Обитаемый подводный аппарат типа "Пайсис"

Harold_F1nch · 20 дек 2013, 21:27:51

Обитаемый подводный аппарат типа "Пайсис"

История проекта:

Аппараты проекта:

«Пайсис-I»
«Пайсис-II»
«Пайсис-III»
«Пайсис-IV»
«Пайсис-V»
«Пайсис-VI»
«Пайсис-VII»
«Пайсис-VIII»
«Пайсис-IХ»
«Пайсис-Х»
«Пайсис-ХI»

Журнальные публикации о строительстве первого из серии «Pisces» («Пайсис») подводного обитаемого аппарата появились в 1965 году. Предназначался он для спасательных работ, нефтеразведки и осмотра подводных кабелей. До 1978 года канадская компания International Hydrodynamics Согр. (HYCO) из Ванкувера смогла построить 11 аппаратов «Пайсис». Общим в конструкции аппаратов типа «Пайсис», разработанной Маком. Томсоном, было наличие двух сферических прочных корпусов - обитаемого и приборного.

В 1971 году «International Hydrodynamics» получила заказ на изготовление подводного аппарата «Пайсис-4» для Института океанологии им П. П. Ширшова по специальному техническому заданию. Со стороны СССР контракт заключила Академия Наук. В 1972 году аппарат был построен. В декабре 1971 года под влиянием американской стороны канадские власти вынуждены были аннулировать разрешение на продажу обитаемого подводного аппарата «Пайсис-4», заказанного Академией Наук СССР.

В конце 1972 года «International Hydrodynamics» и швейцарская компания «X. Кеплер. А. Г.» договорились о сборке и поставке в СССР подводного аппарата «Пайсис-6» с новой уравнительно-дифферентной системой и двигателями. По предложению «International Hydrodynamics» в комплекте поставки должен быть четырехместный водолазный аппарат «Ариес» с глубиной погружения 360 м. Завершение сборки аппаратов и их передача планировалась в ноябре 1973 года. Но так же, как и «Пайсис-4», «Пайсис-6» не попал к заказчику. «Пайсис-6» был собран в 1976 году и вместе с двумя другими аппаратами — «Мермайд-2» и «Бивер Марк-4» — стал собственностью американской фирмы «IUC Group Worldwide Underwater Services», предоставлявшей подводную технику в аренду заинтересованным организациям.

После повторного заказа в мае 1975 года и в марте 1976 года для Института океанологии Академии Наук СССР были построены два аппарата с глубиной погружения 2000 м — «Пайсис-7» и «Пайсис-11». Аппараты имеют по четыре прочные сферы из стали. Обитаемая сфера диаметром 2 м. две носовые диаметром по 0.8 м и кормовая диаметром 1.5 м. соединены общей рамой.

Аппараты предназначались для изучения физических параметров воды, а также геологии, биологии и химии океана. Значительная часть аппаратуры, например, совмещенная с телевидением 24-канальная система сбора и регистрации данных, микропроцессорная система навигации по донным маякам-ответчикам с дисплеем отображения реального движения аппарата и прочее была закуплена дополнительно и смонтирована уже на готовых аппаратах в период их ввода в практику исследований Институтом океанологии. За строительством аппаратов и соблюдением всех требований заказчика наблюдали два ведущих специалиста РАН по подводным исследованиям - профессора И. Михальцев и А. Сагалевич.

Оба аппарата имеют одинаковые технические характеристики. Рабочая глубина погружения 2000 метров. В прочном корпусе - обитаемой сфере с внутренним диаметром 2 метра - размещается экипаж из трех человек: командир подводного аппарата, бортинженер и наблюдатель - научный работник или специалист ив той области, по программе которой совершается погружение. Командир сидит или полулежит в середине. Слева от командира бортинженер, справа - наблюдатель. Перед каждым довольно большой иллюминатор, над которым закреплена подушечка, о которую можно опереться головой.

Аппараты были спроектированы и построены в строгом соответствии с требованиями и нормами АВ5 (Американского бюро судоходства).

Каждый ГА имел четыре прочные сферы из высокопрочной легированной свариваемой стали и механически обработанные. Наибольшая сфера - носовая - являлась прочным корпусом и имела три иллюминатора, входной люк и проходы для кабеля и труб. Снаружи она имела тонкое покрытие из стеклопластика на эпоксидной смоле для предотвращения коррозии, а изнутри - теплоизоляцию из полистирола и стеклопластика.

Кормовая сфера - прочная уравнительная цистерна, разделенная горизонтальным настилом на две части: нижнюю - собственно цистерну и верхнюю, где было размещено оборудование бортовых систем. Две носовые малые сферы служили прочными дифферентными цистернами. Все прочные сферы были связаны между собой несущей стальной трубчатой рамой, в которой было размещено все забортное комплектующее оборудование. Сама рама собрана из труб и заполнена маслом.

К верхней части рамы крепился подъемный рым, к нижней - две стальные лыжи для постановки ГА на палубу носителя или покладки его на грунт. На раму стальными болтами крепились секции обшивки из сферо-пластика, облицованного стеклопластиком.

Для компенсации изменения плавучести при маневрировании по глубине использовалась уравнительная система, работающая по принципу рыбьего пузыря. Масло из прочной уравнительной цистерны, давление в которой близко к атмосферному, подавалось насосом в три эластичные резиновые емкости, размещенные в междубортном пространстве, увеличивая тем самым плавучий объем аппарата при неизменной весовой нагрузке, либо, под действием забортного давления на эти эластичные емкости, масло перепускалось обратно в уравнительную цистерну.

Оригинальной являлась воздушно-масляная дифферентная система, в которой масло из той же уравнительной цистерны и тем же насосом перегонялось в эластичные емкости носовых прочных дифферентных цистерн, заполненных воздухом под давлением и расположенных побортно. Обратно в кормовую уравнительную цистерну масло отжималось воздухом, при этом обеспечивался необходимый дифферент. Привлекательность этой системы была в простоте и надежности, однако ее эффективность по сравнению с отечественной ртутно-масляной сомнительна. Масляный насос уравнительной системы с электроприводом постоянного тока был установлен в верхней сухой части уравнительной цистерны. Вся арматура управления была ручной и располагалась в прочном корпусе, поэтому большое количество проходов масляных труб через стенки прочного корпуса снижало надежность ГА в эксплуатации.

В носовой оконечности был установлен простейший исполнительный орган манипуляторного устройства с гидравлическим управлением из прочного корпуса. Исполнительный орган обеспечивал взятие проб грунта и предметов весом до 40 кГс и остропку предметов на грунте.

Под легким стеклопластиковым корпусом расположены цистерны главного балласта. Система погружения-всплытия имела три безкингстонных балластных цистерны, на каждой из которых стояло по клапану вентиляции с ручным приводом из прочного корпуса и электромагнитный клапан продувания воздухом высокого давления. Продуваются ЦГБ воздухом, закачанным в десять баллонов. Для увеличения плавучести аппарата свободные внутренние объемы заполнены синтактиком.

Электроэнергетическая установка состояла из двух аккумуляторных батарей, размещенных в двух заполненных маслом стеклопластиковых герметичных контейнерах в междубортном пространстве. От батареи 120 В через распределительные щиты прочного корпуса питаются ходовые двигатели, электродвигатели насоса балластной системы, дифферентного насоса и силового блока гидравлики, несколько наружных светильников общей мощностью 2.5 кВт и электромагнитные клапаны управления гидравликой. Батареи 24 и 12 В обеспечивают питание навигационной, научной и связной аппаратуры.

Система гидравлики состоит из насосной станции, коробок клапанов основных и дополнительных потребителей, манометра и компенсатора. К основным потребителям относятся: манипулятор с шестью степенями свободы - копирует движение человеческой руки, благодаря нему гидронавты поднимают и складывают в специальный бункер образцы, с помощью прикрепленного к нему сачка захватывают образцы флоры и фауны: грабер с тремя степенями свободы - малоподвижный, но мощный манипулятор, может быть использован для установки на нем бурильного устройства для взятия проб грунта или для подъема предметов до 100 кг. (изначально в носовой оконечности был установлен простейший исполнительный орган манипуляторного устройства с гидравлическим управлением из прочного корпуса, который обеспечивал взятие проб грунта и предметов весом до 40 кГс и остропку предметов на грунте).

Для выравнивания давления с забортным в контейнерах аккумуляторных батарей и внутренних полостях труб несущей рамы, заполненных маслом, была предусмотрена централизованная система компенсации давления. Она состояла из двух эластичных емкостей, заполненных маслом, сборного бачка и соединительных трубопроводов. Газы, выделяющиеся при разрядке батарей, должны были собираться в этом бачке и через автоматический клапан выпускаться наружу. Такая централизованная система увеличивала надежность работы ГА в целом, в отличие от разрозненных компенсационных средств, принятых на отечественных аппаратах.

Система жизнеобеспечения состояла из кислородных баллонов с арматурой, угольных фильтров, контейнеров с гидроксидом лития и электровентилятора. Контрольно-измерительные приборы системы обеспечивали контроль концентрации кислорода и углекислого газа, температуры, давления и влажности воздуха в прочном корпусе.

Движительный комплекс состоял из двух бортовых винтов в насадках. Мотогондолы могут разворачиваться вокруг горизонтальной оси в пределах 120 гр., таким образом, движители могут использоваться или в качестве маршевых, или в качестве вертикальных. Приводной погружной электродвигатель постоянного тока и планетарный редуктор каждого винта были расположены в капсуле, являющейся продолжением ступицы винта. Капсулы были заполнены маслом и имели индивидуальную компенсацию давления. Насадки были снабжены аварийным гидравлическим устройством отсекания кабеля и отдачи движителей. Пускорегулирующая аппаратура каждого двигателя была размещена в прочном корпусе и обеспечивала реверс и трехступенчатую регулировку двигателя по оборотам. При пилотировании аппарата типа «Пайсис» использовали совместно двигатели, которые позволяют перемещать подводный аппарат в любом направлении и систему балласта при перемещении по вертикали. Система водяного балласта незаменима при работе над илистым дном или склонах, так как струя от двигателя поднимает ил, что ухудшает видимость и делает плавание небезопасным.

Для обеспечения безопасной эксплуатации на ГА была предусмотрена система сброса аварийного балласта и выступающих частей. Сброс свинцового аварийного балласта производился ручным приводом из прочного корпуса. Для сброса выступающих частей - движителей и исполнительного органа манипуляторного устройства - была предусмотрена аварийная гидросистема с ручным насосом в прочном корпусе и исполнительными гидроцилиндрами на сбрасываемых устройствах.

Система жизнеобеспечения рассчитана на 72 часа, если в экипаже трое, и состоит из вентилятора, прогоняющего воздух через кассеты с поглотителем и баллоны с кислородом. Навигационная гидроакустическая позиционная система позволяет определить местоположение аппарата относительно установленных на дне маяков. После опроса и приема ответов от маяков бортовая ЭВМ рассчитывает точку положения аппарата.

На аппаратах типа «Пайсис» была опробована спасательная система, внедренная на аппаратах МИР-1 и МИР-2. Эта система представляет собой сочетание небольшого буя, к которому закреплен легкий кевларовый трос, имеющий длину 7000 м. намотанный на барабан, аналогичный безинерционной спиннинговой катушке. Вся система установлена под легким корпусом аппарата и управляется изнутри обитаемой сферы экипажем: буй выпускается и несет за собой трос. При появлении буя с радиопередатчиком и маячком на поверхности, он вытаскивается на палубу судна обеспечения. На основной трос, как на направляющую, одевается половина устройства "автосцепки”, на котором закреплен другой трос, длиной 6500 м, рассчитанный на усилие около десяти тонн. При подходе половины автосцепки к аппарату она замыкается со своей половиной и аварийный аппарат поднимается лебедкой судна обеспечения. Это устройство, к счастью, никогда не приходилось применять, однако оно успешно было испытано на глубине около 1000 метров.

После постройки, сдачи и приемки аппараты типа «Пайсис» сначала были доставлены к Черному морю в Южное отделение Института океанологии Академии Наук. Первые серьезные испытания начались в 1977 году, когда на борту транспортного самолета их перевезли в Иркутск и затем в Листвянку, на берег озера Байкал. Комплексная геолого-геофизическая Байкальская экспедиция была организована Институтом океанологии, главным инициатором подводных исследований стал выдающийся русский ученый-геолог Лев Павлович Зоненшайн. Оборудованный А-рамой 600-тонный теплоход «Балхаш» и баржа Р-92 с установленным на ее борту краном стали носителями подводных аппаратов. Для того чтобы компенсировать потерю плавучести в пресной воде, пришлось снять с аппаратов часть навесного оборудования и установить дополнительные блоки плавучести. На полигоне в районе Листвянки и Больших Котов было выполнено 25 научных и 17 технических погружений с целью изучения подводных склонов, проведения геоморфологической и магнитной съемки, измерения теплового потока, подводного фотографирования и проверки работоспособности систем аппаратов.

Аппараты типа «Пайсис» участвовали во многих экспедициях Института океанологии. Научно-исследовательские суда «Академик Курчатов». «Дмитрий Менделеев» и «Академик Мстислав Келдыш» стали носителями аппаратов. На первых двух судах для спуска и подъема аппаратов были установлены поворотные кран-балки, а на «Академик Мстислав Келдыш» — гидравлический кран.

Срок службы российских аппаратов типа «Пайсис» окончился в 1991 году вместе с развалом СССР. По состоянию на 2013 год один из аппаратов выставлен в качестве экспоната в Калининградском Музее Мирового Океана, другой – в Байкальском музее Сибирского отделения РАН.

Схема проекта:

1 - подъёмная рама; 2 - блок гидропривода насоса морской воды; 3 - кормовая балластная сфера; 4 - цистерны главного балласта; 5 - насосы морской воды;

6 - баллоны воздуха высокого давления; 7 - движители; 8 - аккумуляторные боксы; 9 - трубчатая рама; 10 - иллюминаторы; 11 - обитаемая сфера (отсек экипажа);

12 - узел крепления керно-отборника; 13 - многостепенной манипулятор; 14 - датчики океанологических параметров; 15 - фотокамера; 16 - телекамера;

17 - лампа вспышки; 18 - излучатель гидролокатора; 19 - передние балластные сферы; 20 - лёгкий съёмный корпус.

Тактико-технические характеристики проекта:

Масса полная 10,6 тонн («Pisces-VII»), 11,5 тонн («Pisces-XI»)

Скорость хода под водой 2 узла

Рабочая глубина погружения до 2000 метров

Кораблестроительные элементы:

длина 6,07 метра («Pisces-VII»), 6.08 метра («Pisces-XI»)

ширина 3,05 метра («Pisces-VII»), 3.20 метра («Pisces-XI»)

высота 3,66 метра («Pisces-VII»), 6.70 метра («Pisces-XI»)

нагрузка (полезная) около 700 кг

Энергоустановка электрическая

Обитаемость:

экипаж 3 человека

автономность аварийная 72 часа

автономность рабочая 10 часов

Фотографии обитаемого подводного аппарата "Пайсис":

"Pisces-XI"

"Pisces-VII" в Калининградском Музее Мирового Океана

"Pisces-XI" в Байкальском музее ИНЦ СО РАН

Используемые источники:

Информация о проекте:

http://ru.wikipedia.org/wiki/Пайсис

http://www.deepstorm.ru

Схема проекта:

http://dic.academic.ru/dic.nsf/enc_geolog/3927/Подводный

Фотографии проекта:

http://fotki.yandex.ru/users/matelot2000/view/404946/?page=0#preview

http://fotki.yandex.ru/users/matelot2000/view/404945/?page=0#preview

http://turbina.ru/guide/Kaliningrad-Rossiya-87981/Zametki/Kaliningrad-i-Kenigsberg-bratya-navsegda-73367/photo1921880/

http://newsbabr.com/?IDE=110201

anonym_kNL7qlOIj2Xl · 21 дек 2013, 08:57:34

Очень интересная машина, в теме про нее написано коротко и по делу.

На иллюстрации она похожа на стрекозу своими передними баластными сферами.

Harold_F1nch · 21 дек 2013, 09:41:38

Очень интересная машина, в теме про нее написано коротко и по делу.

На иллюстрации она похожа на стрекозу своими передними баластными сферами.

Спасибо!

Тоже была такая ассоциация - схема несколько отличается от внешнего вида готового аппарата

King_Georg_V · 21 дек 2013, 18:02:41

Глубина погружения 2км для океана всё-таки маловата, а для исследования Байкала- в самый раз.

Harold_F1nch · 21 дек 2013, 18:58:29

Глубина погружения 2км для океана всё-таки маловата, а для исследования Байкала- в самый раз.

Годы разработки стоит учесть. Может, конечно, бред напишу, но я сомневаюсь, что что-то могло погружаться на существенно большую глубину. На глубине 1 км давление будет уже порядка 500 тыс. тонн!

И да, соглашусь с Вами, что для Байкала самое то!

Обитаемый подводный аппарат типа "Пайсис"

Рекомендуемые комментарии

Harold_F1nch