Батиплан

Батипла́н (от гр. βαθύς - «глубокий» и лат. planum — «плоскость») — неавтономный обитаемый подводный аппарат, предназначенный для проведения визуальных наблюдений, подводной фото- и киносъёмки.

В отличие от классических подводных лодок, батискафов или батисфер, погружение и удержание которых на глубине осуществляются за счёт изменения статической плавучести (заполнения балластных цистерн или сброса твёрдого балласта), батиплан обладает постоянной положительной плавучестью. Погружение аппарата происходит за счёт гидродинамической силы, возникающей на его крыльях при буксировке судном-носителем. По принципу действия батиплан является подводным аналогом планера или самолёта.

Конструкция и принцип действия

Конструктивно батиплан состоит из следующих основных элементов:

Прочный корпус (капсула):

Герметичная стальная или алюминиевая капсула, рассчитанная на гидростатическое давление заданной глубины погружения. Внутри корпуса размещаются пилот-наблюдатель, системы жизнеобеспечения, приборы управления и связи. Корпус снабжён иллюминаторами (обычно из органического или кварцевого стекла) для кругового или направленного обзора.

Несущие поверхности:

Жёсткие крылья, которые при движении создают отрицательную (направленную вниз) подъёмную силу.

Органы управления:

Горизонтальные и вертикальные рули (рули глубины и направления), управляемые пилотом с помощью механических, гидравлических или электрических приводов.

Кабель-трос:

Связывает аппарат с судном-носителем. Используется для буксировки, подачи электроэнергии и обеспечения двухсторонней телефонной связи.

Принцип работы аппарата заключается в динамическом погружении. В неподвижном состоянии батиплан плавает на поверхности воды. Когда судно-носитель начинает движение, набегающий поток воды воздействует на крылья аппарата. Пилот изменяет угол атаки крыльев или положение рулей глубины, заставляя батиплан затягиваться на глубину. Маневрирование по вертикали и горизонтали осуществляется в пределах полусферы, ограниченной длиной буксировочного кабель-троса.

Преимущества и недостатки

Преимущества

Высокая безопасность:

При обрыве буксировочного троса, отказе систем управления или остановке судна-носителя батиплан мгновенно теряет гидродинамическую силу и самостоятельно всплывёт на поверхность за счёт собственной положительной плавучести.

Простота конструкции:

Отсутствие сложных систем продувки балластных цистерн, тяжёлых аккумуляторных батарей большой ёмкости и маршевых электродвигателей делает аппарат относительно дешёвым и лёгким.

Высокая манёвренность:

Способность быстро менять горизонт погружения вслед за движением исследуемого объекта (например, рыболовного трала).

Недостатки

Полная неавтономность:

Аппарат жёстко привязан к судну-носителем и не может совершать самостоятельные переходы.

Ограничение по глубине:

Длина и прочность кабель-троса, а также возрастающее гидродинамическое сопротивление существенно ограничивают предельную глубину погружения (как правило, до 100—200 метров).

Зависимость от погодных условий:

Сильное волнение на поверхности моря передаётся через трос на аппарат, вызывая сильную качку и затрудняя управление.

Историческая справка и применение

Активное развитие и применение обитаемых батипланов пришлись на 1960—1980-е годы. Основным заказчиком и эксплуатантом таких аппаратов в СССР выступало Министерство рыбного хозяйства для нужд научно-исследовательских институтов (например, Полярный научно-исследовательский институт морского рыбного хозяйства и океанографии (ПИНРО) и Атлантический научно-исследовательский институт рыбного хозяйства и океанографии (АтлантНИРО)).

Батипланы использовались для:

Изучения поведения промысловых рыб в естественной среде и их реакции на орудия лова.
Контроля работы и геометрии раскрытия разноглубинных и донных тралов в режиме реального времени.
Проведения океанографических и гидробиологических исследований.

Известные типы аппаратов

«Атлант-1» и «Атлант-2»:

Советские одноместные батипланы, разработанные в АтлантНИРО в 1960-х годах. Успешно применялись для съёмки работы тралов на глубинах до 100—150 метров.

Серия «Тетис»:

Более совершенные двухместные буксируемые аппараты (например, «Тетис-Н»), оснащённые развитым комплексом научно-исследовательской и киносъёмочной аппаратуры.

Современный статус

Телеуправляемый необитаемый подводный аппарат «Н-300»

В конце XX века с развитием микроэлектроники, робототехники и волоконно-оптических линий связи обитаемые батипланы были практически полностью вытеснены телеуправляемыми необитаемыми подводными аппаратами (ROV). Беспилотные роботы оказались значительно дешевле в производстве, не подвергают риску жизнь человека и способны находиться под водой неограниченное время.

Тем не менее, концепт гидродинамического погружения и крылатого маневрирования под водой сохранился в сфере индустрии развлечений и экстремального спорта (например, водные аттракционы типа Subwing), а также при проектировании некоторых современных сверхманёвренных частных мини-субмарин.

См. также

Литература

Зайцев В. П. Подводные научные исследования. — М.: Пищевая промышленность, 1970. — 184 с.
Королёв А. Б. Бентос-300: тридцать тысяч часов под водой. — М.: ВНИРО, 2004. — 252 с.