Несколько иначе обстояло дело с созданием жестких скафандров. Еще в 1715 г., примерно за 50 лет до гидростатической машины Фремине с ее охлаждавшимися водой трубами для "регенерации" воздуха, англичанин Джон Лесбридж изобрел первый бронированный, т. е, жесткий, водолазный костюм. Изобретатель полагал, что такой скафандр защитит водолаза от воздействия давления воды и позволит ему дышать атмосферным воздухом.
Как и следовало ожидать, скафандр не принес славы его создателю. Во-первых, деревянный панцирь (высотой 183 см, диаметром 76 см у головы и 28 см у ног) оставлял незащищенными руки водолаза. Кроме того, для подачи воздуха с поверхности служили мехи, совершенно неспособные создать сколько-нибудь значительное давление. В довершение всего водолаз практически был лишен возможности пошевелиться, вися лицом вниз в этом сооружении, к тому же не отличавшемся водонепроницаемостью.
Вероятно, именно одно из детищ Лесбриджа посчастливилось увидеть некоему Дезагюлье, авторитетному специалисту того времени по водолазным костюмам. В 1728 г. он следующим образом описал результаты испытаний скафандра, свидетелем которых явился: "... Эти бронированные машины совершенно бесполезны. Водолаз, у которого из носа, рта и ушей текла кровь, умер вскоре после окончания испытаний". Надо полагать, что именно так и было.
Если многолетние старания изобрести мягкий водолазный скафандр увенчались в 1837 г. созданием костюма Зибе, то творцам жесткого скафандра потребовалось еще почти сто лет, чтобы сконструировать пригодный для практического применения образец, хотя англичанин Тейлор изобрел первый жесткий скафандр с шарнирными соединениями за год до появления костюма Зибе. К несчастью, шарнирные соединения были защищены от давления воды всего лишь слоем парусины, а руки водолаза опять-таки оставались открытыми. Поскольку под водой он должен был дышать атмосферным воздухом, при погружении на любую сколько-нибудь значительную глубину их неизбежно расплющило бы давлением воды.
В 1856 г. американцу Филипсу посчастливилось предугадать основные особенности тех немногих удачных по конструкции жестких скафандров, которые были созданы уже в XX веке. Скафандр защищал не только тело, но и конечности водолаза; для выполнения различных работ предназначались управляемые водолазом клещи-захваты, проходившие через водонепроницаемые сальники, а шарнирные соединения вполне удовлетворительно решали проблему защиты от давления воды. К сожалению, всего Филипс предусмотреть не мог. Перемещение водолаза под водой обеспечивалось по мысли изобретателя небольшим гребным винтом, который располагался примерно в центре скафандра - напротив пупка водолаза - и приводился в движение вручную. Необходимую плавучесть создавал наполненный воздухом шар размером с баскетбольный мяч, закрепленный в верхней части шлема. Такой поплавок вряд ли поднял бы на поверхность даже обнаженного ныряльщика, не говоря уже о водолазе, облаченном в металлические доспехи, весившие не одну сотню килограммов.
К концу XIX в. появилось великое множество жестких скафандров самых разнообразных конструкций. Однако ни один из них ни на что не годился - их изобретатели обнаружили удивительное невежество в отношении реальных условий пребывания человека под водой, хотя к тому времени в данной области уже были накоплены некоторые данные.
В 1904 г. итальянец Рестуччи выступил с предложением, чрезвычайно сложным с точки зрения его технического осуществления, но научно вполне обоснованным. В разработанном им скафандре предусматривалась одновременная подача воздуха при атмосферном давлении в скафандр и сжатого - в шарнирные соединения. В результате отпадала необходимость в декомпрессии и обеспечивалась водонепроницаемость соединений. К сожалению, эта весьма привлекательная идея так никогда и не была осуществлена на практике.
Спустя несколько лет, в 1912 г., два других итальянца Леон Дюран и Мельчиорре Бамбино разработали, несомненно, наиболее оригинальную из всех ранее изобретенных конструкций жесткого скафандра. Он был снабжен четырьмя шарообразными колесами, изготовленными из дуба, которые позволяли буксировать скафандр по морскому дну. На шасси этого фантастического сооружения, кроме того, устанавливались фары и рулевое колесо. Не хватало только мягких сидений. Но они и не требовались. Как и в скафандре Лесбриджа, водолаз должен был лежать на животе. В этом удобнейшем положении снабженный всем необходимым мученик мог беспрепятственно разъезжать по всем подводным шоссе, которые ему посчастливилось бы найти. К счастью, до постройки дело не дошло.
ОПТИМИЗАЦИЯ ТЕХНОЛОГИЙ ГЛУБОКОВОДНЫХ РАБОТ С ПРИМЕНЕНИЕМ ЖЕСТКИХ ВОДОЛАЗНЫХ СКАФАНДРОВ
Текст:
Б.А. Гайкович, к.т.н., заместитель генерального директора
ЗАО «НПП ПТ «Океанос»
Жесткие водолазные скафандры (ЖВС, Atmospheric Diving Suits) находятся в постоянной эксплуатации ВМС различных стран и коммерческих организаций с 1980-х годов. Военно-морские силы США, Италии, Франции, Японии, Турции оценили преимущества ЖВС перед традиционными водолазными глубоководными комплексами и комплексами телеуправляемых аппаратов рабочего класса при проведении спасательных операций и подводно-технических работ.
Основные преимущества систем ЖВС:
- возможность переброски/доставки комплекса ЖВС любым видом транспорта, включая авиационный;
- возможность работать с минимально оборудованного судна (или иного плавсредства);
- быстрое (несколько часов) развертывание и свертывание (мобилизация/демобилизация);
- возможность обеспечения практически 24-часовой работы (при наличии сменных пилотов). Отсутствие необходимости декомпрессии позволяет поднимать скафандр на поверхность только для перезарядки АКБ системы жизнеобеспечения, перезарядки химического поглотителя СО 2 и смены пилота, что при наличии тренированной команды технических специалистов возможно проделать за несколько минут;
- присутствие человека непосредственно на месте работ, что позволяет произвести оценку ситуации в реальном времени, а при необходимости – прибегнуть к импровизации.
Оценив преимущества систем ЖВС, руководство Военно-морского флота РФ в ходе программы экстренного восстановления аварийно-спасательной службы после трагедии АПЛ «Курск» закупило четыре комплекта (восемь скафандров) типа Hardsuit, которые вместе с новыми на тот момент для отечественного флота телеуправляемыми подводными аппаратами рабочего класса (РТПА) составили костяк аварийно-спасательных сил на флотах РФ.
ЖВС - жесткий водолазный скафандр
Компания ЗАО «НПП ПТ «Океанос» является единственной в Европе компанией, имеющей высококлассных техников и сертифицированных пилотов ЖВС Hardsuit (в том числе нового поколения – Hardsuit Quantum), и на протяжении многих лет ведет от лица производителя авторский надзор, осуществляя обслуживание, необходимый ремонт, модернизацию и полную техническую поддержку находящихся на вооружении глубоководных систем ЖВС.
Высокий уровень специалистов ЗАО «НПП ПТ «Океанос» неоднократно подтверждался и отмечался, в том числе и зарубежными ведущими специалистами данного профиля.
Средства обеспечения глубоководных аварийно-спасательных работ
В настоящее время задачи проведения аварийно-спасательных и подводно-технических работ на глубинах свыше 100 м возлагаются на следующие системы:
- Обитаемые подводные аппараты (ОПА);
- Необитаемые телеуправляемые подводные аппараты рабочего класса (РТПА);
- Глубоководные водолазные комплексы и водолазы-глубоководники (ГВК);
- Жесткие водолазные скафандры (ЖВС).
Вкратце опишем специфику, преимущества и недостатки каждой системы.
Обитаемые подводные аппараты (ОПА)
К преимуществам ОПА относится большая (для большинства аппаратов) рабочая глубина, достаточно высокая автономность, непосредственное присутствие человека на месте работ для оценки ситуации (а иногда – и для столь необходимого импровизированного решения неожиданной проблемы). Спасательные ОПА (например, западные проекты PRMS или Remora, или созданные в СССР пр. 1855 «Приз» и пр. 1827 «Бестер» и их модификации) имеют возможность (при успешной стыковке) переводить спасаемых из терпящей бедствие ПЛ в спасательный аппарат «по сухому», без необходимости выхода в воду. Манипуляторные комплексы отечественных аппаратов обеспечивают и выполнение целого ряда работ.
К недостаткам спасательных ОПА можно отнести необходимость использования мощного судна обеспечения (своевременная мобилизация которого крайне затруднительна), высокая стоимость как создания, так и эксплуатации таких аппаратов, необходимость постоянных тренировок личного состава, подготовки и повышения уровня квалификации персонала (что весьма сложно обеспечить в условиях нормальной ротации военнослужащих ВМФ). Размеры аппаратов и крайне ограниченная обзорность делают невозможным применение их в сложных условиях малой видимости, узостях, на сильных течениях и т.д. Также необходимо наличие дополнительных резервных аварийно-спасательных глубоководных средств для обеспечения безопасности самого аппарата (всем памятны история аппарата АС-28 и целый ряд аналогичных ситуаций с отечественными и зарубежными ОПА).
Необитаемые телеуправляемые подводные аппараты рабочего класса (РТПА)
РТПА на сегодняшний день – лидирующая подводная система при производстве аварийно-спасательных и подводно-технических работ. Представляя собой мощную (до 250 л.с.) силовую платформу с промышленными манипуляторами, видеокамерами, системами позиционирования, освещения и возможностью монтажа навесного оборудования по требованию заказчика, рабочие ТПА способны выполнять широкий диапазон работ. Например, один из наиболее совершенных аппаратов, РТПА Schilling HD компании FMC Technologies Schilling Robotics имеет следующие характеристики:
- Рабочая глубина: до 4000 м
- Размеры: 3 x 1,7 x 2 м
- Мощность основного привода: 150 л.с.
- Мощность вспомогательного привода (привод навесных инструментов): 40–75 л.с.
- Вес в воздухе: 3700 кг
- Манипуляторы (стандартно): 1 х 7-функциональный, 200 кгс; 1 x 5-функциональный, 250 кгс.
Являясь весьма крупными аппаратами, РТПА требуют применения специализированных судов (однако меньшего размера, чем в случае с ОПА). С другой стороны, большинство судов обеспечения буровых платформ имеют возможность размещения РТПА (или уже имеют РТПА на борту), что дает преимущества в скорости мобилизации аппаратов при возникновении аварии.
К недостаткам РТПА относят большие габариты (что исключает работу в стесненных условиях), необходимость высокого уровня практической подготовки личного состава, ограниченный обзор. К преимуществам – наличие мощных силовых систем, позволяющих использовать гидравлические и иные инструменты, мощные манипуляторы, осветительные системы и др.
Глубоководные водолазные комплексы (ГВК)
Являясь наиболее традиционным способом проведения водолазных работ, водолазный труд при этом остается наиболее рискованным и дорогим. С развитием подводных технологий задач, которые может выполнить только водолаз, остается все меньше и меньше. Примером тому могут служить освоение и эксплуатация глубоководных месторождений нефти и газа (1500 м и более), где используется только робототехника. Проведение глубоководных водолазных операций рискованно само по себе, даже не учитывая риск, которому подвергается водолаз в ходе непосредственной работы. Воздействие высоких давлений на организм, компрессия и декомпрессия, проживание в стесненных условиях на протяжении нескольких недель, развитие специфичных водолазных заболеваний и другие вредные факторы приводят к стремлению обойтись без труда водолазов.
Преимущества использования водолазов: возможность работы в стесненных условиях и при плохой видимости (так как доступны тактильные ощущения), возможность непосредственно анализировать ситуацию на месте работ и принимать своевременные решения. К недостаткам можно отнести наибольшие для рассматриваемых систем затраты на строительство самого ГВК и строительство/переоборудование судна-носителя, невозможность быстрой мобилизации, высокие эксплуатационные расходы, невозможность продолжительной непрерывной работы и прочие факторы, связанные с тем, что мы имеем дело с тяжелым физическим трудом людей в крайне опасной среде.
Жесткие водолазные скафандры (ЖВС)
Изначально ЖВС создавались как средство объединения преимуществ ОПА (отсутствие необходимости декомпрессии, защита от факторов внешней среды, мобильность без расхода физических сил, присутствие человека на месте работ) с преимуществами водолаза-глубоководника (применение любого инструмента, высокая обзорность, высокая мобильность и ловкость, возможность работы в сложных условиях). Получившаяся в итоге система в высшей степени отвечает требованиям для аварийно-спасательной системы – она высокомобильна, не требует применения специальных приписанных к ней судов, обладает высокими экономическими показателями.
Жесткий водолазный скафандр
С точки зрения применения ЖВС имеет смысл обратиться к опыту ведущих мировых компаний и проводимых ими работ. Особую роль в таких работах играет компания Phoenix International (США), начавшая коммерческие работы с применением ЖВС в 2003 году по всему миру. Являясь компанией-оператором по проведению ПТР мирового класса и имея в своем распоряжении глубоководные водолазные комплексы, РТПА, крановые суда и баржи и т.д., компания Phoenix на тендерной основе была выбрана правительством США для осуществления популярного в Америке принципа совместной работы гражданских специалистов и военных структур – GOPO (Government Owned, Privately Operated – «Принадлежит государству, работает частным образом»). Суть принципа в том, что гражданская компания (в данном случае – Phoenix) получает в свое распоряжение сложные технические системы (в нашем случае системы ЖВС, принадлежащих ВМС США) и обязуется поддерживать их в полностью исправном состоянии, проводить обслуживание, ремонты, модернизации, обучение персонала и т.д. Компании предоставляется право использовать оборудование для коммерческих работ, но при этом при получении извещения от ВМС она обязана предоставить в крайне сжатый срок (например, в случае с аппаратом АС-28 этот срок составил 12 часов) полностью готовый к работе и мобилизованный комплекс в сопровождении технического и управляющего персонала. Таким образом, с государства снимается бремя по обслуживанию и содержанию техники и подготовке персонала (что очень важно для флота, имеющего естественную ротацию специалистов), при этом ВМС уверены, что в необходимый момент в их распоряжении будут полностью готовые к работе системы с персоналом, получившим максимально возможную подготовку и опыт в ходе многочисленных практических работ.
Как показывает конкретный опыт применения ЖВС, данный принцип функционирует весьма успешно. Получив коммерческий успех с использованием государственных скафандров, компания к настоящему моменту приобрела (сначала в лизинг, а потом выкупила) и свои собственные два комплекта ЖВС (четыре скафандра). За прошедшие годы компания Phoenix провела более 90 коммерческих работ по всему земному шару, от Средиземноморья и Мексиканского залива до Мадагаскара и Южно-Африканских морей, длительностью от нескольких недель до нескольких месяцев и с рабочими глубинами от 30 до более 300 метров. По мере накопления опыта стало возможным привлечение ЖВС ко все более сложным и тяжелым видам ПТР, особенно в области подводного строительства и обустройства нефтегазовых месторождений.
Совместное использование ЖВС и РТПА
Как показал опыт проведения практических работ с использованием ЖВС, наилучшие результаты достигаются при совместном использовании ЖВС и ТПА (РТПА). В этом случае за РТПА остается роль платформы обеспечения – аппарат обеспечивает освещение, видеодокументирование и наружный обзор места работ, подает и принимает инструменты, является силовым приводом для ручного гидравлического инструмента, манипулирует тяжелыми объектами и т.п. Пилот ЖВС осуществляет общее руководство работами, обеспечивает «тонкие» манипуляции, проникает внутрь пространственных конструкций и способен работать в более сложных условиях.
Платформа Schilling HD
Безопасность ЖВС обеспечивается экипажем РТПА, а недостающая РТПА гибкость и маневренность компенсируются высокими маневренными свойствами и относительно малыми размерами ЖВС. Например, компания Phoenix провела целый ряд работ именно в такой конфигурации и сообщает о высокой эффективности и высоких показателях безопасности при проведении работ.
Модернизация ЖВС
Столь интенсивное практическое использование ЖВС Hardsuit привело к естественной потребности увеличения его функциональных возможностей. Производитель Hardsuit, международная компания OceanWorks International (Канада-США) выпустила на рынок новое поколение жестких скафандров – Hardsuit Quantum. В ходе глубокой модернизации ЖВС получила новый двигательный комплекс – в отличие от старых двигателей постоянной частоты со сложным механизмом винтов изменяемого шага, на скафандре устанавливаются бесщеточные двигатели увеличенной мощности с винтами фиксированного шага. Это изменение не только увеличило мощность скафандра практически в два раза, но и на порядок сократило длительность обслуживания и ремонта – именно обслуживание сервоприводов лопастей ВИШ было наиболее трудоемким и технически сложным этапом при ТО ЖВС.
Выводы
Жесткий водолазный скафандр Hardsuit, особенно с учетом последних модернизаций, успешно зарекомендовал себя на практике как на коммерческом рынке, так и в области аварийно-спасательного дела.
По утверждению компании Phoenix, лучших результатов при работе им удалось добиться, используя ЖВС вместе с ТПА рабочего класса. В этом случае пилот ЖВС брал на себя руководство операцией на месте, выполнение тонких и сложных работ, использовал зрительное и тактильное восприятие, способность к импровизации, оставляя ТПА роль «рабочей лошади» – силовой и инструментальной платформы большой мощности. Очевидно, что совместная работа с РТПА (мощность которого 150–250 л.с.) требует большого опыта, филигранной техники и идеальной согласованности действий, что достигается исключительно в ходе продуманных и интенсивных тренировок и большого объема совместных практических работ. Не следует ожидать удовлетворительных результатов от пилотов и поверхностных групп обеспечения, имеющих возможность выполнять тренировочные спуски только в ходе учений и подобных редких событий.
Экономически эффективным решением данной проблемы может и должна стать подготовка экипажей в многофункциональных учебно-тренировочных комплексах, которые позволяют отработать сложные взаимодействия подводной техники в полностью контролируемых условиях, с имитацией течений, ограниченной видимости и моделированием подводной обстановки на месте предполагаемых работ.
ЗАО «НПП ПТ «ОКЕАНОС»
194295, Россия, г. Санкт-Петербург,
ул. Есенина, 19/2
тел. +7 812 292 37 16
www.oceanos.ru
Мягкий скафандр применяется при выполнении самых разнообразных водолазных работ: при подъеме затонувших кораблей, строительстве плотин электростанций, прокладке подводных кабелей и т. д. Водолаз в мягком скафандре связан с берегом или судном шлангом, через который он получает воздух для дыхания. Для связи с поверхностью у водолаза имеется телефон и «сигнал» - сигнальная веревка. Все это, конечно, ограничивает свободу его движений.
Район действия водолаза зависит от длины шланга и возможности передвижения помпы или компрессора, подающих в скафандр воздух. Подача воздуха сверху, обычно от специального компрессора на судне, позволяет водолазу находиться под водой длительное время, а при подъеме с больших глубин - соблюдать необходимые выдержки, предохраняющие от заболевания кессонной болезнью.
О героической работе водолазов написано много интересных книг, поэтому, чтобы не повторяться, мы остановимся только на технической стороне вопроса. В то же время хочется напомнить, что первая в России водолазная школа была основана еще в 1882 г., а в 1923 г. был создан ЭПРОН - специальная организация для подъема затонувших судов и выполнения аварийно-спасательных работ. ЭПРОН был образован при ОГПУ как особая экспедиция для подъема ценностей с затопленных судов, но в последующие годы переключился на выполнение самых сложных водолазных работ, включая спасение и подъем затонувших кораблей и судов во всех морях нашей страны.
Наши водолазы уже в 1930 г. опускались на глубину 100-110 м. Заслуги водолазов-эпроновцев были отмечены награждением ЭПРОНа еще в 1929 г. орденом Трудового Красного знамени. Поиски и подъем затонувших кораблей составляют благодарную тему для отдельной книги, многие страницы которой должны быть посвящены подвигам водолазов наших дней.
Несколько слов о снаряжении водолазов.
Скафандр состоит из шлема и рубахи, которые благодаря водонепроницаемому соединению между ними создают герметичную оболочку. Водолазный шлем состоит из котелка и манишки. Котелок цельный (не имеет шва); его выштамповывают из красной меди толщиной 1 мм. Шлем имеет три круглых окошка-иллюминатора с толстыми стеклами. Сзади к котелку припаян рожок, к которому привинчен воздушный шланг.
В рожке расположен предохранительный клапан, пропускающий воздух только в одном направлении - в шлем; при повреждении шланга клапан не выпустит воздух из шлема и это позволит водолазу самостоятельно всплыть на поверхность. В котелке расположены: микрофон, телефон, гайка для зажима телефонного провода и пуговка головного золотника. Нажимая головой на эту пуговку, водолаз открывает золотник, расположенный на котелке сбоку, и выпускает лишний воздух. При отсутствии золотника воздуху некуда было бы выходить, костюм раздуло бы и водолаза выбросило бы наверх, что, как мы уже знаем, особенно опасно при работах на больших глубинах. Теперь в глубоководных скафандрах применяют автоматические клапаны, которые предотвращают выбрасывание водолаза на поверхность, автоматически выпуская избыток воздуха.
К котелку на болтах или на специальных замках присоединена медная манишка, имеющая фланец и крючки для направления и предохранения брасов (тросов, к которым крепятся грузы).
Фланец рубахи помещается между фланцами котелка и манишки и обжимается болтами - этим достигается водонепроницаемость скафандра. Водолазная рубаха изготовляется из трех слоев: наружного и внутреннего - из прорезиненной ткани и промежуточного - из шелковистой резины. Фланец рубахи--воротник, через который водолаз в нее влезает, изготовлен из резины без прокладок.
Под рубаху надевают шерстяное белье, предохраняющее водолаза от охлаждения: свитер, рейтузы, чулки, а на голову-шерстяную шапочку-феску. Зимой, при спусках на большие глубины, дополнительно к шерстяному белью на водолаза надевают меховой жилет и меховые чулки. При работе на гелио-кислородной смеси, обладающей значительно большей теплопроводностью, чем воздух, водолаз надевает специальный электрообогреваемый комбинезон, изготовленный из двух слоев шерстяной ткани, между которыми проложены спирали, изолированные стеклянной тканью.
Зимой водолазы работают в зимних рубахах, изготовленных заодно с рукавицами, а летом - без рукавиц (с резиновыми манжетами).
Для погашения положительной плавучести, возникающей из-за того, что в скафандре всегда имеется воздух, на водолаза надевают плечевые грузы - передний и задний, а на ноги - тяжелые водолазные галоши. Галоши помогают водолазу сохранять устойчивое положение всегда головой вверх. Грузы весом 16-18 кг изготовляют из свинца или чугуна; подошвы у галош свинцовые или чугунные, а носки обиты красной медью. Вес одной такой галоши - 10 кг.
Таким образом, не считая веса самого скафандра, на водолаза навешено более 50 кг груза. Груз немалый! Поэтому, пока водолаз находится на поверхности, он неповоротлив; ему трудно передвигаться по палубе судна.
Специальные водолазные суда снабжены трапами, ведущими прямо под воду; имеются также водолазные беседки, опускаемые грузовыми стрелами. При глубоководных спусках применение таких беседок сокращает время спуска, что позволяет сохранить силы водолаза.
Рассмотренный мягкий скафандр по способу подачи и выпуска воздуха относится к разряду вентилируемых скафандров.
В настоящее время применяется много других типов мягких скафандров с различными способами вентиляции (например, инжекторные скафандры системы Бюи, Дрегера, американский и др.). Как правило, эти аппараты работают по замкнутому циклу с добавлением свежего воздуха или смеси. В них выдыхаемый воздух или гелиево-кислородная смесь проходит через химический поглотитель, где очищается от углекислоты, после чего вновь поступает в легкие водолаза. Для увеличения циркуляции внутри скафандра воздух или смесь газов разгоняют при помощи струи свежего воздуха или кислорода, вытекающей с большой скоростью из инжектора (инжектор - струйный насос; например, на паровозе такой насос, работая паром, подает воду в котел).
В инжекторных мягких скафандрах, работая на гелиево-киелородной смеси, водолазы достигли глубины 180 м. Предел ли это для мягких скафандров? Опыты Ганса Келлера позволяют дать отрицательный ответ, но пока для погружений на большие глубины приходится применять такие аппараты, в которых водолаз изолирован от давления воды,- т. е. жесткие скафандры, гидростаты и батискафы.
Жесткий скафандр применяется для работы на больших глубинах. Он состоит из стальных корпуса и конечностей, которые должны обеспечить свободу движений рук и ног; для этого все соединения конечностей сделаны на шарнирах, представляющих наиболее слабое место жестких скафандров.
О герметичности мягких скафандров особенно беспокоиться не приходилось: там между наружным давлением воды и давлением воздуха в скафандре никакой разницы (перепада) не было. Совсем иначе в жестком скафандре. Здесь водолаз дышит воздухом, находящимся при атмосферном давлении, поэтому наружное давление воды не.уравновешивается давлением воздуха внутри скафандра. Достаточно появиться неплотности или небольшому отверстию в скафандре, как он будет мгновенно заполнен водой, и человек погибнет.
Количество воды, поступающее в отверстие любого погруженного сосуда, можно определить по формуле
V=μ
F√
2gH
V - количество поступающей воды, м³
/сек;
F - площадь отверстия, м²
;
Н - глубина погружения, м;
μ
=0,6 - коэффициент расхода;
g = 9,81 м/сек²
- ускорение силы тяжести.
Для примера примем F= 1 см²
, а H = 200 м; тогда
У = 0,0001-0,6√
2*9,81*200 =0,0038 м³
/сек = 230 л/мин.
Это значит, что при площади отверстия всего 1 см² скафандр на глубине 200 м (был бы заполнен водой гораздо меньше чем за минуту.
Воде легче всего проникнуть в скафандр в местах уплотнений. В скафандре имеются неподвижные соединения, которые уплотняются либо прокладками из резины, кожи или пластмассы (например, в крышке люка и иллюминаторе), либо сальниками (например, в месте прохода телефонного кабеля). Подвижные соединения - шарниры уплотнять особенно сложно: ведь для того, чтобы две детали могли двигаться (вращаться) одна относительно другой, между ними должен быть зазор, а через этот зазор на глубине может ворваться вода.
Самые лучшие уплотнения для подвижных соединений - самоуплотняющие манжеты, изготовленные из пластичных материалов (резины или пластика). Первоначально манжета плотно прижимается к зазору специальным распорным кольцом. При погружении роль кольца выполняет вода: чем больше глубина и давление, тем плотнее прижимается манжета, обеспечивая тем самым водонепроницаемость соединения. Однако на больших глубинах манжета так сильно зажимает соединения, что водолаз уже не может пошевелить ни руками, ни ногами. Это - главная причина, ограничивающая глубину погружения в жестком скафандре величиной 200-250 м.
Рассмотрим жесткий панцирный водолазный скафандр системы Нейфельдт и Кунке, предназначенный для работы на глубине до 150 м и состоящий из стального корпуса и шарнирных конечностей.
В корпусе имеются люк для водолаза, иллюминаторы и осветительные приборы. Снаружи к корпусу прикреплены четыре кислородных баллона (емкостью каждый по 2 л при давлении -кислорода 150 атм), из которых по специальным трубопроводам кислород подается в скафандр. Количество подаваемого кислорода регулируется самим водолазом вручную посредством клапанов, расположенных внутри скафандра. Там же имеется химический поглотитель углекислоты.
Несмотря на огромный вес скафандра (в воздухе 450 кг), водолаз в нем легко передвигается по дну, так как благодаря потере веса в воде вес скафандра под водой равен всего 60 кг.
Для производства различных маневров на корпусе скафандра сзади и спереди установлены две балластные цистерны, заполняемые при погружении водой. Водолаз может вытеснить воздухом воду из цистерн (продуть цистерны), и тогда вес скафандра уменьшится до 10 кг. Продувая и заполняя цистерны водой, водолаз может самостоятельно погружаться, ложиться на дно и т. д. Хотя скафандр и подвешен к судну на канате, но в случае обрыва каната водолаз может всплыть самостоятельно. При аварийном всплытии для уменьшения веса скафандра отдается также электротелефонный кабель.
Скафандр снабжен приборами: глубиномером, манометром, термометром и телефонным аппаратом. В «руки» скафандра может быть вставлен любой нужный инструмент, в зависимости от рода выполняемой работы.
