Batiszkáf

Az oldal jelenlegi verzióját még nem ellenőrizték tapasztalt közreműködők, és jelentősen eltérhet a 2021. június 13-án felülvizsgált verziótól ; az ellenőrzések 32 szerkesztést igényelnek .

A Bathyscaphe ( Bathyscaphe ) (a görög. βαθύς  - mély és σκάφος  - hajó ) önjáró víz alatti jármű oceanográfiai és egyéb kutatásokhoz nagy mélységben.

Más mélytengeri, emberes tengeralattjárókkal és "klasszikus" tengeralattjárókkal ellentétben a batiszkáfok benzines úszót használnak a pozitív felhajtóerő létrehozására [1] [2] . Az úszó a készülék könnyű teste , alá egy gömb alakú erős test van rögzítve - egy gondola (a fürdőhöz hasonló ), amelyben a berendezések, a vezérlőpanelek és a személyzet normál légköri nyomás mellett található. A batiszkáf villanymotorral hajtott légcsavarok segítségével mozog .

A batiszkáfokat egészen az 1980-as évekig használták [*1] , és ez volt az egyetlen eszköz a rekordmélység elérésére. Aztán a mélytengeri járművekben el tudták hagyni a terjedelmes benzines úszót: elkezdtek pozitív felhajtóerőt létrehozni az erős (ma már meglehetősen könnyű) hajótestnek és a szintaktikai habnak köszönhetően [5] [6] .

Néha a batiszkáfokat bármilyen víz alatti járműnek nevezik.

Történelem

A "klasszikus" séma szerint épített tengeralattjáróknak korlátozott merülési mélysége van, nemcsak az erős hajótest erőssége miatt (a sok kilométeres mélységig merülni képes batiszkáfok létezése azt jelzi, hogy egy erős hajótest létrehozása nem műszaki probléma), hanem azért, mert a tengeralattjárókban a vizet a ballaszttartályokból a tengeralattjáró fedélzetén, nagynyomású gázpalackokban tárolt sűrített levegő szorítja ki . A gázpalackokban a légnyomás általában körülbelül 150-200 kgf/cm 2 . A tenger mélyébe merülve a víznyomás 1 kgf / cm 2 -rel növekszik minden 10 méteres mélységben. Így 100 m mélységben a nyomás 10 kgf / cm 2 , 1500 m mélységben pedig 150 kgf / cm 2 lesz . Valójában egy tipikus gázpalackban 150 kgf/cm 2 nyomású, ilyen mélységben lévő sűrített levegő már nem „összenyomódik”, és nem tudja kiszorítani a vizet a ballaszttartályból. 11 ezer méter mélységben (" Challenger Abyss ") a víznyomás körülbelül 1100 kgf / cm 2 , a gázpalackokban lévő levegőt nagyobb értékre kell összenyomni.

A 2000-es évek elejéig úgy vélték, hogy műszakilag lehetetlen olyan gázpalackokat, csővezetékeket, szelepeket és egyéb szerelvényeket tervezni, amelyeket 1100 kgf/cm 2 -nél nagyobb nyomásra terveztek , miközben ésszerű tömeggel, méretekkel és 100%-os megbízhatósággal rendelkeznek. hajó . Jelenleg a csővezetékes gázszerelvények, idomok és varrat nélküli csövek gyártói sorozattermékeket kínálnak 10 500 kgf / cm 2 (1050,0 MPa) [7] [8] [9] [10] kolosszális üzemi nyomásig, az „A” tömítettségi osztálynak megfelelően GOST 4594-2005 „Csővezeték szerelvények szigetelése. tömítettségi osztályok és normák”, amely a vitát a készülékgyártás „ műszaki megvalósíthatósági ” síkjáról a „ gyártási célszerűségi ” síkra helyezte át .

Szem előtt kell tartani azt is, hogy a sűrített gázok a tágulás során lehűlnek , és amikor a nyomás kolosszálisról normálra csökken , a lehűtött gáz a szelepek, királykövek és egyéb szerelvények befagyását okozhatja .

A svájci tudós, Auguste Piccard a háború előtti években született meg az ötlet egy olyan mélytengeri jármű megépítésére, amely képes elérni az óceánok végső mélységét, miközben a világ első FNRS-1 sztratoszférikus ballonján dolgozott . Auguste Piccard azt javasolta , hogy egy léggömb , sztratoszféra ballon vagy léghajó elve alapján építsenek egy hajót . Hidrogénnel vagy héliummal töltött léggömb helyett a merülőhajón legyen egy olyan anyaggal megtöltött úszó, amelynek sűrűsége kisebb, mint a vízé . A nagy nyomású anyag nem változtathatja meg fizikai és kémiai tulajdonságait, az úszónak hordoznia kell a terhelést , és ugyanakkor fenn kell tartania a hajó pozitív felhajtóerejét . A batiszkáfnak nevezett berendezés bemerülése nagy terhelés (ballaszt) segítségével történik, a felszínre való feljutáskor a ballaszt leesik. Az első FNRS -2 batiszkáfot Auguste Piccard építette 1948 - ban .

Arra a kérdésre válaszolva, hogy a sztratoszférikus léggömb után miért kezdett batiszkáfot tervezni, Auguste Piccard megjegyezte,

ezek az eszközök rendkívül hasonlóak egymáshoz, bár céljuk ellentétes.

Szokásos humorérzékével kifejtette:

Talán a sors éppen azért akarta létrehozni ezt a hasonlóságot, hogy mindkét eszköz létrehozásán dolgozzon, egy tudós képes volt ...

— [11]

Természetesen a batiszkáf építése nem szórakoztató a gyerekek számára. Végtelen számú összetett probléma megoldására van szükség. De nincsenek leküzdhetetlen nehézségek!

– Auguste Picard

Építkezés

Az FNRS-3 batiszkáf kialakítása
1  - orr 2 és 6  - ballasztvíz tartályok 3  - nyílt kivágás 4  - fedélzeti nyílás 5  - vízzel töltött bánya 7  - takarmány 8 és 18 - benzinnel  töltött rekeszek 9 és 14  - vészelőtét 10  - "lobby" 11  — nyílás a gondolában (lőréssel) 12  - "cella" 13  - gondola 15  - bunkerek "lövésekkel" 16  - lőrés 17  - reflektorfény 19  - kiegyenlítő rekesz 20  - vezetőcsepp

A batiszkáf két fő részből áll: egy könnyű testből  - egy úszóból és egy erős testből  - egy gondolából.

Az úszó (könnyű test) ugyanolyan fontos, mint egy fuldokló számára a mentőöv , vagy mint egy hidrogén- vagy héliumballon egy léghajón . Az úszó rekeszeiben egy víznél könnyebb anyag található, amely pozitív felhajtóerőt kölcsönöz a hajónak. A 20. század közepén készült batiszkáfokon körülbelül 700 kg/m 3 sűrűségű benzint használtak . Egy köbméter benzin körülbelül 300 kg súlyú rakományt képes a felszínen tartani. Az úszóban lévő hidrosztatikus nyomás és a külső környezet nyomásának kiegyenlítése érdekében a benzint egy rugalmas válaszfal választja el a víztől, amely lehetővé teszi a benzin összenyomódását. Valószínűleg a 20. század közepén a hajóépítők nem találtak a benzinnél jobb anyagot, és a Deepsea Challenger (2012) batiszkáfban egy kompozit anyagot használtak, amelyben üreges üveggömbök voltak .

Nagyon ígéretes a lítium használata úszó töltőanyagként  - egy olyan fém , amelynek sűrűsége majdnem kétszer kisebb, mint a vízé (pontosabban 534 kg / m 3 ), ami azt jelenti, hogy egy köbméter lítium közel 170 kg-mal többet képes lebegni. mint egy köbméter benzin. A lítium azonban egy alkálifém , amely aktívan reagál vízzel , ezért ezeket az anyagokat valahogyan megbízhatóan el kell választani, hogy megakadályozzuk az érintkezést.

A legénység, az életfenntartó rendszerek , az ellenőrző műszerek és a tudományos műszerek egy gondolában (nyomótestben) vannak elhelyezve. Az összes létező batiszkáf gondolája gömb, mivel a gömb  a legnagyobb térfogatú és legkisebb felületű geometriai test . Egy azonos falvastagságú üreges gömb (például egy párhuzamos csőhöz vagy egy azonos térfogatú hengerhez képest ) kisebb tömegű lesz . Ezenkívül a gömbnek abszolút szimmetriája van, gömb alakú erős testhez a legegyszerűbb mérnöki számításokat végezni . Mivel nagy mélységben a hatalmas víznyomás összenyomja a gondolát, a külső és belső átmérője valamelyest csökken. Ezért a gondola nincs mereven rögzítve az úszóhoz, hanem bizonyos elmozdulás lehetőségével. A gondolán belüli összes felszerelés nincs rögzítve a falakhoz, hanem olyan keretre van felszerelve, amely lehetővé teszi a falak akadálytalan megközelítését.

A lakható térfogat növelése érdekében irracionális a gondola átmérőjének növelése, mivel ez a mélytengeri jármű teljes magasságának növekedéséhez vezet. Ígéretes irány a poligömb alakú (több gömbből álló) erős törzsű batiszkáfok építése.

A 20. század közepén készült batiszkáfok gondolái tartós ötvözött acélból készültek . Ígéretes, hogy könnyebb anyagokat használnak a víz alatti járművek tartós törzséhez. Egy anyag mélytengeri jármű építésére való alkalmasságát a megengedett mechanikai igénybevétel és a fajsúly ​​( fajlagos szilárdság ) aránya határozza meg; minél nagyobb ez az érték, annál mélyebbre tud merülni a készülék. Ezért azok az anyagok, amelyek valamivel kevésbé erősek, de sokkal könnyebbek, mint az acél , előnyt élveznek az acéllal szemben. Ilyen anyagok a titán és alumíniumötvözetek , valamint a műanyagok . Ezek az anyagok nem korrodálódnak a tengervízben .

Egyes szerkezeti anyagok mechanikai tulajdonságai
Anyag Fajsúly, g /
cm3		 Megengedett húzófeszültség,
kg/ cm2		 Fajlagos szakítószilárdság,
kg/ cm2
Erős acél 7.85 10 000 1 290
titán ötvözet 4.53 6000 1310
Alumínium ötvözet 2.8 4300 1520
Műanyag 1.7 3000 1770

A batiszkáf akkumulátoroktól kap áramot . A szigetelő folyadék körülveszi az akkumulátor bankokat és az elektrolitot , és a tengervíz nyomása a membránon keresztül jut el hozzá. Az akkumulátorok nem romlanak le nagy mélységben.

A batiszkáfot elektromos motorok hajtják ,  a propellerek légcsavarok . Az elektromos motorok az akkumulátorokhoz hasonlóan védettek. Ha a batiszkáfnak nincs hajókormánya  , akkor a kanyar csak egy motor bekapcsolásával történt, a kanyar szinte a helyszínen történt - a hajtóművek különböző irányú működtetésével.

A batiszkaf ereszkedési és felemelkedési sebességét a tölcsér alakú bunkerekben elhelyezett acél vagy öntöttvas sörét formájában lévő fő ballaszt leejtésével szabályozzák. A tölcsér legkeskenyebb pontján elektromágnesek vannak , amikor mágneses tér hatására elektromos áram folyik , a lövés „megkeményedni” látszik, az áram kikapcsolásakor pedig kiömlik.

A lítiummal töltött úszós batiszkáfnak érdekes tulajdonsága lenne. Mivel a lítium gyakorlatilag összenyomhatatlan, merüléskor a batiszkáf relatív felhajtóereje megnő (mélységben nő a tengervíz sűrűsége), és a batiszkaf „lelóg”. A Bathyscaphe-nak rendelkeznie kell benzines kiegyenlítő rekesszel; az ereszkedés folytatásához a benzin egy részét ki kell engedni, ezzel csökkentve a felhajtóerőt.

A vészemelő rendszer egy vészballaszt, amelyet leengedő zárakra felfüggesztenek. A zárakat elektromágnesek akadályozzák a nyitástól, a visszaállításhoz elegendő az elektromos áram kikapcsolása. Az akkumulátorok és a vezetők hasonló rögzítéssel rendelkeznek – egy hosszú, csavaratlan, szabadon lógó acélkötél vagy horgonylánc . A vezetőcsepp úgy van kialakítva, hogy csökkentse a süllyedés sebességét (a teljes megállásig) közvetlenül a tengerfenéken. Ha az akkumulátorok lemerülnek, az előtét, az akkumulátorok és a hidrop automatikusan visszaáll, a batiszkáf a felszínre kezd emelkedni.

Búvárkodás és vízfelszíni fürdők

Jacques Piccard és Don Walsh ( a trieszti batiszkáf legénysége , 1960. január 23-án merült a Mariana-árok fenekére) megfigyelései szerint 10 km-es mélységben az úszóban lévő benzin térfogata 30-kal csökkent. % (azaz 3%-kal minden ereszkedési kilométer után). Figyelembe kell vennie a benzin térfogatának csökkenését is a hűtés miatt.

Bathyscaphes

Minden épült batiszkáf [12]
Név Indítás
_ 		Mélység Ország Megjegyzések és források
FNRS-2 1948 4000 m Belgium FNRS-3 néven átépítették
FNRS-3 1953 4000 m Franciaország
Trieszt 1953 11.000 m Olaszország , USA A mélység a Krupp gondolánál adott; a "Terni" gondola, amelyet a "Triesta-2" 1. verziójában használnak
Archimedes 1961 11.000 m Franciaország
Trieszt-2 1964 6000 m USA Erősen módosított 1966-ban [* 2] , és az új gondolához megadott mélység; [tizennégy]
Keresés-6 1979 6000 m Szovjetunió Csak tesztelt, a haditengerészet nem fogadta el; [négy]

Mélytengeri merülők

A lakott víz alatti járműveket , amelyek nem batiszkáfok, úszómentesnek nevezik [15] . Az ilyen eszközök nem rendelkeznek kifejezett úszóképességgel, és felhajtóerőt hoznak létre , beleértve az erős hajótestet is . Ez egy feltételes név, mivel a mélytengeri járművekben nem utasítják el teljesen az úszót, hanem a benzin helyett fejlettebb szintaktikai habot használnak . Például a Mir készülékekben 8 köbméter szintaktikai hab van, míg a Deepsea Challenger 70%-ban tele van vele.

képviselői

Érdekes tények

Lásd még

[17]

Jegyzetek

Hozzászólások
  1. ↑ " Trieszt-2"1984-ben leszerelték [3] , és a" Poisk-6 "próbáját 1987-ben megszakították [4] .
  2. ↑ Az 1966-ban újjáépített batiszkáfot néha külön berendezésnek tekintik, és a kényelem kedvéért "Trieszt III"-nak is nevezhetjük [13] .
Források
  1. ↑ Sea Cliff (DSV-4) (nem elérhető link) . NavSource Naval History . "Az alapvető különbség a tengeralattjárók, a tengeralattjárók és a batiszkáf között az, hogy a tengeralattjárók felhajtóerejének nagy részét levegő alkotja, míg a batiszkáf felhajtóereje elsősorban könnyű folyadék, például repülőgépbenzin." Az eredetiből archiválva: 2008. március 2. 
  2. ↑ Bathyscaphe . Nagy Orosz Enciklopédia . Letöltve: 2020. május 11. Az eredetiből archiválva : 2021. január 19.
  3. ↑ A Bathyscaph Trieste Öregdiák Egyesület otthona . Letöltve: 2020. május 11. Az eredetiből archiválva : 2020. június 10.
  4. ↑ 1 2 Project 1906 Search-6 - MERÜLÉKEZHETŐ . MilitaryRussia.Ru . Letöltve: 2020. május 11. Az eredetiből archiválva : 2020. január 28.
  5. ↑ Busby, RF emberes tengeralattjárók . - A Haditengerészet Oceanográfusának Hivatala, 1976. - S. 287, 296. . — "A legtöbb merülőhajóban (a batiszkáfok kivételével) a nyomás alatti hajótest pozitív felhajtóerőt fejt ki."
  6. ↑ Anatolij Szagalevics. Mélység . - Yauza-press, 2017. - P. 16. - ISBN 978-5-04-054016-7 . . - "Az új generációs eszközök létrehozásában a szintaktika feltalálása játszotta a főszerepet."
  7. ↑ Maximator nagynyomású szelepek 10500 bar-ig . Hozzáférés dátuma: 2015. február 3. Az eredetiből archiválva : 2015. február 3.
  8. ↑ Parker nagynyomású szerelvények . Hozzáférés dátuma: 2015. február 3. Az eredetiből archiválva : 2015. február 3.
  9. ↑ Swagelok nagynyomású szerelvények . Hozzáférés dátuma: 2015. február 3. Az eredetiből archiválva : 2015. február 3.
  10. ↑ Maximator Gas Busters 2400 bar-ig . Hozzáférés dátuma: 2015. február 3. Az eredetiből archiválva : 2015. február 3.
  11. ↑ M. N. Diomidov, A. N. Dmitrijev. A mélység meghódítása. - Leningrád: Hajógyártás, 1964. - S. 226-230. — 379 p.
  12. ↑ Anatolij Szagalevics. Mélység . - Yauza-press, 2017. - P. 16. - ISBN 978-5-04-054016-7 . . "A közzétett adatok szerint öt fürdőkő épült a világon." (A " Search-6 " nem szerepel a könyvben)
  13. ↑ Jarry, J. L'aventure des bathyscaphes . - Le gerfaut, 2003. - P. 286. - ISBN 978-2-914622-22-6 .
  14. ↑ US Navy Symposium on Military Oceanography, Vol. 1  (angol) . — P. 94. . — "...1964 januárjában indult."
  15. ↑ Házi, emberes víz alatti jármű létrehozása ... . - "A felhajtóerő rendszer szerint: 1. Bathyscaphes ... 2. Nem úszó eszközök."
  16. ↑ A Bathyscaphe "Consul" az orosz haditengerészet részeként felszántja a tenger mélyét - OROSZORSZÁG FEGYVEREI, Fegyverek, katonai és speciális felszerelések katalógusa  (hozzáférhetetlen link)
  17. ↑ A titkos batiszkáf utolsó merülése | Kamcsatka idő . kamtime.ru Letöltve: 2020. február 15. Az eredetiből archiválva : 2020. február 15.

Irodalom

  Ugrás a Wikidata elemre  Szótárak és enciklopédiák
Bibliográfiai katalógusokban
 Oceanográfiai műszerek és berendezések
Eszközök
Felszerelés
Lásd még