В ГОСТЯХ У НЕПТУНА

Рано или поздно человечество 
поселится на дне моря.

Жак Ив Кусто

Подводный мир

«Резиновый домик был спущен на воду и установлен на дне без особых хлопот. Стенюи и Линдберг приготовились к погружению... Достигнув дна, акванавты должны были перейти из камеры в дом, чтобы прожить в нем двое суток, периодически выходя в воду для испытания аппаратуры и проведения разных работ, а затем вернуться в лифт и подняться на поверхность». Эти строки взяты не из научно-фантастического романа, а из серьезной и увлекательной книги П. А. Боровкова и В. П. Бровко «Человек живет под водой». Описанные в ней обстоятельства относятся к 1964 г., когда в районе Багамских островов проходили испытания нового подводного снаряжения по программе «Человек и море». Теперь это уже стало одной из страниц истории завоевания водных глубин, а подводные домики из прорезиненного нейлона - не новинка. Само же подводное снаряжение имеет многовековую историю.

В Древней Греции водолазы, добывавшие пурпурные раковины, губки, медную руду, пользовались специальными приспособлениями - кожаными шлемами с кожаными трубками, выходящими на поверхность воды. Во флоте Древнего Рима был специальный корпус водолазов, осуществлявших связь с осажденными городами, повреждавших суда противника и т. п. В средние века искусство водолазов во многом было забыто. Но длинными полыми тростинками часто запасались наши предки, переходя реки или спасаясь от врагов. В старинных летописях Пскова записано, что с помощью такой уловки многие граждане скрывались от воинской повинности, прячась на дне озер и колодцев. По сообщению иезуита Фурнье, относящемуся к 1595 г., запорожские казаки во время своих набегов пользовались подводными лодками-пирогами. Как они были устроены, до сих пор неизвестно.

Первым средством, позволившим человеку опускаться на морское дно и работать там, был водолазный колокол. Его появлению человечество обязано, как повествует легенда, отнюдь не благородной цели познания окружающего мира, а чувству алчности. Приблизительно в 1661 г. в устье реки Ла-Платы пошло ко дну испанское разбойничье судно с награбленным грузом. Об этом знал английский корабельный плотник В. Финне, и идея поднять судно не давала ему покоя. После долгих колебаний он обратился со своим авантюрным планом прямо к королю Карлу II и получил от него корабль и средства для поднятия сокровищ. Долго искал затонувшее судно незадачливый плотник, но так и не нашел и решил возвратиться в Англию. На обратном пути с ним произошел случай, вознаградивший его за неудачу. Он уронил в чашку с водой корабельный колокольчик, а тот упал открытой частью вниз. Искатель сокровищ обратил внимание, что он внутри оказался совершенно сухим, за исключением узкой полоски по краям. Это наблюдение и натолкнуло Фиппса на вывод, который оказался чрезвычайно важным для всего дальнейшего развития водолазного дела: воздух внутри колокола не позволяет проникнуть туда воде. Но официально это изобретение было признано в 1778 г., когда водолазный колокол использовался при постройке гавани в Ремсгэте, а изобретателем колокола считается английский инженер Д. Смитом. Это древнее и несовершенное водолазное снаряжение, как ни странно, используется и в наше время. На этом принципе созданы построенные на морском дне жилища для аквалангистов. На металлический каркас натягивается прорезиненная ткань, а внутрь накачивается дыхательная смесь. Тросы удерживают сооружение у дна. Современно и в то же время просто и дешево. Ныряльщики - биологи, ихтиологи, археологи - приходят под такой купол отдохнуть, обработать полученные данные, провести точные эксперименты. К их услугам регенерационная установка, лаборатория, мастерская. В подводном доме тепло и светло.

Подводные домики из резины не обязательно должны иметь форму колокола. Уже знакомые нам акванавты Стенюи и Линдберг прожили более двух суток на глубине 132 м в доме в виде мягкой цистерны, наполненной гелиево-азотно-кислородной смесью.

Первый в Европе подводный пневматический домик «Спрут» был испытан советскими акванавтами в Черном море в 1967 г. Домик каплевидной формы из прорезиненного капрона с небольшими иллюминаторами из стекла устанавливался на глубине 12 м всего за 15-20 мин. Конструкция оказалась весьма удачной и впоследствии были созданы ее модификации «Спрут М» (1968) и «Спрут У» (1969). Но так ли уж нужны подводные жилища? Может быть, легче и удобнее проводить отдых в привычных условиях - на берегу?

Источник всех бед, подстерегающих человека в воде,- повышенное давление среды, действующее на организм. Газы, которыми дышит водолаз, растворяются в крови и тем больше, чем глубже он погружается. Когда водолаз поднимается на поверхность, происходит обратный процесс - газы выделяются из крови и в ней появляются пузырьки. Это может привести к тяжелым последствиям и даже к смерти от кессонной болезни. Обычно человека поднимают с глубины очень медленно, давая ему возможность пройти так называемую контролируемую декомпрессию. Время декомпрессии зависит от состава дыхательной смеси, глубины и продолжительности погружения. Но когда насыщение крови газами на определенной глубине закончено, декомпрессия перестает зависеть от длительности пребывания под водой. Вот поэтому и удобнее воспользоваться подводным жилищем, чем несколько раз опускаться на глубину, проходя декомпрессию.

Но подводный домик - сооружение стационарное, предназначенное в основном для отдыха, за его порогом человек сразу попадает в окружение чуждой среды. Ему надо много специальных средств - одни обеспечивают жизнедеятельность организма, другие позволяют легко и быстро перемещаться в пространстве, третьи облегчают и делают производительным труд. И во всех этих средствах находит применение резина.

Человечество многим обязано гению Леонардо да Винчи - художника, ученого, инженера. Обязаны мы ему и изобретением скафандра. Сам автор побаивался своего творения, о наиболее удачной конструкции он писал: «...а этого я не открою никому, ибо есть люди, злые по природе, и они использовали бы это для целей убийства... чтобы пробивать дно кораблей и топить их вместе с людьми, на них находящимися, а другие способы я опишу, ибо они не опасны; у них под водой имеется конец трубки, по которой они дышат, и этот конец прикреплен к меху или поплавку». Ну, чем описанное устройство принципиально отличается от современного английского патента «Оборудование для подводных морских работ на глубине до 8 м»? Оно состоит из маски, шланга и надувного поплавкового буя, на котором смонтирован карбюраторный двигатель и два компрессора. Топливный бак дает возможность нескольким водолазам в течение часа работать под водой. Буксировать буй просто. Удобство такого оборудования в том, что оно позволяет водолазу свободно двигаться под водой в пределах длины дыхательного шланга. Движения подводника не связаны с громоздкими заплечными баллонами, которые к тому же надо постоянно пополнять кислородом, поднимая их на поверхность. Однако глубины, на которых могут использоваться подобные устройства, весьма ограничены.

В начале XIX в. изобретатели А. Гаузен в России и А. Зибе в Англии предложили несколько моделей водолазного снаряжения. Оно состояло из медного шлема с окошками, комбинезона из прорезиненной ткани, медной манишки, воздушного шланга, ручной помпы для подачи воздуха и грузов для регулирования плавучести. Потом к нему добавились обратные клапаны, травящий клапан и телефон. Водолаз, одетый в такое снаряжение, получившее название вентилируемого, полностью изолирован от воды. Именно в таком костюме и совершается сейчас большинство водолазных работ: он в наибольшей степени обеспечивает человеку нормальные условия под водой.

Все созданные конструкторами аппараты (будь то первые колокола или современные акваланги и скафандры) основаны на том, что человек берет запас дыхательной смеси с собой или получает ее по шлангам с поверхности. Но и в самой воде содержится растворенный кислород - приблизительно 10 г в 1 м3, а человеку для дыхания нужно не многим больше 30 г в 1 ч. Но как извлечь кислород из воды? Рыбы с помощью жабр успешно справляются с этой задачей. В основе дыхательных процессов почти всех живых организмов лежит просачивание кислорода и углекислого газа через тончайшие мембраны. У рыб растворенный в воде кислород переходит через такие мембраны в жабрах в кровеносную систему, а избыточный углекислый газ, имеющийся в крови, переходит через эти же мембраны в воду.

Уже достаточно длительное время проводятся опыты с тончайшей пленкой из силиконового эластомера толщиной несколько микрон, которая может работать как искусственная легочная ткань: не пропуская воду, она в то же время позволяет кислороду, растворенному в воде, проникать в огороженное ею пространство. Если подобные опыты завершатся успехом, то кислород удастся добывать из окружающей акванавта среды.

Другая проблема заключается в защите акванавта от холода морских глубин. При работе летом в жарком климате и на небольших глубинах вполне достаточно бывает костюма из микропористой резины (хорошие результаты дает применение микропористой резины в сочетании с трикотажным полотном). Для работы на значительных глубинах изготавливаются костюмы из двойной резины с теплоизолирующей прокладкой из мелких пустотелых стеклянных шариков. Применение микропористой резины в таких костюмах вполне объяснимо. Этот материал обладает низкой теплопроводностью, поэтому тепло сохраняется долго даже на больших глубинах.

В северных широтах исследователи обычно надевают под водолазный костюм свитера и другую теплую одежду. Но сейчас уже доказаны преимущества принудительного обогрева гидрокостюмов по сравнению с теплозащитой. Один из первых обогреваемых костюмов был изготовлен из двухслойной резины с электрообогревом от аккумуляторов, расположенных на поясе водолаза. Мощность, расходуемая на обогрев, составляла около 350 Вт. Впоследствии более перспективными были признаны костюмы, обогреваемые горячей водой. В таком костюме масса резиновых деталей. Во-первых, сам он выполнен из прорезиненной ткани как цельнокроенный комбинезон со шлемом и носками. На груди он имеет разрез, закрывающийся застежкой-молнией. Вдоль тела через грудь и спину по внешнему контуру рукавов и штанин располагаются резиновые перфорированные трубки, из отверстий которых вытекает вода и омывает тело акванавта. Вода подается по шлангу из подводного жилища. Водолаз может регулировать расход воды через каждую из трубок и тем самым устанавливать температуру обогрева с точностью до долей градуса для различных частей тела.

Чем больше подводная площадь, которую удалось освоить акванавтам, тем острее встает вопрос об их перемещении под водой на значительные расстояния и по возможности быстрее. Для этого применяют различные торпеды-толкачи и «мокрые» подводные лодки, в которых экипаж находится под защитой специальных колпаков от набегающего потока воды. Сама лодка не герметизирована, и акванавты находятся в автономном водолазном снаряжении. Сейчас созданы легкие и удобные подводные лодки, в которых всплытие и погружение осуществляются с помощью резиновых емкостей. Перед погружением члены экипажа надевают акваланги и выпускают воздух из резиновых емкостей, закрепленных на бортах. Через полминуты лодка уходит под воду и может развить скорость 2 узла (3,6 км/ч) с помощью двух электродвигателей. В надводном положении скорость лодки достигает 25 узлов. Назначение таких лодок самое разнообразное: контроль за подводными кабелями, корректировка мест для морского бурения и т. п. Для всплытия надо снова накачать емкости сжатым газом.

Однако подобные средства передвижения не очень удобны для изучения биологии моря - слишком большой шум и волны они создают. Для этих целей пытаются создавать подводные лодки-рыбы. Такое судно имеет гибкий корпус с мягкой обшивкой и движется в воде, совершая волнообразные колебания. В передней части лодки установлен гидравлический двигатель, соединенный посредством шлангов с искусственными «мышцами». Роль «мышц» выполняют баллоны, обвивающие корпус в виде нескольких последовательно расположенных секций. Воздух подается то в одну, то в другую секцию в такой последовательности, чтобы на поверхности лодки возникали бегущие импульсные колебания, толкающие ее вперед: движется такая лодка абсолютно бесшумно.

Обеспечить акванавта необходимым оборудованием, приспособлениями и инструментом для проведения разнообразных глубоководных работ нелегко. По условиям работы подводник схож с космонавтом. Не случайно инструменты, разработанные для будущих космических монтажников, оказываются вполне пригодными для подводных работ. В ряде случаев при создании глубоководного оборудования требуемые эксплуатационные характеристики можно обеспечить только путем применения резины. Вот некоторые примеры использования резины для глубоководных работ.

Любое место для работы требует освещения, тем более под водой. Сейчас уже выпускаются специальные патроны для электрических ламп накаливания, изготовленные почти целиком из хлоропренового каучука. Они обладают высокой прочностью, не разрушаются при коротких замыканиях. Но их главное достоинство - способность надежно работать в морской воде.

Обычно нефть из подводных скважин транспортируется на берег по стальным трубам, уложенным в траншеи на морском дне на глубинах, достигающих 200 м. Такие траншеи делают с помощью гидромониторов, опускаемых с борта подводного судна и управляемых дистанционно. Для создания струи, размывающей и режущей грунт под водой, требуются выдерживающие высокое давление, не боящиеся воды и в то же время эластичные рукава. Конструкции эластичных труб, в которые, помимо резины, входят упругая стальная сетка, текстильные материалы и спираль из стекловолокна, позволяют выдерживать давление до 175 - 180 атм.

Не проходит и дня, чтобы в море не раздавалось тревожное «SOS». Ежегодно во всем мире происходит 6 - 7 тыс. аварий, в которых гибнет 150 - 200 судов. Раньше эта цифра была еще больше. На протяжении 2000 лет ежегодно тонуло в среднем 500 кораблей. Сейчас па морском дне находится более 1 млн. кораблей, т. е. примерно па каждые 14 миль2 морского дна один корабль. На помощь судоводителям часто приходят водолазы. Латать пробоины в днище судна - работа нелегкая. Подводить пластырь приходится нескольким человекам. Его с успехом могут заменить две надувные эластичные емкости, соединенные патрубком-перемычкой. При подаче сжатого воздуха они раздуваются по обе стороны пробоины и надежно предохраняют корпус от попадания воды.

Для того чтобы снять судно с мели или рифа, надо приподнять его, и тогда буксиры могут отвести потерпевший аварию корабль на глубину. Мягкие резиновые домкраты-понтоны, заполненные водой под низким давлением (0,4 - 0,8 атм), могут выполнять эту работу. Водолазы подводят их под днище судна в сложенном виде и соединяют шлангами с водяным насосом, установленным на палубе судна-спасателя. По мере заполнения водой понтоны раздуваются и снимают судно с мели.

Однако не всегда корабль удается удержать на плаву, а оставлять потерпевшие аварию суда на дне да еще с ценным грузом неразумно. Существует несколько способов поднятия судов. По одному из них под корпусом промывают туннели и вводят в них стропы, к которым крепят металлические понтоны. Сначала понтоны затапливают, а потом в них подают под давлением воздух. Способ очень трудоемкий. Для подъема судна весом 4 тыс. т надо затопить в виде понтонов 1200 т металла, а длина воздухопроводов достигает нескольких километров. Эластичные понтоны помогут выполнить эту работу быстрее и с меньшими затратами. Еще во время войны в 1944 г. советский инженер Е. Кораблев внес предложение использовать понтоны из резины. Много лет спустя инженеры ФРГ это предложение модернизировали. В трюме корабля они предложили делать вырез, в который вставлять конец специального трубопровода. По нему со спасательного судна подаются под воду сложенные эластичные емкости. Водолазу достаточно подсоединить емкость к воздухопроводу - и понтоны готовы к работе. Выпускной клапан является одновременно регулятором давления. Постоянно выпуская с уменьшением глубины излишек воздуха, предупреждают чрезмерное увеличение скорости подъема и разрыв емкости.

Оценивая перспективы развития транспорта Мирового океана, следует отметить, что по существующим прогнозам большое будущее принадлежит дирижаблям. Может быть, им поручить поднятие затонувших судов? Но какой бы способ не использовался, без резины обойтись, очевидно, не удастся.

Сейчас возможности длительного пребывания человека под водой стали настолько реальными, что появились даже предметы развлечения и отдыха для подводников, в которых тоже используется резина,- уже выпускаются, например, радиоприемники, работающие под водой. Для этого их заключают в водонепроницаемую оболочку из хлоропренового каучука толщиной от 0,04 до 0,065 мм. Такая толщина оболочки выбрана не случайно: она не порвется при падении приемника в воду и в то же время не ухудшает звук.