Батискаф — це самохідний апарат, призначений для занурень на великі глибини. Термін «батискаф» увів професор Огюст Піккар, утворивши його від грецьких слів bathos («глибина») і skaphos («човен»), що буквально означає «глибоководний човен». Цей термін коректно вживати лише щодо тих глибоководних апаратів, у яких для переміщення міцної сфери з екіпажем використовується поплавець, заповнений бензином.
Класифікація
Класифікація за правилами класифікаційних товариств Аналіз доступних джерел не виявив відомостей про класифікацію батискафів за правилами будь-якого класифікаційного товариства. Однією з можливих причин цього могла бути відсутність у правилах цих товариств окремих вимог до пілотованих підводних апаратів, до яких належали батискафи.
Лише у 1968 році Американське бюро судноплавства (англ. American Bureau of Shipping (ABS)) опублікувало «Керівництво ABS з класифікації пілотованих підводних апаратів» — новаторський документ, який став першим посібником з класифікації пілотованих підводних апаратів, розробленим класифікаційним товариством.
Класифікація за типом підводного апарата У 2024 році Міжнародна організація зі стандартизації ( (ISO)) затвердила міжнародний стандарт ISO 5411 «Судна та морські технології — Підводні апарати — Термінологія» (), який визначає основну термінологію та поняття, пов'язані з підводними апаратами. Відповідно до цього стандарту батискафи належать до таких типів підводних апаратів:
підводний апарат (англ. submersible) — тип самохідного судна, що може пересуватися та маневрувати під водою (п. 3.1.1); пілотований підводний апарат (англ. manned submersible) — підводний апарат, у міцному корпусі якого перебуває одна або більше осіб, оснащений одним або кількома доступними входами з поверхні або підводними герметичними чи негерметичними входами (п. 3.1.2); автономний (неприв’язний) підводний апарат (англ. untethered submersible) — підводний апарат без кабель-троса або троса (п. 3.1.4); транспортний підводний апарат (англ. transport submersible) — пілотований підводний апарат, призначений для перевезення вантажів, обладнання або пасажирів під водою, крім екіпажу, з метою відпочинку, наукових експедицій, рятувальних чи інших операцій (п. 3.1.5);
Історична довідка Батискафи будувалися з кінця 1940-х до початку 1960-х років, і вони відіграли важливу роль у дослідженні океану. До них належали FNRS-2, FNRS-3, «Трієст», «Трієст ІІ» та «Архімед».
Значно пізніше, у 1979 році, в СРСР на Ленінградському Адміралтейському об’єднанні (ЛАО) було збудовано батискаф «Поіск-6». Його вирізняв легкий корпус зі склопластику, розроблений для зменшення маси. Ходові випробування батискафа відбулися лише у 1985 році, під час яких він занурився на робочу глибину 6 000 м. Однак апарат не був прийнятий до експлуатації, а у вересні 1988 року рішенням уряду роботи за цим проєктом було припинено.
На початку 2000-х років у Китаї було розроблено батискаф класу «Sea Pole» («Морський стовп»). Відомо, що апарат виготовлений із титану та має обтічну краплеподібну форму, що відрізняє його від більш ранніх конструкцій батискафів.
FNRS-2 та FNRS-3 У 1937 році професор Огюст Піккар отримав фінансування своїх досліджень від Бельгійського національного фонду наукових досліджень (фр. , FNRS), заснованого за підтримки короля Альберта I. У 1939 році фонд схвалив фінансування будівництва батискафа. Початок Другої світової війни призвів до призупинення робіт, які відновилися лише у 1946 році.
У 1948 році перший батискаф FNRS-2 (названий на честь фонду (позначення FNRS-1 раніше мав стратосферний аеростат Піккара), був доставлений з Антверпена на острови Зеленого Мису. Експедиція мала на меті здійснити глибоководне занурення на кілька кілометрів для безпосереднього дослідження океанських глибин.
Перше занурення на мілководді дало позитивні результати. Згідно з планом, перш ніж здійснювати занурення з людьми, необхідно було провести безпілотне занурення на глибину 1 400 метрів, використовуючи автопілот для початку спливання. Занурення завершилося успішно: автопілот спрацював належним чином, і FNRS-2 повернувся на поверхню. Однак після спливання море різко розбурхалося. Хвилі пошкодили поплавець батискафа, і, щоб запобігти його втраті, екіпаж був змушений злити бензин із поплавця в море. Після цього експедиція повернулася до Європи.
По суті, це була велика перемога: апарат, спроєктований для перевезення екіпажу, хоча цього разу він здійснював занурення без людей, досяг глибини 1 380 метрів і повернувся на поверхню. Відтоді завдання полягало лише в удосконаленні поплавця, щоб зробити його стійкішим до можливих штормів, а сам батискаф, який за конструкцією нагадував лабораторію, — більш пристосованим до морських умов. Це вимагало значних витрат. Проєкт був дорогим ще тоді, коли існував лише на папері. Однак тепер, після успішного випробування батискафа, можна було знайти необхідні кошти. Необхідні кошти вдалося залучити одразу для двох нових проєктів: Військово-морські сили Франції, значною мірою завдяки ініціативі Жака-Іва Кусто, уклали угоду з Бельгійським національним фондом. ВМС Франції взяли на себе будівництво нового поплавця для кабіни оригінального батискафа, тоді як сама кабіна, що була його основним елементом, залишилася без змін. Бельгійський національний фонд долучився до фінансування проєкту, а професор Піккар виступив у ролі наукового консультанта. Будівництво апарата FNRS-3, як його назвали, було завершено у 1953 році. ВМС Франції забезпечили фінансування численних занурень — спочатку в Середземному морі, а згодом в Атлантичному та Тихому океанах. Обсяг інформації, зібраної батискафом, був величезним, а чимало французьких та іноземних науковців змогли взяти участь у цих визначних експедиціях.
«Трієст» У 1952 році професор Піккар розпочав будівництво наступного батискафа за фінансової та технічної підтримки багатьох установ, компаній і приватних осіб у Трієсті (Італія). Батискаф спустили на воду 1 серпня 1953 року і назвали «Трієст» (італ. Trieste). Його було оснащено міцною сферою, виготовленою компанією «Societie Terni», яку спроєктували для занурень на глибину до 6 100 метрів (20 000 футів). У період з 1953 до жовтня 1957 року батискаф «Трієст» здійснив 48 занурень, зокрема на глибини понад 3 658 метрів (12 000 футів). Його діяльність привернула значну увагу італійської преси та широкої громадськості. Ці успіхи також привернули увагу Військово-морських сил США. У 1957 році «Трієст» був оцінений Управлінням військово-морських досліджень США, після чого його придбали та передали до Лабораторії військово-морської електроніки в Сан-Дієго (штат Каліфорнія). ). У грудні 1958 року апарат прибув до Сан-Дієго. Основним завданням «Трієста» стала участь в океанографічних дослідженнях, що проводилися Військово-морськими силами США.
У 1958 році після придбання «Трієста» Військово-морські сили США розробили для нього нову міцну сферу, яка давала змогу досягати дна найглибших океанічних жолобів. Оснащений цією сферою, «Трієст» 23 січня 1960 року досяг найглибшої на той час відомої точки Землі — Западини Челенджера в Маріанському жолобі. Апарат досяг глибини 10 916 метрів (35 813 футів) нижче поверхні океану — глибше за висоту гори Еверест.
Нині «Трієст» експонується в Історичному центрі Військово-морських сил США у Вашингтоні (округ Колумбія).
«Трієст ІІ» Під час модернізації «Трієста» до міцної сфери виробництва компанії «Терні», яка використовувалася на оригінальному апараті, приєднали новозбудований поплавець. Оновлений апарат отримав назву «Трієст II» (італ. Trieste II). Новий поплавець мав виразну прямокутну форму, що суттєво змінило зовнішній вигляд батискафа.
Після серії випробувальних занурень навесні 1964 року «Трієст II» перевезли до Атлантичного океану для повторних пошуків уламків підводного човна «Трешер» (англ. «Thresher»).
Протягом 1966 року «Трієст II» (третя версія) виконував випробувальні та оцінювальні занурення, а також брав участь в операціях з технічного обслуговування та підйому поблизу Сан-Дієго (Каліфорнія). Метою цих робіт було випробування загальної концепції експлуатації апарата за підтримки судна забезпечення.
Після серпня 1980 року батискаф «Трієст II» (англ. Deep Submergence Vehicle, DSV-1) перевели в режим обмеженої експлуатації в очікуванні модернізації іншого глибоководного апарата — «Сі Кліфф» (DSV-4) — для забезпечення можливості занурення на глибину 20 000 футів (приблизно 6 000 метрів). Після завершення модернізації «Трієст II» (DSV-1) планували вивести з активної експлуатації.
У 1984 році «Трієст II» (DSV-1) вивели з експлуатації. Нині він експонується в Музеї підводних операцій ВМС США (англ. Naval Undersea Museum).
«Архімед» 8 листопада 1955 року Керівний комітет з питань батискафів уперше розглянув питання про будівництво нового батискафа. Як наступник FNRS-3, він мав врахувати досвід, отриманий під час ста занурень, здійснених його попередником. Французький флот провів відповідні дослідження, а угоду на будівництво нового батискафа підписали 16 червня 1958 року. Проєктування та будівництво доручили інженеру П'єру Вільму (фр. Pierre Wilm), який раніше брав участь у створенні FNRS-3.
На «Архімеді», на відміну від попередніх апаратів, встановили рушії для вертикального та лагового переміщення, а також акумуляторну батарею збільшеної ємності — 100 кВт·год. Населена сфера не виступала за обводи легкого корпусу, що поліпшило гідродинамічні характеристики апарата та дозволило збільшити швидкість буксирування до 8 вузлів.
25 липня 1962 року «Архімед» досяг глибини 9 545 м у Курильській западині. Це було його найглибше занурення.
31 серпня 1974 року відбулося останнє занурення «Архімеда», проведене після завершення проєкту FAMOUS. За тринадцять років експлуатації батискаф здійснив 208 занурень на глибину понад 100 м.
У 1975 році «Архімеда» передали на зберігання, а в 1978 році вивели з експлуатації.
У 2001 році батискаф передали до музею «Сіте-де-ла-Мер» (фр. Cité de la Mer) у Шербурзі. 21 червня 2001 року, у присутності конструктора батискафа П'єра Вільма, пілота Філіпа де Гільбона та інженера Ifremer Жана Жаррі, «Архімеда» встановили у Великій залі музею.
Особливості експлуатації батискафів Основний недолік батискафів — великі габарити та маса (до 300 т), що не дозволяло використовувати їх з борта судна традиційного типу: транспортування до місця занурення, зазвичай, здійснювалась шляхом буксирування. Експлуатація батискафів ускладнювалася проблемами їх буксирування за умов хвилювання а також необхідністю мати цілий допоміжний флот: транспортний док (якщо місце роботи знаходилося на значній відстані від берегової бази), буксири, танкер для транспортування бензину, яким заповнювалися цистерни плавучості безпосередньо перед зануренням, пожежне судно, що забезпечувало безпеку процесу заправки, а також судно, яке виконувало завдання навігації та зв’язку під час занурення.
Батискаф починає занурення, коли повітряні резервуари поплавця поступово заповнюються водою. Чим більше води в цистернах, тим глибше апарат може спуститися. Повітряні цистерни розташовані поруч із бензиновими, що допомагає зберігати рівність тиску всередині та зовні поплавкової конструкції.
Для досягнення великих глибин батискаф оснащено конічними контейнерами — бункерами, заповненими важкими залізними дробинами. Ці дробини виконують роль баласту, який регулює вагу апарата. Маса баласту може досягати 16 тонн, що дозволяє батискафу занурюватися. Для підйому апарат скидає залізний баласт, який утримується магнітами. Така магнітна система забезпечує можливість підйому навіть у разі відмови енергоживлення.
Конструкція
Батискаф складається з двох основних частин: сфери для екіпажу (або міцного корпусу) та поплавця. Важка сталева сфера проєктується для протидії тиску, який зростає зі збільшенням глибини. На дні океану тиск може сягати 1 130 кілограмів на квадратний сантиметр. Це достатньо, щоб розчавити підводний апарат, тому здатність міцного корпусу витримувати тиск має життєво важливе значення для екіпажу.