Покорение глубин- водолазное снаряжение и подводные аппараты. Почти космические скафандры

Военно-морской флот закончил испытания уникальных нормобарических скафандров, создающих водолазу на большой глубине атмосферные «земные» условия. Скафандры серии АС, созданные петербургской компанией «Дайвтехносервис», представляют собой гибрид батискафа и водолазного костюма. Они позволяют подводникам выполнять работы на глубинах свыше 500 м.

При помощи механических манипуляторов скафандра водолаз может совершать почти ювелирные операции, доступные только человеческим рукам. Изделие также предотвращает развитие кессонной болезни, когда из-за быстрого понижения давления при подъеме с глубины газы, растворенные в крови и тканях организма (азот, гелий, водород), начинают выделяться в виде пузырьков в кровь, разрушая стенки сосудов и блокируя кровоток.

В настоящее время испытания скафандров уже завершены, - рассказал «Известиям» представитель Военно-морского флота, знакомый с ситуацией. - В ходе работ были проведены не только глубоководные погружения в различных гидрографических и гидрологических условиях, но и выполнен ряд сложных монтажных глубоководных работ. В частности, с помощью двух скафандров с номерами АС-54 и АС-55 провели на Северном флоте ремонт линий связи, расположенных на глубине в несколько сот метров.

В «Дайвтехносервисе» «Известиям» подтвердили, что поставили российскому Военно-морскому флоту два одноместных и два двухместных нормобарических скафандра, которые получили наименования АС (автономные станции) и порядковые номера с 54-го по 57-й. Правда, от дальнейших комментариев в «Дайвтехносервисе» воздержались.

По данным «Известий», в настоящее время одна пара АС передана Черноморскому флоту, оставшиеся два - Северному флоту.

Внешне нормобарический скафандр, несмотря на свое название, напоминает скорее миниатюрный батискаф. При длине 2,5 м и ширине 1,5 м одноместный АС весит 1,5 т. В верхней части аппарата размещен обзорный купол, а по бокам корпуса крепятся металлические руки-манипуляторы. За счет использования четырех электродвигателей одноместные скафандры могут развивать под водой скорость до трех узлов, а система погружения позволяет опускаться на глубину до 600 м.

Двухместная версия - это два соединенных друг с другом одноместных скафандра. Один оператор отвечает за передвижение самого аппарата, а второй управляет работой рук-манипуляторов. Такой вариант скафандра весит чуть более 3 т.

Погружаются АС только в паре, помогая друг другу выполнять работы, а в случае необходимости проводят эвакуацию вышедшего из строя скафандра. При этом обе версии аппарата чрезвычайно мобильны, компактны и приспособлены к доставке с помощью вертолета.

В настоящее время подводная инфраструктура достигла того уровня сложности, когда применение телеуправляемых подводных аппаратов уже не позволяет оперативно устранять все возникающие чрезвычайные ситуации, - рассказал «Известиям» редактор интернет-проекта «Отвага-2004» Леонид Карякин. - Манипуляторы телеуправляемых комплексов не имеют точности и ограничены по времени действия, при этом обслуживание подобных машин стоит значительных средств.

По словам эксперта, российскому флоту необходимы легкие обитаемые батискафы -нормобарические скафандры, способные погружаться на достаточную глубину, где применение специалистов-водолазов уже невозможно. В то же время они должны иметь достаточно совершенные манипуляторы, чтобы устранять неисправности инфраструктуры. Это особенно актуально в свете наращивания российского военного присутствия в Арктике.

Сегодня в разделе “Фантастика” будет не рассказ, а статья о скафандрах, которые предшествовали появлению современных “оболочек” для космических путешественников.

К самой теме космоса они непосредственного отношения не имеют, однако дизайн этих изделий и их практическое применение оказало на разработку космических скафандров определенное влияние.

Например, работы на большой глубине доставляют не меньше проблем, чем в космическом пространстве. Если не больше.

Да и высотные скафандры тоже представляли собой, в своё время, последнее слово науки и техники.

Начнем как-раз с глубоководной темы, тем более, что интересных конструкций здесь имеется достаточно. Оцените глубину конструкторской мысли 19-20 веков!

Вот к примеру, жёсткий водолазный скафандр для подводного наблюдения и выполнения водолазных работ оператором находящимся в условиях нормального внутреннего давления. Это изделие немецких инженеров.

Короткая заметка:

“Первый пригодный для практического использования глубоководный водолазный скафандр был выпущен германской фирмой “Нейфельдт и Кунке” в 1923г. Он представлял собой полую металлическую конструкцию из двух частей,соединявшихся с помощью болтов на уровне груди водолаза. Внутри были установлены последовательно открывавшиеся водолазом баллоны с шестичасовым запасом сжатого воздуха.

Размеры скафандра позволяли водолазу время от времени вытаскивать руки из металлических клешней-захватов, с помощью которых он мог выполнять некоторые несложные виды работ. Подвижные элементы скафандра были снабжены шарнирными соединениями с шарикоподшипниками и водонепроницаемыми резиновыми уплотнениями. По окружности скафандра располагался балластный резервуар, придававший ему необходимую положительную или отрицательную плавучесть. Масса скафандра составляла 385 кг. Он успешно прошел испытания на глубине 152 м.”

К этому можно лишь добавить, что плавбаза “Saar” плавала преимущественно только на Балтийском море, где глубины совсем небольшие.

Не менее серьёзная и даже более высокотехнологичная (и эстетичная) конструкция ещё одного немецкого глубоководного скафандра. Было разработано, по меньшей мере, две модели. Одна из них представлена на фотографии, а вторая, судя по всему, сохранилась только в эскизах. По всей видимости, данный скафандр предполагалось использовать на глубинах около 100 метров.

А как вам вот такой скафандр? Кажется, как будто он сделан для фантастического фильма, однако это совершенно не так (хотя вполне могло бы быть). Читаем дословно из первоисточника:

“In 1914, mr MacDuffy constructed the first suit with ball bearings as the medium to provide movement to a joint.
The suit was tested in New York in 214 feet of water.
Source: Gary Harris, History of the Iron Suit.”
В переводе на русский это означает следующее:
“В 1914 году мистер МакДаффи сконструировал первый скафандр с шариковыми сочленениями как средства для предоставления движения сустава. Скафандр тестировался в Нью-Йорке на глубине 214 футов (около 70 метров).”

Правда, больше о нём информации нет.

Не менее интересна история скафандра разработанного братьями Карманьолле (Alphonse and Theodore Carmagnolle). Помимо тяжелой железной “брони” при разработке водолазного шлема они применили интересный технологический приём. Поскольку глубина погружения была свыше 30 метров давление на поверхность скафандра сильно возрастало. На иллюминаторы в том числе. Вот Карманьолле и решили сделать не три больших иллюминатора, а 20(!) более мелких. Определенный смысл в этом, конечно же, имелся. Но вот обзорность уменьшалась достаточно сильно.
Самое интересное заключается в том, что скафандры этого типа, первый их которых был собран в 1882(!) году, использовались более 20 лет. Весьма вероятно, что именно он подтолкнул создателей игры “Bioshock” (2007 год) на появление Big Daddy в специфических скафандрах со множеством иллюминаторов в шлеме.

Или вот такой скафандр, разработанный инженерами Бачененом и Гордоном (John Buchanan, Alexander Gordon) в очень далеком, теперь уже, 1894 году. Не правда ли, очень напоминает “космические технологии”. Справедливости ради надо отметить, что вплоть до 40-х гг. 20-го века космические скафандры представлялись если не именно такими, то по крайней мере очень похожими.
Обратите внимание, что в отличии от других скафандров Гордон предпринял попытку сделать свою конструкцию более гибкой, что позволило бы водолазу работать под водой с меньшими затратами сил. Взять к примеру тот же скафандр братьев Карманьолле, который весил больше человека и особыми удобствами не отличался. Правда, скафандр Гордона особо не прижился и дальнейшие сведения о нём отсутствуют.

Теперь перейдем к скафандрам высотным.

Первым на очереди снова будет немецкий скафандр летчиков-испытателей. Использовали его в 1944-1945 гг. Предназначался он для истребителей которые должны были действовать на высотах до 16 км. предполагалось, что именно с такой высоты можно будет проводить атаки на боевые порядки американских “летающих крепостей”. В данном случае скафандр использовался в процессе испытаний самолёта Horten Ho.229. Возможно, специально для него он и разрабатывался.

Второй снимок показывает нам британского пилота Ф.Свейна (F.Swain), совершившего в 1936 году на самолёте Bristol 138A подъём на высоту 15500 метров. Полёт состоялся 28-го октября – время не самое подходящее из-за сильных ветров, но тогда Великобритании надо было показать, что её пилоты и авиационная промышленность ничем не хуже итальянской. А ведь тогда было от чего кусать локти! Ведь до этого рекорд высоты был поставлен на серийном истребителе И-15 с высотным оборудованием, а немного после итальянцы “перебили” его на своём уже специализированном самолёте.

Кстати, по поводу итальянцев имеется такая историческая справка.

“1934 год – 14433 м. Коммандер Ренато Донати, вылетев 11 апреля 1934 года из Рима на Caproni Ca 161, установил новый мировой рекорд высоты. В конце 1930-х годов на таком самолете подполковник М. Пецци еще дважды бил мировые рекорды высоты. В 1938 году на Ca 161 bis (на фото) он набрал высоту 17 069 м – последний официальный мировой рекорд высоты, установленный на самолете с поршневым мотором.”

И это при том, сто Са.161 был бипланом с открытой кабиной пилота!

Последний фотоколлаж из советского журнала Наука и Жизнь за 1978 год.

Образцы первых высотных скафандров (слева направо): скафандр Ч–З (СССР, середина 30–х годов); скафандр Вилли Поста (США, середина 30–х годов); скафандр СК–ЦАГИ–8 (СССР, 1940 г.); скафандр ВСС–04 (СССР, 1950 г.).
Между прочим, упомянутый летчик Вилли Пост был одноглазым и, помимо высотных полётов, совершил несколько рекордных перелётов на дальность. Причем далеко не на самых совершенных самолётах. Героический был человек, одним словом.

Немного ссылок и первоисточников напоследок:
divingheritage.com – Armored Diving Suits
reibert.info – Форум Кушиуке – глубоководный скафандр
lib.ru – Джозеф Н.Горз. Подъем затонувших кораблей

Жесткий скафандр применяется для работы на больших глубинах. Он состоит из стальных корпуса и конечностей, которые должны обеспечить свободу движений рук и ног; для этого все соединения конечностей сделаны на шарнирах, представляющих наиболее слабое место жестких скафандров.

О герметичности мягких скафандров особенно беспокоиться не приходилось: там между наружным давлением воды и давлением воздуха в скафандре никакой разницы (перепада) не было. Совсем иначе в жестком скафандре. Здесь водолаз дышит воздухом, находящимся при атмосферном давлении, поэтому наружное давление воды не.уравновешивается давлением воздуха внутри скафандра. Достаточно появиться неплотности или небольшому отверстию в скафандре, как он будет мгновенно заполнен водой, и человек погибнет.

Количество воды, поступающее в отверстие любого погруженного сосуда, можно определить по формуле V=μ F√ 2gH
V - количество поступающей воды, м³ /сек;
F - площадь отверстия, м² ;
Н - глубина погружения, м;
μ =0,6 - коэффициент расхода;
g = 9,81 м/сек² - ускорение силы тяжести.
Для примера примем F= 1 см² , а H = 200 м; тогда
У = 0,0001-0,6√ 2*9,81*200 =0,0038 м³ /сек = 230 л/мин.

Это значит, что при площади отверстия всего 1 см² скафандр на глубине 200 м (был бы заполнен водой гораздо меньше чем за минуту.

Воде легче всего проникнуть в скафандр в местах уплотнений. В скафандре имеются неподвижные соединения, которые уплотняются либо прокладками из резины, кожи или пластмассы (например, в крышке люка и иллюминаторе), либо сальниками (например, в месте прохода телефонного кабеля). Подвижные соединения - шарниры уплотнять особенно сложно: ведь для того, чтобы две детали могли двигаться (вращаться) одна относительно другой, между ними должен быть зазор, а через этот зазор на глубине может ворваться вода.

Самые лучшие уплотнения для подвижных соединений - самоуплотняющие манжеты, изготовленные из пластичных материалов (резины или пластика). Первоначально манжета плотно прижимается к зазору специальным распорным кольцом. При погружении роль кольца выполняет вода: чем больше глубина и давление, тем плотнее прижимается манжета, обеспечивая тем самым водонепроницаемость соединения. Однако на больших глубинах манжета так сильно зажимает соединения, что водолаз уже не может пошевелить ни руками, ни ногами. Это - главная причина, ограничивающая глубину погружения в жестком скафандре величиной 200-250 м.

Рассмотрим жесткий панцирный водолазный скафандр системы Нейфельдт и Кунке, предназначенный для работы на глубине до 150 м и состоящий из стального корпуса и шарнирных конечностей.

В корпусе имеются люк для водолаза, иллюминаторы и осветительные приборы. Снаружи к корпусу прикреплены четыре кислородных баллона (емкостью каждый по 2 л при давлении -кислорода 150 атм), из которых по специальным трубопроводам кислород подается в скафандр. Количество подаваемого кислорода регулируется самим водолазом вручную посредством клапанов, расположенных внутри скафандра. Там же имеется химический поглотитель углекислоты.

Несмотря на огромный вес скафандра (в воздухе 450 кг), водолаз в нем легко передвигается по дну, так как благодаря потере веса в воде вес скафандра под водой равен всего 60 кг.

Для производства различных маневров на корпусе скафандра сзади и спереди установлены две балластные цистерны, заполняемые при погружении водой. Водолаз может вытеснить воздухом воду из цистерн (продуть цистерны), и тогда вес скафандра уменьшится до 10 кг. Продувая и заполняя цистерны водой, водолаз может самостоятельно погружаться, ложиться на дно и т. д. Хотя скафандр и подвешен к судну на канате, но в случае обрыва каната водолаз может всплыть самостоятельно. При аварийном всплытии для уменьшения веса скафандра отдается также электротелефонный кабель.

Скафандр снабжен приборами: глубиномером, манометром, термометром и телефонным аппаратом. В «руки» скафандра может быть вставлен любой нужный инструмент, в зависимости от рода выполняемой работы.

В конструкциях жестких скафандров можно выделить два направления. Первое направление - создание аппаратов с бронированным корпусом и шарнирными сочленениями, второе - на пружинной основе, без шарниров. Шарниры герметизировались парусиной, а кисти рук оставались открытыми. Воздух подавался с поверхности, а его излишки выходили через клапан на шлеме.
Через несколько лет, в 1912 г., итальянцы Л. Дюран (L. Durand) и М. Бамбино (М. Bambino) предложили буксируемую конструкцию жесткого скафандра , снабженную четырьмя сферическими дубовыми колесами. Проект не был реализован.
Основная проблема жестких скафандров - шарнирные соединения, которые не обеспечивали достаточной подвижности человека под водой в условиях повышенного внешнего давления. Пружинные скафандры также не обеспечивали необходимую подвижность, так как под давлением воды пружины сжимались. Другая проблема- снабжение водолаза воздухом. Шланговая подача воздуха дает возможность достаточно долго находиться под водой, но ограничивает свободу действий водолаза и глубину погружения и этим сводит до минимума достоинства жестких скафандров . Чтобы устранить этот недостаток, конструкторы отказывались от систем подачи воздуха с поверхности в ущерб времени пребывания под водой. В целом эти проблемы могут быть решены только с помощью систем регенерации воздуха.
Лишь спустя 200 лет после Лесбриджа создается реальная действующая модель жесткого скафандра . Его авторами были Нейфельдт и Кунке (1920). Аппарат весил 385 кг, имел автономность 6 ч и глубину погружения более 200 м (рис. 1.12). Плавучесть регулировалась как в подводной лодке - с помощью балластных цистерн, которые для погружения заполнялись водой, а для всплытия осушались запасом сжатого воздуха. В этой модели впервые была решена проблема шарнирных сочленений - внутри шарниров находились шариковые подшипники, а герметичность обеспечивалась резиновыми уплотнениями. Работоспособность скафандра была испытана фирмой «Сорима сэлвидж и Ко» при подъеме американского парохода «Вашингтон» с глубины около 100 м.
Затем были разработаны достаточно удачные скафандры Р. Галеацци и Дж. Перреса (1930). Жесткий скафандр Дж. Перреса «Тритония», в котором шарнирные поверхности изолировались специальной жидкостью, исключавшей усиление трения поверхностей при возрастающем внешнем давлении, послужил прототипом для серии современных нормобарических скафандров , названных так в честь первого испытателя «Тритонии» - Дж. Ларрета (Jim Larret). Эти скафандры изготовляются из легких сплавов или пластиков, имеют рабочую глубину погружения до 610 м при массе 410 кг (в воде около 27 кг). В 1970 г. в ходе эксперимента «Ихтиандр-70», проходившего на мысе Тарханкут (Крым, Черное море), акванавт И. Опша пробыл на глубинах 5-10 м 26 ч 15 мин. Для этих целей был сконструирован специальный скафандр (рис. 1.13). Затем это время было увеличено до 37 ч 40 мин С. Хацетом.
Как уже отмечалось, нормальное развитие жестких водолазных скафандров было невозможно без эффективных систем подачи воздуха. Предложенная Р. Дэйвисом в его наблюдательной камере система регенерации воздуха была затем реализована в аппаратах Левита (1918) и в других жестких скафандрах. Однако идея регенерации воздуха не являлась новой, если вспомнить жесткий скафандр Фреминета, а также идею российского инженера А. Н. Лодынина (1871). Аппарат Лодынина представлял собой герметичный сосуд, в котором располагалась установка для электролиза воды.
Дышать водолаз должен был кислородно-водородной смесью. В 1873 г. мичман российского флота А. Хотинский предложил

От внешней среды.

Части снаряжения образуют специальную оболочку, непроницаемую для газов и воды. Скафандры подразделяются на жёсткие (нормобарические, или атмосферные) и мягкие.

Жёсткий водолазный скафандр

Также называется нормобарическим , или атмосферным .

По ГОСТ Р 52119-2003: Жёсткий водолазный скафандр предназначен для подводного наблюдения и выполнения водолазных работ оператором находящимся в условиях нормального внутреннего давления (Техника водолазная. Термины и определения ).

Снаряжение, предназначенное для глубоководных (до 600 метров) работ, во время которых на водолаза действует обычное атмосферное давление, что снимает проблему декомпрессии , исключает азотное , кислородное и иные отравления.

В настоящее время на снабжении ВМФ России находится четыре комплекта жёстких водолазных скафандров «HS-1200» (канадской фирмы «Oceanworks») с рабочей глубиной погружения 365 метров.

Мягкий водолазный скафандр

Изготовлен из резины, шлем сделан из металла. Не изолирует водолаза от воздействия давления внешней среды (воды). Самым простым примером мягкого водолазного скафандра может служить трехболтовое водолазное снаряжение .

См. также

Напишите отзыв о статье "Водолазный скафандр"

Ссылки

• www.divingheritage.com/atmospheric.htm
• www.divingheritage.com/armored.htm
• www.divingheritage.com/sam.htm

Отрывок, характеризующий Водолазный скафандр

«Сами себя богу предадим, – повторила в своей душе Наташа. – Боже мой, предаю себя твоей воле, – думала она. – Ничего не хочу, не желаю; научи меня, что мне делать, куда употребить свою волю! Да возьми же меня, возьми меня! – с умиленным нетерпением в душе говорила Наташа, не крестясь, опустив свои тонкие руки и как будто ожидая, что вот вот невидимая сила возьмет ее и избавит от себя, от своих сожалений, желаний, укоров, надежд и пороков.
Графиня несколько раз во время службы оглядывалась на умиленное, с блестящими глазами, лицо своей дочери и молилась богу о том, чтобы он помог ей.
Неожиданно, в середине и не в порядке службы, который Наташа хорошо знала, дьячок вынес скамеечку, ту самую, на которой читались коленопреклоненные молитвы в троицын день, и поставил ее перед царскими дверьми. Священник вышел в своей лиловой бархатной скуфье, оправил волосы и с усилием стал на колена. Все сделали то же и с недоумением смотрели друг на друга. Это была молитва, только что полученная из Синода, молитва о спасении России от вражеского нашествия.
– «Господи боже сил, боже спасения нашего, – начал священник тем ясным, ненапыщенным и кротким голосом, которым читают только одни духовные славянские чтецы и который так неотразимо действует на русское сердце. – Господи боже сил, боже спасения нашего! Призри ныне в милости и щедротах на смиренные люди твоя, и человеколюбно услыши, и пощади, и помилуй нас. Се враг смущаяй землю твою и хотяй положити вселенную всю пусту, восста на ны; се людие беззаконии собрашася, еже погубити достояние твое, разорити честный Иерусалим твой, возлюбленную тебе Россию: осквернити храмы твои, раскопати алтари и поругатися святыне нашей. Доколе, господи, доколе грешницы восхвалятся? Доколе употребляти имать законопреступный власть?