Кіріспе

Су астында жүзе алатын шағын су көліктері

Су асты кемесі – су астында жүзуге арналған көлік құралы, оны тасымалдау және қолдау үшін үлкен су көлігі немесе платформа қажет. Бұл су асты кемелерін, өздігінен қамтамасыз етіп, теңізде ұзақ мерзімге дербес жұмыс істей алатын су асты қайықтарынан ерекшелейді. Су асты кемелерінің көптеген түрлері бар, олардың ішінде адамдармен басқарылатын (HOV) және ұшқышсыз құрылғылар бар, олар қашықтан басқарылатын аппараттар (ROV) немесе адамсыз су асты көліктері (UUV) деп аталады. Су асты кемелері океанография, су асты археологиясы, мұхитты зерттеу, туризм, жабдықтарды күту және қалпына келтіру, сондай-ақ су асты бейне түсіру сияқты көптеген мақсаттарда қолданылады.

Тарих

Бірінші тіркелген өзі қозғалатын су асты кемесі – Уильям Борн (1535–1582) есімді адам ойлап тапқан, ескектермен қоздырылатын шағын су асты қайығы. Оны 1620 жылы голландиялық өнертапқыш Корнелис Дреббел жобалап, салған, ал келесі төрт жылда оның екі жақсартылған нұсқасы дайындалды. Замандас әңгімелерінде соңғы үлгі король Яков І-ге жеке көрсетілгені, тіпті король оны сынақ сүңгісі үшін кемеге мінгізіп алғаны айтылады. Су асты кемелерін жобалауда қолданылатын әртүрлі негізгі технологиялар.

Су бетінде жүзу қабілеті

Егер затты сұйықтыққа батырса, ол сұйықтықты ығыстырып, жолдан шығарады. Зат ішінара суға батырылған кезде, суға батырылған бөліктеріне әсер ететін қысым күштері ығыстырылған судың салмағына тең болады. Осының салдарынан сұйықтықта батырылған заттар осы итеру күшінің арқасында салмағы аз сезіледі. Ығыстырылған сұйықтықтың мөлшері мен туындаған итеру арасындағы байланыс Архимед принципі деп аталады, ол былай гласит: "Егер зат толығымен немесе ішінара сұйықтыққа батырылса, оған түсетін итеру күші ығыстырылған сұйықтықтың салмағына тең болады". Итеру күші және салмақ заттың сұйықтықта жүзуіне немесе батуына шешім береді. Салмақ пен итеру күшінің салыстырмалы шамалары нәтижеге әсер етеді, осыдан үш мүмкін сценарий туындайды. Теріс итеру күші: егер заттың салмағы ығыстырылған сұйықтықтың салмағынан туындаған итеру күшінен артық болса, зат батып кетеді. Бейтарап итеру күші: егер заттың салмағы итеру күшіне тең болса, зат қазіргі орнында тұрақты болып қалады, батпай да, жүзбей де. Оң итеру күші: егер заттың салмағы итеру күшінен кем болса, ол көтеріліп, жүзеді. Сұйықтың бетіне жеткенде, ол ішінара сұйықтықтан шығып, ығыстырылған сұйықтың салмағын азайтады, соның салдарынан итеру күші де азаяды. Ақырында, азайған итеру күші заттың салмағымен теңеседі, оған тепе-теңдік күйінде жүзуге мүмкіндік береді.

Су бетін басқару

Су астындағы операция кезінде суасты кемесі көбінесе бейтарап жүзуге ие болады, бірақ тік қозғалысты жеңілдету үшін оң немесе теріс жүзуді пайдалана алады. Теріс жүзу күші кейде кемені түбіне жақындату үшін де пайдалы болуы мүмкін, ал оң жүзу күші кемені су бетіне көтеру үшін қажет. Жүзу қабілетін ұсақтап реттеу үшін өзгермелі жүзу қабілетіне ие бір немесе бірнеше қысымды ыдыстар (тримдік резервуарлар) қолданылуы мүмкін, ал су бетінде немесе оған жақын жерде жүзу қабілетін күрт өзгерту үшін су асты операциялары кезінде толығымен сумен толтырылатын ауа қысымына бейімделген балласттық резервуарлар пайдаланылады. Кейбір суасты кемелері төтенше жағдайларда тереңдікте босатылатын жоғары тығыздықты сыртқы балласты қолданады, бұл кемені қуаттың толығымен жоғалтылуына қарамастан, су бетіне көтеруге немесе тік бағытта жылдам қозғалуға жеткілікті жүзу күшін беруге мүмкіндік береді.

Терең суға түсуге арналған экипажмен жүретін су асты кемелері

Кейбір су асты кемелері үлкен тереңдіктерге сүңгіп түсе алады. 1960 жылы "Триест" батискафы Мариана шұңқырының түбінде, теңіз бетінен шамамен төменге, мұхиттың ең терең нүктесіне жеткен алғашқы кеме болды. Қытай 2002 жылы "Дзяолон" жобасы арқылы АҚШ, Франция, Ресей және Жапониядан кейін адамды теңіз деңгейінен 3500 метр тереңдікке жіберген бесінші ел болды. 2012 жылдың 22 маусымында "Дзяолон" су асты кемесі Тынық мұхитына 22 844 фут (6963 м) тереңдікке түскенде, мемлекеттік меншікке алынған кемелердің арасындағы суға түсу рекордын орнатты. Ең танымал және ұзақ уақыт бойы жұмыс істеп келе жатқан су асты кемелерінің бірі – DSV Alvin терең суға зерттеу кемесі, ол 3 адамды дейін тереңдікке жеткізеді. Alvin АҚШ Әскери-теңіз күштеріне тиесілі және оны WHOI басқарады, ал 2011 жылға дейін 4400-нен астам суға түсу операциясын жүзеге асырды. Джеймс Камерон 2012 жылдың 26 наурызында Мариана шұңқырының ең терең нүктесі – Challenger Deep түбіне, адамдармен жабдықталған су асты кемесімен рекордтық сүңгіп түсуді жасады. Камеронның су асты кемесі Deepsea Challenger деп аталды және тереңдігіне жетті.

Коммерциялық су асты кемелері

Triton Submarines, LLC, SEAmagine Hydrospace, Sub Aviator Systems (немесе "SAS") және Нидерландыда орналасқан U boat Worx сияқты жеке компаниялар туризм, зерттеу және оқиғалық саяхаттар үшін шағын суасты кемелерін жасап шығарды. 1986 жылдан бері Британдық Колумбиядағы Sportsub атты канадалық компания ашық еденді (жартылай су басқан кабинасы бар) дизайнмен жеке ойын-сауық суасты кемелерін құрастырып келеді. OceanGate жеке меншік АҚШ компаниясы да суасты кемелерін жасауға қатысты, бірақ компанияның жаңа суасты кемесі су астында жарылып, құтқарылғандар болмаған соң сынға ілікті.

Теңізде қашықтан басқарылатын көлік құралдары

Кішкентай, ұшқышы жоқ су асты кемелері, "теңіз қашықтан басқарылатын көлік құралдары" (MROV) немесе "қашықтан басқарылатын су асты көлік құралдары" (ROUV) деп аталады, судың тым терең немесе су терушілер үшін тым қауіпті болған жерлерінде, не экономикалық тұрғыдан тиімді болғанда кеңінен қолданылады. Қашықтан басқарылатын көліктер (ROV) жағалаудағы мұнай платформаларын жөндеуге және батып кеткен кемелерге оларды көтеру үшін кабельдерді қосуға қолданылады. Мұндай қашықтан басқарылатын көліктер кемедегі басқару орталығына "көбелек сым" (қуат пен байланыс жүйесін қамтамасыз ететін қалың кабель) арқылы жалғанады. Кемедегі операторлар ROV-тан түсетін бейне және/немесе сонар суретін көріп, оның жылдамдық қозғалтқыштары мен манипулятор қолын қашықтан басқарады. Титаник кемесінің қираған қалдықтары осындай көлікпен, сондай-ақ экипажы бар кемемен зерттелді.