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!

istoriya-mezhdunarodnogo-dvizheniya-krasnyj-krest
Международное движение Красного Креста было основано в 1863...ДАЛЕЕ .....63
arabskij-khalifat
В 7 в. н.э. на землях, которые ранее занимали первые...ДАЛЕЕ .....808
dolmeny-rossijskij-analog-stounkhendzha
Когда вы поедете отдыхать в Геленджик, обязательно посетите...ДАЛЕЕ .....898
soprikosnovenie-teplykh-i-kholodnykh-vozdushnykh-mass
Картина различных движений, возникающая при соприкосновении...ДАЛЕЕ .....410
dublirovanie-khranilishcha-dlya-avto
Во всем мире существует проблема нехватки гаражей....ДАЛЕЕ .....745
dlya-chego-prisheltsam-tela-pogibshikh-zemlyan
Уже давно стало традицией: исчезновение людей считать делом...ДАЛЕЕ .....631
prochee-vkontakte
Безопасный протокол https Все доступные...ДАЛЕЕ .....542
plastik-fleks-sintepon-eto-krugovorot-syrya-v-proizvodstve
Вторичная переработка сырья в России.   Во...ДАЛЕЕ .....1782
loshadinaya-sila-interesnoe-ispolzovanii-chelovekom-loshadi
Лошадь одно из древнейших животных. Лошади большие помощники...ДАЛЕЕ .....708
nikola-tesla-genij-svoego-vremeni
Вряд ли кто-то будет спорить, что Никола Тесла воистину гений...ДАЛЕЕ .....993
magi-v-sredizeme
Наивно полагать, что все являются горячими почитателями...ДАЛЕЕ .....445
Что такое «Религиоведение»? Самое краткое определение – это...ДАЛЕЕ .....960
kak-proiskhodit-razmnozhenie-s-pomoshchyu-yajtsekladki-yaits
Биология яйцекладки птицы. Птичье яйцо – это сложная и...ДАЛЕЕ .....1034
novyj-gradostroitelnyj-ansambl-krasnoyarska
В мае 1920 году на территории бывшего лесного склада...ДАЛЕЕ .....597
mozhet-li-som-proglotit-cheloveka
Сома во многих странах считают потенциально опасным для жизни...ДАЛЕЕ .....2965
kogda-poyavilis-pervye-akrobaty
Акробат — это человек, который выполняет различные...ДАЛЕЕ .....942
zadachi-geografii-obshchaya-i-chastnaya-geografiya
Наше представление об изменениях в природе, как о потоке...ДАЛЕЕ .....549
parfyumernoe-puteshestvie-v-proshloe
Интересно, что бы сказали сегодняшние парфюмеры, если бы они...ДАЛЕЕ .....355
istoriya-proiskhozhdeniya-sgushchennogo-moloka
Кто и когда придумал сгущенное молоко? В 1810 году идея по...ДАЛЕЕ .....1139
В XIХ-ом веке была популярной точка зрения, выдвинутая А. А....ДАЛЕЕ .....786
tryufel
Наша планета очень большая и разнообразная. В зависимости...ДАЛЕЕ .....431
kratkaya-istoriya-topora
Топор – это самое древнее орудие человека. Появилось в...ДАЛЕЕ .....719
knyaz-repnin-volkonskij
Начиная рассказ о князе Н. Репнине-Волконском нужно сразу же...ДАЛЕЕ .....785
knyaz-vsevolod-georgievich
Годы Правления 1176-1212    Князь Всеволод...ДАЛЕЕ .....856
igry-odna-iz-vazhnejshikh-funktsij-kompyutera
Какие функции в основном выполняет домашний компьютер?...ДАЛЕЕ .....425
kak-sejchas-otmechayut-1-maya-v-nashej-strane-i-drugikh-stranakh
1 мая — День труда   Долгие годы праздник 1 мая...ДАЛЕЕ .....815
chto-takoe-fobiya
Все о фобиях: предпосылки и как...ДАЛЕЕ .....845
ptitsy-kto-oni-chto-eto-takoe
Птицы – это интересно   Птицы бывают самых...ДАЛЕЕ .....992
zhara-ubivaet-seks
Когда на улице жара, кажется, что все человеческие нужды,...ДАЛЕЕ .....355