Batíscafo

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Batiscafo ( Bathyscaphe ) (del griego. βαθύς  - profundo y σκάφος  - barco ) es un vehículo submarino autopropulsado para investigaciones oceanográficas y de otro tipo a grandes profundidades.

A diferencia de otros sumergibles tripulados de aguas profundas y submarinos "clásicos" , los batiscafos utilizan un flotador de gasolina para crear una flotabilidad positiva [1] [2] . El flotador es un cuerpo liviano del aparato, debajo de él se fija un cuerpo esférico fuerte : una góndola (análoga a una batisfera ), en la que se ubican equipos, paneles de control y tripulación en condiciones de presión atmosférica normal. El batiscafo se mueve con la ayuda de hélices impulsadas por motores eléctricos .

Los batiscafos se utilizaron hasta la década de 1980 [*1] y solían ser el único medio para alcanzar profundidades récord. Luego, en vehículos de aguas profundas, pudieron abandonar el voluminoso flotador de gasolina: comenzaron a crear flotabilidad positiva debido a un casco fuerte (ahora bastante liviano) y espuma sintáctica [5] [6] .

A veces, los batiscafos se denominan vehículos submarinos.

Historia

Los submarinos , construidos según el esquema "clásico" , tienen una profundidad de inmersión limitada, debido no sólo a la fuerza del casco fuerte (la existencia misma de batiscafeos capaces de sumergirse a muchos kilómetros de profundidad indica que la creación de un casco fuerte es no es un problema técnico), sino porque en los submarinos , el agua es desplazada de los tanques de lastre por el aire comprimido almacenado a bordo del submarino en cilindros de gas a alta presión . Por regla general, la presión del aire en los cilindros de gas es de unos 150-200 kgf/cm 2 . Al sumergirse en las profundidades del mar, la presión del agua aumenta en 1 kgf/cm 2 por cada 10 metros de profundidad. Así, a una profundidad de 100 m, la presión será de 10 kgf/cm 2 , ya una profundidad de 1500 m - 150 kgf/cm 2 . De hecho, el aire comprimido en un cilindro de gas típico a una presión de 150 kgf/cm 2 a tal profundidad ya no está “comprimido” y no puede desplazar el agua del tanque de lastre. A una profundidad de 11 mil metros (" Challenger Abyss "), la presión del agua es de aproximadamente 1100 kgf / cm 2 , respectivamente, el aire en los cilindros de gas debe comprimirse a un valor mayor.

Hasta principios de la década de 2000, se creía que era técnicamente imposible diseñar cilindros de gas, tuberías, válvulas y otros accesorios diseñados para una presión de más de 1100 kgf / cm 2 , teniendo un peso y dimensiones razonables y 100% de confiabilidad para un buque _ Actualmente, los fabricantes de accesorios, accesorios y tubos sin costura para gasoductos ofrecen productos en serie con presiones de operación colosales de hasta 10,500 kgf / cm 2 (1050.0 MPa) [7] [8] [9] [10] con clase de hermeticidad "A" de conformidad con GOST 4594-2005 «Aislamiento de accesorios de tubería. clases y normas de hermeticidad de los sellos”, lo que movió la discusión del plano de la “ viabilidad técnica ” de la fabricación del aparato al plano de la “ conveniencia de fabricación” .

También debe tenerse en cuenta que los gases comprimidos se enfrían durante la expansión , y cuando la presión disminuye de colosal a normal , el gas enfriado puede provocar la congelación de válvulas, kingstones y otros accesorios.

La idea de construir un vehículo de aguas profundas capaz de alcanzar las profundidades máximas del océano se le ocurrió al científico suizo Auguste Piccard en los años anteriores a la guerra mientras trabajaba en el primer globo estratosférico del mundo FNRS-1 . Auguste Piccard propuso construir un barco basándose en el principio de un globo , un globo estratosférico o un dirigible . En lugar de un globo lleno de hidrógeno o helio , el sumergible debería tener un flotador lleno de alguna sustancia con una densidad menor que la del agua . La sustancia a alta presión no debe cambiar sus propiedades físicas y químicas, el flotador debe llevar la carga y al mismo tiempo mantener la flotabilidad positiva del barco. La inmersión del aparato, llamado batiscafo , se produce con la ayuda de una carga pesada (lastre), para el ascenso a la superficie, se deja caer el lastre. El primer batiscafo FNRS-2 fue construido por Auguste Piccard en 1948 .

Respondiendo a la pregunta de por qué, después del globo estratosférico, comenzó a diseñar un batiscafo, Auguste Piccard señaló que

estos dispositivos son extremadamente similares entre sí, aunque su propósito es opuesto.

Con su habitual sentido del humor, explicó:

Quizás el destino quiso crear esta similitud precisamente para trabajar en la creación de ambos dispositivos, un científico podría ...

— [11]

Por supuesto, construir un batiscafo no es divertido para los niños. Es necesario resolver un número infinito de problemas complejos. ¡Pero no hay dificultades insuperables!

— Augusto Picardo

Construcción

El diseño del batiscafo FNRS-3
1  - nariz 2 y 6  - tanques de agua de lastre 3  - tala abierta 4  - escotilla de cubierta 5  - mina llena de agua 7  - alimentación 8 y 18  - compartimentos llenos de gasolina 9 y 14  - lastre de emergencia 10  - "vestíbulo" 11  — escotilla en la góndola (con ojo de buey) 12  - "celda" 13  - góndola 15  - bunkers con "tiro" 16  - ojo de buey 17  - foco 19  - compartimento de compensación 20  - guía

El batiscafo consta de dos partes principales: un cuerpo ligero  , un flotador, y un cuerpo fuerte  , una góndola.

Un flotador (cuerpo ligero) es tan importante como un salvavidas para una persona que se está ahogando, o como un globo de hidrógeno o helio en un dirigible . En los compartimentos del flotador hay una sustancia más ligera que el agua, que imparte flotabilidad positiva al barco. En los batiscafos de mediados del siglo XX se utilizaba gasolina , con una densidad de unos 700 kg/m 3 . Un metro cúbico de gasolina es capaz de mantener a flote una carga de unos 300 kg. Para igualar la presión hidrostática dentro del flotador con la presión del ambiente externo, la gasolina es separada del agua por una partición elástica, que permite que la gasolina se comprima. Probablemente, a mediados del siglo XX, los constructores navales no pudieron encontrar una sustancia mejor que la gasolina, y en el batiscafo Deepsea Challenger (2012) se utilizó un material compuesto con esferas de vidrio huecas contenidas en él .

Es muy prometedor utilizar litio como relleno flotante  , un metal con una densidad casi dos veces menor que la del agua (más precisamente, 534 kg/m 3 ), lo que significa que un metro cúbico de litio puede flotar casi 170 kg más. de un metro cúbico de gasolina. Sin embargo, el litio es un metal alcalino que reacciona activamente con el agua , es necesario de alguna manera separar estas sustancias de manera confiable para evitar su contacto.

La tripulación, los sistemas de soporte vital , los instrumentos de control y los instrumentos científicos se alojan en una góndola (casco a presión). Las góndolas de todos los batiscafos existentes son una esfera, ya que una esfera  es un cuerpo geométrico que tiene el mayor volumen con la menor superficie . Una esfera hueca con igual espesor de pared (en comparación, por ejemplo, con un paralelepípedo o un cilindro de igual volumen) tendrá menos masa . Además, la esfera tiene simetría absoluta , para un cuerpo fuerte esférico es más fácil hacer cálculos de ingeniería . Dado que a grandes profundidades la enorme presión del agua comprime la góndola, sus diámetros exterior e interior se reducen algo. Por lo tanto, la góndola no está unida rígidamente al flotador, sino que tiene la capacidad de realizar algún desplazamiento. Todo el equipo dentro de la góndola no está sujeto a las paredes, sino que está montado en un marco que permite que las paredes se acerquen sin obstáculos.

Para aumentar el volumen habitable, es irracional aumentar el diámetro de la góndola, ya que esto conduce a un aumento de la altura total del vehículo de aguas profundas. Una dirección prometedora es la construcción de batiscafos con un casco fuerte poliesférico (compuesto de varias esferas).

Las góndolas de los batiscafos de mediados del siglo XX estaban hechas de acero aleado duradero . Es prometedor utilizar materiales más ligeros para cascos duraderos de vehículos submarinos. La idoneidad de un material para la construcción de un vehículo de aguas profundas está determinada por la relación entre la tensión mecánica admisible y la gravedad específica ( resistencia específica ); cuanto mayor sea este valor, más profundo puede sumergirse el dispositivo. Por lo tanto, los materiales que son algo menos fuertes, pero mucho más ligeros que el acero , tienen una ventaja sobre el acero. Dichos materiales incluyen titanio y aleaciones de aluminio , así como plásticos . Estos materiales no se corroen en agua de mar .

Propiedades mecánicas de algunos materiales estructurales.
Material Gravedad específica,
g / cm 3		 Tensión de tracción admisible,
kg / cm 2		 Resistencia específica a la tracción,
kg / cm 2
Acero fuerte 7.85 10,000 1 290
aleación de titanio 4.53 6000 1310
Aleación de aluminio 2.8 4 300 1520
El plastico 1.7 3000 1770

El batiscafo recibe energía de las baterías . El líquido aislante rodea los bancos de baterías y el electrolito , y la presión del agua de mar se transmite a través de la membrana. Las baterías no se estropean a grandes profundidades.

El batiscafo es impulsado por motores eléctricos , las hélices  son hélices . Los motores eléctricos están protegidos de la misma manera que las baterías. Si el batiscafo no tiene timón de barco  , entonces el giro se hizo encendiendo un solo motor, el giro fue casi en el lugar, por la operación de los motores en diferentes direcciones.

La velocidad de descenso y ascenso del batiscafo a la superficie se regula mediante la caída del lastre principal en forma de perdigones de acero o hierro fundido ubicados en búnkeres en forma de embudo . En el punto más estrecho del embudo se encuentran los electroimanes , cuando fluye una corriente eléctrica bajo la acción de un campo magnético, el tiro parece “endurecerse”, cuando se corta la corriente, se derrama.

Un batiscafo con un flotador lleno de litio tendría una característica interesante. Dado que el litio es prácticamente incompresible, al bucear, la flotabilidad relativa del batiscafo aumentará (en profundidad, aumenta la densidad del agua de mar) y el batiscafo se "colgará". El batiscafo debe tener un compartimiento de compensación con gasolina; para continuar el descenso, es necesario liberar algo de gasolina, lo que reduce la flotabilidad.

El sistema de ascenso de emergencia es un lastre de emergencia suspendido de esclusas desplegables. Las cerraduras están impedidas de abrirse por medio de electroimanes, para restablecerlas basta con cortar la corriente eléctrica. Las baterías y las guías tienen un montaje similar: una cadena de ancla o cuerda de acero larga y sin torsión que cuelga libremente . Una guía de caída está diseñada para reducir la velocidad de descenso (hasta una parada completa) directamente en el fondo del mar. Si las baterías están descargadas, el lastre, las baterías y el hidrop se reinician automáticamente, el batiscafo comienza a subir a la superficie.

Batiscafos de buceo y afloramiento

Según las observaciones de Jacques Piccard y Don Walsh (la tripulación del batiscafo de Trieste , que se sumergió el 23 de enero de 1960 en el fondo de la Fosa de las Marianas ), a una profundidad de 10 km, el volumen de gasolina en el flotador disminuyó en un 30 % (es decir, en un 3% por cada kilómetro de bajada). También debe tener en cuenta la reducción en el volumen de gasolina debido a su enfriamiento.

Batiscafos

Todos los batiscafos construidos [12]
Nombre Lanzamiento
_ 		Profundidad País Comentarios y fuentes
FNRS-2 1948 4000m Bélgica Reconstruido como FNRS-3
FNRS-3 1953 4000m Francia
Trieste 1953 11.000 m Italia , Estados Unidos La profundidad se da para la góndola Krupp; góndola "Terni" utilizada en la primera versión de "Triesta-2"
Arquímedes 1961 11.000 m Francia
Trieste-2 1964 6000 m EE.UU Muy modificado en 1966 [* 2] y profundidad dada para nueva góndola; [catorce]
Buscar-6 1979 6000 m URSS Solo probado, no aceptado por la Marina; [cuatro]

Sumergibles de aguas profundas

Los vehículos submarinos habitados , que no son batiscafos, se denominan sin flotador [15] . Dichos dispositivos no tienen un flotador pronunciado y crean flotabilidad , incluso debido a un casco fuerte . Este es un nombre condicional, ya que en los vehículos de aguas profundas no rechazan completamente el flotador, pero en lugar de gasolina usan espuma sintáctica más avanzada . Por ejemplo, los dispositivos Mir tienen 8 metros cúbicos de espuma sintáctica, mientras que el Deepsea Challenger está lleno en un 70 %.

Representantes

Datos interesantes

Véase también

[17]

Notas

Comentarios
  1. ↑ " Trieste-2"Fuera de servicio en 1984 [3] , y las pruebas del" Poisk-6 "fueron interrumpidas en 1987 [4] .
  2. ↑ El batiscafo, reconstruido en 1966, a veces se considera un aparato separado y, por conveniencia, puede llamarse "Trieste III" [13] .
Fuentes
  1. ↑ Sea Cliff (DSV-4) (enlace no disponible) . Historia naval de NavSource . - "La diferencia básica entre los sumergibles, los submarinos y un batiscafo es que la mayor parte del volumen flotante de los sumergibles submarinos está compuesto de aire, mientras que el volumen flotante de un batiscafo es principalmente un líquido liviano, como la gasolina de aviación". Archivado desde el original el 2 de marzo de 2008. 
  2. ↑ Batiscafo . Gran Enciclopedia Rusa . Consultado el 11 de mayo de 2020. Archivado desde el original el 19 de enero de 2021.
  3. ↑ La Casa de la Asociación de Antiguos Alumnos de Bathyscaph Trieste . Consultado el 11 de mayo de 2020. Archivado desde el original el 10 de junio de 2020.
  4. ↑ 1 2 Proyecto 1906 Search-6 - SUMERGIBLE . MilitaryRussia.Ru . Consultado el 11 de mayo de 2020. Archivado desde el original el 28 de enero de 2020.
  5. ↑ Busby, Sumergibles tripulados de RF . - Oficina del Oceanógrafo de la Armada, 1976. - S. 287, 296. . - "En la mayoría de los sumergibles (excluyendo los batiscafos), el casco de presión ejerce una fuerza de flotación positiva".
  6. ↑ Anatoly Sagalevich. profundidad _ - Yauza-press, 2017. - Pág. 16. - ISBN 978-5-04-054016-7 . . - "La invención de la sintáctica jugó el papel principal en la creación de dispositivos de nueva generación".
  7. ↑ Válvulas de alta presión Maximator hasta 10500 bar . Fecha de acceso: 3 de febrero de 2015. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2015.
  8. ↑ Racores de alta presión de Parker . Fecha de acceso: 3 de febrero de 2015. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2015.
  9. ↑ Racores de alta presión Swagelok . Fecha de acceso: 3 de febrero de 2015. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2015.
  10. ↑ Maximator Gas Busters hasta 2400 bar . Fecha de acceso: 3 de febrero de 2015. Archivado desde el original el 3 de febrero de 2015.
  11. ↑ M. N. Diomidov, A. N. Dmitriev. Conquista de las profundidades. - Leningrado: Construcción naval, 1964. - S. 226-230. — 379 pág.
  12. ↑ Anatoly Sagalevich. profundidad _ - Yauza-press, 2017. - Pág. 16. - ISBN 978-5-04-054016-7 . . “Según los datos publicados, se han construido cinco batiscafos en el mundo”. (" Search-6 " no está incluido en el libro)
  13. ↑ Jarry, J. L'aventure des batiscafos . - Le gerfaut, 2003. - Pág. 286. - ISBN 978-2-914622-22-6 .
  14. ↑ Simposio de la Armada de EE. UU. sobre oceanografía militar, vol. 1  (inglés) . — Pág. 94. . — "...se lanzó en enero de 1964".
  15. ↑ Creación de un vehículo submarino tripulado doméstico... . - "Según el sistema de flotabilidad: 1. Batiscafos... 2. Dispositivos no flotantes".
  16. ↑ Batiscafo "Cónsul" surcará las profundidades del mar como parte de la Armada rusa - ARMAS DE RUSIA, Catálogo de armas, equipo militar y especial  (enlace inaccesible)
  17. ↑ La última inmersión del batiscafo secreto | Hora de Kamchatka . kamtime.ru Consultado el 15 de febrero de 2020. Archivado desde el original el 15 de febrero de 2020.

Literatura

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ver también