Подводный аппарат. Необитаемые подводные аппараты военного назначения

В трудах древнегреческого историка Геродота (V в. до н. э.) рассказывается о неком подводном костюме, применяемом его современниками для погружения на дно реки. По словам древнегреческого философа Аристотеля (384-322 гг. до н. э.), при завоевании финикийского города Тира (332 г. до н. э.) войско Александра Македонского использовало водолазный колокол. Древнегреческий писатель Плутарх в одном из своих сочинений, датированном 35 г. до н. э., упоминает о левантийских водолазах, а Дионисий Кассий описал примитивное подводное снаряжение, которое применил при нападении на римскую галерную эскадру императора Септимия Севера (III в. н. э.) отряд византийских подводников.

Позднее, в 1538 г., в испанском городе Толедо также производились опыты с водолазным колоколом. В истории известно много примеров использования для дыхания под водой тростниковых трубок, а также полых стеблей камыша.

Однако эти разнообразные приспособления не смогли помочь человечеству проникнуть в морские глубины. Только с развитием промышленности и науки, с появлением новых технологий добычи и обработки металлов появилась возможность создания подводного судна, способного покорить глубины океана.

Первые иностранные подводные суда появились в XVII в. Голландский врач Корнелий Ван-Дребель, придворный английского короля, в 1620 г. погружался в воду в деревянных бочках, обтянутых промасленной кожей. Наиболее крупная из них была рассчитана на 20 человек и предназначалась для увеселительных прогулок придворных. После смерти изобретателя в 1634 г. никаких записей о его опытах не осталось.

В 1718 г. плотник из подмосковного села Покровское Ефим Никонов подал на имя Петра I челобитную, в которой уверял, что сможет построить «потаенное судно». Царь поверил талантливому самоучке, вызвал его в Петербург и внимательно выслушал. Уже в 1721 г. на галерном дворе в присутствии Петра I конструкция плотника была испытана.

Она погружалась в воду при помощи кожаных мешков, которые заполнялись водой. Передвигалось судно за счет четырех пар весел. Однако, непонятно каким образом оно всплывало, так как на борту отсутствовал насос или какая-либо конструкция с аналогичными функциями.

В годы войны за независимость американского народа против англичан (1775-1783 гг.) проходило испытание подлодки «Черепаха», изобретенной американским механиком Давидом Бушнелем.

Форма подводного аппарата напоминала грецкий орех и состояла из двух медных половинок. Она была рассчитана на одного человека и перемещалась с помощью гребного винта, приводимого в движение вращением ручного привода. Судно погружалось за счет второго гребного винта при заполнении балластной цистерны водой. На его борту находилась пороховая мина с часовым механизмом, предназначенная для присоединения ко дну корабжя противника. С этой целью в верхней части корпуса лодки, возле второго гребного винта, располагалось специальное квадратное гнездо, в которое вставлялся бурав, вращающийся из внутренней части, и к нему подвязывалась прочной тонкой веревкой (штертом) пороховая мина. Во время атаки вражеского судна бур прикреплялся к деревянной обшивке днища корабля и оставался на ней вместе с миной, взрывавшейся после удаления лодки.

Несмотря на то, что «Черепаха» имела неплохое вооружение, при использовании она не оправдала себя. Первый раз субмарина выступила против 64-пушечного британского корабля «Орел», днище которого оказалось обшитым медью, поэтому бурав не удалось ввернуть. Объектом второй атаки стал английский фрегат «Цербер». На этот раз подводная лодка не успела даже добраться до него, так как была обстреляна неприятелем и потоплена.

В 1834 г. в Петербурге на Александровском литейном заводе построили подводную лодку, вооруженную шестью пусковыми ракетными установками.

Руководил проектом военный инженер А. А. Шильдер. В подводном положении конструкция перемещалась за счет специальных гребков, сделанных в виде утиных лапок. Они располагались вне корпуса конструкции попарно на каждом борту. В действие их приводили матросы-гребцы. В надводном положении лодка ходила под парусом на складной мачте. Подводный корабль Шильдера имел продолговатый яйцеобразный корпус, слегка сплющенный с боков. Его длина составляла 6 м, ширина - 1,5 м, высота - 2 м. При водоизмещении равном почти 16 т, лодка перемещалась со скоростью не более 1,5 км/ч. Необходимо отметить, что изобретатель создал свое детище из железа тогда, когда за границей применение данного материала в судостроении еще не практиковалось.

На подводной лодке Шильдера впервые в мире установили оптическая труба для наблюдения за поверхностью моря. Она была устроена по принципу горизонтоскопа М. В. Ломоносова. В то время за рубежом подводные корабли не имели подобного приспособления.

Иностранные изобретатели крепили на своих конструкциях специальные рубки со смотровыми иллюминаторами. Но свет, как известно, плохо проникает через толщу воды. Вследствие этого экипаж лодки, находясь даже на незначительной глубине, был не способен разглядеть что-либо на поверхности моря. Для ориентировки им приходилось всплывать на такую глубину, чтобы рубка с иллюминаторами находилась выше уровня воды. В результате подлодка демаскировала себя и лишалась своего основного преимущества - скрытности. Шильдер был первым, кто практически использовал на подводном корабле оптическую трубу - прародительницу современных перископов, без которых в наши дни не обходится ни одна субмарина.

Конструкцию Шильдера спустили на воду в начале июля 1834 г. Испытания проводились на Неве по обширной программе. Она состояла из маневрирования в надводном и подводном положениях, действий против кораблей условного противника и обстрела их ракетами. Вскоре субмарину отвели в Кронштадт и продолжали проводить эксперименты уже в Финском заливе. Благодаря этому изобретатель накопил опыт, позволивший ему разработать проект более совершенной подводной лодки.

Военное министерство, выделяя Шильдеру средства на построение еще одного подводного корабля, поставило перед ним ряд условий, по которым новая конструкция должна обладать достаточной мореходностью и автономностью, т. е. способностью максимум на трое суток уходить из базы в море, и быть удобной для транспортировки по суше конной тягой, состоящей из шести лошадей. Выполнение последнего требования являлось необходимым для того, чтобы в будущем у командования появилась возможность осуществлять секретные переброски подводных кораблей из одного пункта побережья в другой.

Вторая лодка была построена в 1835 г. Она долгое время испытывалась как на Неве, так и на Кронштадтском рейде. В течение трех лет изобретатель неустанно совершенствовал свою конструкцию. В 1841 г. вследствие плохой погоды подводный корабль Шильдера не выполнил поставленной задачи. В результате ему отказали в финансировании дальнейших опытов, и труды Александра Андреевича были преданы забвению. Однако через семнадцать лет немец Бауэр построил на деньги российского правительства подводное судно «Морской черт», которое представляло собой точную копию субмарины Шильдера.

В 1866 г. по проекту русского изобретателя И. Ф. Александровского сконструировали подводная лодка, на которой установили двигатель, работающий на сжатом воздухе.

Он обеспечивал скорость хода не более полутора узлов и дальность плавания всего на три мили. Это был первый подводный корабль, который вошел в состав русского военно-морского флота. Он представлял собой оригинальное плавучее сооружение длиной около 30 м и шириной около 4 м. Полное водоизмещение лодки составляло 65 т.

Обшивку корпуса изготовили из листовой стали толщиной 12 мм. Она крепилась заклепками к семнадцати шпангоутам, которые являлись металлическим каркасом подводного корабля. Носовая часть конструкции Александровского, где располагался командный пункт и устанавливался магнитный компас, была обшита медью. Это предохраняло навигационный прибор от влияния больших масс железа и обеспечивало точность его показаний.

В кормовой части подводной лодки изобретатель расположил один над другим два гребных винта. Они приводились во вращение двумя трехцилиндровыми семидесятивальными пневматическими двигателями, которые работали на сжатом воздухе. Внутри конструкции Александровский установил три цистерны для приема водяного балласта при погружении. Их общая вместимость составляла около 10 т воды. Кроме того, в кормовой и носовой частях подводного корабля находились по одной небольшой цистерне. С их помощью регулировался дифферент лодки в подводном положении. Цистерны заполнялись водой через приемные клапаны (кингстоны), которые открывались и закрывались внутри конструкции.

Всплытие подводного корабля на поверхность происходило с помощью сжатого воздуха. С этой целью к балластным цистернам был подведен от баллонов со сжатым воздухом специальный воздухопровод. По нему в случае возникновения необходимости всплытия пускали под большим давлением воздух, который поступал в цистерны и выталкивал из них воду. Данное открытие Александровского до сих пор применяется на субмаринах всех флотов мира.

Испытания подводного корабля провели 19 июля 1866 г. в Кронштадте. Они прошли весьма успешно, но сам изобретатель остался недоволен ходом экспериментов. Он решил внести в кон струкцию лодки ряд усовершенствований, прежде чем продемонстрировать свое творение приемной комиссии. Новые испытания подводного корабля прошли лишь через год. Результаты превзошли все ожидания конструктора.

Вскоре на подлодку назначили военную команду из двадцати трех человек. В 1869 г. субмарина была переведена для проведения дальнейших испытаний в Транзунд, где она успешно выполнила задачу по преодолению дистанции равной 0,5 мили на глубине 5 м.

Спустя некоторое время Морское ведомство предложило специальной комиссии вновь проверить боевые и технические возможности изобретения Александровского. С этой целью был отведен полуторамильный маршрут близ Кронштадта. Пройдя положенную дистанцию, подводный корабль не смог удержаться на заданной глубине. Конструктор считал, что лодка не выполнила поставленной задачи в связи с тем, что район испытаний не являлся глубоководным.В 1871 г. в районе Бьеркэ-зунда поставили новые опыты над субмариной. Геометрически закрытый подводный корабль был спущен без личного состава на двадцатипятиметровую глубину. Через тридцать минут его подняли и тщательный осмотр показал, что корпус отлично выдержал давление и не дал течи.

В этом же году Московское ведомство заявило, что необходимо проверить прочность подводной лодки на глубине 30 м. Опасения Александровского оправдались. Во время испытаний корпус не выдержал давления воды, и корабль затонул. Только через два года конструктору удалось добиться организации работ по поднятию его изобретения на поверхность. Но дальнейшие опыты с подлодкой прекратили.

В 1877 г. по проекту Степана Карловича Джевецкого в России построили первый карликовый подводный корабль.

Талантливый инженер-изобретатель создал проект миниатюрного подводного челна, длина которого составляла 4 м. В конструкции помещался всего один человек, который с помощью ножных педалей приводил во вращение гребной винт, за счет которого лодка передвигалась.

Металлический корпус подводного челна состоял из двух частей. В нижней размещалась камера со сжатым воздухом, необходимым для вытеснения воды из балластной цистерны при всплытии лодки на поверхность. В верхней части находились разнообразные механизмы и специальное сиденье командира подводного корабля. Человек располагался в лодке таким образом, что его голова оказывалась под прозрачным колпаком из толстого стекла, выступающим над судном. Если челн плыл в надводном или полупогруженном положении, командир мог наблюдать за морем и береговыми ориентирами.

Подводный корабль Джевецкого был вооружен миной с особыми резиновыми присосками и запалом, который воспламенялся за счет тока от гальванической батареи. Для того чтобы командир субмарины мог прикрепить взрывное устройство к днищу вражеского судна, изобретатель предусмотрел в корпусе подлодки два круглых отверстия, из которых наружу выступали длинные гибкие резиновые рукавицы. После установки мины подводный челн отходил на безопасное расстояние, постепенно сматывая с катушки провод, соединяющий взрывное устройства с гальванической батареей. Командир субмарины мог произвести подрыв корабля противника в любой удобный для себя момент.

В 1879 г. Джевецкий создал подводный аппарат, который отличался от предыдущего не только размерами, но и рядом усовершенствований. Корабль вмещал уже четырех человек, сидящих попарно спиной к спине. Два гребных винта, кормовой и носовой, приводил во вращение с помощью ножных педалей весь экипаж. От ножного привода работали воздушный и водный насосы. Первый служил очистителем воздуха внутри лодки, второй откачивал воду из цистерн. Вместо прозрачного купола на подводном аппарате была установлена оптическая труба.

В качестве вооружения использовалась мина, которая устанавливалась с помощью оригинального приспособления. Оно состояло из двух пустых резиновых пузырей, связанных друг с другом тонким прочным канатиком. К ним мина и подвешивалась. Когда подводная лодка настигала вражеский корабль, в резиновые шары впускался воздух, и они всплывали вместе миной к днищу судна неприятеля. В 1879 г. произвели испытания подводного аппарата Джевецкого. Они прошли настолько успешно, что Военное министерство заказало пятьдесят подводных судов данного типа.

В 1884 г. Джевецкий создал лодку с электродвигателем мощностью 1 л. с.

Источником энергии служила аккумуляторная батарея. Во время испытаний в Петербурге субмарина проплыла против течения Невы со скоростью 4 узла.

В 1906 г. субмарина была заложена на стапелях Металлического завода в Петербурге. Ее длина составляла 36,0 м, ширина - 3,2 м, водоизмещение - 146 т. Лодка перемещалась за счет двух бензиновых моторов мощностью по 130 л. с. Во время испытаний подводный корабль продемонстрировал неплохие результаты. Но использовать его в военных операциях не представлялось возможным. При движении под водой подлодка демаскировала себя, так как оставляла пузырчатый след. Кроме того, внутренние помещения «Почтового» были загромождены различными механизмами и устройствами, что ухудшало бытовые условия личного состава.

Появление аккумуляторных батарей и сравнительно надежных двигателей внутреннего сгорания позволило создать энергетическую установку для подводных лодок. Изобретателям удалось воплотить в жизнь хорошо известную в наши дни схему: аккумуляторная батарея, электродвигатель-генератор, двигатель внутреннего сгорания.

Одновременно с энергетическими установками произошло усовершенствование и вооружения подводных кораблей. В 1865 г. конструктор Александровский создал первую в мире самодвижущуюся мину-торпеду. Позднее Джевецкий изобрел торпедные аппараты, которые устанавливались на корпусе подлодки. Многие годы они являлись основным оружием отечественных кораблей. Однако построить в XIX в. боевую субмарину было нереально, так как уровень развития электротехники и тепловых двигателей находился на низкой ступени развития.

подводный аппарат будущего

Океан самая большая и чуждая среда обитания, здесь кроется огромная мощь и всесокрушающее давление. До недавнего времени человечеству был закрыт доступ в эту часть планеты. Исследования подводного мира стали возможными благодаря современным подводным аппаратам.

Океан изобилует пищей, ресурсами и даже сокровищами. Он мало исследован, так как человек лучше приспособлен на суше. Под водой он чувствует себя неуверенно. На глубине 10 метров давление удваивается. С глубиной давление все больше дает о себе знать. Боль в ушах чувствуется уже в нескольких метрах от поверхности. Пульсирующую боль можно унять, только зажав нос или продув уши. Чем больше глубина, тем опаснее баротравмы. Человек может погрузиться только до нескольких сот метров, иначе давление способно раздавить его. С повышением давления мир существенно меняется. Через несколько метров кислород, который является газом жизни, становится токсичным. Поэтому ныряльщикам приходится дышать тщательно подобранной смесью газов.

У некоторых людей мечтой всей жизни было ныряние и создание морских машин для подводных исследований, способных выдерживать высокое давление и перенести человека в подводный мир. И они добились своего - миллионы ныряльщиков работают и отдыхают под водой. За это маленькое достижение заплачено множество жизней. Основной опасностью является декомпрессионная или кессонная болезнь. Чем глубже человек погружается, тем больше газа впитывает его тело. Если ныряльщик вдруг начнёт подниматься слишком быстро, в его организме образуются азотные пузырьки. Эти пузырьки могут заблокировать маленькие сосуды и нарушить доступ крови к жизненно-важным органам. В результате возникают сильнейшие судороги, боли в груди и затруднения дыхания. Газ начинает искать выход, а человек может остаться калекой или даже погибнуть. Единственное спасение декомпрессионная камера. Помещая человека в камеру, уменьшают количество пузырьков в крови, а кислород помогает удалить из организма инертные газы, создающие угрозу жизни.

Но несмотря на опасности океан продолжает привлекать человека.

подводные аппараты

В мире полно энтузиастов, которые проектируют подводные аппараты . Некоторые машины настолько легки, что их можно даже переносить. Но в то же время они достаточно прочны - акриловая сфера аппарата способна выдержать давление воды на глубине почти 1000 метров - глубже большинства современных . Обычный акваланг позволяет погружаться на 30-40 метров.

подводный аппарат «Deep Flight Super Falcon»

Обитаемый подводный аппарат «Deep Flight Super Falcon » создает внутри давление в одну атмосферу - за бортом в 100 раз выше. Морская машина спущена на воду в 1996 году. Подводный аппарат приводится в движение с помощью электрического двигателя потребляющего энергию от аккумуляторных батарей. Заряда хватает на 4 часа. Глубина погружения до 1000 метров. Акриловый корпус защищает пилотов от смертоносного давления в 100 атмосфер. «Deep Flight Super Falcon » не похож на другие обитаемые подводные аппараты. Изначально морская машина «Deep Flight Super Falcon » была подводной лодкой, спроектированной для миллионера Тома Перкинса (Tom Perkins) и его суперяхты « » компанией «Hawkes Ocean Technologies ». Заметив, каким спросом пользуется их разработка, представители компании решили превратить проектирование подводных аппаратов в бизнес. Помимо оригинального подводного аппарата за 1,3 миллиона долларов, «Hawkes Ocean Technologies » продает вариант мини-субмарин с открытыми кабинами за 350 тысяч долларов.

подводный аппарат «Deep Flight Super Falcon» на глубине

«Deep Flight Super Falcon» на воде

Технические данные подводного аппарата «Deep Flight Super Falcon »:
Длина - 3,5 м;
Размах крыльев - 2 м;
Глубина погружения - 1000 м;
Скорость - 6 узлов;
Экипаж - 2 человека;

прогулка на подводном аппарате «SportSub»

морская машина «Aviator»

морская машина «Aviator»

проект подводного аппарата «Deep Flight Aviator»

морская машина «Deep Flight»

морская машина «Deep Rover»

Очень важно создать машины, способной противостоять подводной стихии - это давняя цель человечества, ведь океан занимает 2/3 части планеты.

Некоторые подводные аппараты могут самостоятельно исследовать океан. Их называют необитаемые подводные аппараты . Сегодня в подводном мире господствуют подводные роботы . Умные, самоходные роботы, строят нефтепроводы и различные сооружения на больших глубинах. Автономные подводные аппараты или аппараты дистанционного управления (АДУ) имеют сверхпрочные корпуса, эффективные манипуляторы и видеокамеры, передающие изображение высокой четкости. Они имеют совершенные двигатели и управляются посредством команд передаваемых по кабелям связи.

подводный робот «Oceaneering»

Необитаемый подводный аппарат «Oceaneering » может работать на глубине до 6500 м, способен поднять 270 кг. Его манипулятор может выполнять семь действий.

Сегодня подводные роботы успешно справляются со многими задачами, которые раньше выполняли водолазы - чистка и ремонт трубопроводов, замена задвижек и проверка их герметичности. Нефтяная и газовая промышленность способствовали совершенствованию подводных роботов. Причина их развития - экономичность и практичность. Менеджеры нефтяных компаний поняли, что использование АДУ сэкономит затраты на содержание водолазов а также спасет множество жизней. Применение современных технологий сделало подводные аппараты надежнее. Современные морские машины это мощные и эффективные инструменты, но их эффективность зависит от таланта их операторов. Многие из них опытные видео-геймеры. Они используют свои уникальные умения в управлении этими замечательными морскими машинами. Хорошие операторы умеют двухмерное изображение с экрана мысленно преобразовать в трёхмерное.

– это специальные технические средства, предназначенные для проведения подводных научных исследований, поисковых операций, всевозможных ремонтных и спасательных работ.

К глубоководным подводным аппаратам относятся аппараты с глубиной погружения свыше 600 м.

По функциональному назначению глубоководные подводные аппараты могут быть разделены на океанографические для научно-исследовательских наблюдений и аппараты для поисково-спасательных и монтажно-демонтажных работ .

В зависимости от предназначения они оборудуются системами поиска и наведения на объект, различного рода захватами и инструментами для выполнения работ.

Глубоководные подводные аппараты бывают обитаемые и необитаемые

Обитаемые глубоководные подводные аппараты управляются экипажем (2-6 чел.), находящимся в прочном герметическом корпусе, имеют системы жизнеобеспечения, средства связи и навигации, органы управления манипуляторами, средства энергоснабжения (аккумуляторы) и средства аварийного спасения. Форма прочного корпуса глубоководного подводного аппарата в зависимости от глубины погружения и предназначения бывает цилиндрической (гидростаты) с подкреплением наружной обшивки шпангоутами, сферической или полусферической (батисферы). В качестве материала корпуса используются сталь, алюминий, титан, а также армированный стеклопластик. Прочный корпус глубоководного подводного аппарата имеет входной люк, иллюминаторы, а у спасательных аппаратов в нижней части корпуса есть стыковочный узел и шлюзовая камера. С ростом глубины использования глубоководного подводного аппарата меняются конструкция и форма прочного корпуса, растет его масса. До глубины 2000 м оболочка корпуса подкреплена шпангоутами. Глубоководные подводные аппараты для больших глубин имеют толстостенный прочный корпус, выполненный из легированной стали методом ковки. Так, толщина стенок батискафа «Триест», на котором 23 января 1960 года была достигнута рекордная глубина 10919 м, составляет 105 мм. Для придания положительной плавучести прочному корпусу глубоководного подводного аппарата, предназначенному для погружения на глубину свыше 6000 м, необходимо наличие дополнительного объема, заполненного легковесным заполнителем (чаще всего бензин с плотностью 0,7-3).

Автономность обитаемых глубоководных подводных аппаратов от 8-12 ч до 2-4 недель, скорость 6-12 км/ч, на некоторых имеется всплывающая рубка для аварийного спасения экипажа. Прочный корпус глубоководного подводного аппарата снаружи закрыт проницаемым легким корпусом, служащим для придания аппарату гидродинамических характеристик, размещения движительно-рулевого комплекса, исполнительных устройств манипуляторов, светильников, телевизионной и научной аппаратуры. Между прочным и легким корпусами находятся балластные цистерны и сбрасываемый в аварийных ситуациях балласт.

Необитаемые глубоководные подводные аппараты - привязные, буксируемые – управляются по кабель-тросу с пульта, расположенного на судне-носителе. Они двигаются в толще воды либо перемещаются по дну. Оборудованы телевизионной аппаратурой, светильниками, имеют стабилизацию глубины, манипуляторы, их навигационная система связана с навигационной системой судна-носителя, передача электроэнергии – по кабель-тросу (погружение до 100 м). Самоходные аппараты снабжены движительно-рулевыми комплексами, управляющимися по заданной программе. Необитаемые глубоководные подводные аппараты используются в основном при поиске и обследовании затонувших объектов и для подводного бурения. Развитие глубоководных подводных аппаратов идет по пути создания специализированных необитаемых аппаратов.

Этот термин часто используют для того, чтобы отделить подобные аппараты от субмарин. Однако в общем использовании словосочетание «подводная лодка» может применяться для описания корабля, который по техническому определению фактически является подводным аппаратом.

Существует много типов такого оборудования, включая как самодельные, так и промышленно созданные суда, которые иначе известны как машины с дистанционным управлением или ROV. Они имеют множество применений во всем мире, особенно в таких областях, как океанография, подводная археология, исследования океана, туризм, техническое обслуживание и восстановление оборудования, а также подводная видеосъемка.

История

Первое подводное судно было спроектировано и построено американским изобретателем Дэвидом Бушнелем в 1775 году в качестве средства для ввода взрывных зарядов на вражеские корабли во время американской войны за независимость. Устройство, получившее название «Черепаха Бушнелла», было овальным сосудом из дерева и меди. В нем устроены резервуары, заполненные водой (для погружения), а затем их опорожняли с помощью ручного насоса, чтобы всплыть на поверхность. Оператор использовал два гребных винта с рукояткой для перемещения по вертикали или сбоку под водой. У аппарата были маленькие стеклянные окна сверху и люминесцентная древесина, прикрепленная к корпусу, чтобы им можно было управлять в темноте.

"Черепаха Бушнелла" была впервые введена в эксплуатацию 7 сентября 1776 года в гавани Нью-Йорка, чтобы напасть на британский флагман HMS Eagle. В то время сержант Эзра Ли управлял этим подводным аппаратом. Ли успешно подвел "Черепаху" к нижней части корпуса "Орла", но не смог установить заряд из-за сильных течений воды. Однако на этом история данных видов транспорта не закончилась.

Характеристики

Помимо размера основное техническое различие между подводным аппаратом и субмариной заключается в том, что первый не является полностью автономным и может полагаться на вспомогательный объект или судно для пополнения топлива и дыхательных газов. Некоторые аппараты работают на «тросе» или «пуповине», оставаясь связанными с тендером (субмарина, надводный корабль или платформа). Они, как правило, имеют меньший радиус действия и работают в основном под водой, поскольку большинство бесполезно на поверхности. Подводные лодки (аппараты) способны погрузиться на глубину более 10 км (6 миль) ниже поверхности воды.

Субмарины могут быть относительно небольшими, содержать только небольшую команду и не иметь жилых помещений. Они часто имеют очень ловкую конструкцию, снабженную винтами пропеллера или насосами.

Технологии

Существует пять основных технологий, используемых при проектировании подводных аппаратов. Однополярные аппараты имеют корпус под завышенным давлением, а их пассажиры при этом находятся под нормальным атмосферным давлением. Они с легкостью выдерживают высокое давление воды, которое во много раз превышает внутреннее.

Другая технология, называемая давлением окружающей среды, поддерживает одинаковую нагрузку как внутри, так и снаружи сосуда. Это уменьшает давление, которое должен выдерживать корпус.

Третья технология - это «мокрая субмарина». Под термином подразумевается транспортное средство с затапливаемой внутренней частью. Как в водной, так и в атмосферной среде нет необходимости использовать оборудование SCUBA, пассажиры могут нормально дышать, не надевая ни одно дополнительное устройство.

Рекорды

За счет тросового вытяжения подводные аппараты могут погружаться на большие глубины. Батискаф "Триест" был первым достигшим самой глубокой части океана (почти на 11 км (7 миль) ниже поверхности) на дне Марианской впадины в 1960 году.

Китай с его проектом Цзяолун в 2002 году был пятой страной, которая отправила человека на 3500 метров ниже уровня моря, следуя за США, Францией, Россией и Японией. Утром 22 июня 2012 года погрузочно-разгрузочный комплекс Цзяолун установил рекорд глубокого погружения, когда три человека спустились на 22 844 фута (6 963 метра) в Тихий океан.

Среди наиболее известных и самых длинных в эксплуатации подводных аппаратов - глубоководный исследовательский корабль DSV Alvin, который укомплектован 3 людьми и способен погружаться на глубину до 4500 метров (14 800 футов). Он принадлежит флоту Соединенных Штатов, управляется системой WHOI и с 2011 года совершил более 4 400 погружений.

Джеймс Кэмерон сделал рекордное погружение на дно Глубины Челленджера, самой глубокой известной точки Марианской впадины, 26 марта 2012 года. Подводный корабль Кэмерона назывался Deepsea Challenger и достиг глубины 10 908 метров (35,787 фута).

Последние новинки

Совсем недавно частные фирмы Флориды выпустили серию аппаратов Triton Submarines. SEAmagine Hydrospace, Sub Aviator Systems (или SAS) и Нидерландская фирма Worx разработали небольшие подводные лодки для туризма и разведки.

Канадская компания, которая называется Sportsub, с 1986 года строит персональные рекреационные подводные лодки с конструкциями открытого пола (частично затопленные кокпиты).

Функциональные виды

Небольшие беспилотные подводные аппараты, называемые «морские дистанционно управляемые транспортные средства», или MROV, широко используются сегодня для работы в слишком глубокой или слишком опасной для ныряльщиков воде.

Такие аппараты помогают ремонтировать морские нефтяные платформы и прикреплять кабели к затонувшим кораблям, чтобы поднять их. Такие дистанционно управляемые транспортные средства прикреплены тросом (толстым кабелем, обеспечивающим питание и связь) с центром управления на судне. Операторы на корабле наблюдают видеоизображения, отправленные обратно от робота, и могут управлять пропеллерами и манипулятором аппарата. Затопленный «Титаник» был изучен именно таким транспортным средством.

Батискафы

Батискаф - это самоходный глубоководный погружной подводный корабль, состоящий из кабины экипажа, подобно батисфере, но подвешенный ниже поплавка, а не за поверхностный кабель, как в классическом дизайне батисферы. Многие рассматривают его как вид самоходного подводного аппарата.

Его поплавок заполнен бензином, легко доступен, плавуч и весьма прочен. Несжимаемость топлива означает, что цистерны могут быть очень легко сконструированы, поскольку давление внутри и снаружи резервуаров уравновешивается. Также емкости не имеют задачи полностью выдерживать любые перепады давления, тогда как кабина экипажа призвана оказать сопротивление огромной нагрузке. Плавучесть на поверхности можно легко уменьшить, заменив бензин водой, которая плотнее.

Этимология

Огюст Пикард, изобретатель первого батискафа, сочинил название «батискаф», используя древнегреческие слова βαθύς bathys («глубокое») и σκάφος skaphos («судно» / «корабль»).

Функционирование

Чтобы спуститься, батискаф затапливает воздушные резервуары морской водой. Но в отличие от подводной лодки, жидкость в его затопленных емкостях не может быть смещена со сжатым воздухом, чтобы подняться. Это связано с тем, что давление воды на глубинах, для которых корабль был предназначен для работы, слишком велико.

Например, нагрузка в нижней части Challenger Deep - аппарата, на котором плавал сам Джеймс Кэмерон - более чем в семь раз превышает давление в стандартном цилиндре сжатого газа типа H. Для равновесия этот аппарат использовал железные грузы. Контейнеры с ними состоят из одного или нескольких цилиндров, которые открыты на дне на протяжении всего погружения, а груз удерживается на месте электромагнитом. Это отказоустойчивое устройство, так как оно не требует повышения мощности.

История батискафов

Первый батискаф был назван FNRS-2 - в честь Национального фонда рекреационных исследований - и был построен в Бельгии с 1946 по 1948 год Огюстом Пикардом. FNRS-1 был воздушным шаром, используемым для подъема Пикарда в стратосферу в 1938 году.

Движение первого батискафа было обеспечено электродвигателями с батарейным питанием. Поплавок составил 37 850 литров авиационного бензина. В нем не было туннеля доступа. Сфера должна была быть загружена и выгружена на палубе. Первые плавания подробно описаны в книге Жака Кусто «Тихий мир». Как говорится в повествовании, «судно безмятежно выдержало давление глубин, но было уничтожено незначительным шквалом». FNRS-3 был новым подводным аппаратом, использующим экипажную сферу от поврежденного FNRS-2 и новый, более крупный, 75,700-литровый поплавок.

Второй батискаф Piccard был куплен ВМС США у Италии в 1957 году. В нем было два груза с водяным балластом и одиннадцать резервуаров плавучести, содержащих 120 000 литров бензина. Позже был изобретен подводный аппарат "Посейдон".

В 1960 году батискаф, несущий сына Пикара Жака и лейтенанта Дона Уолша, достиг самого глубокого известного места на поверхности Земли - Глубины Челленджера в Марианской впадине. Бортовые системы указали глубину 37 800 футов (11 521 м), но впоследствии она была исправлена ​​до 35 813 футов (10 916 м) с учетом изменений, вызванных соленостью и температурой.

Аппарат был оснащен мощным источником энергии, который, осветив маленькую рыбу, подобную камбале, поставил вопрос о том, существовала ли жизнь на такой глубине в полном отсутствии света. Экипаж батискафа отметил, что дно состояло из диатомового ила и сообщал о наблюдении какого-то типа камбалы, напоминающего подошву, длиной около 1 фута и 6 дюймов в поперечнике, лежащей на морском дне.

В 1995 году японцы отправили автономный подводный аппарат на эту же глубину, но позже он был потерян в море. В 2009 году команда из Океанографического института Вудс-Хоул отправила роботизированную подводную лодку по имени "Нереус" на дно впадины.

Изобретение батисферы

Батисфера (от греческого βαθύς, бана, «глубокая» и σφαῖρα, сфайра, «сфера») была уникальной сферической глубоководной подводной лодкой, которая управлялась дистанционно и опускалась в океан на тросе. Она использовалась для проведения серии погружений у берегов Бермудских островов с 1930 по 1934 год.

Батисфера была спроектирована в 1928 и 1929 годах американским инженером Отисом Бартоном и стала известна благодаря тому, что натуралист Уильям Биб использовал ее для изучения подводной дикой природы. По своему строению батисфера близка к торпедному подводному аппарату.

Вооруженные силы (ВС) государств мира все больше интегрируют беспилотные системы различного назначения в свои арсеналы. Для военно-морских сил рассматриваются три категории такого оборудования: необитаемые подводные аппараты, далее НПА (Unmanned Underwater Vehicles, UUV ); необитаемые надводные аппараты, или суда (Unmanned Surface Vessels — USV ) и беспилотные летательные аппараты (Unmanned Aerial Vehicles, UAV ).

В отношении перечисленных беспилотных систем наблюдаются различные тенденции:

• Развитие в сторону большей автономии: первые беспилотные системы обычно были дистанционно управляемыми (Remotely Operated Vehicle, ROV ). За ними последовали системы, способные самостоятельно выполнять детально запрограммированную задачу, такую как проход по конкретному маршруту мониторинга. В будущем армии мира стремятся получить полностью автономные системы, способные самостоятельно выполнять целевые задания и в ходе их выполнения ориентироваться на непредвиденные события.
• Тренд в направлении координирования миссий между несколькими беспилотными системами равного или иного вида, а также скоординированное использование пилотируемых и беспилотных систем (Manned-Unmann Teaming ).
• Тенденция увеличения продолжительности выполнения операций: более эффективные двигатели и аккумуляторные системы увеличивают дальность и длительность работы.
• Конструирование более крупных систем с большей и универсальной полезной нагрузкой, дальностью и продолжительностью работы.
• Разработка модульной полезной нагрузки для выполнения различных задач необитаемыми подводными аппаратами (НПА) одного типа.

Увеличение производительности беспилотных систем зависит от достижений в различных технологических областях. Наиболее важными, прежде всего, являются: приводные и энергетические системы, навигационное оборудование, датчики различного назначения, системы связи и искусственного интеллекта. На этих направлениях сосредоточены основные усилия исследователей.

Необитаемые подводные аппараты от ATLAS Elektronik

«Типичную» картину последних достижений в секторе необитаемых подводных аппаратов передают прикладные системы производства компании «ATLAS Elektronik GmbH» (г. Бремен, Германия): «Морская лиса» (SeaFox ), «Морской кот» (SeaCat ) и «Морская выдра» (SeaOtter ).

Эмблема компании ATLAS Elektronik

Модель «SeaFox»

Дистанционно-управляемый НПА «SeaFox» состоит на вооружении ВМС Германии и десяти других стран. Дрон поставляется в трех конфигурациях.

НПА «SeaFox»

Вариант «С», оснащенный взрывным комплектом, используется для уничтожения мин (при этом сам аппарат также уничтожается). Вариант «I» используется для поиска и идентификации мин, а также подводного мониторинга кораблей и портовых сооружений. После установки комплекта «Кобра» (Cobra ), вариант «I» может применяться для уничтожения мин и других взрывных устройств. При этом, комплект подрыва «Кобра» устанавливается на мину и дистанционно подрывается после отхода НПА. Вариант «Т» разработан для учебных целей, но может использоваться и для подводного мониторинга.

Оборудование для борьбы со взрывными устройствами «Кобра»

Необитаемые подводные аппараты «SeaFox» состоят на вооружении кораблей, катеров и вертолетов. Дистанционное управление НПА осуществляется по оптоволоконному кабелю. Аппарат имеет длину 1,31 м, вес 43 кг. Эксплуатационная глубина погружения дрона достигает 300 м. Максимальная дальность до судна управления – 22 км. Продолжительность применения – около 100 минут.

НПА «SeaCat»

Модель «SeaCat» имеет большую производительность. Она в два раза длиннее и в три раза тяжелее «SeaFox». Продолжительность ее работы до 20 часов. Аппарат способен погружаться на глубину до 600 м. «SeaCat» является гибридной системой. НПА может управляться дистанционно или действовать автономно.

Носовая часть аппарата сконструирована для использования различных модулей полезной нагрузки. В том числе: видео камеры, гидролокатора, магнитометра, а также модуля химического анализа воды или акустического датчика, проникающего через морское дно. НПА оснащен гидролокатором для сканирования по сторонам (Side Scan Sonar ) и может дополнительно тянуть сонар на буксире. Благодаря такой модульности, «SeaCat» применяется для обследования морского дна, тактической гидрографии, а также разведки и мониторинг более крупных районов.

НПА «SeaCat»

Аппаратура GPS и инерциальная навигационная система обеспечивают автономное применение НПА. Однако, при таком варианте использования собранные аппаратом данные могут быть получены только после его возвращения на корабль.

Возможности коммуникации между кораблем-носителем и НПА пока остаются ограниченными. Обмен данными через WiFi осуществляется в обоих направлениях. При этом, удаление от корабля управления не должно превышать 400м. Акустическая связь под водой, в зависимости от условий окружающей среды, имеет максимальную дальность до двух километров. При эксплуатации на такой дистанции необитаемые подводные аппараты этого типа пригодны для полностью независимой работы.

«Морская выдра» — универсальное решение

Самый новый и самый большой НПА от компании «ATLAS Elektronik» – универсальный аппарат «SeaOtter Mk II». Это автономный НПА, выполняющий задачи разведки и наблюдения (включая разведку подводных лодок), обнаружения подводных угроз, сбора гидрографических данных и уничтожения мин. Кроме того, возможна скрытная поддержка сил специального назначения и проведение спасательных операций.

«Морская выдра» имеет длину 3,65 м и водоизмещение 1200 кг. Продолжительность работы аппарата достигает 24 часов, а общий вес полезной нагрузки – 160 кг.

НПА «SeaOtter Mk II»

В сравнении с » SeaCat» оборудование НПА включает гидролокатор высокого разрешения с синтетической апертурой (SAS — Synthetic Aperture Sonar ). Сонар обеспечивает обнаружение и идентификацию движущихся и неподвижных объектов. Антенна НПА позволяет осуществлять навигацию по GPS и устанавливать радио- и WiFi-связь с кораблем-носителем вблизи от поверхности воды. В дополнение к GPS, дрон использует автономную инерционную навигацию и электромагнитную систему доплеровского контроля скорости. В автономном режиме работы питание электропривода производится литиевыми полимерными батареями. Для их зарядки требуется четыре часа, но возможна замена для экономии времени.

Необитаемые подводные аппараты производства «ATLAS Elektronik» по своим возможностям являются типичными для НПА, используемых в настоящее время. Эти беспилотные подводные системы предназначены для выполнения основных задач: разведка и уничтожение мин; сбор данных о морском дне, состоянии воды и течениях; скрытая разведка и наблюдение (например, до высадки морского десанта или поддержки специальных сил); обеспечение безопасности своих портов и судов.

Необитаемые подводные аппараты в новых областях

В настоящее время внедряются или изучаются новые сферы применения для НПА. Во-первых, уничтожение подводных лодок (ПЛ), или противолодочная война (ASW — Anti-Submarine Warfare ).

Центр морских исследований и экспериментов НАТО (Centre for Maritime Research and Experimentation, CMRE ) с 2011 г. целенаправленно разрабатывает соответствующую концепцию и технологии. Уже в настоящее время, используемый центром действующий автономный НПА «OEX Explorer » способен захватывать и отслеживать движущиеся объекты. Положение НПА и цели через акустические подводные сигналы передаются в центр управления. CMRE тестировал свой НПА (и другие беспилотные системы) в рамках ежегодных противолодочных учений «Dynamic Mongoose «.

Одним из направлений исследований остается разработка надежных каналов связи. Она должна гарантировать скоординированное использование на больших расстояниях нескольких автономных беспилотных систем, а также группу обитаемых и необитаемых аппаратов. Важным промежуточным шагом считается согласование стандарта НАТО для цифровой подводной связи (JANUS — STANAG 4748 ). Стандарт призван гарантировать совместимость различных национальных подходов. Кроме того, в настоящее время остается проблема разработки алгоритмов, обеспечивающих надежную классификацию обнаруженных целей.

Рассматривается возможность для обитаемых ПЛ в будущем нести на своем борту необитаемые подводные аппараты и с их помощью выслеживать подводные лодки противника.

Sp-force-hide { display: none;}.sp-form { display: block; background: rgba(235, 233, 217, 1); padding: 5px; width: 630px; max-width: 100%; border-radius: 0px; -moz-border-radius: 0px; -webkit-border-radius: 0px; border-color: #dddddd; border-style: solid; border-width: 1px; font-family: Arial, "Helvetica Neue", sans-serif; background-repeat: no-repeat; background-position: center; background-size: auto;}.sp-form input { display: inline-block; opacity: 1; visibility: visible;}.sp-form .sp-form-fields-wrapper { margin: 0 auto; width: 620px;}.sp-form .sp-form-control { background: #ffffff; border-color: #cccccc; border-style: solid; border-width: 1px; font-size: 15px; padding-left: 8.75px; padding-right: 8.75px; border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; height: 35px; width: 100%;}.sp-form .sp-field label { color: #444444; font-size: 13px; font-style: normal; font-weight: bold;}.sp-form .sp-button { border-radius: 4px; -moz-border-radius: 4px; -webkit-border-radius: 4px; background-color: #0089bf; color: #ffffff; width: auto; font-weight: 700; font-style: normal; font-family: Arial, sans-serif; box-shadow: none; -moz-box-shadow: none; -webkit-box-shadow: none; background: linear-gradient(to top, #005d82 , #00b5fc);}.sp-form .sp-button-container { text-align: left;}

Как правило, обитаемые ПЛ используют пассивную гидроакустическую станцию (ГАС). Активные же ГАС имеют гораздо большую дальность действия, но позволяют определять местоположение передатчик, чем обнаруживают ПЛ. Оснащенные активным гидролокатором НПА смогут перемещаться на достаточном расстоянии от своего пилотируемого корабля-носителя. Такая тактика значительно увеличит возможности по обнаружению ПЛ противника. Помимо этого, НПА могли бы отвлекать на себя подводные лодки противника и способствовать их поражению кораблем-носителем «из засады».

Агентство перспективных оборонных исследований США (Defense Advanced Research Projects Agency, DARPA ) в июле 2017 г. подписало контракт с компанией «BAE Systems» на разработку для НПА соответствующей компактной активной ГАС большой дальности.

Больше и тяжелее

Ведение противолодочной войны средствами НПА в прибрежных водах или в открытом море требует значительного увеличения дальности и продолжительности их работы. По этой причине США с 2015 г. ведут разработку беспилотных систем с большим водоизмещением (Large Displacement UUV, LDUUV ). Необитаемые подводные аппараты этого типа должны иметь возможность нести дополнительные аккумуляторы и быть более устойчивыми. Подобные модели получили обозначение НПА класса III. Сообщается, что они имеют модульную конструкцию и диаметр около 48 дюймов (122 сантиметра).

Проект «Змеиная голова»

В апреле 2017 г. ВМС США объявили о планах уже в 2019 г. начать тестирование прототипа тяжелого НПА «Snakehead» («Змеиная голова»). Разработка программного обеспечения, систем управления и связи намечалось проводить параллельно с развитием транспортного средства. Руководство обеими направлениями работ осуществляют ВМС.

НПА такого масштаба уже используются для гражданских целей. В частности, в 2003 г. управляемый дрон «Echo Ranger» от компании «Боинг» достиг глубины погружения 3000 м и находился там 28 часов.

НПА Echo Ranger производства компании «Боинг»

Согласно замыслу, «Змеиная голова» сможет управляться с боевого корабля прибрежной морской зоны (тип LCS), ПЛ типов «Вирджиния» (SSN ) и «Огайо» (SSGN ). Другой вариант применения – самостоятельных выход НПА из порта.

Предполагаемый спектр возможностей должен постепенно расширяться. Наряду с общей разведкой и наблюдением он будет включать борьбу с ПЛ и другими подводными целями, наступательные и оборонительные действия по разминированию, а также ведение РЭБ. Выводы из тестирования «Snakehead» послужат разработке будущих классов НПА.

Необитаемые подводные аппараты класса «Касатка»

В категории «сверх большой НПА» (Extra Large UUV, XLUUV ) ВМС США хотят запустить производство беспилотников еще больших размеров. Аппарат получил обозначение «Касатка» (Orca ). Согласно замыслу, НПА сможет стартовать от пирса и выполнять месячное автономное патрулирование. Предполагаемая дальность действия – около 2000 морских миль.

Ряд задач в значительной степени соответствует оперативному спектру более легкой категории LDUUV. Дополнительно рассматриваются: поддержка сил специальных операций и наступательные действия против наземных целей. Потенциальная полезная нагрузка включает в себя мины, торпеды, а также ракеты для поражения морских и наземных целей.

Задачи по разработке XLUUV намечалось распределить в 2017 г. в этом отношении хорошие перспективы для контракта имел «Боинг», который по собственной инициативе представил соответствующий прототип уже в 2016г. Необитаемая подводная лодка под названием «Echo Voyager» имеет длину 16 м и водоизмещение 50 т. Аппарат достигает глубины 3400 м и может оставаться в море в течение шести месяцев, покрывая 7 500 морских миль. Однако, НПА «Echo Voyager» требует всплытия каждые три дня для загрузки батарей.

Параллельно с программой XLUUV, под руководством DARPA, реализуется проект «Гидра» (Hydra). В рамках проекта ведется разработка большого НПА, который действовал бы, как корабль-матка для НПА и беспилотных летательных аппаратов меньшего размера. «Гидра» должна скрытно проникать в водоем, который запрещен для прохода обитаемых кораблей и запускать там разведывательные беспилотники. Сообщается, что компании «Боинг» и «Huntington Ingalls» должны представить совместные прототипы к 2019 г.

Проекты НПА за пределами НАТО

Разработка высокопроизводительной технологии НПА не является привилегией стран НАТО. Япония с 2014 г. развивает новую технологию привода для больших НПА. Ее топливные элементы должны увеличить дальность действия и продолжительность работы перспективных систем ВМС США.

ВМС Индии в настоящее время также используют разработанный в стране автономный подводный аппарат AUV-150. Он имеет длину 4,8 м и достигает глубины 150 м. В прибрежных водах НПА используется для разведки и наблюдения, а также для поиска мин.

Студенты индийского технологического института в г. Мумбаи в свободное время с 2011 г. разрабатывают названный в честь морского бога Матсья (Matsya) НПА с передовыми характеристиками по производительности. Если AUV-150 строго придерживается запрограммированных задач, то «Матсья» получит более высокую степень автономии.

Круг задач в интересах ВМС Индии планируется расширить. Как ожидается, НПА «Матсья», наряду с ведением визуальной и акустической разведки, сможет устанавливать и извлекать объекты с помощью манипулятора, а также поражать торпедами ПЛ противника. Однако, на конец 2017 г. студенты проверяли свои концепции и системы на опытном НПА длиной всего один метр. Тестирование реалистичного прототипа ожидается на рубеже 2021 г.

Сотрудники университета Тяньцзиня (Китай) в 2014 г. испытывали подводный планер «Хайян» (Haiyan). Автономный НПА мог работать в течение 30 дней, покрывая около 2600 морских миль. Официально «Хайян» разрабатывается для гражданских исследовательских целей. Вместе с тем, он пригоден для сбора гидрографических данных до глубины 1090 м в интересах ВМС. Государственные китайские СМИ также сообщили о возможной модернизации НПА «Хайян» для поиска мин и подводных лодок.

Необитаемый подводный аппарат «Хайян»

Российское ЦКБ «Рубин» в 2015 г. представило новый НПА «Клавесин-2Р». Объявленная глубина погружения составляет 6000 м. НПА может уходить от корабля-носителя на расстояние до 50 км. Отмечается, что ЦКБ «Рубин», который проектирует в основном обитаемые военные ПЛ, работает над дроном «Витязь» с глубиной погружения 11 тыс. м.

НПА Клавесин-2Р производства ЦКБ «Рубин»

Уже в 2015г. поступали сообщения о русском НПА с ядерной двигательной установкой и ядерным вооружением. Обозначенный спецслужбами США, как «Каньон» (Kanyon), дрон должен доставляться в открытое море пилотируемыми подводными лодками. Далее он способен развивать скорость 56 узлов и имеет дальность действия около 6 200 морских миль. Вероятной целью этого НПА, по оценкам западных экспертов, могло быть уничтожение военно-морских портов США в преддверии войны. Однако, по тем же оценкам, сообщение несет в себе признаки российской кампании дезинформации.

По материалам журнала «MarineForum»