Цей термін часто використовують для того, щоб відокремити подібні апарати від субмарин. Однак у загальному використанні словосполучення «підводний човен» може застосовуватися для опису корабля, який за технічним визначенням фактично є підводним апаратом.
Існує багато типів такого обладнання, включаючи як саморобні, так і промислово створені суду, які інакше відомі як машини з дистанційним управлінням або ROV. Вони мають безліч застосувань у всьому світі, особливо в таких галузях, як океанографія, підводна археологія, дослідження океану, туризм, технічне обслуговування та відновлення обладнання, а також підводна відеозйомка.
Історія
Перше підводне судно було спроектовано і побудовано американським винахідником Девідом Бушнелем в 1775 році в якості засобу для введення вибухових зарядів на ворожі кораблі під час американської війни за незалежність. Пристрій, що одержало назву «Черепаха Бушнелла», було овальним посудиною з дерева й міді. У ньому влаштовані резервуари, заповнені водою (для занурення), а потім їх спорожняли за допомогою ручного насоса, щоб випливти на поверхню. Оператор використовував два гребних гвинта з ручкою для переміщення по вертикалі або збоку під водою. У апарату були маленькі скляні вікна зверху і люмінесцентна деревина, прикріплена до корпусу, щоб їм можна було управляти в темряві.
“Черепаха Бушнелла” була вперше введена в експлуатацію 7 вересня 1776 року в гавані Нью-Йорка, щоб напасти на британський флагман HMS Eagle. У той час сержант Езра Чи керував цим підводним апаратом. Успішно підвів “Черепаху” до нижньої частини корпусу “Орла”, але не зміг встановити заряд з-за сильних течій води. Однак на цьому історія даних видів транспорту не закінчилася.
Характеристики
Крім розміру основне технічне відмінність між підводним апаратом і субмариною полягає в тому, що перший не є повністю автономним і може покладатися на допоміжний об’єкт або судно для поповнення палива і дихальних газів. Деякі апарати працюють на «тросі» або «пуповині», залишаючись пов’язаними з тендером (субмарина, надводний корабель або платформа). Вони, як правило, мають менший радіус дії і працюють в основному під водою, оскільки більшість марно на поверхні. Підводні човни (апарати) здатні зануритися на глибину більше 10 км (6 миль) нижче поверхні води.
Субмарини можуть бути відносно невеликими, містити лише невелику команду і не мати житлових приміщень. Вони часто мають дуже спритну конструкцію, забезпечену гвинтами пропелера або насосами.
Технології
Існує п’ять основних технологій, що використовуються при проектуванні підводних апаратів. Однополярні апарати мають корпус під підвищеним тиском, а їх пасажири при цьому знаходяться під нормальним атмосферним тиском. Вони з легкістю витримують високий тиск води, яка в багато разів перевищує внутрішнє.
Інша технологія, називана тиском навколишнього середовища, підтримує однакове навантаження як всередині, так і зовні посудини. Це зменшує тиск, який повинен витримувати корпус.
Третя технологія – це «мокра субмарина». Під терміном мається на увазі транспортний засіб з затапливаемой внутрішньою частиною. Як у водному, так і в атмосферної середовищі немає необхідності використовувати обладнання SCUBA, пасажири можуть нормально дихати, не надягаючи жодне додаткове пристрій.
Рекорди
За рахунок тросового витягнення підводні апарати можуть занурюватися на великі глибини. Батискаф “Трієст” був першим досягли найглибшій частині океану (майже на 11 км (7 миль) нижче поверхні) на дні Маріанської западини в 1960 році.
Китай з його проектом Цзяолун в 2002 році був п’ятою країною, яка відправила людину на 3500 метрів нижче рівня моря, слідуючи за США, Францією, Росією і Японією. Вранці 22 червня 2012 року вантажно-розвантажувальний комплекс Цзяолун встановив рекорд глибокого занурення, коли три людини спустилися на 22 844 футів (6 963 метра) в Тихий океан.
Серед найвідоміших і найдовших у експлуатації підводних апаратів – глибоководний дослідний корабель DSV Alvin, який укомплектований 3 людьми і здатний занурюватися на глибину до 4500 метрів (14 800 футів). Він належить флоту Сполучених Штатів, управляється системою WHOI і з 2011 року здійснив понад 4 400 занурень.
Джеймс Кемерон зробив рекордне занурення на дно Глибини Челленджера, найглибшою відомої точки Маріанської западини, 26 березня 2012 року. Підводний корабель Кемерона називався Deepsea Challenger і досяг глибини 10 908 метрів (35,787 футів).
Останні новинки
Зовсім недавно приватні фірми Флориди випустили серію апаратів Triton Submarines. SEAmagine Hydrospace, Sub Aviator Systems (або SAS) і Нідерландська фірма Worx розробили невеликі підводні човни для туризму і розвідки.
Канадська компанія, яка називається Sportsub, з 1986 року будує персональні рекреаційні підводні човни з конструкціями відкритого підлоги (частково затоплені кокпиты).
Функціональні види
Невеликі безпілотні підводні апарати, звані «морські дистанційно керовані транспортні засоби», або MROV, широко використовуються сьогодні для роботи в дуже глибокій або занадто небезпечною для нирців воді.
Такі апарати допомагають ремонтувати морські нафтові платформи і прикріплювати кабелі до затонулих кораблів, щоб підняти їх. Такі дистанційно керовані транспортні засоби прикріплені тросом (товстим кабелем, забезпечує харчування і зв’язок) з центром управління на судні. Оператори на кораблі спостерігають відеозображення, відправлені назад від робота, і можуть керувати пропелерами і маніпулятором апарату. Затоплений «Титанік» був вивчений саме таким транспортним засобом.
Батискафи
Батискаф – це самохідний глибоководний занурювальний підводний корабель, який складається з кабіни екіпажу, подібно батисфери, але підвішений нижче поплавця, а не за поверхневий кабель, як в класичному дизайні батисфери. Багато розглядають його як вид самохідного підводного апарата.
Його поплавок заповнений бензином, легко доступний, плавуч і дуже міцний. Нестисливість палива означає, що цистерни можуть бути дуже легко сконструйовані, оскільки тиск всередині і зовні резервуарів врівноважується. Також ємності не мають завдання повністю витримувати будь-які перепади тиску, тоді як кабіна екіпажу покликана чинити опір величезного навантаження. Плавучість на поверхні можна легко зменшити, замінивши бензин водою, яка щільніше.
Етимологія
Огюст Пікард, винахідник першого батискафа, вигадав назву «батискаф», використовуючи давньогрецькі слова βαθύς bathys («глибока») і σκάφος skaphos («судно» / «корабель»).
Функціонування
Щоб спуститися, батискаф затоплює повітряні резервуари морською водою. Але на відміну від підводного човна, рідина в його затоплених ємностях не може бути усунута зі стисненим повітрям, щоб піднятися. Це пов’язано з тим, що тиск води на глибинах, для яких корабель був призначений для роботи, занадто велике.
Наприклад, навантаження в нижній частині Challenger Deep – апарату, на якому плавав сам Джеймс Кемерон – більш ніж у сім разів перевищує тиск в стандартному циліндрі стисненого газу типу H. Для рівноваги цей апарат використовував залізні вантажі. Контейнери з ними складаються з одного або декількох циліндрів, які відкриті на дні впродовж всього занурення, а вантаж утримується на місці електромагнітом. Це надійне пристрій, так як воно не вимагає підвищення потужності.
Історія батискафів
Перший батискаф був названий FNRS-2 – в честь Національного фонду рекреаційних досліджень – і був побудований в Бельгії з 1946 по 1948 рік Огюстом Пікардом. FNRS-1 був повітряним кулею, використовуваним для підйому Пікарда у стратосферу в 1938 році.
Рух першого батискафа було забезпечено електродвигунами з батарейним живленням. Поплавок склав 37 850 літрів авіаційного бензину. У ньому не було тунелю доступу. Сфера повинна була бути завантажена і вивантажено на палубі. Перші плавання докладно описані в книзі Жака Кусто «Тихий світ». Як йдеться в оповіданні, «судно безтурботно витримало тиск глибин, але було знищено незначним шквалом». FNRS-3 був новим підводним апаратом, використовують экипажную сферу від пошкодженого FNRS-2 і новий, більш великий, 75,700-літровий поплавок.
Другий батискаф Piccard був куплений ВМС США в Італії в 1957 році. У ньому було два вантажу з водяним баластом і одинадцять резервуарів плавучості, що містять 120 000 літрів бензину. Пізніше був винайдений підводний апарат “Посейдон”.
У 1960 році батискаф, несучий сина Жака Пікара і лейтенанта Дона Уолша, досяг самого глибокого відомого місця на поверхні Землі – Глибини Челленджера в Маріанській западині. Бортові системи вказали глибину 37 800 футів (11 521 м), але згодом вона була виправлена до 35 813 футів (10 916 м) з урахуванням змін, викликаних солоністю і температурою.
Апарат був оснащений потужним джерелом енергії, який, освітивши маленьку рибу, подібну камбалі, поставив питання про те, чи існувала життя на такій глибині в повній відсутності світла. Екіпаж батискафа зазначив, що дно складалося з диатомового мулу і повідомляв про спостереженні якогось типу камбали, нагадує підошву, довжиною близько 1 фути 6 дюймів у поперечнику, що лежить на морському дні.
У 1995 році японці відправили автономний підводний апарат на цю ж глибину, але пізніше він був втрачений в море. У 2009 році команда з Океанографічного інституту Вудс-Хол відправила роботизовану підводний човен по імені “Нереус” на дно западини.
Винахід батисфери
Батисфера (від грецького βαθύς, бана, «глибока» і σφαῖρα, сфайра, «сфера») була унікальною сферичної глибоководної підводним човном, яка управлялася дистанційно і опускалася в океан на тросі. Вона використовувалася для проведення серії занурень у берегів Бермудських островів з 1930 по 1934 рік.
Батисфера була спроектована в 1928 і 1929 роках американським інженером Отіс Бартоном і стала відома завдяки тому, що натураліст Вільям Біб використовував її для вивчення підводного дикої природи. За своєю будовою батисфера близька до торпедному підводного апарату.
