Техника

Библиотека

наука

Современные технологии и производство

Детская энциклопедия
оглавление

Техника помогает изучать подводный мир

С древнейших времен люди проявляют большой интерес к морским глубинам. Сначала на морское дно - не очень глубоко, разумеется,- спускались ловцы моллюсков, губок, искатели жемчуга. Потом частыми гостями морских глубин стали моряки-водолазы, к ним присоединились подводники-спортсмены, охотники, археологи, океанографы и другие исследователи морских глубин.

Одно из самых древних приспособлений для спуска человека под воду - водолазный колокол. Сначала это был деревянный ящик без крышки. При погружении такого ящика вверх дном в нем остается воздушный пузырь, в котором может находиться и дышать водолаз. Водолазный колокол и в наши дни применяется для доставки водолаза к месту работы под водой.

Постепенно техника для спуска людей под воду усовершенствовалась, появлялись новые аппараты. Наконец изобрели мягкий скафандр. Он состоит из резиновой рубашки и медного шлема со стеклянным иллюминатором. Воздух для дыхания водолаза подается с поверхности насосом по резиновому шлангу. Помогают удерживать вертикальное положение и препятствуют всплытию водолаза тяжелые стальные "галоши" и дополнительные грузы на поясе. До изобретения акваланга мягкий скафандр служил основным средством для погружения в воду на глубину около 100 м. Однако на таких глубинах водолаз в мягком скафандре может находиться очень недолго и его работоспособность весьма ограниченна, подъем на поверхность производится медленно из-за возможности Появления кессонной болезни. Дело в том, что при дыхании под водой в крови растворяется больше воздуха, чем на поверхности. При слишком быстром подъеме водолаза с глубины растворенный в крови азот освобождается, образуя пузырьки газа, закупоривающие кровеносные сосуды. Это и есть кессонная болезнь, грозящая водолазу смертью.

Избавляет водолаза от давления и опасности кессонной болезни жесткий скафандр, состоящий из стального цилиндрического корпуса и шарнирно связанных с ним "рук" и "ног". В нем человек может долго находиться на глубинах до 200 м. Однако большой вес такого костюма (несколько сотен килограммов) не позволяет водолазу самостоятельно передвигаться на дне.

И мягкий и жесткий скафандры "привязывают" водолаза к судну: в подобных костюмах можно удаляться от судна лишь на длину шланга для подачи воздуха. Чтобы увеличить свободу передвижения под водой, человек должен взять воздух для дыхания с собой.

Небольшой автономный кислородный аппарат с запасом кислорода в баллоне позволяет дышать под водой несколько часов. Оказалось, однако, что при дыхании чистым кислородом на большой глубине может случиться кислородное отравление, при котором возникают судороги, возможна потеря сознания и смерть. Кислородный аппарат работает по замкнутому циклу: выдыхаемый водолазом газ проходит через регенератор и снова используется для дыхания. Углекислота и водяные пары из выдыхаемого газа удаляются химическим поглотителем. Спускаться с кислородным аппаратом под воду разрешается только после специальной подготовки.

Схема акваланга. Баллоны со сжатым воздухом позволяют человеку оставаться под водой около часа.

0890-1.jpg

Скутер - буксир для передвижения под водой.

0890-2.jpg

Схема устройства батискафа. Батискаф предназначен для длительных подводных исследований.

0890-3.jpg

Жесткий скафандр для погружения в воду.

0890-4.jpg

Аэробуй - поплавок с бензиновым двигателем и воздушным компрессором. Подводники берут в рот загубник с шлангом и передвигаются под водой вместе с аэробуем.

0890-5.jpg

Более удобен для широкого пользования акваланг ("водные легкие"). С его помощью можно погружаться на глубину 20 м, после тренировки - до 40 м, а этдельные рекордсмены опускаются на глубину более 100 м. Акваланг состоит из одного-двух баллонов со сжатым воздухом, редуктора с легочным автоматом, понижающего давление воздуха, и из шлангов для воздуха с загубником. Во время погружения аквалангист обычно надевает маску, чтобы защитить глаза от соленой морской воды.

Пользование аквалангом не грозит кислородным отравлением или отравлением углекислым газом, так как выдыхаемый воздух выбрасывается в воду, а не используется многократно, как в кислородном аппарате. Недостаток акваланга по сравнению с кислородным аппаратом - значительно больший вес и ограниченное количество воздуха для дыхания. На большой глубине возможно азотное опьянение.

Изобретение акваланга позволило широкому кругу специалистов проводить подводные работы - геологические изыскания и научные исследования.

Для буксировки подводников служит подводный скутер с корпусом плоской формы, аккумуляторной батареей и электродвигателями внутри. Внизу сзади расположены гребные винты, ручка, за которую держится аквалангист, и кнопка для включения и выключения двигателя.

Интересные работы вели научные сотрудники Института океанологии Академии наук, жившие в подводном, доме "Черномор", который летом устанавливался на дно Черного моря близ города Геленд-жика, а теперь устанавливается близ города Варны в Болгарии.

Новое средство для подводных работ, получившее известность под названием аэробуй, представляет собой поплавок весом около 18 кг, на котором находится бензиновый двигатель, соединенный с воздушным компрессором. К компрессору присоединены 2 пластмассовых шланга длиной 8-10 м, подающих воздух спортсменам, находящимся под водой. Поплавок движется по поверхности воды вслед за подводниками, которые на небольшой глубине могут находиться около часа.

Много интересных и полезных наблюдений можно сделать с подводного планера, идущего на буксире за моторной лодкой.

Для длительных и далеких путешествий под водой строятся специальные суда - подводные лодки (см. ст. "Водный транспорт").

Для научных наблюдений за подводным миром в Советском Союзе использовалась подводная лодка "Северянка". У "Северянки" героическая биография - она воевала во время Великой Отечественной войны. Потом судно специально переоборудовали. В носовой его части сделаны иллюминаторы для наблюдения за обитателями моря, смонтированы телевизионные установки и множество научных приборов.

Теперь в нашей стране созданы новые подводные лодки специально для научных исследований. К их числу относится, например, аппарат "ТИНРО-2" -двухместная подводная лодка, построенная для исследования шельфовых зон Мирового океана. Одна из интересных особенностей "ТИНРО-2"-та, что она может неподвижно "висеть" над наблюдаемым объектом. А французский исследователь Жак Ив Кусто создал погружающуюся на довольно большую глубину подводную лодку, названную "ныряющим блюдцем". Это маленькое судно имеет механическую "руку", с помощью которой находящийся в лодке выполняет работы в воде.

В 1969 г. успешно завершено первое подводное исследовательское плавание по течению Гольфстрим на специально построенной для этого подводной лодке "Бен Франклин". Швейцарский ученый Жак Пи-кар прошел на ней 2800 км, проведя под водой в общей сложности около месяца. Плавание проходило на глубинах от 250 до 480 м.

В 30-х годах нашего века американский изобретатель Симон Лэк построил подводный автомобиль, передвигавшийся по морскому дну на больших колесах, похожих на колеса трактора, и совершил на нем увлекательное путешествие под водой вдоль побережья Америки. Затем лишь в начале 1963 г. появился любопытный экспонат на Лондонской международной лодочной выставке - новый подводный автомобиль - аквамобилъ. Этот аквамобиль с прозрачным корпусом грушевидной формы, с 2 винтами и электромоторами с аккумуляторами весит около 200 кг. В нем можно опускаться на глубину до 60 м и передвигаться со скоростью 5 км/ч.

В 1970 г. в США построен подводный автомобиль для экипажа из 6 человек, который может находиться под водой до 10 суток. Он снабжен ультразвуковым локатором для обнаружения препятствий и фарами, поворачивающимися в любую сторону.

Подобные машины очень нужны для выполнения самых различных работ на дне, например для поисков полезных ископаемых, для прокладки подводных кабелей, нефтепроводов, для розыска затонувших кораблей.

Обычные подводные лодки и подводные автомобили не могут погружаться глубоко. А ведь именно на больших глубинах скрыто большинство тайн моря. Первоначально для глубоководных исследований служила батисфера - стальная камера в форме шара с герметическим люком и иллюминаторами из толстого стекла. Запас воздуха хранится в баллонах, углекислота и водяные пары удаляются химическими поглотителями. В океан батисфера опускается с судна на прочном стальном тросе.

Громадные глубины стали доступны исследователям в батисфере. Но вот беда: висит она на тросе в одном месте. Что находится чуть дальше вокруг -не видно. Можно, правда, малым ходом немного продвинуться назад или вперед. Но это довольно опасно.

Это неудобство было устранено с изобретением батискафа. Его корпус состоит из двух частей: легкого корпуса и прочного корпуса. Легкий корпус наполнен бензином. Но бензин нужен не в качестве топлива: он в батискафе играет ту же роль, что гелий или водород в воздушном шаре,- создает подъемную силу. Выпуская часть бензина (как из аэростата - водород), мы уменьшаем подъемную силу батискафа, и он начинает опускаться. Для подъема на поверхность сбрасывается балласт - стальная дробь, которая удерживается электромагнитом. В прочном корпусе батискафа - он напоминает батисферу - находится его экипаж.

Основные аппараты для изучения подводного мира.

0890-6.jpg

Под водой батискаф приводится в движение электродвигателями, получающими энергию от аккумуляторов. Запас электрической энергии ограничен, и к месту погружения батискаф обычно доставляется на буксире.

В батискафе человек достиг огромных глубин. Сейчас все больше для исследований под водой пользуются телевизионной техникой. А соединение подводной телевизионной установки с дистанционно управляемой механической "рукой" - манипулятором - создало новый вид подводной техники. Если все это смонтировать на передвигающейся по морскому дну тележке, то получится настоящий робот. Чтобы оператор мог хорошо управлять манипулятором, надо иметь стереоскопическое телевидение. Иначе он не сможет действовать уверенно, несмотря ни
на какие приспособления. Однако по длинному морскому кабелю трудно передавать не только стереоскопические, но даже обычные телевизионные сигналы: ограничена полоса частот и вода не всегда достаточно прозрачна. Поэтому вместо телевизора исследователи пытаются соединить манипулятор с электронной вычислительной машиной, чтобы робот, ориентируясь по обстановке, мог сам выполнять простейшие задачи без участия оператора.

Подводным роботам принадлежит будущее в освоении средних и больших глубин океана. Неутомимые, способные выполнять работы на любых глубинах, они помогут человеку изучить и освоить дно океана.



Авиация и космонавтика, вооружения, hi-tech, открытия, концепции и изобретения...

Наука, техника, изобретения © 2009-