Условия размещения и площадки для размещения статей смотрите здесь
Глава 7. Подводные лаборатории
7.3.Системы обеспечения
Очевидно, что нормальная эксплуатация подводных лабораторий возможна
при бесперебойном и качественном обеспечении их энергией, газами
(кислородом, азотом, гелием, воздухом), водой, продуктами питания,
запасными частями и другими необходимыми грузами, а также почтой для
водолазов.
Главной задачей, безусловно, является обеспечение подводной лаборатории
электроэнергией. Опыт показывает, что лаборатория с четырьмя водолазами
потребляет не менее 25 кВт электроэнергии. Конечно, даже самые
совершенные аккумуляторы не могут обеспечить работу электрических систем
такого комплекса более или менее продолжительное время. То же самое
относится и к водоснабжению, которое, как правило, может быть
налажено только с поверхности.
На рис. 7.11 показаны возможные схемы
обеспечения подводных лабораторий. Схема рис. 7.11, а предусматривает
установку лаборатории недалеко от берега. Генератор тока здесь находится
в защищенном береговом помещении. Учитывая влияние приливно-отливных
течений и прибоя, кабель-шланги должны быть надежно закреплены либо
заглублены в грунт, или даже забетонированы. Это очень надежный вариант,
но требует значительных финансовых и трудовых затрат.
Рис. 7.11. Схемы возможных систем обеспечения
подводных лабораторий: а - с берега; б - с надводного судна или
плашкоута; в - с надводного или погружающегося буя; г - обеспечение
собственными системами; д - периодическое обеспечение с надводного судна
или с подводной лодки; е - контейнерное ("пакетное") обеспечение.
Если по условиям подводных работ лаборатория удалена от берега,
применяют схему, представленную на рис. 7.11, б. В этом случае на
обеспечивающем судне или плашкоуте, стоящих на якоре, целесообразно
устраивать пост управления лабораторией. Недостаток этого варианта -
необходимость надежного заякоривания надводных средств обеспечения, что
не всегда возможно (особенно в ненастную погоду). Этот вариант также
требует больших материальных затрат и годится для сравнительно
кратковременных подводных экспериментов.
Наиболее подходящей для обеспечения длительного функционирования
подводной лаборатории следует считать схему, приведенную на рис. 7.11,
в, в которой используется надводный или погружающийся буй довольно
больших размеров, поставленный на якорь в непосредственной близости от
подводной лаборатории. Такой буй оборудуется автоматическими системами и
может действовать непрерывно более 20 дней. Конечно, погружающийся буй
гораздо сложнее в эксплуатации, тем более что для работы
дизель-генератора нужна подача воздуха с поверхности, зато он менее
подвержен воздействию надводного волнения и ветра.
Характерным и весьма удачным примером реализации схемы, изображенной на
рис. 7.11, б, можно считать использование надводного буя для обеспечения
работы подводной лаборатории "Гельголанд" (рис. 7.12). Этот буй является
одним из крупнейших постоянно заякоренных сооружений на Северном море.
Он прикреплен цепями к трем бетонным шестигранникам массой по 6 т
каждый. Идущий от него к лаборатории кабель-шланг проложен таким образом
(рис. 7.13), что даже при сильном волнении на поверхности он не
испытывает рывков и толчков, угрожающих его прочности.
Надводный буй обеспечения лаборатории "Гельголанд" при наружном диаметре
3 м и общей высоте 13 м в рабочем состоянии имеет массу около 16 т;
внутри он напоминает машинное отделение морского судна (рис. 7.14). В
центре установлен дизель-генератор мощностью 25 кВт. Благодаря
специальным мерам, например размещению агрегата в масляной ванне,
установка может работать без всякого ухода не менее 1000 ч. Запас
дизельного топлива в количестве 3200 л рассчитан на непрерывную работу
дизель-генератора в течение минимум 20 дней. Электроэнергия идет не
только для нужд лаборатории, но и обеспечивает работу двух компрессоров
внутри буя обеспечения.
Компрессоры производительностью по 120 л воздуха в минуту работают при
автоматическом переключении попеременно и заполняют два 300-литровых
баллона при давлении 12- 20 МПа на самой подводной лаборатории. Отсюда
воздух расходуется на поддержание давления в лаборатории и на зарядку
водолазных дыхательных аппаратов. Компрессоры, так же как и вся
установка, работают длительное время без обслуживания.
Рис. 7.12. Буй обеспечения подводной лаборатории
"Гельголанд" (Северное море).
Все механизмы буя обеспечения, включая топливный, масляный и водяной
насосы, рассчитаны на работу при крене до 45° и ускорениях порядка 2g.
Таким образом, даже в сильную непогоду бесперебойное обеспечение
подводной лаборатории вполне гарантируется.
Свежий воздух нагнетается внутрь буя осевым вентилятором
производительностью 3200 м3/ч. Внутри размещены 14 баллонов емкостью по
50 л: четыре с азотом, шесть с кислородом и четыре с гелием. Если группа
обитателей лаборатории состоит из четырех человек, то этих запасов газа
хватит на 14 дней; есть также запасы газа и на самой подводной
лаборатории.
Рис. 7.13. Схема соединения буев обеспечения с
подводной лабораторией "Гельголанд" (предложена Фюстом и Лютером). 1 -
лаборатория; 2 - подводный буй; 3 - надводный буй.
Помимо выполнения функции обеспечения надводный буй служит релейной
станцией для связи между подводной лабораторией и береговым контрольным
центром. Для этого на буе размещены приемопередающая радиоаппаратура и
телевизионное оборудование. Сам буй связан с лабораторией, как уже
указывалось, кабель-шлангом. Обвязка длиной более 60 м, кроме кабелей
связи, содержит 16 шлангов и электрокабелей, заключенных в особо прочную
оболочку из синтетического материала, на которую нанесено
противообрастающее защитное покрытие.
Этот огромный буй является весьма заметным ориентиром, указывающим на
местонахождение подводной лаборатории. Он используется и как причал для
посещающих район подводных работ судов снабжения.
Вариант с буями обеспечения получил дальнейшее развитие в подводных
экспериментах с лабораториями "Иджир" на Гавайях, "Хайдролаб" на
Багамских островах, "Принул" в Пуэрто-Рико.
Если говорить о возможности обеспечения подводных лабораторий
собственными системами (см. рис. 7.11, г), то прежде всего нужно иметь в
виду проблему энергоснабжения. Количество потребляемой электроэнергии в
подводных лабораториях равно 1 -10 квт/чел.-сут и выше. При длительной
работе под водой эти потребности не могут быть удовлетворены даже самыми
энергоемкими аккумуляторными батареями.
Определенные перспективы в решении этой проблемы связываются с
топливными элементами (электрохимическими генераторами тока). Вода,
выделяемая при работе этих высокоэффективных источников энергии, может
использоваться для нужд лаборатории. Стоимость топливных элементов еще
очень велика, поэтому их применение в подводных лабораториях носит
экспериментальный характер.
Принципиальную возможность использования в качестве первичных источников
энергии тепловых двигателей следует рассматривать только имея в виду их
работу по замкнутому циклу. Опыт такого рода есть в мировой инженерной
практике. Достаточно вспомнить разработанную еще в годы второй мировой
войны систему Вальтера, представляющую собой энергетическую установку
подводной лодки, работавшую по замкнутому циклу на
высококонцентрированной перекиси водорода. Правда, эта идея не получила
должного развития. Продолжаются исследования с двигателями Стирлинга, но
и они еще далеки от практического использования в подводных
лабораториях.
Рис..7.15. Типичный бокс обеспечения.
Идеальными в условиях подводных лабораторий были бы, конечно, ядерные
источники энергии. Но стоимость их сейчас еще слишком высока. Для
перспективных проектов подводных лабораторий не исключается возможность
использования термоэлектрических источников энергии, работающих за счет
разности температур в океане, различных тепловых преобразователей и
аккумуляторов, а также магнитогидродинамических генераторов тока. Но все
эти установки практически еще не вышли из стадии лабораторных
разработок.
Частичная, так сказать, независимость подводной лаборатории от
поверхности достигается периодическим ее обеспечением с надводного судна
или подводной лодки (см. рис. 7.11, 5). Небольшие подводные лаборатории
с относительно кратковременными периодами работы под водой вполне
довольствуются контейнерным ("пакетным") обеспечением (см. рис. 7.11,
е). Причем в "пакет" включаются самые разнообразные запасы и даже
механизмы.
Для передачи в подводную лабораторию небольших запасов продуктов или
готовой пищи, малогабаритных приборов, фотографий, почты, личных вещей
водолазов и т. д. служат специальные боксы обеспечения емкостью 50-100 л
(рис. 7.15). Они, могут быть прочными, т. е. довольно тяжелыми и
громоздкими или легкими с противодавлением, создаваемым "сжатым воздухом
или газом. Перед спуском под воду бокс обеспечения прочной конструкции "поддувается"
до давления, действующего в подводной лаборатории. Для этого на нем
должна быть предусмотрена соответствующая арматура, манометр и
предохранительный клапан. Легкие боксы открыты снизу и поэтому по
конструкции напоминают водолазные колокола. В них за счет подачи
дополнительного количества газа создается своеобразная газовая подушка,
препятствующая проникновению внутрь воды.
Очевидно, что в легких конструкциях нет герметизирующих крышек, в то
время как в прочных они необходимы, причем с надежными быстро
срабатывающими запирающими устройствами (обычно в виде байонетных
замков).
Спуск боксов обеспечения производится ручными лебедками сверху либо
подтягиванием снизу с подводной лаборатории. Специальными
автоматическими устройствами они могут быть приняты на борт лаборатории
без выхода водолазов наружу. Такая система была реализована в проекте "Силаб
III" и практически использовалась на "Гельголанде".
При необходимости спуска более крупных объектов применяют большие боксы
либо даже погружающиеся камеры. Иногда для этой цели используют
спасательные барокамеры, имеющиеся около каждой подводной лаборатории.
