Подводные исследования. Подводные аппараты для освоения морских глубин. Музей подводной археологии

Автономная некоммерческая организация "Центр подводных исследований Русского географического общества" (ЦПИ РГО) основана в 2014 году. Её учредители – Русское географическое общество (РГО) и Национальный центр подводных исследований (НЦПИ). Организация объединяет представителей самых разных профессий и отраслей: историков, археологов, водолазов, океанологов и многих других. Цель работы Центра – приоткрыть завесу тайны, окутывающей события морской истории, а также попытаться разгадать многочисленные загадки природы.

Наибольшую известность ЦПИ РГО приобрел в августе 2015 года, когда его специалисты обеспечивали погружение Президента России Владимира Путина на дно Чёрного моря к обломкам затонувшего византийского судна. Однако исследование лежащих на дне кораблей – далеко не единственное, чем занимается Центр. В планах ЦПИ – создание музея подводной археологии в Кронштадте, проектирование отечественного обитаемого подводного аппарата и другие масштабные проекты.

Страсть к исследованиям

Одно из важнейших направлений работы Центра подводных исследований Русского географического общества – экспедиционная деятельность. Уже несколько лет специалисты ЦПИ РГО ведут археологические исследования в Балтийском море.

Летом 2013 года – ещё до официальной организации ЦПИ – Русским географическим обществом совместно с Национальным центром подводных исследований была организована экспедиция по обследованию парусно-винтового фрегата "Олег", потерпевшего крушение между островами Гогланд и Соммерс в 1869 году. Причиной его гибели стало столкновение с другим судном при выполнении сложных маневров. В рамках экспедиции группой водолазов-археологов был проведён внешний осмотр корабля, выполнены его фото- и видеосъемка, со дна подняты некоторые артефакты. По мнению специалистов, фрегат, затонувший более 150 лет назад, отлично сохранился. Балтийская вода законсервировала все: от посуды и мебели до корабельного колокола и пушек. 15 июля 2013 года корабль с борта обитаемого подводного аппарата осмотрел президент России Владимир Путин. Он отметил важность продолжения подобных исследований для популяризации знаний об истории российского флота.

С 2014 года специалисты Центра проводят археологические исследования на немецком торговом судне "Архангел Рафаил", затонувшем в Выборгском заливе в 1724 году. Здесь ведутся работы по расчистке внутреннего пространства корабля, обнаружено множество артефактов, представляющих историческую ценность, некоторые из них в настоящий момент подняты на поверхность. В частности, водолазы достали со дна прекрасно сохранившийся кафтан, реставрация которого впоследствии проводилась специалистами Государственного Эрмитажа.

Ещё один перспективный для дальнейшего изучения объект был найден подводными археологами ЦПИ РГО в Финском заливе неподалеку от Кронштадта. Не исключено, что здесь на глубине около 10 метров лежит построенный по чертежам Петра I линейный корабль "Портсмут" – один из первых линкоров российского флота, затонувший в 1719 году. Специалисты надеются обнаружить на дне артефакты, которые позволят достоверно провести идентификацию судна. Планируется создать его фотокарту и 3D-модель.

Центр подводных исследований принимает участие и в международных проектах. Один из них связан с подводной лодкой «Сомъ», обнаруженной в 2015 году в территориальных водах Швеции. В настоящее время идут переговоры со скандинавской стороной, цель которых – проработка деталей совместной экспедиции по обследованию и определению дальнейшей судьбы российской субмарины, пролежавшей в шведских водах более 100 лет.

– В середине октября мы вернулись из Кабардино-Балкарии, где обследовали самое глубокое в России карстовое озеро Церик-Кёль. Окончательные итоги экспедиции еще предстоит подвести, но о некоторых фактах можно сказать уже сейчас. В частности, были актуализированы данные о глубине озера. Ранее считалось, что она равняется 258 метрам, нам же удалось найти подводную пещеру в юго-восточной части водоема, глубина которой составила 279 метров. Кроме того, была создана 3D-модель подводной части озера, взяты пробы грунта, уточнен химический состав воды. Мы надеемся, что полученные данные позволят ученым объяснить, как именно образовалось озеро Церик-Кёль, а главное – понять, как сохранить этот уникальный природный проект для будущих поколений, – говорит исполнительный директор ЦПИ РГО Сергей Фокин.

Разработка подводного аппарата

Второе направление деятельности ЦПИ РГО – научно-техническое. Его специалисты активно сотрудничают с различными российскими и зарубежными компаниями в сфере обеспечения водолазных работ, а также создания водолазного оборудования. В рамках научно-исследовательских и археологических экспедиций регулярно проводятся испытания новых аппаратов и экипировки.

Также Центром начато проектирование обитаемого подводного аппарата исследовательского класса. Водолазные работы имеют физиологические ограничения по продолжительности пребывания человека под водой, по эффективной глубине погружения и по видам подводных работ. Поэтому разработка обитаемых подводных аппаратов остается на сегодняшний день весьма актуальной задачей. Они, во-первых, позволят увеличить глубину и время погружений. А во-вторых, дадут возможность доставить к исследуемому объекту узкопрофильного специалиста: археолога, историка, океанолога, гидролога и т. д., который не обладает навыками погружения с аквалангом.

– Сегодня в мире существуют зарубежные модели аппаратов, которые с успехом применяются для подводных погружений, но каждая из них предназначена для решения своих задач. Наша цель – создать российский обитаемый подводный аппарат, изначально предназначенный для осуществления исследовательской деятельности. Разработать модель, которая позволит обеспечить всесторонний осмотр затонувших объектов, даст возможность проведения технических работ на глубине, будет оборудована манипуляторами, специальной аппаратурой и приспособлениями. Для нашей страны этот проект является уникальным, ведь сегодня в России разработкой сверхмалых подводных аппаратов никто не занимается. В настоящий момент формируется рабочая группа, которая будет решать эту задачу,

– рассказывает исполнительный директор ЦПИ РГО Сергей Фокин.

Музей подводной археологии

Еще одно направление – это культурно-просветительская деятельность Центра, важнейшей частью которой является создание научного комплекса "Петровский док".

– Проект предусматривает восстановление уникального гидротехнического комплекса "Петровский док" в Кронштадте и создание на его базе музея подводной археологии. Любой объект, который пролежал в воде несколько сотен лет, после извлечения на поверхность начинает очень быстро разрушаться. Чтобы этого не случилось, необходимо его законсервировать. Существуют методики, позволяющие сохранить подобным образом небольшие объекты, однако проделать это с целым судовым корпусом по ряду причин невозможно. Поэтому возникла идея оставить найденные суда в водной среде, но при этом сделать так, чтобы увидеть их смогли не только специалисты, но и обычные люди, – отмечает Сергей Фокин.

Согласно разработанной концепции, "Петровский док" будет сохранён как объект культурного наследия, а также как действующее инженерное сооружение с частичным сохранением первоначальной функции, в том числе в качестве судостроительной верфи.

После реставрации и восстановления его планируется разделить на секции. Сверху док будет укрыт стеклянным ангарным куполом с дополнительным ярусом-этажом. Такое техническое решение позволит разместить экспозицию затонувших кораблей, а также более мелких объектов непосредственно в водной среде, что обеспечит их сохранность. Помимо этого, в музейном комплексе планируется организовать Центр подводной археологии, включающий в себя исследовательские, реставрационные и консервационные отделения. Также здесь будут созданы учебные классы, конференц-зал, лаборатории, библиотека.

Подбирать потенциальные объекты для экспозиции будут специалисты Центра подводных исследований РГО. На данный момент у них на заметке около 200 подобных раритетов, находящихся на дне Балтийского моря. Однако говорить о том, когда и какие именно корабли займут свое место в музее, можно будет лишь после того, как территория дока будет окончательно готова к приему объектов. Согласно планам процесс заполнения музейного комплекса "Петровский док" экспонатами начнется в 2022 году.

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:

Долгое время попытки проникнуть на дно океана ограничивались погружениями ныряльщиков, которые не могли пробыть под водой более двух минут и не проникали глубже 40-метрового рубежа.
В первой половине XIX века был изобретен водолазный костюм, но он был очень тяжелым

и сковывал движения. В таком костюме можно было находиться на глубинах до 100 метров.
В 30-х годах XX века американские инженеры Бартон и Биб создали управляемое подводное судно, которое получило название батисферы. Это был стальной шар диаметром около полутора метров. Иллюминаторы позволяли исследователю видеть окружающие предметы. С помощью телефонной связи информацию передавали на борт судна, с которым батисфера была связана тросом. Такой подводный аппарат совершил погружение на глубину 400 метров в районе Бермудских островов. Прожектор, которым была оборудована батисфера, позволил увидеть первые

глубоководные пейзажи там, куда уже не проникал свет.
Спустя несколько лет состоялось погружение батисферы на 940 метров. Этот рекорд долгое время оставался непревзойденным.
Новые возможности для подводных исследований открыло изобретение французским моряком Жаком-Ивом Кусто и инженером Эмилем Ганьяном акваланга, сделавшего океан более доступным.
Вскоре был создан аппарат, позволявший совершать погружения автономно, без связи с

Подводная сфера Бартона и Биба 201

Батискаф

кораблем, - батискаф. В 1960 году на нем достигли дна самого глубокого места на Земле - Марианского желоба, глубина которого равна 11 022 метра.
Современные подводные аппараты оснащены механическими манипуляторами, позволяющими собирать предметы, электронной аппаратурой и телекамерами. В наши дни необходимость находиться внутри подводного аппарата отпала. Подводные аппараты без экипажа были, например, использованы при обследовании затонувшего «Титаника».

Еще по теме ПОДВОДНЫЕ ИССЛЕДОВАНИЯ:

1. Баладинский В. Л., Лобанов В. А., Галанов Б. А. Машины и механизмы для подводных работ., 1979
2. КОНКРЕТНОЕ СОЦИОЛОГИЧЕСКОЕ ИССЛЕДОВАНИЕ, МЕТОДЫ, ИНСТРУМЕНТАРИЙ И ПРОЦЕДУРА ИССЛЕДОВАНИЙ В СФЕРЕ ФИЗИЧЕСКОЙ КУЛЬТУРЫ И СПОРТА

С увеличением глубины гидростатическое давление возрастает.

Особенно больших значений давление достигает на дне морей и океанов. На глубине \(10\) км давление воды составляет около \(100\) миллионов паскалей!

Несмотря на огромное давление, и на глубине обитают животные: различные иглокожие, ракообразные, моллюски, черви, а также глубоководные рыбы.

Организм этих животных приспособлен к существованию в условиях большого давления, и точно такое же давление имеется у них внутри.

Уже на глубине \(180\) м царствует мрак. Обитатели глубин либо слепые, либо, наоборот, имеют очень развитые глаза. Некоторые из глубоководных животных светятся собственным светом.

Осваивать подводный мир человек начал уже давно. Опытные ныряльщики (ловцы жемчуга, собиратели губок), задерживая дыхание, погружались безо всяких приспособлений на глубину \(20-30\) метров.
Опускаться на очень большие глубины человек без специального снаряжения не может. Этому мешает как отсутствие воздуха, так и огромное гидростатическое давление.

Для увеличения времени пребывания под водой люди вначале использовали дыхательные трубки из тростника, кожаные мешки с запасом воздуха, а также «водолазный колокол» (в верхней части которого при погружении в воду образовывалась «воздушная подушка», из которой человек и получал воздух). Однако дышать через трубку, выступающую над поверхностью воды, можно лишь тогда, когда глубина погружения не превышает \(1,5\) м.

Обрати внимание!

На глубине, превышающей \(1,5\) м, можно дышать только таким воздухом, который сжат до давления, равного давлению воды на данной глубине.

В \(1943\) г. французами Ж. Кусто и Э. Ганьяном был изобретён акваланг - специальный аппарат со сжатым воздухом, предназначенный для дыхания человека под водой. Акваланг позволяет находиться под водой от нескольких минут (на глубине около \(40\) м) до часа и более (на небольших глубинах).

Спуски с аквалангом на глубины более \(40\) м не рекомендуются, так как вдыхание воздуха, сжатого до большого давления, может привести к азотному наркозу. У человека нарушается координация движений, мутится сознание.

При подводных работах на разных глубинах используют специальные водолазные скафандры . Если скафандр резиновый , то глубина погружения обычно не превосходит нескольких десятков метров.
На больших глубинах человек может работать только в жёстком скафандре . В последнем случае глубина погружения может доходить до \(300\) м.

Для исследования морей и океанов на больших глубинах используют батисферы и батискафы . Батисферу опускают с надводного судна с помощью троса. Впервые она была использована итальянцем Бальзамелло в \(1892\) г. Глубина погружения тогда составляла \(165\) м, а впоследствии превысила \(1 \) км.

Около 90% морского дна по нынешний день не освоено, но в последние годы полным ходом идет прогресс в разработке способов покорения океана. Наводные суда по-прежнему выполняют роль первой степени. Можно узнать многое, везя приборы на буксире корабля, собирая различные образцы в емкости, поднимая исследовательские материалы со дна океана. Буйки, расположенные недалеко от берега передают и обрабатывают информацию, переданную по радио; космические спутники сообщают такие данные, как появление ледяного покрова, изменение температуры, высоты волн.
Маленькая, маневренная аппаратура для исследования морских глубин стала разрабатываться из-за нужды в морской нефти. Ученый Жак Кусто смоделировал и построил самый первый аппарат, носящий название «Ныряющее блюдце» в 1959 году. Аппаратура для исследования морских глубин состоит из наружной обивки, способной выдерживать большое давление на глубине, иллюминаторов, наружного переднего освещения, камер различных манипуляторов, и других датчиков.

Не малую пользу под водой приносят роботы или устройства с управлением, обычно привязанным к кораблям, с которых идут команды посредством радиоволн. Подводные аппараты и устройства с управлением на дистанции используются для прокладки трубопроводов, а так же для работ по ремонту, фотографии, сбору проб со дна, высадки ныряльщиков на глубине и многих других подводных операций.
Подводные лодки.
На океанической поверхности балластные цистерны подводной лодки полны воздуха. При погружении открываются клапаны цистерн, выпуская содержащийся там воздух, а потом вода заполняет их через отверстие в днище лодки. Для того чтобы оказаться на поверхности, в верхнюю часть цистерн впрыскивают сжатый воздух под огромным давлением, вытесняя воду. Как правило, на подводных лодках используют дизельные двигатели у поверхности воды и батареи на аккумуляторах при погружении на большие глубины. Атомные подводные лодки могут обходиться без дозаправки топливом месяцами. Пресная вода и кислород для экипажа добываются из моря. Самая первая на земле атомная подводная лодка под названием «Наутилус» была сделана в США в 1954 году, которая совершила путешествие через весь Северный полюс под кромкой льда. Аппаратура для исследования морских глубин в виде атомных подводных лодок остается популярна и по сей день.
Глубоководное погружение.
Батисфера, подвешенное на тросах, должно иметь крепкую наружную обшивку, чтобы выдерживать давление воды, средства для управления подъемной силой и регуляции расстояния до поверхности, а так же систему двигателей. Батисфера являлась неким стальным тяжелым шаром, который можно было бы спускать и поднимать на тросе с самого судна. Батисфера достигла наибольшей для того времени глубины в 30-х годах XX века - 900 метров. Такая аппаратура для исследования морских глубин , как Батискаф FNRS-З, снабжался двигателем на бензине и сбрасывал с борта железные ядра, при нужде подъема на поверхность. А в 1960 году батискаф «Триест» с размером экипажа в три человека в 1960 году смог погрузится на 11 300 метров и достичь дна Марианской впадины, самой глубокой точки Мирового океана.
Путешествия Челленджера.
Судно «Челленджер» совершило множество глубоководных исследований более чем в 300местах всех океанов. Проводились замеры глубины с помощью эхолота, а так же были взяты пробы отложений у дна, воды и образцы различных видов животных и растений. Аппаратура для исследования морских глубин , которой пользовались на Челленджере, показалась бы сегодня чрезвычайно примитивной, но собранная тогда информация смогла обеспечить основу для большого разнообразия сегодняшних сведений о мировом океане.