Підкорення глибин - водолазне спорядження та підводні апарати. Майже космічні скафандри

Військово-морський флот закінчив випробування унікальних нормобаричних скафандрів, які створюють водолазу на великій глибині атмосферні «земні» умови. Скафандри серії АС, створені петербурзькою компанією «Дайвтехносервіс», є гібридом батискафу та водолазного костюма. Вони дозволяють підводникам виконувати роботи на глибинах понад 500 метрів.

За допомогою механічних маніпуляторів скафандра водолаз може здійснювати майже ювелірні операції, доступні лише людським рукам. Виріб також запобігає розвитку кесонної хвороби, коли через швидке зниження тиску при підйомі з глибини гази, розчинені в крові та тканинах організму (азот, гелій, водень), починають виділятися у вигляді бульбашок у кров, руйнуючи стінки судин та блокуючи кровотік.

Наразі випробування скафандрів вже завершені, - розповів представник Військово-морського флоту, знайомий із ситуацією. - У ході робіт було проведено не лише глибоководні занурення у різних гідрографічних та гідрологічних умовах, а й виконано низку складних монтажних глибоководних робіт. Зокрема, за допомогою двох скафандрів із номерами АС-54 та АС-55 провели на Північному флоті ремонт ліній зв'язку, розташованих на глибині кілька сотень метрів.

У «Дайвтехносервісі» «Известиям» підтвердили, що поставили російському Військово-морському флоту два одномісні та два двомісні нормобаричні скафандри, які отримали найменування АС (автономні станції) та порядкові номери з 54-го по 57-й. Щоправда, від подальших коментарів у Дайвтехносервісі утрималися.

За даними «Известий», в даний час одна пара АС передана Чорноморському флоту, два - Північному флоту.

Зовні нормобаричний скафандр, незважаючи на свою назву, нагадує швидше за мініатюрний батискаф. При довжині 2,5 м та ширині 1,5 м одномісний АС важить 1,5 т. У верхній частині апарату розміщений оглядовий купол, а з боків корпусу кріпляться металеві руки-маніпулятори. За рахунок використання чотирьох електродвигунів одномісні скафандри можуть розвивати під водою швидкість до трьох вузлів, а система занурення дозволяє опускатися на глибину до 600 м-коду.

Двомісна версія - це два з'єднані один з одним одномісні скафандра. Один оператор відповідає за пересування самого апарата, а другий керує роботою рук-маніпуляторів. Такий варіант скафандра важить трохи більше ніж 3 т.

Занурюються АС тільки в парі, допомагаючи один одному виконувати роботи, а в разі необхідності проводять евакуацію скафандра, що вийшов з ладу. При цьому обидві версії апарата надзвичайно мобільні, компактні та пристосовані до доставки за допомогою вертольота.

В даний час підводна інфраструктура досягла того рівня складності, коли застосування телекерованих підводних апаратів вже не дозволяє оперативно усувати всі виникаючі надзвичайні ситуації, – розповів «Известиям» редактор інтернет-проекту «Відвага-2004» Леонід Карякін. - Маніпулятори телекерованих комплексів не мають точності та обмежені за часом дії, при цьому обслуговування таких машин коштує значних коштів.

За словами експерта, російському флоту необхідні легкі батискафи -нормобаричні скафандри, здатні занурюватися на достатню глибину, де застосування фахівців-водолазів вже неможливо. У той же час вони повинні мати досить досконалі маніпулятори, щоб усунути несправності інфраструктури. Це особливо актуально у світлі нарощування російської військової присутності в Арктиці.

Сьогодні у розділі "Фантастика" буде не розповідь, а стаття про скафандри, які передували появі сучасних "оболонок" для космічних мандрівників.

До самої теми космосу вони безпосередньо не мають, проте дизайн цих виробів та їх практичне застосуваннязробило на розробку космічних скафандрів певний вплив.

Наприклад, роботи на великій глибині доставляють не менше проблемніж у космічному просторі. Якщо не більше.

Та й висотні скафандри теж являли собою свого часу останнє слово науки і техніки.

Почнемо саме з глибоководної теми, тим більше, що цікавих конструкцій тут є достатньо. Оцініть глибину конструкторської думки 19-20 століть!

Ось наприклад, жорсткий водолазний скафандр для підводного спостереження та виконання водолазних робіт оператором, який перебуває в умовах нормального внутрішнього тиску. Це виріб німецьких інженерів.

Коротка нотатка:

Перший придатний для практичного використання глибоководний водолазний скафандр був випущений німецькою фірмою Нейфельдт і Кунке в 1923р. Він був порожнистою металевою конструкцією з двох частин, що з'єднувалися за допомогою болтів на рівні грудей водолаза. Усередині були встановлені балони з шестигодинним запасом стисненого повітря, що послідовно відкривалися водолазом.

Розміри скафандра дозволяли водолазу час від часу витягувати руки з металевих клешнів-захоплень, за допомогою яких він міг виконувати деякі нескладні види робіт. Рухливі елементи скафандра були забезпечені шарнірними з'єднаннями із шарикопідшипниками та водонепроникними гумовими ущільненнями. По колу скафандра розташовувався баластовий резервуар, що надавав йому необхідну позитивну чи негативну плавучість. Маса скафандра складала 385 кг. Він успішно пройшов випробування на глибині 152 м.

До цього можна лише додати, що плавбаза Saar плавала переважно тільки на Балтійському морі, де глибини зовсім невеликі.

Не менш серйозна і навіть високотехнологічна (і естетична) конструкція ще одного німецького глибоководного скафандра. Було розроблено щонайменше дві моделі. Одна з них представлена ​​на фотографії, а друга, зважаючи на все, збереглася тільки в ескізах. Очевидно, цей скафандр передбачалося використовувати на глибинах близько 100 метрів.

А як вам такий скафандр? Здається, ніби він зроблений для фантастичного фільму, проте це зовсім не так (хоча цілком могло б бути). Читаємо дослівно з першоджерела:

“У 1914 році, mr MacDuffy сконструйовано першу лазню з кулями, як медіа, щоб здійснювати рух до joint.
The suit was tested in New York in 214 feet of water.
Source: Gary Harris, History of the Iron Suit.
У перекладі російською це означає таке:
“У 1914 році містер МакДаффі сконструював перший скафандр із кульковими зчленуваннями як засоби для надання руху суглоба. Скафандр тестувався у Нью-Йорку на глибині 214 футів (близько 70 метрів).

Щоправда, більше інформації про нього немає.

Не менш цікавою є історія скафандра розробленого братами Карманьолле (Alphonse and Theodore Carmagnolle). Крім важкої залізної “броні” розробки водолазного шолома вони застосували цікавий технологічний прийом. Оскільки глибина занурення була понад 30 метрів, тиск на поверхню скафандра сильно зростав. На ілюмінатори у тому числі. Ось Карманьолле і вирішили зробити не три великі ілюмінатори, а 20(!) дрібніших. Певний сенс у цьому, звичайно, був. Але оглядовість зменшувалася досить сильно.
Найцікавіше полягає в тому, що скафандри цього типу, перший з яких був зібраний у 1882(!) році, використовувалися понад 20 років. Цілком імовірно, що саме він підштовхнув творців гри "Bioshock" (2007 рік) на появу Big Daddy у специфічних скафандрах з безліччю ілюмінаторів у шоломі.

Або ось такий скафандр, розроблений інженерами Бачененом та Гордоном (John Buchanan, Alexander Gordon) у дуже далекому, тепер уже, 1894 року. Чи не так, дуже нагадує “космічні технології”. Заради справедливості слід зазначити, що аж до 40-х років. 20-го століття космічні скафандри уявлялися якщо не саме такими, то, принаймні, дуже схожими.
Зверніть увагу, що на відміну від інших скафандрів Гордон зробив спробу зробити свою конструкцію гнучкішою, що дозволило б водолазу працювати під водою з меншими витратами сил. Взяти наприклад той самий скафандр братів Карманьолле, який важив більше людинита особливими зручностями не відрізнявся. Щоправда, скафандр Гордона особливо не прижився і подальших відомостей про нього немає.

Тепер перейдемо до скафандрів висотних.

Першим на черзі знову буде німецький скафандр льотчиків-випробувачів. Використовували його у 1944-1945 роках. Призначався він для винищувачів, які мали діяти на висотах до 16 км. передбачалося, що саме з такої висоти можна буде проводити атаки на бойові порядки американських фортець, що “літають”. У цьому випадку скафандр використовувався у процесі випробувань літака Horten Ho.229. Можливо, спеціально для нього він розроблявся.

Другий знімок показує нам британського пілота Ф.Свейна (F.Swain), який здійснив у 1936 році літаком Bristol 138A підйом на висоту 15500 метрів. Політ відбувся 28-го жовтня - час не найкращий через сильні вітри, але тоді Великобританії треба було показати, що її пілоти і авіаційна промисловістьнічим не гірше за італійську. Адже тоді було від чого кусати лікті! Адже раніше рекорд висоти був поставлений на серійному винищувачі І-15 з висотним обладнанням, а трохи після італійці "перебили" його на своєму вже спеціалізованому літаку.

До речі, щодо італійців є така історична довідка.

“1934 - 14433 м. Коммандер Ренато Донаті, вилетівши 11 квітня 1934 з Риму на Caproni Ca 161, встановив новий світовий рекорд висоти. Наприкінці 1930-х років на такому літаку підполковник М. Пецці ще двічі бив світові рекорди висоти. 1938 року на Ca 161 bis (на фото) він набрав висоту 17 069 м – останній офіційний світовий рекорд висоти, встановлений на літаку з поршневим мотором.”

І це при тому, що сто Са.161 був біпланом з відкритою кабіною пілота!

Останній фотоколаж з радянського журналуНаука та Життя за 1978 рік.

Зразки перших висотних скафандрів (зліва направо): скафандр Ч-З (СРСР, середина 30-х років); скафандр Віллі Поста (США, середина 30-х років); скафандр СК-ЦАГІ-8 (СРСР, 1940 р.); скафандр ВСС-04 (СРСР, 1950 р.).
Між іншим, згаданий льотчик Віллі Пост був однооким і, крім висотних польотів, здійснив кілька рекордних перельотів на дальність. Причому далеко не на найдосконаліших літаках. Героїчна була людина, одним словом.

Трохи посилань та першоджерел наостанок:
divingheritage.com – Armored Diving Suits
reibert.info – Форум Кушиуке – глибоководний скафандр
lib.ru - Джозеф Н.Горз. Підйом затонулих кораблів

Жорсткий скафандр використовується для роботи на великих глибинах. Він складається із сталевих корпусів та кінцівок, які мають забезпечити свободу рухів рук та ніг; для цього всі з'єднання кінцівок зроблені на шарнірах, що становлять найслабше місце жорстких скафандрів.

Про герметичність м'яких скафандрів особливо турбуватися не доводилося: там між зовнішнім тиском води та тиском повітря у скафандрі жодної різниці (перепаду) не було. Зовсім інакше у жорсткому скафандрі. Тут водолаз дихає повітрям, що знаходиться при атмосферному тиску, тому зовнішній тиск води не врівноважується тиском повітря всередині скафандра. Достатньо з'явитися нещільності або невеликому отвору в скафандрі, як його миттєво заповнить водою, і людина загине.

Кількість води, що надходить в отвір будь-якої зануреної судини, можна визначити за формулою V=μ F 2gH
V - кількість води, що надходить, м? /сек;
F - площа отвору, м ²;
Н – глибина занурення, м;
μ =0,6 - коефіцієнт витрати;
g = 9,81 м/сек - прискорення сили тяжіння.
Для прикладу приймемо F = 1 см , а H = 200 м; тоді
У = 0,0001-0,6√2 * 9,81 * 200 = 0,0038 м /сек = 230 л / хв.

Це означає, що при площі отвору всього 1 см² скафандр на глибині 200 м (заповнений водою набагато менше ніж за хвилину).

Воді найлегше проникнути у скафандр у місцях ущільнень. У скафандрі є нерухомі з'єднання, які ущільнюються або прокладками з гуми, шкіри або пластмаси (наприклад, кришці люка та ілюмінаторі), або сальниками (наприклад, у місці проходу телефонного кабелю). Рухливі з'єднання - шарніри ущільнювати особливо складно: адже для того, щоб дві деталі могли рухатися одна відносно іншої, між ними повинен бути зазор, а через цей зазор на глибині може увірватися вода.

Найкращі ущільнення для рухомих з'єднань - манжети, що самоущільнюють, виготовлені з пластичних матеріалів (гуми або пластику). Спочатку манжета щільно притискається до зазору спеціальним кільцем розпірного. При зануренні роль кільця виконує вода: що більше глибина і тиск, то щільніше притискається манжета, забезпечуючи цим водонепроникність з'єднання. Однак на великих глибинах манжета так сильно затискає з'єднання, що водолаз уже не може поворухнути ні руками, ні ногами. Це - головна причина, що обмежує глибину занурення у жорсткому скафандрі завбільшки 200-250 м.

Розглянемо жорсткий панцирний водолазний скафандр системи Нейфельдт і Кунке, призначений для роботи на глибині до 150 м, що складається із сталевого корпусу та шарнірних кінцівок.

У корпусі є люк для водолазу, ілюмінатори та освітлювальні прилади. Зовні до корпусу прикріплені чотири кисневі балони (ємністю кожен по 2 л при тиску кисню 150 атм), з яких по спеціальних трубопроводах кисень подається в скафандр. Кількість кисню, що подається, регулюється самим водолазом вручну за допомогою клапанів, розташованих усередині скафандра. Там є хімічний поглинач вуглекислоти.

Незважаючи на величезну вагу скафандра (у повітрі 450 кг), водолаз у ньому легко пересувається по дну, оскільки завдяки втраті ваги у воді вага скафандра під водою дорівнює всього 60 кг.

Для виробництва різних маневрів на корпусі скафандра ззаду та спереду встановлено дві баластові цистерни, що заповнюються при зануренні водою. Водолаз може витіснити повітрям воду з цистерн (продути цистерни), і тоді вага скафандра зменшиться до 10 кг. Продуваючи і заповнюючи цистерни водою, водолаз може самостійно занурюватися, лягати на дно і т. д. Хоча скафандр і підвішений до судна на канаті, але у разі обриву каната водолаз може випливти самостійно. При аварійному спливанні зменшення ваги скафандра віддається також електротелефонний кабель.

Скафандр забезпечений приладами: глибиноміром, манометром, термометром та телефонним апаратом. У «руки» скафандра може бути вставлений будь-який потрібний інструмент, залежно від роду роботи, що виконується.

У конструкціях жорстких скафандрівможна виділити два напрями. Перший напрямок - створення апаратів з броньованим корпусом та шарнірними зчленуваннями, другий - на пружинній основі, без шарнірів. Шарніри герметизувалися парусиною, а кисті рук залишалися відкритими. Повітря подавалося з поверхні, а його надлишки виходили через клапан на шоломі.
Через кілька років, в 1912 р., італійці Л. Дюран (L. Durand) і М. Бамбіно (М. Bambino) запропонували конструкцію, що буксирується. жорсткого скафандру, з чотирма сферичними дубовими колесами. Проект не було реалізовано.
Основна проблема жорстких скафандрів- шарнірні сполуки, які не забезпечували достатньої рухливості людини під водою за умов підвищеного зовнішнього тиску. Пружинні скафандри також забезпечували необхідну рухливість, оскільки під тиском води пружини стискалися. Інша проблема-постачання водолаза повітрям. Шлангова подача повітря дає можливість досить довго перебувати під водою, але обмежує свободу дій водолаза та глибину занурення і цим зводить до мінімуму переваги жорстких скафандрів. Щоб усунути цей недолік, конструктори відмовлялися від систем подачі повітря із поверхні на шкоду часу перебування під водою. Загалом ці проблеми можуть бути вирішені лише за допомогою систем регенерації повітря.
Лише через 200 років після Лесбріджа створюється реальна модель, що діє. жорсткого скафандру. Його авторами були Нейфельдт та Кунке (1920). Апарат важив 385 кг, мав автономність 6 год та глибину занурення понад 200 м (рис. 1.12). Плавучість регулювалася як у підводному човні – за допомогою баластових цистерн, які для занурення заповнювалися водою, а для випливання осушувалися запасом стисненого повітря. У цій моделі вперше було вирішено проблему шарнірних зчленувань - усередині шарнірів знаходилися кулькові підшипники, а герметичність забезпечувалася гумовими ущільненнями. Працездатність скафандрабула випробувана фірмою «Сорима селвідж і Ко» під час підйому американського пароплава «Вашингтон» із глибини близько 100 м-коду.
Потім були розроблені досить вдалі скафандриР. Галеацці та Дж. Перреса (1930). Жорсткий скафандр Дж. Перреса «Трітонія», в якому шарнірні поверхні ізолювалися спеціальною рідиною, яка виключала посилення тертя поверхонь при зростаючому зовнішньому тиску, послужив прототипом для серії сучасних нормобаричних скафандрів, названих так на честь першого випробувача "Тритонії" - Дж. Ларрета (Jim Larret). Ці скафандри виготовляються з легких сплавів чи пластиків, мають робочу глибину занурення до 610 м при масі 410 кг (у воді близько 27 кг). У 1970 р. в ході експерименту "Іхтіандр-70", що проходив на мисі Тарханкут (Крим, Чорне море), акванавт І. Опша пробув на глибинах 5-10 м 26 год 15 хв. Для цього було сконструйовано спеціальний скафандр (рис. 1.13). Потім цей час було збільшено до 37 год. 40 хв. Хацетом.
Як зазначалося, нормальний розвиток жорстких водолазних скафандрівбуло неможливо без ефективних системподачі повітря. Запропонована Р. Дейвісом у його спостережній камері система регенерації повітря була потім реалізована в апаратах Левіта (1918) та інших жорстких скафандрах. Однак ідея регенерації повітря не була новою, якщо згадати жорсткий скафандрФремінета, і навіть ідею російського інженера А. М. Лодиніна (1871). Апарат Лодиніна був герметичною посудиною, в якій розташовувалася установка для електролізу води.
Дихати водолаз мав киснево-водневою сумішшю. У 1873 р. мічман російського флотуО. Хотинський запропонував

Від зовнішнього середовища.

Частини спорядження утворюють спеціальну оболонку, непроникну для газів та води. Скафандри поділяються на жорсткі (нормобаричні, або атмосферні) та м'які.

Жорсткий водолазний скафандр

Також називається нормобаричним, або атмосферним.

За ГОСТ Р 52119-2003: Жорсткий водолазний скафандрпризначений для підводного спостереження та виконання водолазних робіт оператором, який перебуває в умовах нормального внутрішнього тиску ( Техніка водолазна. Терміни та визначення).

Спорядження, призначене для глибоководних (до 600 метрів) робіт, під час яких на водолаза діє нормальний атмосферний тиск, що знімає проблему декомпресії, виключає азотне, кисневе та інші отруєння.

В даний час на постачанні ВМФ Росії знаходиться чотири комплекти жорстких водолазних скафандрів "HS-1200" (канадської фірми "Oceanworks") робочою глибиноюзанурення 365 метрів.

М'який водолазний скафандр

Виготовлений із гуми, шолом зроблений із металу. Чи не ізолює водолаза від впливу тиску зовнішнього середовища (води). Самим простим прикладомм'якого водолазного скафандра може бути триболтове водолазне спорядження.

також

Напишіть відгук про статтю "Водолазний скафандр"

Посилання

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

Уривок, що характеризує водолазний скафандр

«Самі себе богу зрадимо, – повторила у своїй душі Наталя. - Боже мій, віддаю себе твоїй волі, - думала вона. - Нічого не хочу, не бажаю; навчи мене, що робити, куди вжити свою волю! Та візьми мене, візьми мене! - З зворушеним нетерпінням у душі говорила Наталка, не хрестячись, опустивши свої тонкі руки і ніби очікуючи, що ось ось невидима сила візьме її і позбавить себе, від своїх жалю, бажань, докорів, надій і пороків.
Графіня кілька разів під час служби оглядалася на зворушене, з блискучими очима, обличчя своєї дочки і молилася богові, щоб він допоміг їй.
Несподівано, в середині і не в порядку служби, який Наташа добре знала, дячок виніс лавку, ту саму, на якій читалися уклінні молитви в трійцин день, і поставив її перед царськими дверима. Священик вийшов у своїй ліловій оксамитовій скуфі, оправив волосся і зусилля став на коліна. Все зробили те саме і з подивом дивилися один на одного. Це була молитва, щойно отримана з Синоду, молитва про порятунок Росії від ворожої навали.
– «Господи боже сил, боже спасіння нашого, – почав священик тим ясним, ненапишним і лагідним голосом, яким читають лише одні духовні слов'янські читці і який так чудово діє на російське серце. – Господи боже сил, боже спасіння нашого! Поглянь нині в милості та щедростях на смиренних людей твоїх, і людинолюбно почуй, і пощади, і помилуй нас. Ось ворог бентежить землю твою і хай покласти всесвіт порожню, повстання на нас. всі люди беззаконні зібравшись, щоб погубити надбання твоє, розорити чесний Єрусалим твій, кохану тобі Росію: осквернити храми твої, розкопати вівтарі та посваритися святині нашій. Доки, господи, доки грішниці вихваляться? Доки використовувати незаконну владу?