют более совершенную [[Синтактическая пена|синтактическую пену]]. Например, аппараты «[[Мир (глубоководные аппараты)|Мир]]» имеют 8 кубических метров синтактической пены, а «[[Deepsea Challenger]]» заполнен ей на 70 %. | |||
=== | ;Представители | ||
{{ | {{кол|2}} | ||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Ашера»|Ашера]]» ([[США]]) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Алюминаут»|Алюминаут]]» (США) | |||
* {{СССР}} «[[Подводные лодки проекта 1603 «Бентос-300»|Бентос-300]]» (СССР) | |||
* {{Франция}} [[SP-350 Denise|«Дениза» (SP-350)]] ([[Франция]]) — [[1959 год]] | |||
* {{США}} [[Алвин|«Алвин» (DSV-2)]] (США) — [[1964 год]] | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Стар-3»|Стар-3]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат Джонсон Си Линк-2|Джонсон Си Линк-2]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Дип Квест»|Дип Квест]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Дип Стар»|Дип Стар]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Дип Стар-4000»|Дип Стар-4000]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Дуплас»|Дуплас]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Обитаемый аппарат «Шелф Дайвер»|Шелф Дайвер]]» (США) | |||
* {{флагификация|ФРГ}} «[[Обитаемый аппарат «Мермайд-3»|Мермайд-3]]» ([[ФРГ]]) | |||
* {{Великобритания}} «ВОЛ-Л1» ([[Великобритания]]) | |||
* {{США}} [[Глубоководный обитаемый аппарат «Си Клиф»|«Си Клиф» (Sea Cliff)]] (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Тартл»|Тартл]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Бивер Марк-IV»|Бивер Марк-IV]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Обитаемый аппарат «Гаппи»|Гаппи]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Обитаемый аппарат «Нектон-Бета»|Нектон-Бета]]» (США) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Бен Франклин»|Бен Франклин]]» (США) | |||
* {{Франция}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «SP-3000 (Сиана)»|SP-3000 (Сиана)]]» (Франция) | |||
* {{Япония}} «[[Обитаемый аппарат «Йомиури»|Йомиури]]» ([[Япония]]) | |||
* {{Канада}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Пайсис»|Пайсис]]» ([[Канада]]) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Джонсон Си Линк»|Джонсон Си Линк]]» (США) | |||
* {{Япония}} «[[Обитаемый аппарат «Юдзуки»|Юдзуки]]» (Япония) | |||
* {{США}} «[[Обитаемый аппарат «TS-1 (PC-9)»|TS-1 (PC-9)]]» (США) | |||
* {{Франция}} «[[Обитаемый аппарат «Моана»|Моана]]» (Франция) | |||
* {{США}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «PC-1602»|PC-1602]]» (США) | |||
* {{СССР}} «[[Север-2 (глубоководный аппарат)|Север-2]]» ([[СССР]]) | |||
* {{Франция}} [[Глубоководный обитаемый аппарат «Нотил»|«Нотил» (Nautile)]] ([[Франция]]) | |||
* {{Япония}} [[Глубоководный обитаемый аппарат «Синкай 2000»|«Синкай 2000» (Shinkai 2000)]] ([[Япония]]) | |||
* {{Япония}} [[Синкай 6500|«Синкай 6500» (Shinkai 6500)]] (Япония) | |||
* {{КНР}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Цзяолун»|Цзяолун]]» ([[КНР]]) | |||
* {{СССР}} «[[Аргус (подводный обитаемый аппарат)|Аргус]]» (СССР, Россия) | |||
* {{Россия}} «[[Глубоководный обитаемый аппарат «Русь»|Русь]]» ([[Россия]]) | |||
* {{СССР}} [[ОСА-3 600]] ([[СССР]]) | |||
* {{Россия}} [[Атомные глубоководные станции проекта 210 «Лошарик»]] — подводная лодка с полисферическим прочным корпусом, построенным по принципу [[Батисфера|батисферы]] ([[Россия]]) — 2003 год. | |||
* {{Россия}} «[[Спасательные глубоководные аппараты проекта 1855 «Приз»|Приз]]» ([[Россия]]) | |||
* {{Россия}} «[[Консул (глубоководный аппарат)|Консул]]»<ref>{{cite web |url = http://www.arms-expo.ru/049051124050053048054048.html |title = Батискаф «Консул» будет бороздить морские глубины в составе ВМФ России — ОРУЖИЕ РОССИИ, Каталог вооружения, военной и специальной техники |url-status = dead }}</ref> ([[Россия]]) — 2010 год. | |||
* {{СССР}} [[Мир (глубоководные аппараты)|«Мир-1» и «Мир-2»]] ([[СССР]], [[Россия]]) — 1987 год. | |||
* {{Австралия}} [[Deepsea Challenger]] Первый частный батискаф с глубиной погружения 11 000 метров — 2012 год. | |||
{{конец кол}} | |||
== | == См. также == | ||
{{ | * [[Автономный необитаемый подводный аппарат]] | ||
* [[Батисфера]] | |||
* [[Водолазный колокол]] | |||
* [[Мезоскаф]] | |||
* [[Огюст Пикар (мезоскаф)|Мезоскаф «Огюст Пиккар»]] | |||
* [[Подводный аппарат]] | |||
* [[Подводный самолёт]] (мезоскаф с подводными крыльями) | |||
* [[Поиск-6]]<ref>{{cite web|url=http://kamtime.ru/node/2534|title=Последнее погружение секретного батискафа &124; Камчатское время|publisher=kamtime.ru|access-date=2020-02-15|archive-date=2020-02-15|archive-url=https://web.archive.org/web/20200215151732/http://kamtime.ru/node/2534|url-status=live}}</ref> | |||
==== | == Примечания == | ||
'''Комментарии''' | |||
{{примечания|group=*}} | |||
{{ | |||
| | |||
}} | |||
'''Источники''' | |||
{{примечания|2}} | |||
=== | == Литература == | ||
* | * {{книга|автор =Сахаров Б. Д.|часть = |заглавие = Аварии зарубежных глубоководных аппаратов|оригинал = |ссылка =|издание = Морской сборник № 6|место =|издательство =|год = 1972|том = |страницы = |страниц =74|isbn =}} | ||
* {{книга|автор =[[Юрнев, Александр Павлович|Юрнев А. П.]]|часть = |заглавие = Необитаемые подводные аппараты|оригинал = |ссылка = |издание = |место =М.|издательство =[[Воениздат]] |год =1975|том = |страницы = |страниц =|isbn =}} | |||
* {{книга | |||
| автор = [[Войтов, Дмитрий Витальевич|Войтов Д. В.]] | |||
| заглавие = Подводные обитаемые аппараты | |||
| ссылка = | |||
| ответственный = | |||
| издание = | |||
| место = М. | |||
| издательство = [[АСТ (издательство)|АСТ; Астрель]] | |||
| год = 2002 | |||
| страниц = 304, [32] | |||
| isbn = 5-17-005960-4; ISBN 5-271-03683-9 | |||
| doi = | |||
| тираж = | |||
| ref = | |||
}} (в пер.) | |||
{{Внешние ссылки}} | |||
{{Океанологические приборы и оборудование}} | |||
[[Категория:Батискафы|*]] | |||
Текущая версия от 16:59, 13 февраля 2026

Батиска́ф (Bathyscaphe) (от греч. βαθύς — глубокий и σκάφος — судно) — самоходный подводный аппарат для океанографических и других исследований на больших глубинах.
В отличие от других глубоководных обитаемых аппаратов и «классических» подводных лодок, батискафы используют поплавок с бензином для создания положительной плавучести<ref>Шаблон:Cite web</ref><ref>Шаблон:БРЭ</ref>. Поплавок является лёгким корпусом аппарата, под ним закреплен сферический прочный корпус — гондола (аналог батисферы), в которой в условиях нормального атмосферного давления находятся аппаратура, пульты управления и экипаж. Движется батискаф с помощью гребных винтов, приводимых в движение электромоторами.
Батискафы использовались до 1980-х годовШаблон:Refn и раньше были единственным средством для достижения рекордных глубин. Затем в глубоководных аппаратах смогли отказаться от громоздкого бензинового поплавка: положительную плавучесть стали создавать за счёт прочного корпуса (теперь достаточно облегчённого) и синтактической пены<ref>Шаблон:Книга. — «In most submersibles (excluding the bathyscaphs) the pressure hull exerts a positively buoyant force».</ref><ref>Шаблон:Книга. — «Главную роль в создании аппаратов нового поколения сыграло изобретение синтактика».</ref>.
Иногда батискафами ошибочно называют подводные аппараты других типов.
История
Подводные лодки, построенные по «классической» схеме, имеют ограниченную глубину погружения, обусловленную не только прочностью прочного корпуса (само существование батискафов, способных погружаться на многокилометровые глубины, свидетельствует о том, что создание прочного корпуса не является технической проблемой), а тем, что на подводных лодках вытеснение воды из балластных цистерн производится сжатым воздухом, хранящимся на борту подводной лодки в газовых баллонах высокого давления. Как правило, давление воздуха в газовых баллонах составляет около 150—200 кгс/см2. При погружении в морские глубины давление воды возрастает на 1 кгс/см2 на каждые 10 метров глубины. Таким образом, на глубине 100 м давление составит 10 кгс/см2, а на глубине 1500 м — 150 кгс/см2. Фактически сжатый воздух, находящийся в типовом газовом баллоне под давлением 150 кгс/см2 на такой глубине уже не является «сжатым», и вытеснить воду из балластной цистерны уже не может. На глубине 11 тысяч метров («Бездна Челленджера») давление воды составляет около 1100 кгс/см2, соответственно, воздух в газовых баллонах должен быть сжат до большего значения.
Идея построить глубоководный аппарат, способный достичь предельных океанских глубин, пришла швейцарскому учёному Огюсту Пиккару в довоенные годы при работе над первым в мире стратостатом FNRS-1. Огюст Пиккар предложил построить судно, устроенное по принципу аэростата, стратостата или дирижабля. Вместо баллона, заполненного водородом или гелием, подводный аппарат должен иметь поплавок, заполненный каким-нибудь веществом с плотностью, меньшей, чем плотность воды. Вещество при большом давлении не должно изменять свои физические и химические свойства, поплавок должен нести груз и при этом поддерживать положительную плавучесть судна. Погружение аппарата, получившего название батискаф, происходит с помощью тяжёлого груза (балласта), для всплытия на поверхность балласт сбрасывается. Первый батискаф FNRS-2 был построен Огюстом Пиккаром в 1948 году.
Отвечая на вопрос, почему после стратостата он стал конструировать батискаф, Огюст Пиккар отмечал, что <templatestyles src="Шаблон:Начало_цитаты/styles.css" />{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |
}}{{#if: |
:
}}
{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |
}} эти аппараты чрезвычайно сходны между собой, хотя их назначение противоположно. {{#if:
| <templatestyles src="Шаблон:Конец цитаты/styles.css" />
—}}
Со свойственным ему чувством юмора он пояснял: <templatestyles src="Шаблон:Начало_цитаты/styles.css" />{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |
}}{{#if: |
:
}}
{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |
}} Возможно, судьбе было угодно создать это сходство именно для того, чтобы работать над созданием обоих аппаратов мог один учёный…{{#if: <ref>Шаблон:Книга</ref>
| <templatestyles src="Шаблон:Конец цитаты/styles.css" />
— <ref>Шаблон:Книга</ref>}}
<templatestyles src="Шаблон:Начало_цитаты/styles.css" />{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |
}}{{#if: |
:
}}
{{#ifexpr: 0 mod 2 = 0 and 0 != 4 and 0 != 104 |
}} Конечно, конструирование батискафа — не забава для детей. Необходимо решить бесконечное множество сложнейших задач. Но ведь не бывает непреодолимых трудностей! {{#if: Огюст Пикар
| <templatestyles src="Шаблон:Конец цитаты/styles.css" />
— Огюст Пикар}}
Конструкция
|
Батискаф состоит из двух основных частей: лёгкого корпуса — поплавка и прочного корпуса — гондолы.
Поплавок (лёгкий корпус) имеет такое же значение, как спасательный круг для тонущего человека или как баллон с водородом или гелием у дирижабля. В отсеках поплавка находится вещество легче воды, сообщающее положительную плавучесть судну. На батискафах середины XX века использовался бензин, имеющий плотность около 700 кг/м3. Один кубический метр бензина способен удерживать на плаву груз весом около 300 кг. Чтобы выровнять гидростатическое давление внутри поплавка с давлением внешней среды — бензин отделён от воды эластичной перегородкой, позволяющей бензину сжиматься. Вероятно, в середине XX века кораблестроители не смогли найти вещество лучше бензина, а в батискафе Deepsea Challenger (2012 г.) применён композитный материал с содержащимися в нём полыми стеклянными сферами.
Экипаж, системы жизнеобеспечения, приборы управления и научные приборы размещены в гондоле (прочном корпусе). Гондолы всех существующих батискафов представляют собой сферу, так как сфера — геометрическое тело, имеющее наибольший объём при наименьшей площади поверхности. Полая сфера при равной толщине стенок (в сравнении, например, с параллелепипедом или цилиндром равного объёма) будет иметь меньшую массу. Также сфера обладает абсолютной симметрией, для сферического прочного корпуса легче всего сделать инженерные расчёты. Так как на больших глубинах огромное давление воды сжимает гондолу, её наружный и внутренний диаметр несколько уменьшается. Поэтому гондола крепится к поплавку не жёстко, а с возможностью совершать некоторое смещение. Вся аппаратура внутри гондолы не прикреплена к стенкам, а смонтирована на раме, позволяющей стенкам беспрепятственно сближаться.
С целью увеличения обитаемого объёма увеличивать диаметр гондолы нерационально, так как это ведёт к увеличению общей высоты глубоководного аппарата. Перспективным направлением является строительство батискафов с полисферическим (составным из нескольких сфер) прочным корпусом.
Гондолы батискафов середины XX века изготавливались из прочной легированной стали. Перспективно применять более лёгкие материалы для прочных корпусов подводных аппаратов. Пригодность материала для постройки глубоководного аппарата определяется отношением допускаемого механического напряжения к удельному весу (удельная прочность); чем больше эта величина, тем глубже может погружаться аппарат. Поэтому несколько менее прочные, но зато гораздо более лёгкие, чем сталь, материалы, имеют преимущество перед сталью. К таким материалам относятся титановые и алюминиевые сплавы, а также пластмассы. Эти материалы не подвержены коррозии в морской воде.Шаблон:-
| Материал | Удельный вес, г/см3 |
Допускаемое напряжение при растяжении, кг/см2 |
Удельная прочность при растяжении, кг/см2 |
|---|---|---|---|
| Прочная сталь | 7,85 | 10 000 | 1 290 |
| Титановый сплав | 4,53 | 6 000 | 1 310 |
| Алюминиевый сплав | 2,8 | 4 300 | 1 520 |
| Пластмасса | 1,7 | 3 000 | 1 770 |
Электропитание батискаф получает от аккумуляторов. Изолирующая жидкость окружает аккумуляторные банки и электролит, на неё через мембрану передаётся давление забортной воды. Аккумуляторы не разрушаются на огромной глубине.
Батискаф приводится в движение электрическими двигателями, движители — гребные винты. Электродвигатели защищаются таким же способом, как и аккумуляторные батареи. Если у батискафа отсутствует судовой руль — тогда поворот производился включением только одного двигателя, разворот почти на месте — работой двигателей в разные стороны.
Скорость спуска и подъём батискафа на поверхность регулируется сбрасыванием основного балласта в виде стальной или чугунной дроби, находящейся в воронкообразных бункерах. В самом узком месте воронки стоят электромагниты, при протекании электрического тока под действием магнитного поля дробь как бы «затвердевает», при отключении тока она высыпается.
- Батискаф с поплавком, заполненным литием, будет иметь интересную особенность. Так как литий практически несжимаем, то при погружении относительная плавучесть батискафа будет увеличиваться (на глубине плотность морской воды возрастает), и батискаф «зависнет». Батискаф должен иметь компенсирующий отсек с бензином; для того, чтобы продолжить спуск, необходимо выпустить часть бензина, тем самым уменьшив плавучесть.
Система аварийного всплытия представляет собой аварийный балласт, подвешенный на раскрывающихся замках. От раскрытия замки удерживаются электромагнитами, для сброса достаточно отключить электрический ток. Аналогичное крепление имеют аккумуляторные батареи и гайдроп — длинный расплетённый свободно свисающий стальной канат или якорная цепь. Гайдроп предназначен для уменьшения скорости спуска (вплоть до полной остановки) непосредственно у морского дна. Если аккумуляторы разряжаются — автоматически происходил сброс балласта, аккумуляторов и гайдропа, батискаф начинает подъём на поверхность.
Погружение и всплытие батискафов
- На поверхности батискаф удерживается за счёт отсеков, заполненных бензином и благодаря тому, что цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполнены воздухом.
- После того, как цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполняются водой, начинается погружение. Эти объёмы сохраняют постоянное сообщение с забортным пространством для выравнивания гидростатического давления во избежание деформации корпуса.
- Так как бензин (при высоком давлении) сжимается больше, чем вода, выталкивающая сила уменьшается, скорость погружения батискафа увеличивается, экипаж должен постоянно сбрасывать балласт (стальную дробь).
По наблюдениям Жака Пиккара и Дона Уолша (экипаж батискафа «Триест», погружение 23 января 1960 года на дно Марианской впадины), на глубине 10 км объём бензина в поплавке уменьшился на 30% (то есть на 3% на каждый километр спуска). Также следует принять во внимание уменьшение объёма бензина вследствие его охлаждения.
- При приближении ко дну нижний свободно свисающий конец гайдропа ложится на дно, часть его веса «снимается» с корпуса батискафа, увеличивается плавучесть. В определённый момент плавучесть становится «нулевой» и подводный аппарат неподвижно зависает на некотором расстоянии от дна.
- Если батискаф попадает в плотные слои воды и «зависает», выпускается часть бензина из компенсирующего отсека, погружение возобновляется. Также часть бензина выпускается, если батискаф «завис» на гайдропе довольно далеко от дна.
- После проведения научных экспериментов экипаж сбрасывает балласт (стальную дробь), начинается подъём. При необходимости аварийного всплытия может быть сброшен аварийный балласт, гайдроп и аккумуляторные батареи. Все эти детали удерживаются на корпусе батискафа замками с электромагнитами, достаточно отключить электрический ток. Также если аккумуляторы разряжаются — ток в электромагнитах исчезает, исчезает магнитное поле, замки раскрываются, происходит аварийный сброс.
- После всплытия на поверхность шахта для посадки экипажа в гондолу и цистерны водяного балласта продуваются сжатым воздухом, батискаф получает дополнительную плавучесть, экипаж покидает корабль.
Батискафы
| Название | Спуск на воду |
Глубина | Страна | Комментарии и источники |
|---|---|---|---|---|
| FNRS-2 | 1948 | 4 000 м | Бельгия | Перестроен в FNRS-3<ref name=Britannica-2010-09-09>Encyclopædia Britannica, 2010 Online, 9 September 2010 (accessed 9 September 2010)</ref> |
| FNRS-3 | 1953 | 4 000 м | Франция | |
| Триест | 1953 | 11 000 м | Италия, США | Глубина дана для гондолы «Крупп»; гондола «Терни» использована в 1-й версии «Триеста-2» |
| Архимед | 1961 | 11 000 м | Франция | |
| Триест-2 | 1964 | 6 000 м | США | Сильно изменён в 1966 годуШаблон:Refn и глубина дана для новой гондолы; <ref>Шаблон:Книга. — «...was launched in January 1964».</ref> |
| Поиск-6 | 1979 | 6 000 м | СССР | Только испытания, не принят ВМФ; <ref name=Poisk6_2011/> |
Глубоководные беспоплавковые аппараты
Обитаемые подводные аппараты, не являющиеся батискафами, называют беспоплавковыми<ref>Шаблон:Cite web</ref>. Такие аппараты не имеют выраженного поплавка и создают плавучесть в том числе за счёт прочного корпуса. Это условное название, так как в глубоководных аппаратах от поплавка полностью не отказываются, но вместо бензина используют более совершенную синтактическую пену. Например, аппараты «Мир» имеют 8 кубических метров синтактической пены, а «Deepsea Challenger» заполнен ей на 70 %.
- Представители
- Шаблон:США «Ашера» (США)
- Шаблон:США «Алюминаут» (США)
- Шаблон:СССР «Бентос-300» (СССР)
- Шаблон:Франция «Дениза» (SP-350) (Франция) — 1959 год
- Шаблон:США «Алвин» (DSV-2) (США) — 1964 год
- Шаблон:США «Стар-3» (США)
- Шаблон:США «Джонсон Си Линк-2» (США)
- Шаблон:США «Дип Квест» (США)
- Шаблон:США «Дип Стар» (США)
- Шаблон:США «Дип Стар-4000» (США)
- Шаблон:США «Дуплас» (США)
- Шаблон:США «Шелф Дайвер» (США)
- Шаблон:Флагификация «Мермайд-3» (ФРГ)
- Шаблон:Великобритания «ВОЛ-Л1» (Великобритания)
- Шаблон:США «Си Клиф» (Sea Cliff) (США)
- Шаблон:США «Тартл» (США)
- Шаблон:США «Бивер Марк-IV» (США)
- Шаблон:США «Гаппи» (США)
- Шаблон:США «Нектон-Бета» (США)
- Шаблон:США «Бен Франклин» (США)
- Шаблон:Франция «SP-3000 (Сиана)» (Франция)
- Шаблон:Япония «Йомиури» (Япония)
- Шаблон:Канада «Пайсис» (Канада)
- Шаблон:США «Джонсон Си Линк» (США)
- Шаблон:Япония «Юдзуки» (Япония)
- Шаблон:США «TS-1 (PC-9)» (США)
- Шаблон:Франция «Моана» (Франция)
- Шаблон:США «PC-1602» (США)
- Шаблон:СССР «Север-2» (СССР)
- Шаблон:Франция «Нотил» (Nautile) (Франция)
- Шаблон:Япония «Синкай 2000» (Shinkai 2000) (Япония)
- Шаблон:Япония «Синкай 6500» (Shinkai 6500) (Япония)
- Шаблон:КНР «Цзяолун» (КНР)
- Шаблон:СССР «Аргус» (СССР, Россия)
- Шаблон:Россия «Русь» (Россия)
- Шаблон:СССР ОСА-3 600 (СССР)
- Шаблон:Россия Атомные глубоководные станции проекта 210 «Лошарик» — подводная лодка с полисферическим прочным корпусом, построенным по принципу батисферы (Россия) — 2003 год.
- Шаблон:Россия «Приз» (Россия)
- Шаблон:Россия «Консул»<ref>Шаблон:Cite web</ref> (Россия) — 2010 год.
- Шаблон:СССР «Мир-1» и «Мир-2» (СССР, Россия) — 1987 год.
- Шаблон:Австралия Deepsea Challenger Первый частный батискаф с глубиной погружения 11 000 метров — 2012 год.
См. также
- Автономный необитаемый подводный аппарат
- Батисфера
- Водолазный колокол
- Мезоскаф
- Мезоскаф «Огюст Пиккар»
- Подводный аппарат
- Подводный самолёт (мезоскаф с подводными крыльями)
- Поиск-6<ref>Шаблон:Cite web</ref>
Примечания
Комментарии Шаблон:Примечания
Источники Шаблон:Примечания
Литература
- Шаблон:Книга
- Шаблон:Книга
- Шаблон:Книга (в пер.)
Шаблон:Внешние ссылки Шаблон:Океанологические приборы и оборудование