На дне океана

 С увеличением заданной глубины погружения приходится из условий прочности делать корпус все толще и толще, а это, естественно, приводит к утяжелению аппарата. И если для изготовления корпуса использовать стали, применяемые сегодня в мировом судостроении, то уже для сравнительно небольших глубин погружения не удастся сохранить основное условие равновесия из-за недостатка архимедовых сил плавучести. Тем самым технологически отработанные материалы ограничивают возможные глубины погружения.

 Выход из такого положения может быть найден, если разработать специальные системы для создания дополнительных сил плавучести. При этом понятно, нужны такие системы, которым самим не страшны большие гидростатические давления.

 Именно по такому пути пошел известный французский исследователь в области аэронавтики О. Пикар, предложивший еще в 1938 году проект батискафа — своеобразного дирижабля, предназначенного для плавания не в воздушном пространстве, а в глубинах океана. Первый батискаф (ФНРС-2) был построен только в 1948 году. После подтверждения эффективности этой конструкции в 1953 году во Франции строится усовершенствованный батискаф ФНРС-3, который достиг глубины 4 050 м, а в Италии батискаф «Триест», позволивший Жаку Пикару (совместно с Д. Уолшем) в 1960 году опуститься, на предельную глубину океана — около 11000 м.

 Конструкция батискафа состоит из двух основных частей: прочной сферической гондолы (диаметром около 2 м и толщиной оболочки около 100 мм) и большого поплавка (толщина обшивки около 5 мм).

Приобретенный ВМС США "Триест" прибыл на Марианские острова в декабре 1959 года.

 Прочная гондола, рассчитанная на давление предельных глубин, имеет большой вес, значительно превосходящий архимедовы силы плавучести, определяемые ее объемом. Прикрепленный к гондоле поплавок батискафа при заполнении его жидкостью с удельным весом меньшим, чем у воды (например, бензином), обеспечивает дополнительные силы плавучести (они равны произведению объема поплавка на разность удельных весов воды и бензина), достаточные для подъема всего аппарата вместе с прочной гондолой на поверхность океана.

 В нижней части поплавка конструкция допускает сообщение, заполняющей его жидкости с морской водой. Это нужно для выравнивания гидростатического давления с внешней и внутренней сторон оболочки на любых глубинах погружения батискафа. Благодаря этому нет необходимости обеспечивать высокую прочность поплавка, и его конструкция может быть выполнена максимально легкой — только из условий удержания бензина в заданном объеме.

 И хотя прочная сфера гондолы батискафа сделана из обычных высокопрочных сталей, этому аппарату удалось достигнуть предельных глубин океана. Однако при большом объеме бензинового поплавка и малых размерах гондолы, аппарат типа батискафа имеет плохие маневренные качества, малую скорость хода, незначительное время пребывания под водой, возможности его использования ограниченны.

 Чтобы повысить технические характеристики глубоководных аппаратов, в последнее время изыскиваются возможности создания более эффективных систем дополнительной плавучести за счет заполнения поплавка легкими и мало сжимаемыми жидкостями. Ведутся работы и по созданию жестких поплавков, заполненных несжимаемым твердым материалом с удельным весом меньшим, чем у воды. В качестве таких материалов используются композиции, получившие название синтактических. Они состоят из полых стеклянных микросфер, между которыми находятся связующие синтетические смолы, выдерживающие без усадки большие давления.

Рекорд погружения (10 910 м) установлен. Настал момент поднять швейцарский и американский флаги. 

 Применение таких материалов (с удельным весом 0,5 г/см3), а также полых алюминиевых сфер для систем обеспечения плавучести американского глубоководного аппарата «Элвин» позволило существенно повысить его технические возможности.

 Необычной конструкцией подводного аппарата с динамической силой погружения является так называемый мезоскаф, который можно рассматривать как аналог вертолета в подводных глубинах. Мезоскаф проектируется заведомо с превышением сил плавучести над силами веса. Его погружение осуществляется за счет тяги вертикального гребного винта, при остановке которого мезоскаф всплывает. В отличие от других подводных аппаратов вертикальные перемещения мезоскафа требуют дополнительных энергетических затрат, что снижает его функциональные возможности. Однако такой ценой мезоскаф приобретает высокую надежность и безопасность. В случае выхода энергетических систем из строя всплытие мезоскафа происходит автоматически, без использования систем погружения — всплытия, или систем аварийной отдачи твердого балласта.

 Краткий обзор разновидностей глубоководных аппаратов в зависимости от соотношения их веса и архимедовых сил плавучести показывает, что проникновение человека на предельные глубины океана, а тем более освоение этих глубин, связано с большими техническими трудностями. При этом, чем больше глубины погружения, тем скромнее функциональные характеристики глубоководных аппаратов, тем меньше возможностей полезной деятельности человека на этих глубинах.

 По этой причине проблема освоения Мирового океана потребует интенсивной работы не только в области создания новых высокопрочных конструкционных материалов, но и в области создания специальных технических средств, в том числе средств энергетики и жизнеобеспечения, связи и ориентации, средств точной навигации, освещения, обстановки, манипуляторов большой грузоподъемности, дистанционной и телеуправляемой аппаратуры. Ко всем этим видам глубоководной техники предъявляются требования очень высокой надежности при минимальном весе, что сближает их с аналогичными видами космической техники. Можно полагать, что общий научно-технический прогресс в развитии космических средств поможет и в решении сложного комплекса проблем освоения глубин Мирового океана.