13. РХ-15

После того как компания «Граммен» в основном одобрила проект, можно было идти дальше. И первыми двумя важными шагами было уточнить характер экспедиции и приступить к строительству нового мезоскафа. Вместе с Уолтером Скоттом и его сотрудниками Уолтером Манком, Ли Гейером, Рэем Манцом и Эдмондом Рабутом я разработал в общих чертах нашу программу.

Суть моего замысла заключалась в том, чтобы месяц идти дрейфом в Гольфстриме в подводной лодке, размеры которой позволяли бы разместить команду и ученых. Здесь нужно кое-что объяснить. На поверхности моря успешно осуществлялись долгие дрейфы; всем памятно славное плавание Тура Хейердала на «Кон-Тики» в 1947 году. Но еще никто не затевал дрейфа под водой. Причина очень проста: большинство подводных лодок, в том числе военных, не рассчитаны на то, чтобы висеть без движения на какой-то заданной глубине. Сжимаемость их корпусов больше сжимаемости воды, поэтому при попытке зависнуть в толще моря малейшая тенденция к погружению увлечет лодку в чуть более плотную среду, однако не настолько плотную, чтобы возместить сжатие корпуса и соответственный рост удельного веса. Относительный вес подводной лодки увеличится, и судно будет погружаться дальше. А при тенденции к всплытию лодка оказывается в среде, плотность которой недостаточна, чтобы возместить относительную потерю веса из-за расширения корпуса, и продолжает подниматься. Так что обычная подводная лодка в однородной по составу воде, чтобы держаться на одном уровне, должна двигаться, стабилизируясь либо элеронами, либо горизонтальными рулями, либо забором воды для погружения и откачкой для всплытия. Такие маневры — их можно поручить автоматике — обеспечивают лодке определенную стабильность, но требуют большого расхода энергии и к тому же вызывают шум, мешающий акустическим измерениям.

Выход заключается в том, чтобы сделать гораздо более жесткий корпус, сжимаемость которого, естественно, меньше сжимаемости окружающей воды. Это и обеспечит стабильность, необходимую для долгого дрейфа на умеренной глубине. Уходя вниз, такая лодка будет относительно легче воды, и погружение само по себе остановится. Всплывая, лодка станет тяжелее, точнее говоря, ее удельный вес возрастет по сравнению с удельным весом среды, и всплытие прекратится. Разумеется, утяжеление корпуса заставляет вернуться к проблеме плавучести — основной проблеме всяких подводных лодок.

Посмотрите на чертежи военной лодки, и вы удивитесь, какой вес приходится на оборудование, играющее только негативную роль: торпеды, орудия, мины и так далее. Устранение всех этих атрибутов дает строителю гражданской подводной лодки два преимущества. Во-первых, он может применить более прочный корпус, сжимаемость которого меньше сжимаемости воды, — о выгодах этого мы только что говорили. Во-вторых, прочный корпус позволяет догружаться глубже при том же коэффициенте безопасности. Кроме того, гражданская лодка может выиграть в весе на электронном оборудовании, приобретающем все большее значение на военных судах.

Приблизительно основные желаемые характеристики выглядели так:

рабочая глубина — около 600 метров;

сжимаемость — меньше сжимаемости боды на исследуемых глубинах;

коэффициент безопасности — не меньше 2;

полезная нагрузка в виде научного оборудования — не меньше 2 тонн;

снаряжение на шесть человек на полтора месяца.

В общем желаемые характеристики были очень близки к данным «Огюста Пикара», правда, при совсем другом внутреннем оборудовании. Я даже предлагал компании «Граммен» купить мезоскаф «Огюст Пикар» (тогда еще шли торги), и переговоры об этом начались, но ни к чему не привели. С первых дней нашего сотрудничества инженеры «Граммена» говорили мне, что хотят приобрести необходимый опыт и овладеть всеми секретами производства. Дескать, можно купить подводную лодку и научиться налаживать и совершенствовать ее механизмы, освоить ее управление, но ведь процесс строительства останется неизученным. Что до меня, то при всей моей привязанности к первому мезоскафу я радовался случаю построить новый, к тому же в идеальных условиях.

Мы решили, насколько будет возможно, применять методы и технику, которые оправдали себя при создании первого мезоскафа, разумеется, совершенствуя их.

Сопоставим теперь отдельные характеристики с данными мезоскафа «Огюст Пикар».

Выбирая для первого мезоскафа предельную расчетную глубину около 700 метров при коэффициенте безопасности 2, я руководствовался двумя соображениями. Во-первых, при туристских погружениях в Женевском озере, наибольшая глубина которого 310 метров, мезоскафу был обеспечен коэффициент безопасности больше 4. Во-вторых, я предусматривал после Выставки возможность погружений в море на 600–700 метров — до этой глубины доходит дневной свет — с коэффициентом безопасности, равным 2. Расчеты показали, что для этого понадобятся 38-миллиметровые листы избранной нами марки стали.

Занявшись новым мезоскафом, я исходил из того, что фирма «Джованьола» располагает листами 35-миллиметровой толщины. Это было уже после того, как я в основном определил конфигурацию корпуса, но до телефонного звонка компании «Граммен». Уменьшение толщины примерно на восемь процентов возмещалось особо придирчивыми испытаниями и высоким качеством работ, которое обеспечивала фирма «Джованьола». Кроме того, учитывая, какую важную роль будет играть стабильность под водой, я решил несколько увеличить жесткость корпуса за счет более толстых кольцевых шпангоутов; это позволило несколько уменьшить его сжимаемость.

Наибольшую глубину определили в 610 метров. Такая точность может показаться нарочитой и необоснованной, но вы увидите, что она была необходима, особенно при сотрудничестве с американскими военными моряками. А поскольку я теперь не был так стеснен в средствах, мне разрешили сделать корпус несколько длиннее. В конечном счете мы остановились на таких размерах:

наружный диаметр — 3,15 метра (как и у «Огюста Пикара»);

внутренний диаметр — 3,08 метра;

длина цилиндрической секции — 11,60 метра;

длина всего корпуса (не считая арматуры иллюминаторов) — 14,75 метра;

общая наружная длина — 14,82 метра.

Расчет корпуса подводной лодки — дело очень сложное, тем более когда речь идет о цилиндре с шпангоутами. Неоценимым подспорьем для современных математиков служат счетные машины. После того как корпус был рассчитан обычными методами, один из моих сотрудников, Франсуа Эммер, работающий в Швейцарском федеральном технологическом институте, обратился с той же задачей в вычислительный центр в Цюрихе. И мы не только проверили наши основные выкладки, но и получили множество ценнейших данных чуть ли не на каждый сантиметр. Теперь мы знали напряжение металла в нужных нам точках и его деформацию в зависимости от глубины. Заодно мы получили некоторое представление о проницательности вычислительных машин. Задавая программу, оператор нажал не тот клавиш — букву «О» вместо нуля. Машина возмутилась и пригрозила полной забастовкой, если он не будет более внимательным.

— Постойте, — объявила она, — вы уверены, что здесь буква «О», а не нуль? (Понятно, на ленте ее «мысль» была выражена несколько проще.)

Смущенный оператор извинился, нажал на правильный клавиш, и машина возобновила работу.

Независимо от наших исследований в Швейцарии расчет корпуса был поручен еще одной вычислительной машине в Беспейдже. Ответы в точности совпали, и не потому, что обе машины были изготовлены одной компанией, а потому, что программу составили правильно. Математики «Граммена» вывели обобщенную формулу, после этого мы могли обращаться к ним с любой задачей, касающейся цилиндрического корпуса подводной лодки, и вычислительная машина тотчас выдавала точный ответ о толщине листа, геометрии шпангоутов и сжимаемости корпуса применительно к любой заданной глубине и к любой марке стали или другого материала.

Итак, корпус мало чем отличался от корпуса первого мезоскафа, но оборудован новый аппарат был совсем иначе.

«Огюст Пикар» строился с расчетом на туристов, но так, чтобы потом, если позволят обстоятельства, его можно было переоборудовать в исследовательское судно. Отсюда требование хорошего хода (а значит, и возможно более эффективных гидродинамических обводов и уже описанного выше внутреннего оборудования). Хвостовая часть, особенно самый ее конец, изготовленный для нас гамбургской фирмой «Корт», оказалась очень удачной. Каких-нибудь 75 лошадиных сил на гребном валу обеспечивали «Огюсту Пикару» скорость в 6,3 узла. Достигалось это главным образом за счет способа, которым струя воды подавалась на винт и затем исторгалась через сопло. Однако конструкция, намеченная нами и подробно разработанная специалистами, обладала одним недостатком: с кормы ничего не было видно. Для «Огюста Пикара» это не играло никакой роли, зато было очень важно для исследовательского аппарата.

Мезоскафу, предназначенному для дрейфа в Гольфстриме и последующей работы в условиях, которые даже трудно было предугадать, такое слепое пятно было крайне нежелательно. Многие рыбы — и дельфины тоже — ходят по кругу около судна, особенно если оно дрейфует на поверхности. Для задуманных мной наблюдений требовался полный круговой обзор — значит, надо исключить хвостовую часть или свести ее до минимума. Утвержденный «Грамменом» проект предусматривал четыре наружных двигателя: два впереди (правый и левый) и два сзади (также правый и левый). Эти моторы, работая непосредственно в морской воде, развивали достаточную мощность, хотя и уступали единственному мотору «Огюста Пикара».

К тому же поперечное сечение киля у второго мезоскафа было намного больше, чем у первого, так что скоростью новый аппарат заведомо не мог сравниться со своим предшественником. Зато четыре независимых мотора в кожухах, поворачивающиеся вокруг своей оси почти на 130°, обеспечивали несравненно лучшую маневренность.

Выбирая моторы, пришлось провести отдельное исследование. Хотя пропуск гребного вала сквозь корпус вполне себя оправдал на «Огюсте Пикаре», мне подумалось, что лучше обойтись без четырех таких же дыр в корпусе нового аппарата. К тому же четыре больших двигателя по 25 лошадиных сил создали бы тесноту внутри мезоскафа и производили бы изрядный шум. Лучше уж поместить их снаружи, чтобы работали в условиях так называемой эквипрессии.[62] Кроме того, мотор, как и всякое оборудование, помещенное снаружи корпуса, теряет в весе столько, сколько весит вытесняемая им вода. Правда, на деле выигрыш получился незначительный, ведь защитные кожухи увеличивали общий вес, хотя конструкция их не была рассчитана на то, чтобы противостоять давлению воды. Если бы моторы поместили в герметичные кожухи, выдерживающие наружное давление, они оказались бы чересчур тяжелыми.

Есть разные способы обеспечивать работу двигателя в эквипрессии, даже если речь идет о соленой воде. Самый простой, введенный в употребление доктором Огюстом Пикаром в 1946–1948 годах на первом батискафе, — когда мотор помещают в жидкое масло, в котором постоянно поддерживается давление, равное давлению наружной среды. Для этого используют резиновый резервуар, он сжимается под напором извне и подает в легкий кожух мотора достаточно масла, чтобы внутреннее давление отвечало внешнему. Такую же систему мы применили и на «Триесте», но там жидким изолятором служил трихлорэтилен; его удельный вес — 1,4, он тяжелее воды. А так как двигатель был установлен вертикально, не потребовалось даже герметизировать паз для вала. Правда, применение трихлорэтилена повлекло за собой кучу проблем, ведь эта жидкость — сильный растворитель, так и норовит разрушить материал, с которым соприкасается.

Но хотя на «Триесте» наши двигатели работали нормально на глубине 11 тысяч метров, а потом специалисты еще усовершенствовали моторы, погруженные в масло, мне хотелось применить другую систему, о которой я слышал уже несколько лет.

Разработала эту систему гамбургская компания «Плейгер», ее специальность — моторы и насосы для самых глубоких колодцев, а также «вспомогательные рулевые механизмы», иначе говоря, размещаемые побортно винты, которые чрезвычайно облегчают маневрирование на малом ходу, в частности в гавани. Для этих винтов фирма использовала моторы трехфазного переменного тока без щеток и каких-либо подвижных контактов и со специально разработанными резиновыми подшипниками взамен обычных шариковых.

Надо сказать, что десятью годами раньше, когда я в Кастелламмаре-ди-Стабиа работал на «Триесте», ко мне обратился один немецкий инженер, который хотел посмотреть, какие двигатели мы применили на батискафе. Он сообщил мне, что его фирма специализируется на таких моторах, тогда я показал ему схему нашей конструкции, а затем и сами двигатели, посвятил его во все подробности, которые могли быть ему интересны. Когда он ушел, один из моих итальянских сотрудников упрекнул меня в чрезмерной щедрости.

— Смотрите, вам всегда не хватает средств на исследования, а вы готовы всякому доверить свои лучшие секреты! Синьор, это никуда не годится!

На это я сказал, ссылаясь на Лафонтена, что доброе дело непременно вознаграждается: может быть, мне в свою очередь когда-нибудь придется идти за советом к этому инженеру. Сказал — и забыл.

Представьте себе мое удивление, когда я, прибыв однажды утром 1965 года в Гамбург, был встречен в фирме «Плейгер» тем самым инженером! И уж он (его звали Франц Закариас) не пожалел сил, чтобы дать всю нужную мне информацию, а потом и выполнить полученный от нас заказ. Несомненно, одна из причин того, что у нас установились наилучшие взаимоотношения с компанией «Плейгер», — прием, который я оказал представителю фирмы в Италии.

Но моторы «Плейгер» рассчитаны на переменный ток, а наши аккумуляторные батареи давали постоянный, поэтому перед нами встала проблема преобразования. Мысль использовать обычный генератор переменного тока, работающий от аккумуляторов, мне не нравилась. Я с самого начала был склонен предпочесть электронные выпрямители на тиристорах, которые рассматривались как один из возможных вариантов еще для «Триеста». Но на батискафе мы довольствовались мощностью в 1–2 киловатта, здесь же требовалось по меньшей мере 120 киловатт. И еще одна проблема: как регулировать скорость, развиваемую двигателями?

Мы изучили ряд вариантов: винты с переменным шагом,[63] параллельное и последовательное соединение аккумуляторных батарей, различные способы группировки двигателей и так далее. Но тут выяснилось, что фирма «АЭГ» в Гамбурге и Берлине изготавливает преобразователи, позволяющие получать переменный ток различного напряжения и частоты. В частности, недавно для одного траулера был собран шестидесятикиловаттный преобразователь с переменной частотой, который получил самую высокую оценку. Как раз то, что нам надо!

Не могу сказать, что все шло гладко с самого начала. Отнюдь. При всем старании «АЭГ» угодить нам мы столкнулись с серьезными проблемами. Мир электроники, право же, особый мир. Наш случай оказался достаточно каверзным, и лишь немногие инженеры могли точно сформулировать задачу и верно осмыслить назначение нужных нам устройств, хотя их основной принцип относительно прост. Пришлось немало посовещаться, разрабатывая характеристики наших преобразователей, их мощность при разных режимах, даже вес и размеры; все это нам надо было знать заранее с предельной точностью. Наши люди много раз наведывались к поставщикам в Гамбург и Берлин, и мы провели немало испытаний. Уже после того как преобразователи были установлены, не один месяц ушел на то, чтобы освоить их. Зато у электронной аппаратуры есть то преимущество, что для ее ремонта не обязательно знать все до мельчайших подробностей. Достаточно заменять печатные схемы, пока устройство не заработает. Мы теперь вполне довольны тем решением, которое избрали. Но для этого и от «АЭГ», и от нас потребовалось немало усердия и выдержки.

Для питания двигателей, светильников, системы жизнеобеспечения и вообще всего, что двигается, светит, греет, служит индикатором, требовалось изрядное количество аккумуляторных батарей. Поэтому в сводном балансе грузов я отвел им большое место, больше, чем в первом мезоскафе, около 20 процентов общего веса. А разместить все эти батареи я решил в киле снаружи мезоскафа, прямо в морской воде. Этот вариант был впервые применен доктором Огюстом Пикаром на первом батискафе и оправдал себя. Забортное размещение аккумуляторных батарей на подводной лодке дает много преимуществ: вы выигрываете в весе (в нашем случае выигрыш был больше 40 процентов), освобождаете место внутри, предотвращаете просачивание газа в жилые отсеки. Дело в том, что свинцово-кислотные аккумуляторы всегда выделяют водород и некоторое количество кислорода. А водород (особенно в смеси с кислородом), когда его содержание в воздухе достигает 3,9 процента, — это уже взрывчатый газ, который погубил не одну подводную лодку.

На «Огюсте Пикаре» аккумуляторы поместили внутри корпуса, но тогда условия были другие, длительность погружений по плану не превышала одного часа, да и вентиляцию отработали так, что помещения хорошо проветривались между погружениями. Что же до нового мезоскафа, то, хотя мы не собирались заряжать аккумуляторы под водой (именно под конец зарядки выделяется больше всего газа), нам не хотелось идти на риск, не хотелось месяц, а то и больше находиться в одном отсеке с 26 тоннами свинцово-кислотных аккумуляторов.

Поскольку мезоскаф предназначен для серии последовательных погружений, понадобилось устройство, которое автоматически сбрасывало лишний газ, освобождая нас от необходимости вызывать перед каждым погружением или после него специалиста, чтобы он открыл или закрыл соответствующий клапан; иначе в конце погружения масло, служащее изолятором между кислотой и морской водой, могло быть увлечено вместе с газом в море. Пришлось нам разрабатывать новую автоматическую систему — дело исключительно интересное, но и рискованное.

В новой аккумуляторной батарее (70 килограммов на воздухе, 40 килограммов под водой, 2 вольта, 1000 амперчасов) каждый элемент был защищен особым резервуаром. Это обеспечивало сравнительно большой запас электролита и изолирующего масла. Сквозь верхнюю часть резервуара была пропущена поливинилхлоридная трубка, она вела в газосборник, оснащенный автоматическими клапанами, которые выпускали наружу газ, но не пускали внутрь морскую воду. В свою очередь газосборник соединялся с центральным масляным резервуаром, сообщавшимся с морем; назначение этого резервуара — обеспечивать равенство давления внутренней части системы, включая аккумуляторы, с наружной средой. Так, он подает масло для восполнения пространства, освобождающегося при сжатии газа, выделяемого батареями, особенно в начале погружения.

Проблема выделяемого аккумуляторами газа изучалась очень тщательно, ведь она прямо влияла на стабильность мезоскафа. Литр воздуха или газа обладает на поверхности положительной плавучестью весом около килограмма, на глубине 10 метров она уменьшается до 500 граммов, на глубине 20 метров — до 250 граммов и так далее. Поэтому мы позаботились о том, чтобы газ, особенно после зарядки, выходил по возможности одинаково легко из всех секций. Аккумуляторы разместили внутри киля горизонтально; разделительные прокладки между свинцовыми пластинами сделали из специально подобранного материала; держатели разместили так, чтобы направлять газ наружу.

В общем принятые нами меры позволили свести зону нестабильности мезоскафа под водой (мы еще к ней вернемся) до нескольких десятков метров от поверхности, а в этой зоне разность температур во всех случаях была нам только на руку.

Все исследования проводились при теснейшем сотрудничестве между изготовителем батарей фирмой «Электрона» в Будри, где этим делом занимался инженер Эжен Зингер, и моей лабораторией в лице Христиана Блана. И сколько же пришлось инженерам, техникам и рабочим повозиться с множеством соединений между различными элементами батареи и устройствами и приборами внутри мезоскафа, с сотнями метров провода, подающего сотни ампер при напряжении в сотни вольт, и все это в соленой воде, к тому же в непрестанном единоборстве с законом Мэрфи («если что-то может сломаться — непременно сломается»). Тем не менее, как вы дальше увидите, система себя оправдала и работала превосходно. Но мы, конечно, еще будем совершенствовать кое-какие детали.

Итак, характеристики основных компонентов РХ-15 — корпуса, двигателей, аккумуляторных батарей, преобразователей — были определены. Можно приступать к строительству. Заказы поставщикам на эти четыре стержневых узла были оформлены примерно в одно и то же время — в конце 1966 — начале 1967 года.

Довольно скоро мне пришлось расширить свою бригаду. Вы, очевидно, помните, что при создании первого мезоскафа я сколотил отличную группу, в которой все, за исключением одного-единственного субъекта, работали душа в душу. И что вся группа, за исключением упомянутого исключения, была уволена руководством Выставки. К сожалению, я не мог сохранить всех сотрудников, некоторым пришлось искать себе новое место. Только Эрвин Эберсолд, Христиан Блан и Жерар Бехлер остались в моей лаборатории; дело не застопорилось совсем, но пошло гораздо медленнее. С помощью этих трех ключевых сотрудников я и разработал все те проекты, которые были предложены на рассмотрение компании «Граммен». А как только было подписано соглашение с компанией, у меня появилась возможность увеличить персонал и снова сколотить бригаду, в которую вошли многие из моих прежних сотрудников. В частности, Пульезе, который устроился инженером на механическом заводе в Веве, стал моим заместителем. Пульезе накопил немалый опыт, он участвовал в строительстве и внутреннем оборудовании второй кабины «Триеста» и в конструкции первого мезоскафа. Так что он был для меня, как говорится, очень ценным приобретением.

На первых порах центром всей деятельности оставалась моя расширенная лаборатория в Лозанне, но мне все чаще приходилось наведываться в Монте, на завод «Джованьола», где рождался новый корпус.