Современные подводные аппараты

Угроза энергетического кризиса ускорила развитие морских нефтепромыслов. Англия, Норвегия и ФРГ за несколько лет освоили нефтеносные пласты в недрах Северного моря. Расширили свои морские нефтепромыслы США и Венесуэла. Предполагается, что в 1977 году число работающих на шельфах плавучих буровых платформ увеличится до 400. Растет протяженность подводных нефтегазопроводов. Очевидно, лет через десять их протяженность достигнет 10 000 км. Для монтажа, обслуживания, профилактических осмотров и ремонта подводного оборудования требуется целая армия высококвалифицированных легководолазов и гидронавтов.
Для транспортировки легководолазов на морское дно в режиме насыщения используются привязные водолазные камеры и автономные аппараты, имеющие два отсека — носовой (прочный корпус обычного самоходного подводного аппарата) для размещения пилота и руководителя подводных работ и кормовой для легководолазов. Давление и состав газовой смеси в кормовом отсеке меняются в ходе спуска так же, как и в обычном водолазном колоколе. В некоторых аппаратах отсеки соединены шлюзом, чтобы в случае необходимости к легководолазам можно было прийти на помощь.


«Дип Дайвер» (США).

Первый двухотсечный подводный аппарат для доставки легководолазов на глубину — «Дип Дайвер» — был построен в 1967 году американской фирмой «Перри» при участии известного конструктора Эдвина Линка. Затем фирма «Перри» построила еще несколько аппаратов такого же типа. Один из них, «Шелф Дайвер», успешно работал у берегов Америки, в Мексиканском заливе, на морских нефтепромыслах в Ливии. Транспортируемые им легководолазы выполняли самые разнообразные работы: осматривали и ремонтировали буровые установки и другие подводные сооружения, прокладывали трубопроводы, добывали в прибрежной зоне ценную руду, занимались судоподъемными работами.


«Мермайд-3» (ФРГ).

Подводные аппараты аналогичного назначения строит и западногерманская фирма «Брукер-физикс» в Карлсруэ. Один из них — «Мермайд-3» — экспонировался в 1975 году в Ленинграде на международной выставке «Инрыбпром-75».
Масса «Мермайда-3» — 10,5 т, длина — около 7 м, высота — 2,7 м, скорость— 4 узла, максимальная глубина погружения — 200 м. Прочный цилиндрический корпус аппарата состоит из трех отсеков: носового, где располагаются водитель и оператор, среднего, являющегося шлюзовой камерой, и кормового, который оборудован для транспортировки и выхода в море двух легководолазов. Входной люк является одновременно рубкой для водителя. Оператор может занимать сидячее или лежачее положение. Иллюминаторы в рубке и носовой переборке обеспечивают круговой обзор забортного пространства. В носовом отсеке размещены все приборы, электрощиты и пульты управления аппаратом. В кормовом отсеке находится станция для подготовки дыхательной смеси, водолазные костюмы и снаряжение, люк для выхода в море, инструменты и аппаратура для подводных работ. Иллюминаторы в отсеке обеспечивают наблюдение за внешней средой и работой водолаза в море.
«Мермайд-3» оснащен всеми характерными для современного обитаемого автономного подводного аппарата системами: жизнеобеспечения, управления, контроля за работой механизмов, для навигации и связи с судном-базой. Источником энергии для него являются аккумуляторы, расположенные в двух цилиндрических контейнерах под аппаратом. Контейнеры служат кильблоками при покладке машины на дно и аварийным балластом. Баллоны с гелием, кислородом и воздухом расположены также снаружи аппарата. Ходовой гребной винт, два маневровых винта и другие общесудовые устройства, системы и механизмы приводятся в действие через гидросистему главным электродвигателем.


ВОЛ-Л1 (Англия)

Английский подводный аппарат ВОЛ-Л1 построен в 1975 году. Прототипом его послужил аппарат РС-15 (США). ВОЛ-Л1 предназначен для обслуживания подводных нефтепромыслов в Северном море на глубинах до 400 м. Его масса — 16 т, длина — 10 м, скорость—5 узлов.
Как и «Мермайд-3», ВОЛ-Л1 имеет носовой отсек, кормовой отсек для легководолазов с гелиево-кислородной атмосферой и шлюзовое устройство. Выход легководолазов может осуществляться на глубинах до 370 м. Для выполнения простых работ на больших глубинах аппарат имеет манипулятор.
Основным отличием ВОЛ-Л1 от других подводных аппаратов является модульное исполнение отдельных его элементов. Его корпус состоит из трех модулей. Передний модуль — прочный отсек — рассчитан на водителя и оператора. Иллюминатор отсека диаметром 1067 мм и толщиной 51 мм защищен от набегающей воды и возможных повреждений тонким акриловым стеклом. Задняя часть отсека может заканчиваться или прочной полусферой, или соединяться переходной камерой с кормовым отсеком. Моторный модуль может присоединяться и к переднему модулю (если нет водолазного отсека), и к последнему. Внутри моторного модуля находится двигатель замкнутого цикла и генератор тока.
Аккумуляторные батареи размещаются в цилиндрических сбрасываемых контейнерах. Рубка — съемная, с иллюминатором и входным люком. Для подводного аппарата имеются съемные манипуляторы и различные научно-исследовательские приборы. Все это позволяет собирать как универсальный подводный аппарат для выполнения комплексных исследований и работ, так и специализированный — для монтажных работ, прокладки трубопроводов, управления подводными машинами, обслуживания подводных нефтепромыслов и прочих целей.


«Тинро-2» (СССР).

В нашей стране за последние годы построено несколько обитаемых подводных аппаратов. Среди них можно отметить буксируемый двухместный аппарат «Тетис», созданный специально для рыбохозяйственных исследований и наблюдений за работой орудий лова на глубинах до 300 м. Вот уже три года успешно эксплуатируется автономный аппарат «Тинро-2». С его помощью ученые институтов рыбного хозяйства выполнили широкую программу ихтиологических и промысловых исследований на глубинах до 400 м.


«Оса-3-600» (CCCP).

В 1975 году в московском отделении Гипрорыбфлота было закончено строительство экспериментального подводного аппарата «Оса-З-600», предназначенного для рыбохозяйственных и океанографических исследований на глубинах до 600 м. В 1976 году аппарат прошел в Балтийском море всесторонние испытания.
В сферическом стальном корпусе аппарата размещаются экипаж из трех гидронавтов, системы жизнеобеспечения, управления и связи, научно-исследовательское оборудование. В легком корпусе располагаются забортные системы. В отличие от всех построенных аппаратов «Оса-3-600» имеет форму сфероида и четыре крыльчатых движителя, обеспечивающих аппарату ход, маневрирование и стабилизацию в толще воды.


«Аргус» (СССР).

Обитаемый подводный аппарат «Аргус», предназначенный для исследований глубин до 600 м, создан опытно конструкторским бюро океанологической техники Института океанологии ЛН СССР имени П. П. Ширшова. Аппарат весит 9 т, его полезная грузоподъемность — 600 кг. Аккумуляторная батарея емкостью 36 квт. ч обеспечивает скорость около 3 узлов.
В прочном стальном корпусе сферической формы располагаются водитель-механик и два исследователя. Здесь же находятся системы жизнеобеспечения, пульты управления, приборы навигации и связи, океанографическое оборудование. В легком корпусе размещены балластная, дифферентная и другие системы и устройства. В его килевой части — аккумуляторные батареи.
В 1976 году Южное отделение Института океанологии АН СССР провело успешные испытания «Аргуса» по полной программе.
Для обзора окружающей среды каждый подводный обитаемый аппарат имеет иллюминаторы, количество и размер которых зависит от назначения аппарата и состава экипажа. На вновь проектируемых аппаратах для улучшения обзора конструкторы увеличивают число иллюминаторов и их диаметр. С 1970 года за рубежом стали применять полусферические иллюминаторы из силикатного стекла, а в 1971 году в передней полусфере начали устанавливать один большой иллюминатор, обеспечивающий хороший обзор исследователю и водителю. С таким иллюминатором были сделаны аппараты ПС8Б, «Дип Вьго», «Нарвал» и другие. Но наилучшую видимость обеспечивает полностью прозрачный корпус. Над его созданием американские ученые и инженеры начали работать в 1960 году. Через два года были изготовлены и успешно испытаны две модели сферического прочного корпуса из прозрачного акрилового пластика.


«Кумукахи» (США).

Первый подводный аппарат с прозрачным корпусом, названный «Кумукахи», был построен в США в 1969 году. Четыре сферические секции его корпуса выполнены из акрилового пластика толщиной 28 мм. Секции соединены с помощью стальных фланцев, замыкающихся вверху на комингс входного люка, а внизу — на кольцо, к которому присоединен килевой контейнер. Металлический каркас обеспечивает общую прочность аппарату.
«Кумукахи» предназначен для подводных наблюдений и исследований на глубинах до 100 м. Его вес всего 1,68 т, полная высота — 2,28 м, длина — 1,83 м, диаметр прочного корпуса — 1,42 м. Но несмотря на небольшой вес и размеры, аппарат дает возможность двум исследователям работать под водой 6—8 часов.
В килевой части аппарата находится свинцово-кислотная батарея, балласт и движительный комплекс, состоящий из пяти гребных винтов, работающих от электродвигателей. Движители обеспечивают скорость 2 узла и хорошее маневрирование.
В 1970 году лаборатория ВМС США построила подводный аппарат «Немо», аналогичный «Кумукахи». Весит аппарат 3,63 т, он рассчитан для исследований на глубинах до 200 м.
В прозрачном корпусе, имеющем диаметр 1,68 м и толщину оболочки 63 мм, размещаются исследователь и водитель, системы жизнеобеспечения, управления, связи, навигации и научные приборы. В килевой цилиндрической части аппарата расположены баллоны со сжатым воздухом, балластная цистерна и аккумуляторная батарея. Два гребных винта, приводимые в движение электродвигателями, сообщают подводному аппарату скорость до 3 узлов. Вне прочного корпуса также размещены некоторые океанографические приборы.
Одновременно с «Немо» по проекту Эдвина Линка был построен еще один подводный аппарат с прозрачным корпусом — «Джонсон Си Линк», предназначенный для океанографических исследований и работ на глубинах до 300 м. Аппарат имеет вес 8 т, длину 7 и ширину 2,4 м. Движительный комплекс обеспечивает ему скорость 5 узлов, высокую маневренность и стабилизацию в толще воды. Запасов воздуха и дыхательных газов хватает для пребывания экипажа под водой в течение 48 часов.


«Джонсон Си Линк» (США).

Источником электроэнергии служит свинцово-кислотная батарея емкостью 195 А · ч, расположенная в отдельном герметичном контейнере под прозрачным корпусом.
«Джонсон Си Линк» — аппарат двухотсечный. Его прозрачная сфера (диаметр— 1,68 м, толщина стенки — 100 мм) рассчитана на водителя-механика и руководителя подводных работ. Кормовой корпус, выполненный из алюминиевого сплава, предназначен для двух легководолазов.


«Макакаи» (США).

Летом 1972 года гавайской лабораторией подводного исследовательского центра ВМС США была завершена постройка аппарата «Макакаи», что по-гавайски означает «Глаз». В прозрачном сферическом корпусе (диаметр — 1,68 м, толщина стенки — 63 мм) располагаются два гидронавта, система жизнеобеспечения и пульты управления. Большинство приборов управления, контроля и научно-исследовательского оборудования расположены снаружи, в специальных прочных контейнерах. Сигналы-команды внешним приборам экипаж подает направленным световым лучом. Такое техническое решение позволило снизить нагрев корпуса, улучшить условия работы экипажа и свести до минимума количество электровводов через стенку корпуса, повысив тем самым его надежность.
На этом экспериментальном аппарате проверялись многие технические новшества: необычный способ установки прозрачного корпуса, размещение в понтонах аккумуляторных батарей, балластных цистерн и других общесудовых систем, крыльчатые движители, обеспечивающие ход и маневрирование. Оригинальна стыковка и расстыковка «Макакаи» с. судном-базой. Они осуществляются с помощью специальной платформы, опускаемой на глубину 15 м.
За рубежом ведется проектирование и строительство подводных аппаратов с прозрачным корпусом для работы на более значительных глубинах — свыше 600 м.
Вместе с достоинствами прозрачные корпусы имеют свои недостатки. Высокая теплопроводность корпуса вызывает концентрацию влаги и запотевание, прозрачные пластики имеют свойство стареть, к тому же их сложно соединять с металлическими деталями. Поэтому в последние годы за рубежом построено несколько подводных аппаратов с одним большим иллюминатором, заменяющим у некоторых из них всю переднюю переборку. Иллюминатор изготавливают из акрилового пластика или литого силикатного стекла.


«Дип Вью» (США).

В 1972 году были закончены испытания американского аппарата «Дип Вью». Его носовой полусферический иллюминатор впервые был изготовлен из литого силикатного стекла. Толщина иллюминатора — 3,1 см, диаметр — 113 см, вес — 126 кг.
«Дип Вью» предназначен для исследований на глубинах до 450 м. Несмотря на относительно малый вес (6 т), аппарат имеет скорость 5 узлов, полезную грузоподъемность — 600 кг и автономность по энергии 4—6 часов.
«Дип Вью» зарекомендовал себя надежным, маневренным и удобным для подводных исследований аппаратом. Его пить гребных винтов, действующих от электродвигателей постоянного тока, обеспечивают передний и задний ход, вертикальное перемещение со скоростью до 2 узлов и лагом — со скоростью до 1 узла.
Представляет большой интерес и канадский трехместный аппарат «Нарвал», построенный в 1973 году специально для изучения структуры льда и процесса его образования в арктических водах Канады. Научная программа разработана для решения задач подледной навигации и освоения северного шельфа.
«Нарвал» обладает большой подводной автономностью. Запас электроэнергии и воздуха позволяет пройти подо льдом 30 миль и работать, не всплывая на поверхность, двое суток. Два гребных винта, приводимых электромоторами постоянного тока, обеспечивают скорость 4,5 узла и хорошее маневрирование. Глубина погружения аппарата — до 300 м. Вес 8 т.
Кроме автономных самоходных аппаратов для подводных исследований строятся гидростаты с полупрозрачным корпусом и подачей электроэнергии по кабель-тросу. К ним, в частности, относится японский гидростат «Удзусио», построенный в 1973 году.
«Удзусио» используется для научных исследований, осмотров подводных сооружений и выполнения рабочих операций с помощью манипулятора на глубинах до 200 м. Верхняя часть его сферического корпуса диаметром 1,94 м сделана из стали, а нижняя — из оргстекла. Место соединения полусфер закрыто кольцом с резиновой оболочкой, выполняющей роль кранца.
«Удзусио» имеет балластную систему, манипулятор, наружные светильники и гидрореактивные движители, обеспечивающие маневрирование и перемещение аппарата со скоростью 2 узла.
Все упомянутые аппараты являются экспериментальными, в настоящее время проводится их опытная эксплуатация, отрабатываются конструкции. Некоторые из них, такие как «Джонсон Си Линк», ВОЛ-Л1, «Мермайд-3», «Дип Вью» строятся малыми сериями.
Новые материалы и оригинальные технические решения со временем неизмеримо расширят возможности подводных аппаратов.