Быстрый поиск

На дне океана. Часть вторая.

Враждебность подводного мира.

Прежде всего уточним, что значит освоить какое-нибудь пространство, например, воздушное, космическое или глубины океана. Очевидно, освоение предполагает возможность с помощью обитаемого или автоматического аппарата перемещаться в заданной области пространства и выполнять там определенные функции. При этом скорость перемещения аппарата, время пребывания в заданном месте и его полезная деятельность (с учетом материальных затрат) определяют эффективность технического средства, разработанного для освоения пространства.

И космическим и подводным аппаратам при движении в пространстве необходимо осуществлять вертикальные перемещения в поле тяготения Земли. При этом для космических кораблей преодоление сил тяготения связано с большим расходом энергии (топлива). Энергетические затраты особенно возрастают, если требуется зафиксировать положение космического корабля в заданной точке пространства. Из-за ограниченных запасов топлива время такого зависания не превосходит нескольких минут.

Силы тяготения действуют и в водной среде, однако для подводных аппаратов проблема их остановки в равновесном положении в любой точке водного пространства разрешается достаточно просто.

Враждебность подводного мира - подводный аппарат

Подводный аппарат перемещается в жидкой среде большой плотности. По этой причине действующие на него силы поддержания (или силы плавучести), которые по закону Архимеда пропорциональны плотности среды и объему вытесняемой аппаратом жидкости, столь велики, что становится возможным создать подводный аппарат, вес которого равен архимедовой силе плавучести. При условии равенства этих сил аппарат в поле тяготения Земли под водой находится в статическом равновесии и может зависать в любой заданной точке пространства без каких-либо затрат энергии. Вертикальные же перемещения аппарата требуют минимального расхода энергии только для приема или удаления балласта, благодаря чему нарушается равновесие между силами веса и силами плавучести аппарата и осуществляется его погружение или всплытие.

Отметим еще одно существенное отличие условий движения в космосе и в водной среде. Значительные удаления космических кораблей от Земли не требуют коренного изменения их конструкций, обеспечивающих прочность, герметичность, изоляцию и защиту корпуса корабля. Это связано с тем, что даже на трассе полета Земля — Луна внешнее воздействие космической среды изменяется относительно мало.

Совсем по-другому обстоит дело при вертикальных перемещениях в водной среде. Вследствие большой ее плотности на подводный аппарат действует гидростатическое давление, непрерывно возрастающее по мере погружения. С увеличением глубины погружения на 10 м внешнее давление повышается на одну атмосферу. На глубине 6 000 м давление на квадратный сантиметр корпуса подводного аппарата достигает 600 кг. При таких удельных давлениях на площадку размером с ладонь человека действует сила около 80 т. При еще больших погружениях, например, батискафа «Триест» на дно Марианской впадины, на его сферу диаметром около двух метров, вода давила с силой свыше 30 000 т. Такие давления значительно превосходят нагрузки, которые испытывают, например, котлы — одни из наиболее напряженных конструкций современной техники.

При столь больших гидростатических давлениях даже через малые повреждения в корпус будет поступать так много воды, что аппарат начнет быстро погружаться, и после перехода его на глубину, большую критической, произойдет мгновенное разрушение корпуса.

Но не только высокие гидростатические давления создают трудности в освоении океанских глубин. Отсутствие кислорода во внешней среде требует применения на подводных аппаратах автономных источников энергии, а также специальных систем жизнеобеспечения личного состава. С уходом на глубину аппараты погружаются в полную темноту, и для внешних наблюдений необходимо искусственное освещение. В отличие от полетов в космосе, имеются значительные затруднения в организации устойчивой связи и обмене информацией между подводными аппаратами и надводными судами, а также в обеспечении точной навигации при сильных морских течениях.

Первые погружения человека на значительные глубины совершались в водолазных колоколах, батисферах и батистатах. У батистата прочный корпус цилиндрический, а не сферический. Так как вес этих аппаратов превышает, архимедовы силы плавучести в объеме аппарата, то его избыточный вес при спуске воспринимается тросом. Прочность этого троса накладывает основные ограничения на предельные глубины погружения опускаемых аппаратов. Такие аппараты из-за относительно жесткой связи с надводным судном, отсутствия маневренности и выполняемых ими функций не получили широкого развития.

В последние годы появились предложения по созданию несамоходных подводных станций, размещаемых непосредственно на морском дне (если вес их превосходит силы плавучести), или на якорях на заданной глубине (при обратном соотношении сил веса и сил плавучести).

Для малых глубин погружения рассматривается возможность эффективного применения колесных и гусеничных подводных средств большого веса с обеспечением связи и энергопитания с надводных судов (или наземных станций) по гибкому кабелю. В таких случаях можно существенно повысить энергетические возможности аппарата, длительность его пребывания под водой и полезную нагрузку.

Однако все упомянутые виды глубоководной техники не имеют свободы вертикальных или горизонтальных перемещений и не отвечают в полной мере сформулированным выше требованиям к аппаратам, предназначенным для освоения пространства океанских глубин.

Какие же выводы следуют из рассмотрения тех специфических условий, в которых должен находиться подводный аппарат, способный решать широкий круг задач?

Конструкция подводного аппарата должна удовлетворять двум основным условиям: вес его не должен превосходить суммы всех сил плавучести, определяемых законом Архимеда, иначе аппарат не сможет всплыть на поверхность. А прочность аппарата должна быть достаточной, чтобы выдержать давление на намеченных для освоения глубинах, в противном случае аппарат будет раздавлен. Оба условия в известной степени противоречивы, так как повышение прочности обычно связано с увеличением веса, которое не во всех случаях удается компенсировать увеличением плавучести.

Другими словами, чем больше вес корпуса, тем больше достижимая глубина погружения.

 

Рекомендуем почитать!

plastik-fleks-sintepon-eto-krugovorot-syrya-v-proizvodstve
Вторичная переработка сырья в России.   Во...ДАЛЕЕ .....2006
ekskurs-v-proshloe-elektricheskie-sily
Чтобы из результатов измерений отклонения катодного луча под...ДАЛЕЕ .....263
khishchnye-griby
О существовании хищных растений знают многие, но немногие...ДАЛЕЕ .....559
pervaya-model-super-proteza-nogi
Уже несколько лет ученые разрабатывают все более совершенные...ДАЛЕЕ .....862
borby-s-kureniem
Если курильщик с большим стажем, то расстаться с вредной...ДАЛЕЕ .....451
istoriya-chaya-v-kitae
Удивительный факт: чай, который мы с вами пьем сегодня каждый...ДАЛЕЕ .....575
issledovaniya-mikromira
Для изучения свойств субатомных частиц были разработаны новые...ДАЛЕЕ .....408
arkhitektura-i-iskusstvo-drevnej-grechetsii
Почти все произведения искусства - храмы, статуи, живопись -...ДАЛЕЕ .....888
yu-a-ajkhenvald-siluety-russkikh-pisatelej
Знаток философских учений, Айхенвальд прячет от читателя...ДАЛЕЕ .....1597
krapiva-zhzhet-ili-zhalit
Многие люди с детства знают, что крапива довольно...ДАЛЕЕ .....611
О истории кузнечного дела и соединении...ДАЛЕЕ .....1164
izmenenie-golosa-pri-grippe-i-orvi-pochemu-eto-proiskhodit
Не редким и довольно пугающим симптомом болезни может быть...ДАЛЕЕ .....1664
krokodilovy-slezy-pochemu
История такого понятия как «крокодиловы слезы». Якобы крокодилы...ДАЛЕЕ .....1359
samye-dlinnye-nogti-v-mire
1.Ли Редмонд     Ли Редмонд,...ДАЛЕЕ .....934
prozrachnyj-kompyuter
Сейчас в мире наблюдается высокий темп создания различных...ДАЛЕЕ .....945
atmosfernye-osadki
Процесс сгущения водяного пара в атмосфере, как мы видели,...ДАЛЕЕ .....558
pochva-kak-komponent-biosfery
Почва как компонент биосферы и особенная форма природных...ДАЛЕЕ .....1304
dublirovanie-mnogomestnye-velosipedy
«В то время как одноместный велосипед уже достиг самой...ДАЛЕЕ .....1144
dom-na-vode-a-sejchas-i-v-germanii
Плавучая улица в Германии Гамбургские плавучие...ДАЛЕЕ .....944
vodopady-iguasu
На границе Бразильского штата Парана и Аргентинской области...ДАЛЕЕ .....1056
kuda-ukhodyat-umirat-slony
О слонах существует немало легенд. Одна из них рассказывает,...ДАЛЕЕ .....1193
sharp-vypustila-novyj-gigantskij-televizo
Компания Sharp продолжает создавать свои огромные телевизоры....ДАЛЕЕ .....980
teoriya-slabykh-vzaimodejstvij
Обилие экспериментальных данных по слабым взаимодействиям...ДАЛЕЕ .....285
podvig-klelii
Во время осады Рима Порсена потребовал от римлян выдать ему...ДАЛЕЕ .....736
formirovanie-kristallikov-vlagi
Однако, согласно новейшим исследованиям, главным условием...ДАЛЕЕ .....547
rol-dykhaniya-v-tele-cheloveka
Эта статья будет посвящена конспективному изложению того, что...ДАЛЕЕ .....556
organizatsiya-myshechnoj-sistemy-zhivotnykh
Животное в целом передвигается отнюдь не за счет...ДАЛЕЕ .....541
pochemu-mozg-arkticheskogo-suslika-ustojchivyj-k-kholodu
Когда животное впадает в зимнюю спячку, температура его тела...ДАЛЕЕ .....926
kak-ukhazhivat-za-novoj-mashinoj
Советы автолюбителям по уходу за новой машиной. Многие, если...ДАЛЕЕ .....1385
Одной из самобытных кухонь на Средней Азии  является...ДАЛЕЕ .....877