Приключения под водой
Шрифт:
Пользуясь терминологией водолазов, подводную лодку можно представить в виде автономного водолазного снаряжения. Как и в давние времена, когда пользовались водолазным колоколом (до того, как Хэлли и Смитон изобрели способ подачи воздуха с поверхности), люди берут запас воздуха с собой. Кроме того, подводная лодка не связана с поверхностью ни цепями, ни канатами. Она не только обеспечивает экипаж воздухом для дыхания, но и самостоятельно передвигается как в горизонтальном, так и в вертикальном направлениях. Но каким образом?
Возьмите пустую жестяную банку, герметически закрытую, если не считать одного небольшого отверстия снизу и одного сверху. Опустите банку в воду, и вы увидите, что она легко всплывает. Но поскольку через отверстия в нее проникает вода, то она начинает постепенно тонуть и в конце концов упадет на дно. Все тела держатся на воде или тонут в зависимости от того, весят они меньше или больше вытесненной ими воды. Жесть тяжелее воды, поэтому кусок жести, брошенный
Подводная лодка снабжена балластными цистернами; когда она находится на поверхности, цистерны наполнены воздухом. В это время лодка весит меньше, чем вода, поэтому и не тонет. Если же в цистерну впустить достаточное количество воды, то она начнет тонуть. Как и в случае с жестяной банкой, она будет погружаться. Почему это происходит — легко понять, проделав опыт с домашними весами. Положите в одну чашу (куда кладут гири) кусок жести, а в другую налейте воды (можно насыпать муки или сахара). Добавляйте воду до тех пор, пока чаши не уравновесятся. После этого достаточно добавить в чашу хотя бы каплю воды, как она сразу же опустится. Отчерпните самую малость, и она поднимется. То же происходит с банкой, наполненной водой, и то же — с подводной лодкой. Обладая положительной плавучестью, она держится на воде, обладая же отрицательной плавучестью, — погружается на дно. Причем разница в весе лодки и в том и в другом положении весьма незначительна.
Разумеется, существует и некая грань, полностью балансирующая вес подводной лодки. В этом случае плавучесть становится нулевой. Однако такая грань едва уловима и практического значения не имеет. Для того чтобы удержать подводную лодку на определенной глубине, необходим весьма жесткий контроль за ее плавучестью. К счастью, этот контроль вполне осуществим.
Вернемся опять к жестяной банке, на этот раз до того, как она затонула. Банка погружается в воду постепенно, пока почти не сравняется верхней стенкой с уровнем воды. До сих пор погружение шло очень медленно: каждая добавочная чайная ложка воды заставляла банку опуститься на какую-то часть дюйма. В этот момент ее плавучесть достигла минимума. Еще немного воды—и она будет утрачена полностью. Добавление даже одной чайной ложки заставит теперь банку погрузиться уже не на какую-то часть дюйма, а на много дюймов, на футы, ярды или даже мили, пока она не достигнет дна. Предположим, что вы прекратите дальнейший доступ воды в банку, сохранив небольшой запас положительной плавучести. Заткните отверстия в банке, и вы обнаружите, что достаточно небольшого толчка, чтобы заставить ее погрузиться под воду. Слегка нажимая сверху, вы можете держать банку под водой сколько угодно. На таком же принципе основано и движение под водой подводной лодки.
Вода принимается в балластные цистерны до тех пор, пока не сократится до минимума положительная плавучесть. Потом включают электромотор и одновременно перекладывают на погружение горизонтальные рули. Когда лодка движется вперед, то вода, давящая на рули, заставляет ее погружаться. Рули подводной лодки оказывают то же действие, что и ваша рука, толкавшая вниз полузатонувшую жестяную банку.
При наличии постоянно действующего фактора, каким является некоторый запас положительной плавучести, подводная лодка может погрузиться на любую заданную глубину. Но, находясь под водой, она не должна менять свой вес, иначе изменится и запас плавучести, и положение лодки. Например, выход одной торпеды облегчает вес лодки в той части, откуда торпеда вышла, более чем на тонну. В этом случае немедленно приводится в действие автоматическое устройство, компенсирующее потерю веса впуском такого же количества воды в специальную торпедозаместительную цистерну.
Для того чтобы подводная лодка всплыла, давление сверху надо устранить и заменить его давлением снизу, переложив горизонтальные рули на всплытие, одновременно в балластные цистерны подается сжатый воздух, помещающийся в специальном сосуде или воздушных баллонах. Этот воздух вытесняет из цистерн воду. Запас положительной плавучести лодки увеличивается, позволяя ей всплывать с большей глубины на меньшую и в надводное положение. Дизельными двигателями пользуются тогда, когда лодка находится в надводном положении. Под водой лодка может приводиться в движение электрическими моторами, не нуждающимися в воздухе. Однако для зарядки аккумуляторов лодка должна всплыть и «подышать». Первой подводной лодкой, у которой был исключен этот недостаток, явилась американская лодка «Наутилус» с атомным двигателем, совершившая в августе 1958 г. пробное плавание подо льдами Северного полюса. Как и все подводные лодки, «Наутилус», снабженный атомным двигателем, является военным кораблем. Полярное плавание этого корабля преследовало не научные цели, хотя им и были
Награждая капитана Андерсона орденом, президент США ни словом не обмолвился о военном значении этой экспедиции. Наоборот, в официальном документе говорится: «Под его командованием «Наутилус» проложил подводный путь, соединяющий восточное и западное полушария. Появилась возможность дальнейших исследований и использования этого пути грузовыми подводными лодками с атомными двигателями и установления нового морского торгового пути, соединяющего крупнейшие океаны земного шара». К этим строкам президент сделал следующую приписку: «При существующих маршрутах расстояние от Лондона до Токио составляет 11 200 миль; если же плыть под водой через Северный полюс, то расстояние сократится до 6300 миль». Перед тем как совершить это плавание, «Наутилус» несколько раз находился под водой непрерывно более двух недель. Ему не нужно было подниматься на поверхность для пополнения запаса воздуха. Другая американская атомная подводная лодка, «Скейт», тоже совершившая плавание через полюс, находилась перед этим под водой более месяца; нет никаких оснований сомневаться в том, что и такой срок может быть намного увеличен. Ее атомная силовая установка, в отличие от обычного нефтяного двигателя, не нуждается в воздухе, а запаса горючего хватит на 100 000 миль пути. Поскольку это горючее не требует много места, лодка может в случае необходимости взять достаточно кислорода, чтобы обеспечить им на длительное время команду в составе более ста человек. В будущем атомные подводные лодки смогут обеспечивать себя кислородом, добывая его из морской воды с помощью ядерной энергии.
Со времени второй мировой войны конструкция лодки, радиус действия и эффективность которой были тогда весьма ограниченными из-за необходимости периодического пополнения запасов воздуха и горючего, претерпела большие изменения. Следует отметить, однако, что проблема подачи воздуха была решена отчасти тем, что немцы изобрели шноркель. Он представляет собой обыкновенную мачтообразную трубу, на вершине которой имеются специальные устройства для впуска и выпуска воздуха. Это позволяет лодке «дышать», когда она находится под водой. Шноркель может удлиняться и имеет достаточную высоту, чтобы действовать на глубине, равной высоте перископа (около сорока футов). Он напоминает дыхательную трубку, которой пользовались ныряльщики в Древней Греции. Но греческая трубка была бесполезна, если ныряльщик опускался глубже чем на 1—2 фута. Почему же тогда через шноркель может поступать воздух на глубину сорок футов при обычном атмосферном давлении? А потому, что отсутствует такой фактор, как давление воды снизу. Воздух в подводной лодке — обычный, атмосферный, и давление в ней нормальное. Лодку окружает огромная масса воды, давление которой сдерживает стальная оболочка корпуса. Члены экипажа подводной лодки при выходе на поверхность не испытывают трудностей, с которыми сталкиваются водолазы. С ними никогда не случается кессонной болезни, и им нет надобности проходить стадии декомпрессии, как бы глубоко они ни погружались и сколько бы времени ни находились под водой. Они могут без всякого риска для себя погружаться на любую глубину и при этом дышать воздухом при нормальном атмосферном давлении, если корпус лодки в состоянии выдержать непрерывно возрастающее давление воды.
6. Водолазы в броне.
Полистайте любую книгу по истории водолазного дела, и вас удивит обилие чертежей разнообразных жестких или бронированных водолазных аппаратов и другого снаряжения, которые так и не были изготовлены. Все это снаряжение предназначено для защиты водолаза от давления воды. Давление воды считалось главным врагом водолаза с того времени, как первые искатели жемчуга и губок погрузились достаточно глубоко, чтобы ощутить его грудной клеткой. Даже те, кто опускался всего на шесть футов, ощущали давление в ушах. Увидев, как быстро возрастает давление по мере увеличения глубины, они, естественно, стали рассматривать его как основное препятствие проникновению человека в морские глубины.
Все это так, но не совсем. Дело в том, что если не считать некоторых важных исключений, то человеческий организм очень хорошо приспособлен к жизни под водой. Тело человека имеет почти такую же плотность, как вода, причем оно фактически несжимаемо. Исключение составляют полости организма, особенно грудная клетка. Но, как мы уже знаем, если водолаз вдыхает воздух, имеющий одинаковое с водой давление, то он уже не чувствует на груди никакой тяжести. Это — всем известный закон физики, примененный к подводным условиям. Две равные силы, как бы велики они ни были, исключают друг друга, если действуют на тело с противоположных сторон.