Подводный аппарат
Подво́дный аппара́т, обитаемое или необитаемое техническое сооружение, перемещающееся в толще воды и/или по дну. Используется для подводных наблюдений, научных исследований, поисковых и аварийно-спасательных операций, а также различных производственных работ. Обитаемые подводные аппараты управляются экипажем, находящимся непосредственно в подводном аппарате, необитаемые – экипажем, работающим на судне-носителе дистанционно, либо автоматически, по заданной программе. Подводные аппараты делятся на автономные (работают в автономном подводном плавании в сопровождении судна-носителя, имеют полный комплекс систем и устройств, обеспечивающих самостоятельное подводное плавание) и привязные – осуществляется непосредственная связь с судном-носителем с помощью троса или кабель-троса (совмещает функции буксирного троса и электрического кабеля для передачи электроэнергии, информации), поэтому часть систем у них отсутствует. Для выполнения подводных работ привязные подводные аппараты могут опускаться в море с борта судна-носителя, лежащего в дрейфе (опускаемый подводный аппарат), буксироваться в подводном положении судном-носителем (буксируемый подводный аппарат); автономные подводные аппараты – дрейфовать в толще воды (дрейфующий подводный аппарат) или перемещаться под водой (в том числе по грунту) с помощью собственных движителей (самоходный подводный аппарат). По глубине проведения работ различаются подводные аппараты для малых глубин (до 600 м), средних глубин (до 2 тыс. м) и глубоководные (свыше 2 тыс. м).
Обитаемые подводные аппараты (экипаж 2–6 человек) включают герметичный прочный корпус (воспринимает гидростатическое давление воды), входной люк и иллюминаторы, систему жизнеобеспечения, системы погружения, всплытия и движения, средства навигации и связи, задающие органы манипуляторов и другое оборудование. Прочный корпус для небольших глубин обычно имеет форму цилиндра с полусферическими оконечностями, для средних – форму эллипсоида, для больших – сферы; создаётся из высокопрочных конструкционных материалов (используют высокопрочную сталь, алюминиевые сплавы, титан, армированный стекловолокном пластик и специальное стекло). Для уменьшения массы и габаритов подводного аппарата часть оборудования (движительно-рулевые комплексы, исполнительные устройства манипуляторов, светильники, телевизионная и научная аппаратура и др.) размещают вне прочного корпуса. Прочный корпус и вынесенное за его пределы оборудование окаймляются обтекаемым лёгким корпусом, изготовленным из алюминиевых сплавов, армированного стекловолокном пластика и других лёгких материалов. Погружение подводного аппарата обеспечивается обычно заполнением морской водой балластных цистерн, расположенных снаружи прочного корпуса, всплытие – их продуванием сжатым воздухом, откачкой насосами или сбросом твёрдого балласта.
Обитаемыми подводными аппаратами являются спускаемые на тросе с судна-носителя батисферы (экипаж 1–2 человека, максимальная глубина погружения 1360 м) – толстостенные наблюдательные камеры, способные выдерживать давление больших глубин, с иллюминаторами и входным люком, оснащённые светильниками, фотокиноаппаратурой, телефонной связью и измерительными приборами, и гидростаты (экипаж 1–3 человека, глубина погружения до 300 м), которые в отличие от шарообразных батисфер имеют цилиндрическую форму co сферическими днищами. Для достижения предельных глубин (например, 10 919 м – дно Марианской впадины) используются батискафы (автономный самоходный глубоководный обитаемый подводный аппарат, экипаж 1–3 человека), состоящие из лёгкого стального корпуса-поплавка, наполненного для создания плавучести бензином, и жёстко соединённой с ним батисферы (гондолы), в которой размещается экипаж, научные приборы и оборудование аппарата. Всплытие и погружение батискафа регулируется балластом. Однако, несмотря на возможность достижения предельных глубин, батискафы имеют малую манёвренность, значительную массу и габариты, что вызывает проблему транспортировки подводного аппарата на большие расстояния. У обитаемых подводных аппаратов, предназначенных для использования на меньших и средних глубинах, запас плавучести обеспечивается главным образом объёмом прочного корпуса. По конструктивным особенностям их можно разделить на два типа: напоминающие подводную лодку и со сферическими или эллипсоидными прочными корпусами. Особые группы составляют аппараты с водолазным отсеком.
В конце 20 в. для исследования Мирового океана разработаны обитаемые подводные аппараты с ядерной энергетической установкой, которые отличаются от подводной лодки значительно большей глубиной погружения (свыше 1 тыс. м), прочным корпусом (в основном сферической формы), более высокой манёвренностью во всех плоскостях, способностью ложиться на грунт и проводить различные подводно-технические работы на грунте, большим количеством забортного оборудования, рассчитанного на предельную глубину погружения, наличием иллюминаторов для визуального осмотра исследуемых объектов.
Необитаемые подводные аппараты в основном привязные (буксируемые или самоходные), управляемые по кабель-тросу с пульта, расположенного на судне-носителе. Двигаются в толще воды или по дну; оснащены специальным оборудованием, приборами и инструментами, соответствующими характеру выполняемых задач, а также навигационной системой, связанной с навигационной системой судна-носителя. Самоходные необитаемые подводные аппараты имеют движительно-рулевые комплексы. Основные области применения: научно-исследовательские поисковые работы, простейшие монтажно-демонтажные и ремонтные работы на нефтяных и газовых установках. Автономные необитаемые подводные аппараты – дрейфующие или самоходные – управляются автоматически по заданной программе; отличаются отсутствием кабельной линии связи и электроснабжения с судном-носителем. Управляющие и информационные сигналы передаются по гидроакустическому каналу. Такие подводные аппараты обычно состоят из корпуса обтекаемой формы с размещёнными внутри блоками навигационных приборов и управления движительно-рулевого комплекса, бортовыми системами сбора и обработки информации; могут использоваться в толще воды и на дне в научно-исследовательских целях.
B 1911 г. американский инженер Г. Гартман построил гидростат, в котором была достигнута рекордная глубина 458 м. В 1923 в CCCP инженер E. Г. Даниленко создал гидростат, предназначенный для поиска затонувших судов. B 1927 г. на нём совершила погружение по геологической программе геолог M. B. Клёнова (первая женщина-гидронавт). B 1929 г. американские учёные У. Биби и O. Бартон сконструировали батисферу «Век прогресса». В 1948 г. автономный подводный аппарат – батискаф построен O. Пиккаром. В 1949 г. Бартон погрузился на глубину 1375 м. Малогабаритный, легко транспортируемый обитаемый подводный аппарат для малых глубин («Ныряющее блюдце») создан в 1959 г. под руководством Ж.-И. Кусто. С 1960-x гг. в различных странах интенсивно строятся малогабаритные автономные обитаемые подводные аппараты. Строительство в 1967 г. подводного аппарата «Дип Дайвер» (США) положило начало развитию подобных аппаратов со шлюзовым отсеком для выхода водолазов в воду. Созданы мобильные крупнотоннажные (до 800 т) подводные исследовательские и технические аппараты, обеспечивающие работу и отдых водолазов в режиме длительного пребывания под давлением. Первым отечественным глубоководным аппаратом можно считать «Север-2» (1970). B 1980-x гг. создаются полностью автоматические автономные телеуправляемые подводные аппараты с рабочей глубиной погружения 6 тыс. м. Среди привязных телеуправляемых подводных аппаратов за рубежом с начала 1980-x гг. получили распространение малогабаритные (до 800 мм), лёгкие (до 100 кг) и мобильные привязные аппараты (типа PCB-225 и «Скорпио» – США; «Трек» – Канада), для доставки которых к месту работы используются специальные подводные боксы-носители. Один из первых необитаемых буксируемых подводных аппаратов – океанологический комплекс «Дип тоу», построенный в 1963 г. в США. В последующие годы созданы буксируемые подводные аппараты («Ангус», «ДСС-125» и «Арго» – США, «Звук» – CCCP), позволяющие осуществлять поисковые операции, картографирование и фотосъёмку дна. Первые советские геологические экспедиции с использованием подводного аппарата типа «Пайсис», «Звук», «Манта» проведены на озеро Байкал (1977), в Красноморском рифте (1979–1980) и рифте Рейкьянес в Атлантическом океане, в Тихом океане (1980-e гг.). Среди отечественных подводных аппаратов наиболее известны глубоководные обитаемые «Мир-1» и «Мир-2» (использовались при съёмках фильмов Дж. Кэмерона «Титаник», «Призраки бездны: Титаник» в 1997 и «Экспедиция: Бисмарк» в 2002). Одним из современных глубоководных подводных аппаратов РФ является «Русь» (1999, экипаж 3 человека, глубина погружения до 6 тыс. м, автономность 72 ч).