Что такое батискаф и батисфера. Предельное погружение

Мировой океан покрывает примерно три четверти поверхности Земли, однако наши сведения о нём по-прежнему остаются неполными. Поскольку для человечества очень важен вопрос эксплуатации морских ресурсов, возникает необходимость тщательно изучить подводный мир нашей планеты. Весьма значительную роль в подобных изысканиях играют субмарины и батискафы . По утверждениям историков, попытки исследования морских глубин предпринимались человеком ещё во времена античности.

Из записок Аристотеля следует, что армия Александра Великого использовала погружаемый колокол для сбора информации о подводной части защитных сооружений города Тира. Упоминания об устройствах, использовавшихся для погружения под воду, содержатся в книге венецианского инженера Роберта Вальтурия; кроме того, схемы подобных аппаратов можно обнаружить среди набросков Леонардо да Винчи. Голландский медик Корнелиус ван Дреббель сконструировал подводную лодку , состоявшую из деревянного остова, обтянутого пропитанной жиром кожей.

Эта подводная лодка была способна принять на борт до 20 человек, погружаться на глубину 4 — 5 метров и оставаться под водой в течение нескольких часов. Начиная с позапрошлого столетия, одна за другой стали появляться новые, всё более совершенные конструкции подводных аппаратов. Среди первых выдающихся создателей образцов подводных лодок следует назвать Роберта Фултона, Дэвида Бушнелла, Вильгельма Бауэра, Ефима Никонова и Степана Джевецкого. У основной массы подводных лодок два корпуса, помещённых один в другой. С увеличением глубины на 10 см давление воды возрастает. Забортная вода поступает в цистерны, масса лодки увеличивается и последняя погружается под воду. Чтобы субмарина могла вернуться на поверхность, в цистерны нагнетается сжатый воздух, вытесняющий воду за борт. Для корректировки глубины подводного положения могут наполняться водой или продуваться небольшие — маневровые — балластные цистерны.

Для изменения глубины погружения судна могут быть использованы также горизонтальные рули, однако они эффективны лишь в том случае, когда субмарина имеет ход. В движение подводная лодка приводится с помощью дизельных и электрических двигателей. Дизель используется для хода в надводном положении и может одновременно заряжать аккумуляторы, служащие источником энергии для электродвигателей, включающихся под водой. Описанная конструкция не является общей для всех типов подводных лодок. Многие современные боевые субмарины оснащены атомными двигателями и поэтому могут вообще не подниматься на поверхность до тех пор, пока не подойдут к концу запасы воздуха для экипажа или припасы: установленный на них атомный реактор постоянно вырабатывает тепло, которое с помощью паровых турбин обращается в механическую энергию.

Первая субмарина с атомным двигателем — американский «Наутилус» в течение двух лет работала без замены топлива. Батискаф — исследовательское или спасательное судно, предназначенное для работы на больших глубинах. Корпус батискафа неимоверно прочен, а для обеспечения абсолютной герметичности его фрагменты соединяют с помощью особого клея, а не сварки или заклёпок. Кроме того, этот аппарат обычно оборудуется одним или несколькими винтовыми движителями для перемещения в горизонтальной плоскости. Для сохранения возможности аварийного подъёма с глубины батискаф оборудован сбрасываемым твёрдым балластом.

Пространство между внешним корпусом и гондолой экипажа здесь разделено на несколько герметичных сегментов и заполнено жидкостью, плотность которой меньше плотности воды, — например, бензином или керосином. Эти цистерны сообщаются с внешней средой, поэтому давление на стенки батискафа с обеих сторон всегда остаётся равномерным. Для совершения погружения экипаж батискафа сбрасывает за борт часть лёгкой жидкости, а для всплытия — высвобождает нужное количество контейнеров с твёрдым балластом. Первый батискаф был построен швейцарским профессором Огюстом Пикаром. Его сын, Жак Пикар, достиг невероятной прежде глубины -10916 метров, после ему удалось побить предыдущий рекорд, погрузившись в районе Марианского жёлоба на глубину 11521 метров.

Рассказ о подводных лодках Антей и Тайфун:

Энциклопедичный YouTube

• 1 / 5

  Отвечая на вопрос, почему после стратостата он стал конструировать батискаф, Огюст Пиккар отмечал, что

  эти аппараты чрезвычайно сходны между собой, хотя их назначение противоположно.

  Со свойственным ему чувством юмора он пояснял:

  Возможно, судьбе было угодно создать это сходство именно для того, чтобы работать над созданием обоих аппаратов мог один учёный…

  Конечно, конструирование батискафа - не забава для детей. Необходимо решить бесконечное множество сложнейших задач. Но ведь не бывает непреодолимых трудностей!

  Огюст Пикар

  Конструкция

  Конструкция батискафа FNRS-3 Весьма перспективно использовать в качестве наполнителя поплавка литий - металл с плотностью почти в два раза меньшей, чем у воды (точнее 534 кг/м 3), это значит, что один кубический метр лития может удерживать на плаву почти на 170 кг больше, чем один кубический метр бензина. Однако литий - щелочной металл , активно реагирующий с водой , следует каким-то образом надёжно разделить эти вещества, не допустить их контакта. Механические свойства некоторых конструкционных материалов

  Электропитание батискаф получает от аккумуляторов . Изолирующая жидкость окружает аккумуляторные банки и электролит , на неё через мембрану передаётся давление забортной воды. Аккумуляторы не разрушаются на огромной глубине.

  Батискаф приводится в движение электрическими двигателями , движители - гребные винты . Электродвигатели защищаются таким же способом, как и аккумуляторные батареи. Если у батискафа отсутствует судовой руль - тогда поворот производился включением только одного двигателя, разворот почти на месте - работой двигателей в разные стороны.

  Скорость спуска и подъём батискафа на поверхность регулируется сбрасыванием основного балласта в виде стальной или чугунной дроби , находящейся в воронкообразных бункерах. В самом узком месте воронки стоят электромагниты , при протекании электрического тока под действием магнитного поля дробь как бы «затвердевает», при отключении тока она высыпается.

  Батискаф с поплавком, заполненным литием , будет иметь интересную особенность. Так как литий практически несжимаем, то при погружении относительная плавучесть батискафа будет увеличиваться (на глубине плотность морской воды возрастает), и батискаф «зависнет». Батискаф должен иметь компенсирующий отсек с бензином; для того, чтобы продолжить спуск, необходимо выпустить часть бензина, тем самым уменьшив плавучесть.

  Система аварийного всплытия представляет собой аварийный балласт, подвешенный на раскрывающихся замках. От раскрытия замки удерживаются электромагнитами, для сброса достаточно отключить электрический ток. Аналогичное крепление имеют аккумуляторные батареи и гайдроп - длинный расплетённый свободно свисающий стальной канат или якорная цепь . Гайдроп предназначен для уменьшения скорости спуска (вплоть до полной остановки) непосредственно у морского дна. Если аккумуляторы разряжаются - автоматически происходил сброс балласта, аккумуляторов и гайдропа, батискаф начинает подъём на поверхность.

  Погружение и всплытие батискафов

  • На поверхности батискаф удерживается за счёт отсеков, заполненных бензином и благодаря тому, что цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполнены воздухом.
  • После того, как цистерны водяного балласта, шахта для посадки экипажа в гондолу и свободное пространство в бункерах с дробью заполняются водой, начинается погружение. Эти объёмы сохраняют постоянное сообщение с забортным пространством для выравнивания гидростатического давления во избежание деформации корпуса.
  • Так как бензин (при высоком давлении) сжимается больше, чем вода, выталкивающая сила уменьшается, скорость погружения батискафа увеличивается, экипаж должен постоянно сбрасывать балласт (стальную дробь).

  Определим массу полого шара: G = 1 6 π (D 3 − d 3) γ m {\displaystyle G={\frac {1}{6}}\pi (D^{3}-d^{3})\gamma _{m}}

  Определим массу вытесненной шаром воды (при полном его погружении): V = 1 6 π D 3 γ v {\displaystyle V={\frac {1}{6}}\pi D^{3}\gamma _{v}} , где

  D {\displaystyle D} - наружный диаметр батисферы;

  D {\displaystyle d} - внутренний диаметр батисферы;

  - удельный вес материала, из которого сделан корпус батисферы;

  γ v {\displaystyle \gamma _{v}} - удельный вес морской воды ;

  π {\displaystyle \pi } - число «Пи» .

  Нас интересует толщина стенки батисферы, при которой возможно плавание в толще воды: S = D − d 2 {\displaystyle S={\frac {D-d}{2}}}

  Поэтому приравняем оба уравнения (так как 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})\gamma _{m}={\frac {1}{6}}\pi D^{3}\gamma _{v}}

  Теперь разделим обе его части на произведение 1 6 π D 3 {\displaystyle {\frac {1}{6}}\pi D^{3}} , после чего получим: (γ m − d 3 D 3) γ m = γ v {\displaystyle (\gamma _{m}-{\frac {d^{3}}{D^{3}}})\gamma _{m}=\gamma _{v}}

  Теперь определим отношение d D {\displaystyle {\frac {d}{D}}} , разделив предыдущее равенство на γ m {\displaystyle \gamma _{m}} , получим d D = 1 − γ v γ m 3 {\displaystyle {\frac {d}{D}}={\sqrt[{3}]{1-{\frac {\gamma _{v}}{\gamma _{m}}}}}}

  Примем: удельный вес морской воды γ v = 1 , 025 {\displaystyle \gamma _{v}=1,025} , удельный вес стали γ m = 7 , 85 {\displaystyle \gamma _{m}=7,85} , тогда d D = 0 , 9544 {\displaystyle {\frac {d}{D}}=0,9544} , отсюда S = D − d 2 = D 1 − 0 , 9544 2 = 0 , 0229 D {\displaystyle S={\frac {D-d}{2}}=D{\frac {{1}-{0,9544}}{2}}=0,0229D}

  Таким образом, для того, чтобы стальная полая сфера плавала в толще воды, толщина её стенки должна составлять 0 , 0225 {\displaystyle 0,0225} наружного диаметра. Если стенка будет толще - батисфера утонет (ляжет на дно), если тоньше - всплывёт на поверхность.

  Sneakers variety an important part of your identity. The truth is, almost all of the Yeezy Boost 350 v2 zebra women and men will almost always be busy looking out for these sneakers this fit Adidas Yeezy Boost 350 v2 kids their particular costume. Looking for sneakers at a retail store community is frantic. If you accomplish buying actually, taking walks across town, looking over each and every Adidas Yeezy Boost 350 v2 zebra retailer 1 by 1 wastes commitment. What"s more, you find yourself browsing Yeezy Boost 350 v2 kids party with similar list of ancient footwear when you could not come across anything quality to purchase! This can be the just debate that the majority of people prefer to buy online today simply because it Yeezy Boost 950 has the less expensive, more rapidly and helps you invest in products that accommodates your needs.However, when you shop on line many people deal with difficulties. Adidas Yeezy 350 Boost For starters, the client struggles to Yeezy 350 v2 look at the bride and groom of trainers quickly; this really is most significant disadvantages involving online shopping. As well, when the shopper offers a few necessary needs and Yeezy Boost 350 v2 even request information from a shoe specialist, it is not possible. So, online shopping does have Adidas Yeezy Boost 550 limitations, and you will find always several things which you need to take note to help make shopping online successful. Pursuing are probably the things you should generally consider in to prevent Adidas Yeezy Boost 750 no fuss buying online:1.Relaxation, design and style and price: Buying shoes that happen to be top quality and costly is not going to suggest Yeezy 750 Boost it can be a cushty put on also. Adidas Yeezy Boost 350 v2 cream It all depends for your ft design in addition to measurement. Would prefer to acquire boots and shoes from a manufacturer that you will be applied too. It Yeezy Boost 350 v2 black can help in selecting an ideal measurement that matches very well. Design is an important aspect, invest in shoes and boots Adidas Yeezy Boost that look good using the outfit you will definitely use.2.Returns/exchanges-know this procedures beforehand: Imagine if the footwear dont healthy adequately? Let"s say you want to change http://www.yeezyboost750shoes950.com/ it out? In these cases, before buying make sure this return/refund insurance plans because there are several internet retailers that are fitted Yeezy Boost with rigid suggestions and they"d by no means accept a go back following a certain length of time.3.Check out shipping and delivery cost and time period: If you Adidas Yeezy Boost 350 v2 black happen to really need to acquire objects quickly, its preferable to check out the shipping quantity of Adidas Yeezy 750 Boost enhance to have an thought how long it will take for the product or service to attain for the described address. In this way, Adidas Yeezy Boost 950 search with regard to alternatives if you dont have enough. Likewise, check Yeezy Boost 550 for this transport charges, while the majority of the shops give free postage, however its somewhat protected to understand Yeezy Boost 750 every detail ahead of time.4.Seek out promotional/discount delivers: Promotional and discounts are always valuable in relation to internet shopping. A lot of the reputed searching stores such http://www.yeezyboost350v2zebras.com/ as Zalando, eBay and many others deliver individuals with notes on a daily basis. This saves lots of money and allows people to receive Yeezy 350 Boost complete benefit because of their money spent.5.Safe and sound along with trustable web-site: Its essential to discover the online stores web site is risk-free adequate to make Adidas Yeezy Boost 350 v2 white bills using credit/debit greeting cards. Check out the settlement gateways and request for opinions from your folks who suffer from utilized the help in advance of.Online Yeezy Boost 350 v2 cream browsing could be a pressure if you"re not adhered to those factors. Online shopping can be enslaving way too, and Adidas Yeezy Boost 350 v2 so continually program and purchase goods in line with your finances.

  
  Зачем нужны глубоководные суда
  Глубина погружения подводной лодки ограничена. Для исследователей моря необходимы специальные глубоководные аппараты. В их ряду особое место занимают батисферы и батискафы.

  Что такое батискаф
  Батискаф (bathys - глубокий и skaphos - судно) состоит из стального шара-гондолы, в котором размещается экипаж 2-; 3 человека, аппаратура, средства связи и жизнеобеспечения и поплавка-корпуса, заполненного более легкой, чем вода жидкостью (обычно бензином). Плавучесть аппарата, а стало быть и
  глубина погружения, регулируется сбросом балласта или выпуском части бензина.
  Перемещается батискаф с помощью гребных винтов, приводимых в движение электродвигателем, который питается от аккумуляторных батарей.

  Что такое батисфера
  Батисферой (от греческого bathys - глубокий и sphaira - шар) называется глубоководный аппарат в форме шара (из стали или титанового сплава). Под воду он опускается с судна на тросе. Внутри шара помещаются 1-2 человека, запасы воздуха, научная аппаратура и телефон для связи с поверхностью. Максимальная глубина погружения, достигнутая с помощью батисферы в 1948 г., составляет 1360 м.
  В настоящее время батисферы практически перестали строить, заменив их более маневренными и безопасными батискафами.

  Кто изобрел батискаф
  Первый батискаф был построен в 1948 г. известным французским исследователем глубин, профессором Огюстом Пикаром. Стальная оболочка сферы, служащей гондолой для экипажа, имела толщину около 9 см. В этом защитном панцире были проделаны два конусообразных отверстия (иллюминаторы), заделанных толстыми усеченными конусами из плексигласа. В районе иллюминаторов толщина оболочки достигала 15 см. Поплавок, разделенный на шесть танков, был заполнен легким бензином.
  Эта необычная конструкция существенно отличалась от всех предшествующих аппаратов для завоевания глубин моря: она мргла действовать совершенно автономно, без каких бы то ни было тросовых или кабельных соединений с надводным судном. Рекорд глубины, установленный Пикаром во время второго погружения в Средиземном море, составил 3140 м.

  Какой аппарат стал следующим
  Следующим глубоководным судном был ФНРС-3. При его конструировании позаботились о более высоких мореходных качествах судна: ФНРС-3 не нуждался в «кенгуровой сумке» (судне-матке) для транспортировки к месту погружения; посадку и выход экипаж мог теперь производить самостоятельно, без помощи извне.
  15 февраля 1954 г. на этом аппарате французы опустились на глубину 4050 м. Произошло это в Атлантическом океане западнее Дакара.

  Что может батискаф
  В 1960 г. на батискафе «Триест-2» сын Огюста Пикара- Жак Пикар и лейтенант военно-морского флота США Дон Уолш «пощупали» дно впадины Тихого океана возле острова Гуам. Глубиномер показывал 10 916 м. Этот аппарат превосходил первые батискафы как в техническом отношении, так и по оснащению приборами.
  В нашей стране для исследования глубин до 12 тыс. м применяют управляемый на расстоянии батискаф-автомат. Эти аппараты предназначены для наблюдения за косяками рыбы и разведки новых рыболовных районов, а также для исследования морских течений.
  Глубоководные аппараты пока еще, к сожалению, весьма тихоходны. Поэтому целью конструкторов является разработка и внедрение больших по размерам и более скоростных глубинных судов. Неплохо зарекомендовали себя, например, наши «Миры», в частности, использовавшиеся при обследовании места гибели «Титаника» и нашей подлодки «Курск», но и они пока не отвечают полностью тем требованиям, что предъявляют к ним исследователи океанских глубин.

  :: Батискаф

  Батиска́ф – это небольшое подводное судно, предназначенное для погружения на экстремальные глубины. Основное отличие подводного батискафа от подводной лодки заключается в его конструкции: батискаф оснащен более легким корпусом сферичной формы и поплавком, стенки которого заполнены жидкостью, масса которой меньше воды, как правило, это бензин. Ход подводного батискафа осуществляется за счет вращения грибных винтов, приводящихся в движение электромоторами.

  История создания батискафа

  Впервые идея построить подводный батискаф возникла у швейцарского ученого Огюста Пикару еще до Второй мировой войны. Он первым предложил заменить баллоны со сжатым кислородом на поплавок с жидкостью, масса которой меньше массы воды. Инженерная мысль Пикару имела успех, и уже в 1948 году на воду был спущен первый прототип батискафа.

  На создание аппарата подобного класса повлияла потребность в исследовании дна морей и океанов на большой глубине. Классические подводные лодки способны опускаться только на определенную ограниченную глубину. Что примечательно, конструкторы способны построить достаточно прочный корпус, даже для большой субмарины, который смог бы выдержать давление на экстремальной глубине. Однако до сих пор невозможно решить другую проблему, не позволяющую субмаринам опускаться на значительную глубину.

  Для всплытия на поверхность воды традиционные подводные лодки используют сжатый кислород, который вытесняет воду из отсеков. Однако во время погружения более, чем на полторы тысячи метров, под воздействием тяжести воды кислород в баллонах теряет свои свойства, иными словами перестает быть «сжатым».

  Существуют субмарины, способные опускаться на глубину в 2000 метров. Тем не менее, глубина погружения батискафа намного больше.

  Погружение батискафа

  Поплавок, заполненный бензином или другой жидкостью, дает возможность подводному батискафу удерживаться на поверхности воды и всплывать. После того, как цистерны наполняются водой, запускается процесс погружения батискафа на глубину.

  В тех случаях, когда подводный батискаф зависает из-за чрезмерной плотности воды, чтобы опустить судно на дно, из поплавка выпускают выталкивающую жидкость. После этого процесс погружения батискафа возобновляется.

  Опустить на дно батискаф не так сложно, но как его поднять обратно наверх? Для этого в подводных батискафах предусмотрены специальные отсеки, заполненные стальной дробью. Когда судну необходимо всплыть, дробь скидывается, и поплавок тянет батискаф на поверхность. Также на борту имеются баллоны со сжатым кислородом, чтобы ускорить всплывание батискафа на поверхность воды.

  Глубина погружения батискафа

  

  Как упоминалось выше, глубина погружения батискафа, намного больше, чем у других подводных аппаратов. Еще в 1960 году модифицированному батискафу "Триест" удалось погрузиться на рекордную глубину в 10919 метров . На удивление экипажа судна, даже на такой глубине они увидели рыбу.

  Еще один интересный факт, касающийся погружения батискафа: первым человеком, опустившимся на самое дно мирового океана, является всем известный режиссер Джеймс Кэмерон.

  Нашим судостроителям тоже есть, чем похвастаться. Сконструированный российскими инженерами подводный батискаф «Мир» опустился на дно Ледовитого океана. Глубина погружения батискафа составила 4261 м. После этого судно и его экипаж провели около часа на дне самого холодного и опасного океана на земле.