Zpráva o batyskafu. Historie dobývání hlubin. Význam slova batyskaf

Proč jsou potřebná hlubinná plavidla
Hloubka ponoru je omezená. Mořští průzkumníci potřebují speciální hlubokomořské ponorky. Zvláštní místo mezi nimi zaujímají batysféry a ponorky.

Co je batyskaf
Bathyskaf (bathys - hluboký a skaphos - loď) se skládá z ocelové kulové gondoly, která pojme posádku 2-; 3 osoby, vybavení, prostředky komunikace a podpory života a plovákový trup naplněný kapalinou lehčí než voda (obvykle benzín). Vztlak aparátu, a proto
hloubka ponoru, regulovaná vypouštěním balastu nebo uvolňováním části benzínu.
Batyskaf se pohybuje pomocí vrtulí poháněných elektromotorem, který je poháněn bateriemi.

Co je batysféra
Batysféra (z řeckého batys - hluboká a sphaira - koule) je hlubokomořský přístroj ve formě koule (vyrobené z oceli nebo slitiny titanu). Pod vodou sestupuje z lodi po kabelu. Uvnitř koule jsou umístěny 1-2 osoby, zásoby vzduchu, vědecké vybavení a telefon pro komunikaci s povrchem. Maximální hloubka ponoření dosažená s batysférou v roce 1948 je 1360 m.
V současnosti se batysféry prakticky přestaly stavět a nahradily je lépe manévrovatelné a bezpečné batyskafy.

Kdo vynalezl batyskaf
První batyskaf postavil v roce 1948 slavný francouzský hloubkový průzkumník, profesor Auguste Picard. Ocelový plášť koule sloužící jako gondola pro posádku měl tloušťku asi 9 cm.V tomto ochranném plášti byly vytvořeny dva kuželovité otvory (průzory), utěsněné silnými komolými plexi kužely. V oblasti oken dosahovala tloušťka pláště 15 cm. Plovák rozdělený do šesti nádrží byl naplněn lehkým benzínem.
Tato neobvyklá konstrukce se výrazně lišila od všech předchozích zařízení pro dobývání mořských hlubin: mohla fungovat zcela autonomně, bez jakýchkoli kabelů nebo kabelových spojení s hladinovým plavidlem. Hloubkový rekord, který vytvořil Picard během svého druhého ponoru ve Středozemním moři, byl 3140 m.

Který stroj je další
Další hlubokomořské plavidlo bylo FPRS-3. Při jeho návrhu dbali na vyšší způsobilost plavidla k plavbě: FPRS-3 nepotřeboval „klokaní vak“ (lodní plavidlo) pro přepravu na místo ponoru; posádka nyní mohla přistát a vystoupit sama, bez cizí pomoci.
15. února 1954 se na tomto aparátu Francouzi potopili do hloubky 4050 m. Stalo se tak v Atlantském oceánu západně od Dakaru.

Co může batyskaf
V roce 1960, na batyskafu Terst-2, syn Augusta Picarda, Jacques Picard a npor. námořnictvo Americký Don Walsh „ucítil“ dno příkopu Tichého oceánu poblíž ostrova Guam. Hloubkoměr ukazoval 10 916 m. Tento přístroj předčil první batyskafy jak po stránce technické, tak po stránce přístrojové.
U nás se k průzkumu hloubek až 12 000 m používá dálkově ovládaný samopal. Tato zařízení jsou navržena tak, aby monitorovala hejna ryb a prozkoumávala nové rybolovné oblasti, stejně jako ke studiu mořských proudů.
Hlubinná vozidla se bohužel stále pohybují velmi pomalu. Cílem konstruktérů je proto vyvíjet a realizovat větší a rychlejší hlubokomořská plavidla. Například naše Miry se osvědčily, konkrétně byly použity k průzkumu místa potopení Titaniku a naší ponorky Kursk, ale stále zcela nesplňují požadavky, které na ně výzkumníci hloubek oceánu kladou.

Mezi ponorná zařízení patří batysféry a batyskafy. Jedná se o malé a velmi specializované ponorky. Častěji se používají pro vědecký výzkum než pro vojenské účely.

Tyto malinké lodě s velmi pevným trupem, často vyrobeným z titanu, se dokážou ponořit v oceánu do rekordních hloubek. V roce 1960 vytvořila francouzská ponorka Trieste rekord v potápění, když dosáhla dna Tichého oceánu v Mariinském příkopu v hloubce 35 802 stop.

Ponorná plavidla mohou být nejen umístěna tam, kde je tlak 1000krát větší než na hladině moře, ale také zkoumat a fotografovat podvodní oblasti pomocí fotoaparátů a videokamer. A mechanické „ruce“ mohou odebírat geologické a biologické vzorky a dodávat je na povrch v síťovaných nádobách. Tyto stejné "ruce" mohou pomoci opravit zařízení na podvodních potrubích nebo vadné kabely na podvodních komunikačních linkách.

Batyskaf

Toto zařízení se skládá z velmi robustního prostoru pro posádku spojeného s obrovskou nádrží naplněnou benzínem.Uvnitř nádrže jsou balastní nádrže, které se při potápění plní mořskou vodou a při vynořování se vyprazdňují. Značná část výbavy batyskafu je umístěna na jeho vnější straně: světlomety, televizní a filmové kamery, záblesková světla - vše, co pomáhá vidět v temnotě oceánských hlubin.

Bathyskaf "Alvin", na obrázku výše, pomohl k mnoha objevům při průzkumu pod vodou.

Interiér stísněného ovládacího prostoru na batyskafu Alvin je spojen s různými nástroji.

Motor olejového čerpadla

Nádrže plněné benzínem a roztažitelná membrána kompenzují tlakové účinky.

Tlak vody se zvyšuje s hloubkou

Na každých 3300 stop hloubky se tlak zvýší o 100 atmosfér. (Jedna atmosféra se rovná tlaku celého zemského vzduchového sloupce na hladině moře).

Kulové povrchy nejlépe odolávají tlaku díky jeho rovnoměrnému rozložení po povrchu. Obdélníky se snadněji drtí.

Výzkum oceánů.

22. Batysféry a batyskafy.

Než se s těmito zařízeními seznámíme, žádáme čtenáře, aby byli trpěliví a přečetli si naše krátký příběh o historii tohoto problému.

A tato historie sahá staletí zpět, přesněji do IV (čtvrtého) století před naším letopočtem. ze starověkého rukopisu je známo, že Alexandr Veliký (356-323 př. n. l.) se kdysi potopil na mořské dno v potápěčském zvonu vyrobeném z jakéhosi průhledného materiálu a oslí kůže. Podrobnosti o tomto ponoru nejsou uvedeny v letopisech. Nelze říci, zda tato událost byla skutečná či nikoli, tím spíše, že kronika hovoří o nepravděpodobné velikosti ryb, které údajně proplavaly Alexandra Makedonského v době jeho pobytu pod vodou. Ale samotná skutečnost takového příběhu, byť fantastická, naznačuje, že již v té době lidé uvažovali o ponoření do vody a používání některých zařízení, jako jsou potápěčské kamery.

Během 16.-19. století se v Evropě objevilo několik prototypů moderních batysfér. Z nich je velmi zajímavý potápěčský zvon, vytvořený v roce 1716 podle projektu anglického astronoma Halleyho, ano, je to tentýž Edmond Halley, který v roce 1696 zjistil, že komety pozorované v letech 1531, 1607 a 1682 jsou jedna a stejná kometa. Halleyovu kometu jsme naposledy obdivovali v roce 1986. Četnost jejího výskytu v oblasti Země je asi 76 let. To znamená, že za 50 let, v roce 2062, budou moci naši dnešní mladí čtenáři spatřit Halleyovu kometu na obloze. Doufáme, že nás čtenáři za tuto krátkou odbočku do astronomie neodsoudí.

Co tedy Halley navrhl v roce 1716? Toto bylo dřevěný zvonek, u základny otevřená, která se dala spustit do hloubky 16-18 m. Vešlo se do ní pět lidí, respektive mohli v ní stát po pás ve vodě. Vzduch dostávaly ze dvou sudů spouštěných postupně z hladiny, odkud vzduch vstupoval do zvonu koženým pouzdrem. Odpadní vzduch byl vypouštěn ventilem umístěným v horní části zvonu. Pokud byl ve zvonu jen jeden potápěč, pak by mohl s koženou helmou provádět pozorování i mimo zvon a přijímat vzduch z něj druhou hadicí.

Hlavní nevýhodou takových zvonů je, že je nelze použít ve velkých hloubkách. Jak klesá, tlak vody se zvyšuje a vzduch uvnitř zvonu je tak hustý, že je nemožné dýchat.

Další etapou podle logiky vývoje bylo testování kovové koule. První ponor v utěsněné kovové skořepině s průzory provedl v roce 1865 francouzský designér Bazin. Jeho koule byla snížena ocelové lanko do hloubky 75 metrů. Po úspěšných zkouškách byly stanoveny směry dalšího zlepšování takových batysfér, ale tehdejší technické možnosti neumožňovaly jejich realizaci.

O pouhých 65 let později, v roce 1930, batysféra, jehož síla stěn umožňovala sestoupit do mnohem větší hloubky. Navrhli ho američtí přírodovědci William Beebe a dva inženýři - Otis Barton a John Butler. Jednalo se o ocelovou kouli o vnitřním průměru asi 135 cm, síle stěny asi čtyři cm a hmotnosti 2,5 tuny. Batysféra měla tři kulaté průzory z křemenného skla o průměru 20 cm a tloušťce 7,6 cm a také otvor o průměru 36 cm, který vědci vážně nazývali „dveře“. Abych tak řekl, na palubě batysféry byly válce s kyslíkem a nádoby s chemickým absorbérem oxidu uhličitého a vlhkosti, stejně jako četné přístroje pro pozorování. Ve svazku, který zůstal volný, byli umístěni výzkumníci W. Bibi a O. Barton, ohnutí ve třech úmrtích. Vně biosféry byl instalován světlomet, který osvětloval vodu za hranice přirozeného světla, a uvnitř byl umístěn telefonní přístroj pro komunikaci s lodí. Z lodi byla batysféra spouštěna na jednom ocelovém lanku, které se nekroutí.

Při prvním ponoru u Bermud dosáhli W. Beebe a O. Barton hloubky 420 metrů. V roce 1934 se ve stejné oblasti potopili do hloubky 923 metrů. Doba, kterou strávili pod vodou, se již odhadovala na několik desítek minut i několik hodin a byla omezena přísunem vzduchu a možnostmi jeho regenerace. V období 1930-1934 třicetkrát sestoupili do hlubin a okny sledovali cizí svět podmořských obyvatel. Beebe a Barton mimo jiných pozorování získali zajímavá data o spektrálním složení slunečního světla v různých hloubkách.

Nakonec se v létě 1949 Barton v batysféře mírně upraveného designu sám potopil do hloubky 1372 metrů u pobřeží Kalifornie, což byl tehdy rekord tohoto typu oceánografického vybavení.

Beebe a Barton sestupovali do hlubin oceánu a udržovali telefonický kontakt s posádkou lodi, což jim umožnilo cítit se, že nejsou úplně odříznuti od zbytku světa. Ale jakou odvahu tito muži museli mít! Dobře si uvědomovali, že jejich životnost při každém ponoru závisí pouze na síle kabelu a spolehlivosti jeho upevnění. Pokud by se kabel přerušil, nikdo by je nemohl zachránit, těžká batysféra by navždy zůstala na mořském dně.

Hlavní nevýhody batysféry jsou zřejmé. To je za prvé samotný princip ponoření a zotavení aparátu, tedy závislost na hladinové podpůrné lodi, nemožnost samostatného výstupu. Za druhé, batysféra ve vodě (nebo na dně) je nehybná a výzkumníci zůstávají pasivními pozorovateli okolního prostoru nejblíže batysféře.

Bez těchto nedostatků batyskaf- plně autonomní hlubinné výzkumné vozidlo, jehož pohyb řídí posádka sama. Batyskaf není nijak spojen s doprovodnou nádobou. Komunikace mezi nimi probíhá rádiem a loď slouží k doručování (nebo tažení) batyskafu z přístavu do studijní oblasti a zpět.

Myšlenku batyskafu realizoval švýcarský fyzik, profesor Auguste Piccard. Při navrhování a výpočtu batyskafu Piccard použil svůj osobní zkušenost konstrukce a provoz stratosférického balónu. Faktem je, že aby vyřešil některé ze svých výzkumných úkolů, rozhodl se vznést v balónu do stratosféry. Za tímto účelem navrhl a v roce 1930 postavil na náklady belgické National Research Foundation stratostat s přetlakovou gondolou a zvedacím válcem naplněným heliem. Na tomto stratosférickém balónu Piccard v roce 1931 vystoupal do stratosféry a dosáhl výšky 15781 metrů a v roce 1932 vynesl stratosférický balón jeho konstruktéra do výšky 16201 metrů. Pokud mluvíme o výškových rekordech, pak po Piccardovi v roce 1933 vylétl do výšky 18 500 metrů stratosférický balón „SSSR“, který řídil profesor E. Birnbaum a piloti G. Prokofjev a K. Godunov, a rok později dosáhl stratosférický balón „Osoaviakhim“ výšky 22 kilometrů. Bohužel tento let skončil tragicky - došlo k nehodě, při níž zahynuli piloti stratosférického balónu P. Fedoseenko, I. Usyskin a A. Vasenko.

Piccard byl první, kdo pochopil, že vertikální pohyby stratosférického balónu a batyskafu podléhají jednomu obecnému vzoru. Při sestupu a výstupu jsou oba ovlivněny měnícím se vnějším tlakem. Stratostat se v atmosféře pohybuje díky balónu naplněnému lehkým plynem. To znamená, že batyskaf musí mít i balon, jakýsi plovák naplněný látkou lehčí než mořská voda. Souhrnný stav látky pro plovák musí být stejný jako prostředí, tj. kapalina. Jako náplň plováku byl zvolen benzín. Když se tlak změní, okolní mořská voda a benzín se smršťují nebo roztahují téměř ve stejném rozsahu a plášť válce (plovák) se nedeformuje, protože bude vystaven stejnému tlaku na obou stranách.

Gondola stratosférického balónu je lehká, s tenkými stěnami, protože změna tlaku s výškou stoupání je nevýznamná: i při nejvyšším stoupání bude méně než jedna atmosféra. Provozní podmínky batyskafu jsou zcela odlišné: jeho gondola ve velkých hloubkách bude vystavena tlaku vody několika tisíc atmosfér. Z toho plynou požadavky na pevnost jeho stěn.

Batyskaf se tedy stejně jako stratosférický balón skládá ze dvou hlavních částí: válce (plováku) naplněného benzínem a k němu připojené kulové gondoly z odolné oceli. V této ocelové kouli, kde má vzduch normál Atmosférický tlak, ubytuje posádku. K ponoření batyskafu se část benzínu uvolní z válce. Aby se aquanauti vyhnuli dopadu na dno, odhodí část zátěže, což jsou ocelové broky. Pro horizontální pohyb slouží malá vrtule poháněná elektromotorem. Abyste se vynořili, musíte balast znovu shodit. Batyskaf je vybaven nezbytným vybavením pro systémy podpory života a řízení, stejně jako přístroje pro podvodní výzkum. Samozřejmě, že poměry hmotností a objemů ocelové koule, ovládacích částí, balastu, benzínu ve válci atd. jsou přísně vypočítány, aby bylo zajištěno vertikální manévrování a spolehlivý výstup batyskafu.

První experimentální model batyskafu FRNS-2 byla postavena v roce 1950 a patřila francouzskému námořnictvu. Zkratka FRNS v překladu znamená „Národní nadace pro vědecký výzkum“. Experimentální batyskafový model FRNS-2, vyrobený v plné velikosti, byl testován bez posádky. Poté byly postaveny batyskafy FRNS-3 a Terst. Všechny tři batyskafy měly gondolu stejného designu. Ocelová gondola, jinými slovy kabina batyskafa, měla vnitřní průměr dva metry. Pohodlně se do něj vejdou dvě osoby, které nemusí sedět zdvojené v pozici embryí v matčině lůně. Tloušťka lité stěny je 9 cm a v oblasti oken je zvětšena na 15 cm.Taková gondola podle výpočtu odolá tlaku vodního sloupce vysokého 16 kilometrů. Batyskaf s takovou gondolou může klesnout ke dnu v kterémkoli místě Světového oceánu: v oceánu není hloubka větší než 12 km. Tělo plováku a stěny plynových nádrží jsou vyrobeny z ocelového plechu, nejsou určeny pro vysoký tlak: mořská voda volně prochází otvorem ve dně a vyrovnává tlak uvnitř a vně plováku. Nehrozí nebezpečí smíchání vody a benzínu, protože benzín je lehčí než voda a vždy zůstává nad vodou v horní části plováku. Na okénka batyskafu je místo křehkého skla použito zcela průhledné leštěné plexi. Hmotnost gondoly s vybavením ve vzduchu je 11 tun, ve vodě - asi o polovinu méně a může být vyvážena 15 kubíky benzínu. Ale s přihlédnutím k vlastní hmotnosti pláště plováku a stěn benzinových nádrží, jakož i k nezbytnému zásobování benzinem pro vertikální manévrování a v případě úniku do batyskafu plováky FRNS-2 A FRNS-3 natankoval 30 kubíků benzínu a plave Terst- přes 100 metrů krychlových. K plovákům byly připevněny dva reflektory, které osvětlovaly podvodní krajinu.

Bathyskaf "Trieste" navrhl Auguste Piccard s ohledem na jeho vlastní zkušenosti s navrhováním batyskafu FRNS-2. Aktivní pomoc při stavbě Terstu poskytl jeho syn Jacques Piccard. Bathyskaf "Trieste" byla spuštěna v srpnu 1953. V období 1953–1957. Několik ponorů proběhlo ve Středozemním moři. Hlavním pilotem byl zároveň Jacques Piccard a první ponory uskutečnil se svým otcem, kterému bylo tehdy již 69 let. V roce 1953 se tedy společně ponořili do Středozemního moře do na tehdejší dobu rekordní hloubky 3150 metrů.

O rok později na batyskafu FRNS-3 Francouzští důstojníci Georges Waud a Pierre Wilm se potopili do Středozemního moře do hloubky přes 4000 metrů. Dobývání hlubin začalo.

V roce 1958 Bathyskaf "Trieste" byl zakoupen americkým námořnictvem a poté konstrukčně upraven v Německu v závodě Krupp. Vylepšení v podstatě spočívalo ve výrobě odolnější gondoly. V letech 1958-1960 Jacques Piccard zůstal hlavním pilotem terstského batyskafu, v té době se již stal profesorem a získal bohaté zkušenosti s hloubkovým potápěním. A na samém začátku roku 1960 se Jacques Piccard rozhodl uskutečnit svůj další, 65. ponor v nejhlubším místě oceánů – v Marianském příkopu.

V roce 1959 v oblasti ostrova Guem, poblíž nejhlubšího bodu příkopu Mariana, operovala sovětská výzkumná loď Vityaz, jejíž echoloty zaznamenaly hloubku 11 022 metrů. Právě sem se vydala hlubinná expedice Jacquese Piccarda jako součást pomocných plavidel „Lewis“ a „Wondenks“. Poslední byla tažná Bathyskaf "Trieste". Poté, co byla s největší možnou přesností určena poloha jedenáctikilometrové hloubky, začal ponor. 23. ledna 1960 v 08:23 odstartoval Terst na dno Mariánského příkopu. Spolu s Jacquesem Piccardem byl v gondole batyskafu poručík amerického námořnictva Don Walsh. Oba akvanauti jasně chápali míru rizika, kterému byli vystaveni. Věděli, že než dosáhnou dna, bude celkový tlak vody na stěny gondoly činit 170 000 tun. Pod vlivem této monstrózní zátěže se průměr ocelové koule zmenší o 3,7 milimetru. A pokud se objeví byť jen malá prasklina, pak pod tlakem 1100 atmosfér zasáhne dovnitř gondoly proud, jehož ničivá síla předčí sílu výbuchu kulometu. Naštěstí vše dobře dopadlo, i když ne bez drsných hran. Zhruba ve čtyřkilometrové hloubce přestal fungovat ultrazvukový vysílač, který zajišťoval komunikaci s lodí, ale brzy začalo opět fungovat spojení. Na osmém kilometru hloubky prasklo okno ve spojovacím vestibulu, ale to nehrozilo. Jak Jacques a Don snášeli tyto potíže, lze snadno uhodnout. V jednu hodinu to oznámil D. Walsh Terst klesl na dno. Bylo to ploché, husté dno Marianského příkopu. Dosažená hloubka byla 10919 metrů. Tento rekord nebude nikdy překonán, protože žádný nový rekord nemá smysl, protože maximální hloubka oceánu je jen o 103 metrů více. Ponor v Terstu trval 5 hodin, výstup asi 3 hodiny a doba strávená na dně byla asi 20 minut. V hloubce asi 11 kilometrů se aquanautům podařilo spatřit rybičku podobnou platýsovi a také krevetu.

Mimo jiné ponory Terst, částečně modernizovaný, zaznamenáváme jeho ponory v Atlantském oceánu v dubnu 1963 při hledání ztracené jaderné ponorky amerického námořnictva Thresher (USS Tresher SSN-593). Na podzim 1963 batyskaf Terst byl rozebrán.

Po rekonstrukci byl tento batyskaf pojmenován "Terst II". Tato úprava měla odolnější gondolu s vnějším průměrem 2,16 m, s tloušťkou stěny 127 mm, o hmotnosti 13 tun ve vzduchu a 8 tun ve vodě. Užitečným konstrukčním vylepšením batyskafu byla instalace vnitřních kýlů v těle plováku a vnějšího stabilizátoru. To bylo provedeno, aby se zabránilo výskytu válcování nebo jeho omezení - koneckonců proudy a vlny v oceánu existují, jak víte, nejen v horních vrstvách vody, ale také v hloubce.

"Terst II" v roce 1964 také provedl několik ponorů při hledání ponorky Thresher, ale byly neúspěšné.

Hlubinné plavidlo jiného modelu zkonstruovali francouzští vojenští inženýři Georges Waud a Pierre Wilm. V roce 1962 jejich trojitý batyskaf "Archimedes" se smíšenou francouzsko-japonskou posádkou klesla na dno Izu-Bonninského příkopu u pobřeží Japonska do hloubky 9180 metrů. V roce 1964 s pomocí této ponorky francouzští odborníci prozkoumali dno jednoho z nejhlubších příkopů v Portoriku v Atlantském oceánu, který klesal do hloubky 8550 m.

Pomocí hlubinných vozidel měli badatelé z různých zemí možnost spatřit na vlastní oči mořské dno a jeho obyvatele v nejhlubších místech Světového oceánu, jako jsou Mariánské nebo portorické příkopy. Bylo to o to důležitější, že až do poloviny 20. století mnozí vědci zpochybňovali možnost jakéhokoli života v hloubce více než 7 tisíc metrů, kde vládne naprostá tma a věčný chlad. Například na dně příkopu Mariana, v hloubce asi 11 km, kam v lednu 1960 sestoupili Jacques Piccard a Don Walsh, byla teplota vody zaznamenaná přívěsným teploměrem pouze 3,4 °C.

To vše je tak. Ale na druhou stranu jsou hloubky oceánů 10–11 km stále spíše výjimkou než pravidlem. Plocha oceánského dna s takovou hloubkou je velmi malá část celkové plochy oceánského dna. Největší plochu zabírají oblasti oceánského dna hluboké až 4–6 km a hloubka šelfu je ještě mnohem menší. K vyřešení většiny vědeckých problémů oceánologie není absolutně nutné sestupovat do nejhlubších míst oceánu. Vozidla navržená pro provoz v extrémních hloubkách (10–12 km) vyžadují velmi vysoké materiálové a finanční náklady ve všech fázích životního cyklu: během návrhu, výroby, testování a provozu. Takové náklady se odhadují na mnoho stovek milionů dolarů. Hlubinné ponorky samozřejmě musí splňovat ty nejvyšší požadavky na spolehlivost. Pro práci v hloubce až 4-6 kilometrů byla navržena a vyrobena méně nákladná a docela spolehlivá zařízení. K ponoru do takové hloubky může chybět plovákový balón a gondola, která je méně namáhána, je vyrobena z méně odolného materiálu a má zvětšené rozměry. Lepší podmínky pro práci posádky.

V roce 1965 postavil americký konstruktér E. Venk batyskaf "hliník" pro práci v hloubkách až 4500 metrů. Tento batyskaf nemá plovák, ale je vyroben z slitina hliníku trup je určen pro tři hydronauty, pro jejichž práci a odpočinek byly vytvořeny optimální podmínky: skládací postele, topná zařízení a další. Posádka může na batyskafu pracovat nepřetržitě během dne.

V témže roce (1965) byl postaven batyskaf "Alvin", pojmenované po návrháři, americkém oceánografovi Allenu Weineovi. Zařízení je navrženo pro práci v hloubce až 1800-2000 metrů. Posádka tří lidí může být na palubě zařízení celý den. S pomocí přístroje "Alvin" ("ALVIN") byla provedena řada úspěšných hydrologických a biologických studií. Promluvme si o jedné z těchto studií.

V roce 1977 prozkoumali američtí geologové a geochemici část dna Tichého oceánu u pobřeží Ekvádoru. V této oblasti jsou výběžky pacifického podmořského hřebene. Vycházejí z oceánu a tyčí se nad vodou v podobě sopečných Galapágských ostrovů. Na "Alvin" byly instalovány přístroje, které nepřetržitě zaznamenávají teplotu vnější vody a umožňují její odběr pro následnou analýzu. Nechybělo ani zařízení v podobě mechanického ramene pro odběr vzorků spodní zeminy a imobilních zvířat. Mezi neživými prostory oceánského dna, pokrytými zmrzlými lávovými proudy, mezi horskými soutěskami posetými obrovskými kameny, pozorovatelé viděli široký bílý prstenec o průměru asi 50 metrů, poté několik dalších stejných prstenců o průměru 50 až 100 metrů. . Ukázalo se, že tyto prsteny jsou živé: tvořily je tisíce velkých měkkýšů s tlustými bílými lasturami. Schránky některých mlžů dosahovaly délky 30–40 cm. Pohybovali se zde i bílí krabi a někteří další korýši. Ryby plavaly kolem těchto prstenců. Když "Alvin" vznášel se nad středem prstenců, vnější teploměr ukazoval teplotu vody až 22°C. Voda v malém okolí byla ohřátá na tuto teplotu hydrotermálními průduchy tryskajícími skrz trhliny zpod dna oceánu. Hlubinní obyvatelé oceánu nejsou na teplou vodu zvyklí. Proto se nacházely v určité vzdálenosti od výstupních bodů horkých výtrysků, které tvořily prstence kolem trhlin na dně oceánu. Teplota vody, ve které se tito tvorové nacházeli, nepřesáhla 3-4 stupně. potápění "Alvina" vedl k několika objevům. Za prvé, byla odhalena přítomnost hydrotermálních pramenů v této oblasti oceánského dna, které zde poskytují podmínky pro existenci různých živočichů, z nichž většina podle závěru zoologů nebyla vědě dříve známa. Za druhé, byl objeven zdroj a způsob krmení těchto zvířat ve velkých hloubkách (2000–3000 metrů). Ukázalo se, že sirné bakterie, které jsou syntetizovány z oxidu uhličitého a sirovodíku pocházejícího z útrob Země, slouží jako potrava pro měkkýše a červy v blízkosti těchto podvodních termálních pramenů. Korýši a červi jsou zase potravou pro ryby a kraby.

Od 60. let 20. století byly v Rusku, USA, Kanadě, Japonsku, Německu, Francii a dalších zemích navrženy a vyrobeny stovky ponorek, které plnily různé úkoly v rámci regálu. Odhadovaná hloubka ponoření takových zařízení je různá: od 200 do 2000 metrů.

Co se týče přístrojů schopných potápět se do extrémních hlubin Světového oceánu, těch v současnosti není po celém světě více než desítka.

Na závěr tématu hlubokomořských dopravních prostředků pro vědecké účely si samostatně všimneme ruského výzkumného komplexu tzv "Mír".

:: Batyskaf

Bathyskaf je malé podvodní plavidlo určené k potápění do extrémních hloubek. Hlavní rozdíl podmořský batyskaf z ponorky spočívá v jeho konstrukci: batyskaf je vybaven lehčím kulovým trupem a plovákem, jehož stěny jsou naplněny kapalinou, jejíž hmotnost je menší než voda, obvykle benzín. Průběh podvodního batyskafu se uskutečňuje díky rotaci hřibových vrtulí poháněných elektromotory.

Historie batyskafu

Poprvé s myšlenkou postavit podmořský batyskaf přišel švýcarský vědec Auguste Picard před druhou světovou válkou. Jako první navrhl nahrazení lahví stlačeným kyslíkem plovákem s kapalinou, jejíž hmotnost je menší než hmotnost vody. Picardův inženýrský nápad byl úspěšný a už v roce 1948 byl spuštěn první prototyp batyskafu.

Vytvoření přístroje této třídy bylo ovlivněno potřebou studovat dno moří a oceánů ve velkých hloubkách. Klasické ponorky jsou schopny sestoupit pouze do určité omezené hloubky. Pozoruhodné je, že konstruktéři dokážou postavit trup dostatečně pevný i pro velkou ponorku, který by odolal tlaku v extrémních hloubkách. Stále je však nemožné vyřešit další problém, který brání ponorkám potopit se do značné hloubky.

Tradiční ponorky používají k vyplavení na hladinu vody stlačený kyslík k vytlačení vody z přihrádek. Při ponoru delším než jeden a půl tisíce metrů však vlivem gravitace vody ztrácí kyslík v lahvích své vlastnosti, jinými slovy přestává být „stlačován“.

Existují ponorky schopné potopit se až do hloubky 2000 metrů. Nicméně, hloubka ponoření batyskafu je mnohem větší.

Bathyskafový ponor

Plovák naplněný benzínem nebo jinou kapalinou umožňuje podvodnímu batyskafu zůstat na hladině a plavat. Po naplnění nádrží vodou se spustí proces ponoření batyskafu do hloubky.

V případech, kdy podvodní batyskaf visí kvůli nadměrné hustotě vody, za účelem snížení plavidla na dno se z plováku uvolní vznášející se kapalina. Poté proces ponoření batyskafu pokračuje.

Spustit batyskaf na dno není tak těžké, ale jak ho zvednout zpět? Pro tohle podvodní batyskafy mají speciální přihrádky naplněné ocelovými broky. Když se loď potřebuje vynořit, výstřel je odhozen a plovák vytáhne batyskaf na hladinu. Na palubě jsou také nádrže na stlačený kyslík, které urychlují výstup batyskafu na hladinu vody.

Hloubka potápění Bathyskaf

Jak bylo uvedeno výše, hloubka ponoření batyskafu je mnohem větší než u jiných podvodních vozidel. Ještě v roce 1960 upraven Bathyskaf „Trieste“ se dokázal ponořit do rekordní hloubky 10919 metrů. K překvapení posádky lodi i v takové hloubce spatřili ryby.

Ještě jeden zajímavý fakt ohledně ponoření batyskafu: prvním člověkem, který se potopil na samé dno světových oceánů, je známý režisér James Cameron.

I naši stavitelé lodí se mají čím chlubit. Podvodní batyskaf Mir, navržený ruskými inženýry, se potopil na dno Severního ledového oceánu. Hloubka ponoru batyskafu byla 4261 m. Poté loď a její posádka strávili asi hodinu na dně nejchladnějšího a nejnebezpečnějšího oceánu na zemi.

Encyklopedický YouTube

1 / 5
V odpovědi na otázku, proč po stratosférickém balónu začal navrhovat batyskaf, Auguste Piccard poznamenal, že

tato zařízení jsou si navzájem extrémně podobná, i když jejich účel je opačný.

Se svým obvyklým smyslem pro humor vysvětlil:

Možná osud chtěl vytvořit tuto podobnost právě proto, aby mohl pracovat na vytvoření obou zařízení, jeden vědec mohl ...

Samozřejmě, že stavba batyskafu není pro děti zábavou. Je potřeba vyřešit nekonečnou množinu nejtěžší úkoly. Ale neexistují žádné nepřekonatelné potíže!

Auguste Piccard

Design

Konstrukce batyskafu FNRS-3 Velmi slibné je použití jako plovoucí plnivo lithium- kov s hustotou téměř poloviční než voda (přesněji 534 kg / m 3), což znamená, že jeden metr krychlový lithia dokáže plavit téměř o 170 kg více než jeden metr krychlový benzínu. Avšak lithium - alkalický kov, který aktivně reaguje s vodou, by měl tyto látky nějak spolehlivě oddělit, zabránit jejich kontaktu. Mechanické vlastnosti některé stavební materiály
Batyskaf dostává energii z baterií. Izolační kapalina obklopuje baterie a elektrolyt a tlak mořské vody je do ní přenášen přes membránu. Baterie se ve velkých hloubkách nerozbijí.
Batyskaf je poháněn elektromotory, vrtule jsou vrtule. Elektromotory jsou chráněny stejným způsobem jako baterie. Nemá-li batyskaf lodní kormidlo - pak obrat byl proveden zapnutím pouze jednoho motoru, obrat téměř na místě - chodem motorů v různých směrech.
Rychlost sestupu a výstupu batyskafu na hladinu se reguluje shozem hlavního balastu v podobě ocelových nebo litinových broků umístěných v trychtýřovitých bunkrech. Ve velmi úzké místo trychtýře jsou elektromagnety, když proudí elektrický proud působením magnetického pole, střela „ztvrdne“, když se proud vypne, vysype se.
Batyskaf s plovákem naplněným lithiem bude mít zajímavá funkce. Protože lithium je prakticky nestlačitelné, při potápění vzroste relativní vztlak batyskafu (v hloubce se zvyšuje hustota mořské vody) a batyskaf „visí“. Bathyskaf musí mít kompenzační oddíl s benzínem; aby bylo možné pokračovat v klesání, je nutné vypustit část benzínu, čímž se sníží vztlak.
Systém nouzového výstupu je nouzová zátěž zavěšená na sklopných zámkech. Zámky brání otevření elektromagnety, k resetování stačí vypnout elektrický proud. Baterie a vodítka mají podobné uchycení – dlouhé nekroucené volně visící ocelové lano nebo kotevní řetěz. Vodicí kapka je navržena tak, aby snížila rychlost klesání (až do úplného zastavení) přímo na mořském dně. Pokud jsou baterie vybité, předřadník, baterie a hydrop se automaticky resetují, batyskaf začne stoupat k hladině.

Potápění a vynořování batyskafů
- Na povrchu je batyskaf držen přihrádkami naplněnými benzínem a vzhledem k tomu, že nádrže na balastní vodu, šachta pro přistání posádky v gondole a volný prostor ve výstřelech jsou zásobníky naplněny vzduchem.
- Poté, co se vodní balastní nádrže, přistávací šachta pro posádku v gondole a volný prostor v popelnicích naplní vodou, začíná ponor. Tyto objemy udržují stálou komunikaci s vnějším prostorem, aby se vyrovnal hydrostatický tlak, aby se zabránilo deformaci trupu.
- Jelikož se benzín (při vysokém tlaku) stlačuje více než voda, vztlaková síla klesá, batyskaf se potápí rychleji, posádka musí neustále shazovat balast (ocelové broky).
Určete hmotnost duté koule: G = 1 6 π (D 3 − d 3) γ m (\displaystyle G=(\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gamma _(m) )
Stanovme hmotnost vody vytlačenou koulí (když je zcela ponořena): V = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle V=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v)), kde
D (\displaystyle D)- vnější průměr batysféry;
D (\displaystyle d)- vnitřní průměr batysféry;
- specifická hmotnost materiálu, ze kterého je vyrobeno tělo batysféry;
γ v (\displaystyle \gamma _(v)) - specifická gravitace mořská voda;
π (\displaystyle \pi )-Pí".
Zajímá nás tloušťka stěny batysféry, při které je možné plavat ve vodním sloupci: S = D − d 2 (\displaystyle S=(\frac (D-d)(2)))
Proto dáváme rovnítko mezi obě rovnice (od V = G (\displaystyle V=G)) :
1 6 π (D 3 − d 3) γ m = 1 6 π D 3 γ v (\displaystyle (\frac (1)(6))\pi (D^(3)-d^(3))\gama _(m)=(\frac (1)(6))\pi D^(3)\gamma _(v))
Nyní obě jeho části rozdělíme na produkt 1 6 π D 3 (\displaystyle (\frac (1)(6))\pi D^(3)), po kterém dostaneme: (γ m − d 3 D 3) γ m = γ v (\displaystyle (\gamma _(m)-(\frac (d^(3))(D^(3))))\gamma _(m) =\gamma _(v))
Nyní definujme vztah d D (\displaystyle (\frac (d)(D))), dělící předchozí rovnost o γ m (\displaystyle \gamma _(m)), dostaneme d D = 1 − γ v γ m 3 (\displaystyle (\frac (d)(D))=(\sqrt[(3)](1-(\frac (\gamma _(v))(\gamma _ (m))))))
Vezměme si: měrnou hmotnost mořské vody γ v = 1, 025 (\displaystyle \gamma _(v)=1,025), měrná hmotnost oceli γ m = 7 , 85 (\displaystyle \gamma _(m)=7,85), pak d D = 0 , 9544 (\displaystyle (\frac (d)(D))=0,9544), tedy S = D − d 2 = D 1 − 0 , 9544 2 = 0 , 0229 D (\displaystyle S=(\frac (Dd)(2))=D(\frac ((1)-(0,9544)) (2 ))=0,0229D)
Aby tedy ocelová dutá koule plavala ve vodním sloupci, musí být tloušťka její stěny 0 , 0225 (\displaystyle 0,0225) vnější průměr. Pokud je stěna silnější, batysféra se potopí (spadne na dno), pokud je tenčí, vyplave na povrch.