Мир (глубоководные аппараты)

Материал из Википедии — свободной энциклопедии
Перейти к: навигация, поиск
Мир
Mir front.jpg
Подводные аппараты «Мир»
История аппарата
Флаг государства Flag of the Soviet Union.svg СССРFlag of Russia.svg Россия
Основные характеристики
Запас энергообеспечения 100 кВт·ч
Запас плавучести 290 кг
Скорость (подводная) 5 узлов
Рабочая глубина погружения 6000 м
Предельная глубина погружения 6500 м
Экипаж 2+1 чел.
Запас жизнеобеспечения 246 чел⋅час
Стоимость в 1987 году 100 млн. финских марок (17 млн. евро каждый)[1]
Размеры
Сухой вес 18,6 т
Длина наибольшая (по КВЛ) 7,8 м
Ширина корпуса наиб. 3,8 м
Высота 3 м,
Внутренний диаметр сферы экипажа = 2,1 м

«Мир» — два советских и российских научно-исследовательских глубоководных обитаемых аппарата (ГОА) для океанологических исследований и спасательных работ. Батискафы имеют глубину погружения до 6 километров.

В настоящее время аппарат «Мир-1» находится в качестве экспоната в калининградском Музее Мирового океана, а «Мир-2» базируется на борту научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш».

Общее[править | править вики-текст]

Техническое задание на создание аппаратов было подготовлено заведующим Отделом глубоководных обитаемых аппаратов Института Океанологии АН СССР, руководителем проекта И. Е. Михальцевым[2][3]. Основные идеи по конструкции аппарата, устройству его отдельных систем, узлов, элементов, по комплектованию научного и навигационного оборудования принадлежат И. Е. Михальцеву, его заместителю А. М. Сагалевичу и главному инженеру проекта от финской судостроительной компании Саули Руохонену, возглавлявшему группу финских инженеров и техников, принимавших участие в строительстве аппаратов[4].
Базовый корабль, научно-исследовательское судно «Академик Мстислав Келдыш» построено в 1981 году на финской верфи (фин. ) Hollming в городе Раума. С 1982 года использовалось как судно обеспечения подводных обитаемых аппаратов «Пайсис-VII» и «Пайсис-XI». В августе-октябре 1987 года было переоборудовано в судно обеспечения для двух обитаемых подводных аппаратов «Мир»[4]. Глубоководные аппараты изготовлены в 1987 году финской компанией (фин. ) Rauma-Repola Oceanics, причём контракт на создание аппаратов был подписан 16 мая 1985 года, а приёмо-сдаточный акт — 17 декабря 1987 года[4], после успешных испытательных погружений в Ботническом заливе и в Атлантическом океане на максимальную глубину 6170 метров («Мир-1») и на глубину 6120 метров («Мир-2»)[2][4]. Так был создан уникальный глубоководный исследовательский комплекс, объединяющий судно и два ГОА «Мир», оснащённый навигационным оборудованием и научными приборами для проведения широкого комплекса океанологических исследований.
Как НИС «Академик Мстислав Келдыш», так и подводные аппараты находятся под управлением Института океанологии имени П. П. Ширшова РАН.

Огромное значение для научных исследований имеет рабочая глубина погружения «Миров» — 6000 метров, благодаря чему эти аппараты могут достигать глубин, на которых расположено 98,5 % дна Мирового океана.

История[править | править вики-текст]

История «Миров» берёт начало в 1970 году, когда доктор технических наук И. Е. Михальцев сформулировал концепцию незаменимости в новой незнакомой обстановке человека-исследователя, по сравнению с оператором любых программируемых роботов-аппаратов[2]. Работая в должности заведующего Отделом глубоководных обитаемых аппаратов Института океанологии АН СССР, он являлся автором технических заданий и руководителем работ по созданию и испытаниям обитаемых исследовательских аппаратов «Пайсис» с глубиной погружения до 2000 м (1970—1976) и обитаемых аппаратов «Мир» — до 6000 м (1979—1987 гг.)[3], убедив руководство Академии наук в необходимости выделения средств на постройку одного глубоководного аппарата[2].

Первые попытки заказать подводные аппараты были неудачны: совместная работа с канадской фирмой в 1980 году столкнулась с рядом технических проблем — не удалось создать камеру для экипажа, выдерживающую 600 бар из титана, и прежде всего политических препятствий: США видели в подобном заказе нарушение КОКОМ договора о запрете экспорта в СССР передовых технологий. В 1982 году Академия наук СССР предложила заказ трём другим возможным изготовителям. Когда шведские и французские предприятия отказались от предложения, осталась фирма Раума-Репола со своим дочерним предприятием Oceanics — Финляндия не подписывала договор о запрете экспорта в СССР передовых технологий. Мирный договор запрещал владение подводными лодками и их строительство, но этот параграф касался только военной техники, а заказанные аппараты были научно-исследовательскими. По свидетельству Пекки Лакселлы, тогдашнего руководителя финской компании, разрешение на экспорт в СССР было получено лишь потому, что чиновники КОКОМ не верили, что из подобной затеи что-либо получится. Когда же стало ясно, что инженерные проблемы решены, то поднялся шум по поводу того, как такие технологии могут быть проданы в СССР и Лакселле пришлось несколько раз посещать Пентагон.[5]

Дипломатический кризис с участием США[править | править вики-текст]

Генеральное посольство США в Хельсинки знало о ходе работ над глубоководными камерами на Раума-Репола с самого начала. «У них была всё-таки технически безграмотная группа, которая не смогла оценить проект правильно. Проект дали продолжить — американцы были абсолютно уверены, что отливка сферы из стали не удастся. Все предыдущие сферы сваривали из титана» , — сказал в 2003 году бывший генеральный директор Раума-Репола Тауно Матомяки. «Мы создали предприятие Rauma-Repola Oceanics Oy, — заявил тогда же Тауно Матомяки, — только затем, чтобы пожертвовать этим дочерним предприятием, и не ставить под удар всю компанию, если дело пойдёт плохо». Так и произошло. Дочернее предприятие было создано в 1983, и распущено вскоре после создания Миров в 1987 году. Получив широкую известность, фирма Раума-Репола не получила ожидаемых заказов. Входной билет в новую область оказался слишком дорогим — ЦРУ и Пентагон настояли на том, что все предприятия, которые не придерживаются американских рекомендаций, подлежат банкротству без исключения.[1]

Соединённые Штаты пытались тайно препятствовать экспорту уже готовых аппаратов в СССР. ЦРУ подозревало, что аппараты могут использоваться в территориальных водах США для разведки.[1]

Президент Финляндии Мауно Койвисто в воспоминаниях рассказывает, что посольство США заявило угрожающе, что финские фирмы могут не получить разрешения на десятки лицензий, если Советский Союз получит аппараты. Тогдашний вице-президент Джордж Буш написал Койвисто письмо, в котором он сообщил о подозрениях в том, что деятельность Раума-Репола создаёт угрозу мировой безопасности. В своём ответе Койвисто заявил, что в соответствии с законами страны, у него нет возможности вмешиваться в дела частной компании, если она не нарушает законов. Дополнительно он подчеркнул, что торговля с СССР отслеживается особенно тщательно.

Под давлением ЦРУ и Пентагона Раума-Репола, которая являлась тогда шестым по величине концерном Финляндии с 18 000 человек штата, была вынуждена отказаться от создания глубоководных аппаратов и многообещающего развития морских технологий. Например, одним из заброшенных проектов была разработка топливных элементов. Фирма Раума-Репола также отказалась от изготовления нефтяных платформ и сейчас занимается в основном тем же, чем занималась при своём образовании в начале 1950-х годов — деревопереработкой. Сейчас её дело в области металлообработки продолжает концерн Metso.[1][6]

Проектирование и изготовление[править | править вики-текст]

Подводные аппараты на барже

Основным и проблемным местом в батискафе является гондола, закреплённая на поплавке. В отличии от воздушного шара, она может быть легче воды, но на практике у глубоководных аппаратов должны быть очень толстые стенки и совсем без поплавка ни один батискаф не обходится. У Триеста поплавок огромный, заполнен бензином, который может вытечь. У Миров поплавок всего 8 кубометров, твёрдый и формирует обтекаемый корпус, который невозможно «потерять».
Изготовление сфер аппаратов, выдерживающих высокое давление, было заслугой инженеров фирмы Репола и применения новой технологии. Это удалось благодаря упорной работе всей конструкторской группы и высокому уровню металлургии. Фирма подписала договор до того, как стала известна окончательная технология, и взяла на себя риск как с технической, так и с торговой точки зрения. На технологию обработки был заявлен, но ещё не утверждён немецкий патент.[1][7]

Двухметровые сферы экипажа для глубоководных аппаратов должны быть максимально лёгкими, чтобы плотность всего аппарата была близка к единице — плотности воды. Тогда аппаратом можно управлять автономно на любой глубине. На практике это означает, что сфера должна быть сделана из особенно прочного и лёгкого металла. Титан хорош своей низкой плотностью, но его прочность на излом всё же меньше, чем у стали. Поэтому титановые стенки должны быть в два раза толще стальных. Титан также нельзя отлить такими крупными частями, чтобы собрать сферу без применения сварки.[1]

Раума-Репола сразу пошла по пути создания стальной сферы, — у фирмы было подходящие литейное оборудование на предприятии Локомо. В качестве материала была выбрана марагеновая сталь (мараген), разработанная в 1960-х годах на флоте США, чьё соотношение прочность/плотность на 10 % лучше, чем у титана. Сплав содержит почти треть кобальта, добавки никеля, хрома и титана. Доля титана оказывает решающее значение на ударную вязкость. Подобная сталь обычно используется для создания валов транспортных средств.[1]

Высоколегированная сталь плохо подходит для отливания, но, подбирая соотношение компонентов и примененив вакуумный конвертер, фирме Локомо удалось отлить полусферы.

Руководитель работ по созданию «Миров» профессор Михальцев вспоминал:

«Все мои пункты финны, которых я нашёл из-за стали, выполнили. Дело в том, что все аппараты делают из титана, а „Миры“ сделаны из мартенситовой, сильно легированной стали с 18 % никеля. Мне повезло, что я нашёл финскую фирму „Локомо“. В чём ценность этой стали. Титан, лучший сплав, имеет предел текучести — около 70 кг на квадратный миллиметр, а у этой стали — 150. Это была находка»

— Интервью И. Е. Михальцева «Новой Газете»[2]

При отливании болванок-полусфер в них всё же остаются пузырьки с внутренней стороны, снижающие прочность. Внутренняя поверхность — самое слабое место в сфере, подверженной внешнему сжатию — отсюда начинается трещина. Для плановых глубин (6000 м), критическая величина пузырька, с которого может развиться трещина в стали — всего пара миллиметров. Конструкторская группа в Раума-Репола Океаник решила эту проблему следующим образом: полусферу отлили значительно толще и лишний материал с внутренней стороны удалили механически. Отливка имела толщину стенки 200 мм, которую уменьшили до 40 мм, болванка потеряла 70 % массы. При этом поверхность, оставшаяся после обработки, состояла из самой прочной и плотной части отливки.[1]
Этот же принцип удаления «лишнего» использовали при изготовлении в 2012 году батискафа Deepsea Challenger.
Соединив две полусферы болтами, полностью избежали сварки и связанных с ней проблем воздействия нагрева на прочность.

Американский запрет на экспорт не смог препятствовать изготовлению аппаратов, но различные препятствия и лишние расходы проекту он нанёс. Например, электроника аппаратов была разработана и создана фирмой Hollming, хотя её можно было купить в готовом виде за рубежом.[1] Синтетическая пена для компенсации массы аккумуляторов была произведена в Финляндии на Exel Oyj, так как 3M, ведущий производитель, отказался поставлять свою продукцию, прямо ссылаясь на эмбарго. В отличие от поплавков батискафов, например, заполненного бензином поплавка «Триеста», пена меньше сжимается и отсутствует риск утечки. Выдерживающая давление на глубине 6 километров синтактическая пена состоит из полых стеклянных шариков диаметром 0,3 мм, связанных эпоксидной смолой. На аппарат «Мир» ушло 8 кубических метров пены.[1]

В 2004 году оба аппарата прошли полную переборку и испытания глубокой сферы (основной части «Миров»)[8].

Сделка[править | править вики-текст]

Проект «Миров» стоимостью в 200 миллионов финских марок был выгодной сделкой как для изготовителя, так и для заказчика, и удался более, чем могли предположить. Проект не привлекал внимания средств массовой информации и практически сохранялся в тайне вплоть до сдачи готовых аппаратов заказчику. Только после этого Раума-Репола обнародовала технические данные. Репутация фирмы, как изготовителя «Миров» и сейчас на высоте. По сведениям Тауно Матомяки, международные концерны заинтересованы в глубоководных аппаратах, способных погружаться на 12 000 метров. Такой аппарат построить технически возможно, политически — нет. Его можно купить, но проблематично продать — США после прокола с «Мирами» тщательно следят за этой областью и все американские глубоководные аппараты принадлежат военному ведомству.[1]
Это предсказание отчасти разрушил Джеймс Камерон, построив в 2012 первый частный батискаф Deepsea Challenger, правда проведя работы в тайне в Австралии.

Конструкция[править | править вики-текст]

Передняя часть аппаратов

Корпус[править | править вики-текст]

Задняя часть глубоководных аппаратов

Сферическая гондола аппаратов изготовлена из мартенситовой, сильно легированной стали, с 18 % никеля[2]. Сплав имеет предел текучести — 150 кг на мм²[2]титана — около 79 кг/мм²). Производитель: финская фирма «Локомо», входящая в состав концерна «Раума Репола».

Силовая установка[править | править вики-текст]

Никель-кадмиевые аккумуляторы 100 кВт·ч.

Размещение экипажа[править | править вики-текст]

Экипаж ГОА «Мир» состоит из трех человек: пилота, инженера и ученого-наблюдателя. Наблюдатель и инженер лежат на боковых банкетках, пилот сидит или стоит на коленях в нише перед приборной доской.

Система спасения[править | править вики-текст]

Уникальная система аварийного спасения у аппарата состоит из синтактикового буя, выпускаемого экипажем, с прикреплённым к нему кевларовым тросом, длиной 7000 м, по которому опускают половину сцепки (примерно такую же, как железнодорожная автосцепка). Она доходит до аппарата, затем происходит автоматическая сцепка и аппарат поднимают на длинном силовом тросе[2], длиной 6500 м, с усилием на разрыв около десяти тонн.

Сравнительная оценка[править | править вики-текст]

По состоянию на 2008 год, в мире, кроме российских «Мир-1» и «Мир-2», существовало ещё два аналогичных аппарата (построено было три). Американский аппарат «Си Клиф» (англ. DSV Sea Cliff), который сейчас переоборудуется, французский «Нотиль» (фр. Nautile (sous-marin de poche)), оба с глубиной погружения 6000 метров и японский «Синкай 6500» (Shinkai 6500), поставивший рекорд погружения для существующих аппаратов в 6527 метров. В отчёте (англ. Research Submersibles And Undersea Technologies) («Исследовательские подводные аппараты и подводные технологии») американского Центра оценки всемирных технологий (англ. World Technology Evaluation Center) за 1994 год, «подводные аппараты „Мир“ и их судно обеспечения, НИС „Келдыш“, составляют наилучшим образом оснащённый и наиболее работоспособный исследовательский инструмент для глубоководных исследований» (англ. It is the opinion of some scientists that the Mir submersibles and their support ship, the R/V Keldysh, comprise the best equipped and most capable research tool for deep-sea research)[9].

Использование в кино[править | править вики-текст]

Аппараты использовались при съёмках фильмов Джеймса Камерона «Титаник», «Призраки бездны: Титаник» в 1997 году и Экспедиция Бисмарк в 2002 году. Участие в съёмках фильма режиссёра Джеймса Кэмерона «Титаник», премьера которого состоялась в 1997 году, принесло «Мирам» широкую известность. Впоследствии с помощью глубоководных аппаратов «Мир» было создано ещё несколько художественных и научно-популярных фильмов, благодаря которым люди увидели жизнь океанических глубин.

Погружение к затонувшим подлодкам[править | править вики-текст]

«Мирами» обследовалась затонувшая подводная лодка «Комсомолец». В районе гибели АПЛ «Комсомолец» в Норвежском море было проведено семь экспедиций в период 1989—1998 годах[10], в ходе которых «Миры» совершили 70 погружений на глубину 1700 м. Ежегодные работы позволили оценить общую ситуацию и принять решение о консервации носовой части лодки «Комсомолец» с использованием новейших глубоководных технологий, никогда не применявшихся ранее.

В конце сентября 2000 года аппараты использовались для обследования АПЛ «Курск».[10][11] В результате погружений «Миров» была установлена причина гибели атомного подводного крейсера, разработан комплекс мероприятий по ликвидации последствий аварии и принято решение о подъёме судна.

Исследование океана[править | править вики-текст]

По оценке конструктора и командиров ГОА «Мир-1» и «Мир-2» И. Е. Михальцева[2], А. М. Сагалевича[4] и Е. С. Черняева, аппараты «Мир» с рабочей глубиной погружения 6000 м покрывают 98,5 % Мирового океана. С их помощью на дне океана можно исследовать гидротермы (или «чёрные курильщики» — горячие источники на дне океана, располагающиеся в основном в районах срединно-океанических хребтов, на глубине 2-4 км), искать полезные ископаемые и редкоземельные элементы[12].

С применением ГОА «Мир-1» и «Мир-2» в период 1987 по 1991 год проведено 35 экспедиций в Атлантический, Тихий и Индийский океаны.

С помощью подводных аппаратов «Мир» были исследованы гидротермальные источники в районах Срединно-Атлантического хребта. На этих аппаратах 2 августа 2007 года впервые в мире было достигнуто дно Северного Ледовитого океана на Северном полюсе, где был размещён Российский флаг и капсула с посланием будущим поколениям. Аппараты выдержали давление в 430 атмосфер.

Исследование Байкала[править | править вики-текст]

Баржа с аппаратами Мир и 100-тонным автокраном на борту на причале в порту Турка

С июля 2008 оба аппарата два года работали на озере Байкал. На этом озере они провели свои первые глубоководные погружения в пресной воде.[13] 30 июля 2008 года аппарат «Мир-2» столкнулся с плавучей платформой и получил повреждения левого гребного винта.[14] В 2008 году было осуществлено 53 погружения в средней и южной котловинах озера, в которых приняли участие 72 гидронавта.[15] Были исследованы природа появления на поверхности озера нефтяных пятен, а также животный мир Байкала.[15] Открыто четыре уровня древних «пляжей», означающие что Байкал заполнялся постепенно.[15] На глубине 800 метров были найдены три ящика с патронами времён гражданской войны, 7 патронов были подняты.[15] Премьер-министр России Владимир Путин совершил погружение на дно Байкала на глубоководном аппарате «Мир» 1 августа 2009 года.[16]

Современное состояние[править | править вики-текст]

После экспедиции на Штокмановское газовое месторождение в 2011 году судно обеспечения аппаратов «Мир» «Академик Мстислав Келдыш» было сдано во фрахт. Это стало одной из причин невозможности участия комплекса «Мир» в работах по случаю 100-летней годовщины аварии «Титаника».

Летом 2011 года аппараты «Мир» работали в Швейцарии, исследовали подводный мир Женевского озера. Вскоре после этого задания глубоководные аппараты, созданные специально для Института океанологии РАН, передали под контроль Госкомимущества, их юридический статус был неопределённым.

В 2015 году аппарат «Мир-1» был помещён в качестве экспоната в Музей Мирового океана. Он находится в пригодном к работе состоянии и при необходимости может быть возвращён на борт «Келдыша»[17]. Рядом с ним в музее выставлены копия «Мира-2» в масштабе 1:10 и макет аппарата Deepsea Challenger, подаренные Джеймсом Кэмероном[18].

По словам А. М. Сагалевича, несмотря на международный опыт, исследования мирового океана с использованием обитаемых глубоководных аппаратов российскими властями признано нерентабельным, взамен предлагается применять дистанционно управляемые аппараты и роботы. В свою очередь сами «Миры» требуют капитального ремонта, который им необходим каждые 10 лет (последний проводился в 2011 году). В 2017 году рассматривается вопрос об использовании аппаратов китайцами с их судна, которые предлагают также оплатить ремонтные работы[19].

Известные командиры[править | править вики-текст]

Вручение Евгению Черняеву звезды Героя, 2008 год.

В культуре[править | править вики-текст]

См. также[править | править вики-текст]

Примечания[править | править вики-текст]

  1. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 10 11 (фин.) ЦРУ уничтожило лучший бизнес Rauma-Repola
  2. 1 2 3 4 5 6 7 8 9 Екатерина Гликман. Интервью И. Е. Михальцева Новой газете. "Новая Газета" (27.08 — 29.08.2007 г). Проверено 23 декабря 2016.
  3. 1 2 Ушёл из жизни Игорь Евгеньевич Михальцев (14 апреля 2010 г). Проверено 23 декабря 2016.
  4. 1 2 3 4 5 А. М. Сагалевич. Глубоководным обитаемым аппаратам «Мир-1» и «Мир-2» — 25 лет!. ИО РАН (декабрь 2012). Проверено 23 декабря 2016.
  5. Резюме на английском языке в Helsingin Sanomat 22.10.2003
  6. Turunsanomat
  7. Mir — suomalainen saavutus ja kylmän sodan pelinappula — Helsinkisanomat — Ulkomaat
  8. Валерий Кривецкий. «В подводном аналоге МКС смысла нет». Газета.Ру (29.07.2008). Проверено 27 марта 2013. Архивировано 5 апреля 2013 года.
  9. Algis N. Kalvaitis. Ch. 2 - Sensors and Instrumentation // Research Submersibles And Undersea Technologies / Richard J. Seymour. — Maryland, USA : Loyola College, 1994. — ISBN 1-883712-33-5.
  10. 1 2 Институт Океанологии РАН, НИС «Академик Мстислав Келдыш»
  11. ckb-Операция «Курск»
  12. Кирилл Кузнецов. Обитаемым подводным аппаратам нет альтернативы – особенно «Мирам»!. «АиФ – Иркутск» (26 декабря 2012). Проверено 27 марта 2013. Архивировано 5 апреля 2013 года.
  13. Репортаж со дна озера Вести.ру
  14. Батискаф «Мир-2» столкнулся с плавучей платформой Лента.ру
  15. 1 2 3 4 Ирина ПАВЛЮТКИНА. ЧТО ИСКАЛИ НА БАЙКАЛЕ? Красная звезда, 20 декабря 2008
  16. Путин на аппарате "Мир" погрузился на дно Байкала. Lenta.ru (1 августа 2009). Проверено 23 декабря 2016.
  17. Глубоководный аппарат «Мир-1», изучавший «Титаник», стал экспонатом музея в Калининграде.
  18. Музей Мирового океана открыл новую масштабную экспозицию — «Глубину». Музеи России (11 декабря 2015). Проверено 17 января 2016.
  19. [chto-i-kak-iskali-na-dne-okeana-glubokovodnye-apparaty-mir.html Вглубь смотрящий]. «Российская газета» (28.02.2017).
  20. 1 2 3 4 Алексей Стасевич. Жизнь как импровизация // Профи. — 2013. — № 114 (сентябрь).
  21. Владимир Стругацкий. Надо мной глубина - почти полтора километра // Смена. — 2009. — № 16041 (август).

Литература[править | править вики-текст]

  • Сагалевич, А. М. Глубина. — М. : Научный мир, 2002. — 320 с. — ISBN 5-89176-174-20.
  • «Мир Байкала» Периодический научно-популярный журнал, № 3(19)(специальный выпуск),2008. Улан-Удэ: Домино, август 2008.
  • Ю. А. Богданов, А. М. Сагалевич. Геологические исследования с глубоководных обитаемых аппаратов «Мир». — М.:Научный мир, 2002. −320 с.
  • Биология гидротермальных систем. Отв.ред. А. В. Гебрук. — М.: Наука. 2002. −543 c.
  • А. П. Лисицин. Колумбы океанских глубин. Вестник Российской Академии Наук. 2003. Т. 73. № 9. с. 842—852.
  • А. В. Тиваненко. Тайны байкальских глубин. — Чита: Экспресс-издательство, 2009. — С. 8-25. — 203 с.

Ссылки[править | править вики-текст]