По мере изучения и освоения богатств Мирового океана будут создаваться все новые и новые подводные роботы, способные производить сложнейшие операции по заданной программе или при управлении с помощью кабеля. Но наряду с роботами будут необходимы и управляемые людьми камеры с манипуляторами, так как любая «умная» машина не сможет полностью заменить глаза и ум человека. Периодическое присутствие человека на дне моря потребуется для ремонта и наладки подводных роботов, контроля за ходом рабочего процесса и выполнения особо сложных работ. Человек должен опускаться на дно в камере, защищающей его от давления воды и позволяющей ему выполнять определенные операции под водой.
Вот как представляет инженер А. Н. Дмитриев будущую камеру, названную им батиандром, что означает глубинный человек (рис. 13).
Рис. 13. Батиандр — подводный робот: 1 — излучатель гидролокатора; 2 — входной люк; 3 — приборный щит; 4 — баллоны с кислородом; 5 — прочная сфера; 6 — захваты; 7 — энергетический блок; 8 — аварийный аккумулятор; 9 — прожектор; 10 — манипуляторы.
По форме батиандр — сфера диаметром 1,5 м, имеющая люк и иллюминаторы для наблюдения. Батиандр, обладающий постоянной положительной плавучестью, по замыслу автора, сможет погружаться за счет принятия твердого балласта в клешнях. Кроме того, он снабжен гайдропом — тросом с грузом, обеспечивающим мягкую покладку камеры на грунт. В случае аварии оператор отдаст балласт, камера получит положительную плавучесть и быстро всплывет на поверхность. Перемещаться батиандр должен с помощью двух поворотных водометных движителей, которые обеспечат ему маневрирование во всех плоскостях.
Для производства работ предполагается иметь два манипулятора с гидравлическим приводом, подводный телевизор и гидролокатор. Внутри камеры должны постоянно поддерживаться благоприятные для человека условия. В качестве источника электроэнергии предполагается использовать аккумуляторную батарею большой емкости. Следует заметить, что создание подобной подводной камеры является осуществимой задачей.
Проблемы освоения глубин Мирового океана выдвигают требования о создании универсальных подводных роботов, способных добывать со дна моря полезные ископаемые и транспортировать их на сушу или поднимать на поверхность. Темпы изучения и освоения морских глубин в наши дни позволяют думать, что эта мечта осуществится в недалеком будущем.
АВТОНОМНЫЕ ПОДВОДНЫЕ КАМЕРЫ БОЛЬШИХ ГЛУБИН
Понятие батискаф [8] появилось в октябре 1948 г. после первого погружения под воду новой подводной камеры ФНРС-2, спроектированной и изготовленной на средства Бельгийского национального фонда при непосредственном участии профессора Огюста Пикара.
Идея создания батискафа созрела у О. Пикара во время его увлечения воздухоплаванием. Пикар решил создать камеру, предназначенную для плавания под водой, подобную дирижаблю. Для этой цели баллон (поплавок) батискафа вместо легкого газа наполнялся бензином, а гондола его (сфера) изготовлялась прочной, способной выдерживать огромное давление воды на больших глубинах.
Батискаф Пикара состоял из несущего корпуса, к которому подвешивалась обладающая отрицательной плавучестью прочная сфера с размещенными в ней исследователями и оборудованием. Несущий корпус, выполненный в виде легкой металлической оболочки (цистерны), был заполнен бензином, благодаря чему подводная камера имела плавучесть, близкую к нулевой. Погружался и всплывал батискаф самостоятельно, т. е. он ничем не был связан с обеспечивающим судном.
В 1954 г. Огюст Пикар предложил новый тип подводной камеры — мезоскаф, принципиально отличающийся от батискафа как по конструкции, так и по глубине погружения.
Прочная сфера мезоскафа не имеет отрицательной плавучести, поэтому отпадает и необходимость в громоздком поплавке для подвески. Если батискаф по способу погружения и всплытия напоминает подводный дирижабль, то мезоскаф — это подводный вертолет. Для погружения мезоскафа служит винт, вращением которого вокруг вертикальной оси создается тяга, погружающая камеру на глубину более 2000 м.
Ниже приведены краткие характеристики некоторых современных батискафов и мезоскафов.
Батискафы
Батискаф ФНРС-2 Огюста Пикара был первой из построенных камер этого типа. Он совершил всего несколько погружений, достигнув в ходе одного из них в 1948 г. глубины 1360 м (хотя и был рассчитан на глубину погружения 4000 м).
Батискаф состоял из прочной сферы, несущего корпуса, устройства для хранения и отдачи твердого балласта, прожекторного, сигнального и некоторых других устройств.
Прочная сфера ФНРС-2 внутренним диаметром 2 м и толщиной 90 мм была рассчитана на пребывание двух человек в течение 24 ч и размещение специального оборудования. В ней имелись отверстия: большие — для входного люка диаметром 550 мм и для иллюминатора со стеклом из плексигласа толщиной 150 мм и несколько мелких — для прохода кабелей, трубки глубиномера и вентиляционного воздухопровода, через который в батискаф поступал свежий воздух в надводном положении.
Несущий корпус батискафа длиной 6940, шириной 3180 и высотой 5770 мм (вместе со сферой) состоял из одной малой и шести больших цилиндрических цистерн общей емкостью 32 м3, выполненных из алюминиевого сплава толщиной 3,5 мм и предназначенных для заполнения бензином. Вес батискафа с полным запасом бензина был равен 40 т.
Для обеспечения батискафу положительной плавучести в шести больших цистернах (диаметром 1500 и высотой 3000 мм) размещался основной запас бензина. В малой цистерне диаметром 850 мм, выполнявшей роль уравнительной, также находился бензин. Все цистерны были заключены в один обтекаемый стальной защитный корпус с толщиной обшивки 1 мм.
Во избежание разрушения цистерн при погружении, когда с резким возрастанием гидростатического давления изменяется температура воды и, естественно, объем бензина, одна из цистерн имела постоянное сообщение с забортной водой, а другие цистерны соединялись с ней системой трубопроводов для свободного перетекания бензина.
Для уменьшения плавучести батискафа в случае необходимости в его уравнительной цистерне имелся вентиль выпуска бензина. Однако при заклинивании этого вентиля в открытом положении существовала угроза утечки бензина из цистерны. На этот случай предусматривалась отдача твердого балласта, благодаря чему восстанавливалась потерянная плавучесть.
Твердый балласт весом 8 т предназначался главным образом для регулирования скорости погружения батискафа в пределах 0,1–1,0 м/сек, которая изменяется в зависимости от температуры забортной воды. Он состоял из железной дроби, помещавшейся снаружи прочной сферы в двух воронкообразных выгородках. Нижнюю часть балластных выгородок окружали витки катушек. При пропускании электрического тока через витки катушек создавалось магнитное поле, удерживавшее балласт от выхода из выгородок и создававшее как бы «пробки» из соединившихся дробинок. При размыкании тока в цепи катушек дробинки высыпались из своих выгородок, а при замыкании отдача балласта прекращалась.
Помимо твердого балласта, могла быть отдана и аккумуляторная батарея весом 360 кг, которая служила для питания двух электродвигателей, приводивших в движение два трехлопастных гребных винта. С помощью винтов батискаф мог развивать ход до 0,2 уз, делать повороты и разворачиваться на месте.
В аварийном случае для всплытия мог быть отдан также уравновешивающий трос (гайдроп) весом 80— 100 кг, основным назначением которого являлось уменьшение скорости погружения батискафа при подходе к грунту (при этом вес батискафа уменьшался на величину выпущенного уравновешивающего троса).
Для автоматического всплытия батискафа с грунта предусматривались специальные устройства с отдачей балласта. К ним относился глубиномер, заранее установленный на глубину, при достижении которой размыкалась цепь электромагнитного устройства отдачи балласта. Если по какой-либо причине батискаф достигал грунта в месте менее глубоком, чем предусмотрено глубиномером, в момент касания дна уравновешивающим тросом размыкались соответствующие контакты, удерживающие твердый балласт. На случай отказа первых двух устройств имелся часовой механизм, установленный на определенное время срабатывания.
