Мир (глубоководные аппараты)

Мир
Подводные аппараты «Мир»
История аппарата
Флаг государства	СССРРоссия
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 г. 100 млн.фин. марок (17 млн.евро)(каждый)
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» в два российских научно-исследовательских подводных глубоководных обитаемых аппарата (ГОА) для океанологических исследований и спасательных работ. Имеют глубину погружения до 6 км. Базируются на борту научно-исследовательского судна «Академик Мстислав Келдыш».

Общее

Идея аппаратов и начальный дизайн были проработаны в АН СССР и КБ «Лазурит». Глубоководные аппараты изготовлены в 1987 году финской компанией Rauma Repola. Базовый корабль, судно «Академик Мстислав Келдыш» построено в 1981 году на финской верфи Hollming в городе Раума.В 1987 году ГОА «Мир-1» и «Мир-2» были установлены на базовом судне и введены в строй. Так был создан уникальный исследовательский комплекс, оснащённый современным прецизионным научным и навигационным оборудованием и приборами для проведения широкого комплекса океанологических исследований. Как судно «Академик Мстислав Келдыш», так и подводные аппараты принадлежат Институту океанологии им. П. П. Ширшова РАН.

«Миры» дали начало новому направлению в научном изучении океана. Исследовательский комплекс, объединяющий судно и ГОА «Мир», не имеет мировых аналогов. Интегрированная система сбора данных, объединяющая разнообразное измерительное оборудование и вычислительные средства 15 лабораторий, дает возможность осуществлять автоматический сбор, обработку и регистрацию данных об атмосфере, водной среде и донном грунте. Огромное значение для научных исследований имеет уникальная рабочая глубина «Миров» в 6000 метров.

История

История «Миров» начинается в начале 1980-х, когда академия наук СССР решила получить в своё распоряжение аппараты для глубоководных исследований. Первые попытки заказать подводные аппараты были неудачны: совместная работа с канадской фирмой в 1980 столкнулась с рядом технических проблем в 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 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 в 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 Пекка Лакселла, 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 Лакселлу пришлось несколько раз посещать Пентагон.

Дипломатический кризис с США

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 в американцы были абсолютно уверены, что отливка сферы из стали не удастся. Все предыдущие сферы сваривали из титана» , в сказал в 2003 году бывший генеральный директор Раума-Репола Тауно Матомяки. «Мы создали предприятие Rauma-Repola Oceanics Oy заявил тогда же Тауно Матомяки, в 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. Получив широкую известность, фирма Раума-Репола не получила ожидаемых заказов. Входной билет в новую область оказался слишком дорогим в ЦРУ и Пентагон настояли на том, что все предприятия, которые не придерживаются американских рекомендаций, подлежат банкротству без исключения.

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

Президент 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 подозревал деятельность Раума-Репола в создании угрозы 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 была вынуждена отказаться от создания глубоководных аппаратов и многообещающего развития морских технологий. Подобные устройства нужны при строительстве и обслуживании нефтяных платформ. Одним из заброшенных проектов была разработка топливных элементов. Фирма Раума-Репола отказалась от изготовления нефтяных платформ и сейчас занимается в основном деревопереработкой. Раума-Репола была тогда шестым по величине концерном Финляндии и в ней работало 18 000 человек. Сейчас её дело в области металлообработки продолжает концерн Метсо.

Проектирование и изготовление

Изготовление сфер аппаратов, выдерживающих высокое давление, было заслугой инженеров фирмы Репола и применением 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 риск, как с технической, так и с торговой точки зрения. На технологию обработки имелся немецкий патент, но он не был ещё проверен.

Двухметровые сферы экипажа для глубоководных аппаратов должны быть максимально возможно лёгкими, чтобы плотность всего аппарата была близка к единице в 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 особенно подходит из-за своей низкой плотности. Но прочность титана на излом всё же меньше, чем у стали. Поэтому стенки титановой сферы должны быть в два раза толще стальных. Титан также нельзя отлить такими крупными частями, чтобы собрать сферу без применения сварки.

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

Мартенситовая, сильно легированная сталь марагеновая сталь плохо подходит для отливания, но при правильном соотношении компонентов и при применении вакуумного конвертера фирме Локомо удалось отлить полусферы.

При отливании болванок-полусфер в них всё же остаются пузырьки с внутренней стороны, снижающие прочность. Внутренняя поверхность в самое слабое место в сфере, подверженной внешнему сжатию в отсюда начинается трещина. Для подобных глубин 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 отливали значительно толще и лишний материал с внутренней стороны удаляли механически. Отливка имела толщину стенки 200 мм, которую утончали до 40 мм, болванка теряла в весе 70 %. Самое важное, что поверхность, оставшаяся после обработки, состояла из самой прочной и плотной части отливки.

Соединив две полусферы болтами, удалось полностью избежать 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 всё это можно было купить в готовом виде за рубежом.

Соответственно, синтетическая пена была произведена в Финляндии на Exel Oyj, так как 3M, ведущий производитель, отказался поставлять свою продукцию, прямо ссылаясь на эмбарго. Пена нужна для компенсации веса аккумуляторов. В отличие от поплавков батискафов, например поплавок «Триеста» заполнен бензином, пена меньше сжимается и отсутствует риск утечки. Выдерживающая давление на глубине 6 километров, пена состоит из полых стеклянных шариков диаметром 0,3 мм, связанных эпоксидной смолой. Материалом заполнены все пустоты в на это ушло 8 кубометров пены.

Сделка

Проект «Миров» в 200 миллионов 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 оставался в тайне 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 и это технически возможно. Такой аппарат технически возможен, политически в нет. Его можно купить, но проблематично продать в США после прокола с Мирами тщательно следят за этой областью, и все американские глубоководные аппараты принадлежат военному ведомству.

Конструкция

Корпус

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

Силовая установка

Никель-кадмиевые аккумуляторы 100 кВт·ч.

Размещение экипажа

Экипаж ГОА «Мир» состоит из трех человек: пилота, инженера и ученого-наблюдателя.

Система спасения

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 (такую же, как железнодорожная автосцепка). Она доходит до аппарата, затем происходит автоматическая сцепка, и аппарат поднимают на длинном силовом тросе, длиной 6500 м, с усилием на разрыв около десяти тонн.

Сравнительная оценка

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 «Нотил» (фр. Nautile), оба с глубиной погружения 6000 метров, и японский «Шинкай 6500» (Shinkai 6500), поставивший рекорд погружения для существующих аппаратов в 6527 метров.

Применение в кино

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

Погружение к затонувшим подлодкам

«Мирами» обследовалась затонувшая подводная лодка «Комсомолец». В районе гибели АПЛ «Комсомолец» в Норвежском море было проведено семь экспедиций в период 1989в1998 годах, 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». 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

В декабре 1987 года были проведены заводские глубоководные испытания аппаратов в Атлантическом океане. Глубина погружения составила 6170 м у «МИР-1» и 6120 м «МИР-2». 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

С июля 2008 оба аппарата два года работали на озере Байкал. На этом озере они провели свои первые глубоководные погружения в пресной воде.

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

Известные командиры

Вручение Евгению Черняеву звезды Героя, 2008

• Анатолий Сагалевич (Мир-1)
• Черняев Евгений Сергеевич (Мир-2)

См. также

• Арктика-2007
• «Миры» на Байкале

Литература

• А. М. Сагалевич «Глубина». в М.:Научный мир, 2002. в320 с. ISBN 5-89176-174-2
• «Мир Байкала» Периодический научно-популярный журнал, в„– 3(19)(специальный выпуск),2008. Улан-Удэ: Домино, август 2008.

Ссылки

• Подводные аппараты МИР. Немного истории
• Схема аппарата