Bathyscaphe

De bathyscaphes er undersjøiske innretninger av dyphavssletten utforskning .

I tjeneste fra 1948 til 1982 var de da de eneste maskinene som var i stand til å nå de største dypene (-10 916 meter, i Mariana Trench ,23. januar 1960). Fram til begynnelsen av 2010-tallet var det bare fjernstyrte biler ( ROV ), som Nereus , som da kunne nå slike steder. Oppfunnet av professor Auguste Piccard , og perfeksjonert av sønnen Jacques Piccard , består en bathyscaphe av en tung sfærisk stålkabin , som er i stand til å ta imot to eller tre passasjerer, suspendert fra en flottør fylt med lett bensin som kompenserer for linjens vekt . ' sammen etter Archimedes 'prinsipp . Badeskyen faller ned av tyngdekraften og stiger ved å frigjøre ballast.

På grunn av størrelsen og vekten, kunne ikke badhyllene tas om bord, og måtte slepes av det medfølgende fartøyet. De ble erstattet av mindre og mer håndterbare ubåter (høyelastisk grense stål eller titanlegeringskule og komposittflyter ).

Ordet bathyscaphe , laget av professor Piccard i 1946 , kommer fra gresk bathus (dyp) og skaphos (båt). Tidligere hadde professor Piccard brukt ordet thalassosfære for å nevne oppfinnelsen.

Records

23. januar 1960, 13:06: USS Trieste bathyscaphe når en rekorddybde på 37800 fot (11.521 meter), verdien av interne indikatorer. Denne verdien ble senere korrigert til ca 10.916 meter i Mariana Trench .

Beskrivelse

Kupeen, redusert til et minimum for å minimere vekten samtidig som den tåler svært høye undertrykk ( 1000  barer på 10.000  m ) består av en stålkule med en innvendig diameter på omtrent to meter og fra ni til femten centimeter tykk, avhengig av maksimal driftsdybde. Flåten, konstruert av stål og aluminium , inneholder bensin lettere enn vann. For å unngå å bli knust under dykket, er flottøren åpen i sin nedre del for å balansere det indre og ytre trykket. Derfor er strukturen relativt lett. Bensin ble valgt fordi det er økonomisk og flytende , mens gassene er for komprimerbare for et veldig dypt dykk. Traktformede siloer som er åpne i nedre ende inneholder støpejernskudd som ballast. I normal drift blokkeres skuddstrømmen av magnetfeltet produsert av elektromagneter. Bensin- og skuddvolumene justeres slik at den nedsenkede badehimmelen har null vekt. På overflaten sørger forkoblinger fylt med luft for at den flyter.

Operasjon

I motsetning til den militære ubåten , designet for å bevege seg horisontalt og for å balansere vekten mens den er nedsenket med Archimedes 'skyvekraft, er badeskyen praktisk talt uten fremdrift (den har bare små propeller drevet av motorer. Lav effekt) og faller ned i nedsenking, og er "tyngre enn vann".

For å starte nedkjøringen blir ballastene renset for luften og fylles med sjøvann, noe som har den effekten at maskinen øker vekten (som dermed blir større enn Archimedes 'skyvekraft). Under nedstigningen komprimerer bensinen til flottøren, noe som reduserer oppdriften; den resulterende tyngre vekten kompenseres deretter av en tilsvarende frigjøring av ballast, styrt ved å kutte av den elektriske strømmen som forsyner elektromagnetene.

På bunnen tillater manøvrerende propeller små bevegelser.

For å gå opp, slipper vi ballast.

Denne strømkuttutløseren fungerer i følelsen av sikkerhet, siden badestrålen bare kan lyse opp og stige igjen i tilfelle elektrisk strøm.

Drift av badeskyen.
  • Bathyscaphe flyter og forbereder seg på dykket.
  • Bathyscaphe øker vekten ved å erstatte volumet av ballasttankene med sjøvann, og faller ned fordi den arkimediske skyvekraften er mindre enn vekten.
  • Bathyscaphe er plassert på bunnen. Archimedes 'skyvekraft er lik eller litt mindre enn vekten.
  • Bathyscaphe slipper ballast og går opp. Archimedes 'skyvekraft er større enn vekten.

Illustrasjon: Trieste kule laget i Terni, Italia. Man kan legge merke til koøyen og, rundt, de tolv uttakene for de elektriske kablene og de hydrauliske rørene; øverst til venstre, den nedre enden av en skuddsilo med sin elektromagnetiske kontroll .

De forskjellige badeskyer

Bathyscaphe År med tjeneste Bygger Bruker Tilgjengelig dybde Skiftende
FNRS 2 1948 FNRS (Belgia) Auguste Piccard (Sveits) 4000  moh 40 tonn
FNRS 3 1954-1961 FNRS (Belgia)
National Navy (Frankrike) 		Franske marinen
og CNRS (Frankrike) 		4000  moh 90 tonn
Trieste 1954-1964 Auguste Piccard (Italia, Sveits) Auguste og Jacques Piccard (Sveits)
US Navy 		Pyntet kule  : 4000  m Krupp
kule  : 11 000  m 		125 tonn
150 tonn
Archimedes 1961-1974 National Navy (Frankrike) Franske marinen
og CNRS deretter CNEXO (1969-74) 		11.000  moh 200 tonn
Trieste II 1964-1966 US Navy US Navy første versjon: 4.000  m 200 tonn
1966-1983 US Navy US Navy siste versjon: 6000  m 300 tonn

Den FNRS 2

Etter et avbrudd på grunn av andre verdenskrig , gjenopptar den sveitsiske professoren Auguste Piccard ved Universitetet i Brussel sitt arbeid på en avgrunnsutforskningsmaskin. I 1948 tegnet han sin første badesky og døpte den FNRS 2 i anerkjennelse av National Fund for Scientific Research, en belgisk organisasjon som alltid har støttet ham. Midlene, som er tilstrekkelig for en første nedsenkbar, tillater ikke bygging av en forseggjort badesky. Den FNRS 2 har ikke en adkomstsjakt for mannskapet fra overflaten og flottøren, redusert til funksjonen av en bensin konvolutt, ikke har den konstruksjon som er egnet for tauing på åpent hav.

Sfæren, bestående av to halvkuler, ble støpt og deretter vendt mot Usines Émile Henricot ( Belgia ). Den veier 11 tonn og tåler en nedsenking på 4000 meter. Den indre diameteren er 2 meter. Tykkelsen er 9 centimeter brakt til 15 centimeter nær de to koøyene. Disse er koniske og laget av polymetylmetakrylat . Flåten består av syv tanker på til sammen 30  m 3 bensin, beskyttet av et jernjernskrog en millimeter tykk. Bathyscaphe er samlet i Antwerpen ( Belgia ) av "Mercantile Marine Engineering Cie".

Uten å ha blitt testet, legger FNRS 2 ut til Dakar ( Senegal ) der den franske marinen hjelper, så blir den rettet til Kapp Verde- øyene som testene vil bli utført av. Et første dykk til 25 meter viser raskt grensene for valgene som er gjort. De første passasjerene ( Auguste Piccard og akademikeren Théodore Monod ) er låst i sfæren mens badeskyen fortsatt er ombord på Scaldis , dens støttefartøy. Den FNRS to ble satt seg flytende og deretter begynte den lange og delikat manøver for å fylle drivstofftankene. Etter et effektivt dykk på et kvarter, må omvendte manøvrer utføres. Passasjerer blir først løslatt etter tolv timer. Den andre testen, utført noen dager senere uten passasjer, sender nedsenkbarheten automatisk til en dybde på 1.380 meter. På vei tilbake tillater ikke det skiftede havet ombordstigningsmanøvrer. Det var med en permanent ødelagt flottør som badeskyen ble slept til kysten og deretter brakt tilbake om bord og avsluttet denne testkampanjen.

Den FNRS 2 demonstrerte gyldigheten av bathyscaphe og også behovet for å bygge en nedsenkbar som må slepes. Men ikke å ha hatt menneskelig rekord, meningen er ganske delt. Begrepet bathyscaphe skylder bare sin overlevelse av professor Piccard og den interessen som ble vist av noen offiserer fra den franske marinen.

Den FNRS 3

I løpet av månedene etter FNRS 2- dykk er fremtiden for bathyscaphe usikker. Flåten blir ødelagt, sfæren lagres i Toulon (Frankrike). I 1950 ble det undertegnet en avtale mellom det belgiske nasjonale vitenskapelige forskningsfondet (FNRS), eier av sfæren, og den franske nasjonale marinen . FNRS vil bidra til finansieringen av et nytt badhus som skal bygges i Toulon-arsenalet. Nedsenkbar kalles FNRS 3 og vil etter tre dype dykk tilhøre den franske marinen. Ingeniør Pierre Willm blir utnevnt til prosjektleder og kommandørløytnant Georges Houot utnevnt til sjef for bathyscaphe. Den Piccard professor ble utnevnt teknisk rådgiver, men ikke leder prosjektet. Da arbeidsforholdene ble vanskeligere og vanskeligere mellom den franske marinen og ham selv, forlot Auguste Piccard prosjektet i 1952. Et "bathyscaphe-laboratorium" ble deretter opprettet av det franske CNRS (National Center for Scientific Research) og tok ansvaret for realiseringen av vitenskapelig instrumentering av bathyscaphe.

Sfæren som brukes av FNRS 3 er FNRS 2 . Flåten er produsert av Toulon-arsenalet. Silhuetten minner om en klassisk ubåt . Lengden er 16 meter og bredden er 3,35 meter. Den består av tretten tanker, hvorav to er for balansering og en for utgivelse, til sammen nesten 80 kubikkmeter bensin . Den har et badekar hvor tilgangen til kule kommer frem, og den er utstyrt med stabiliserende finner på hver side av den.

Sommeren 1953 begynte Georges Houot (pilot) og Pierre Willm (ingeniør) å teste FNRS 3 i Middelhavet . De når raskt 2100 meter. Med denne dykkeserien overføres FNRS 3 offisielt til Frankrike24. september 1953. I januar startet en kampanje fra Dakar ( Senegal ) som kulminerte med et dykk til 4.050 meter15. februar 1954, som er en rekord og det dypeste dykket i FNRS 3 . Etter tre timers dykking er bunnen nådd. En film av Jacques Ertaud , Profondeur 4050 , sporer historien til dette første dykket. Denne posten vil vare i seks år før den blir trakassert i 1960 av den amerikanske badskyen Trieste. I årene som fulgte jobbet mange forskere ombord på bathyscaphe.

I 1960 ble FNRS 3 avvæpnet etter å ha gjennomført 80 operasjonelle dykk.

De FNRS 3 har aktivert forskere å stige ned til store dyp til å utføre sin forskning, mens inntil da de bare kunne operere fra overflaten. Med denne nedsenkbare, har den franske marinen skaffet seg teknologien som gjør at den litt senere kan bygge en badesky som kan komme ned til de største dypene. Det blir Archimedes .

den Trieste

Professor Piccard jobbet med FNRS 3- prosjektet da han i 1952 mottok et forslag fra italienske industriister om å bygge et nytt badhus. Den voksende uforståelsen som hadde avgjort mellom den franske marinen og professoren, bestemmer ham for å godta. Auguste Piccard leder byggingen av en ny nedsenkbar som heter Trieste til ære for den italienske byen som er vert for prosjektet. Denne bathyscaphe er finansiert av Italia og Sveits .

Sfæren, identisk i form til FNRS 2 , er smidd på stålverket til “Società per l'Industria e l'Elettricità” i Terni ( Italia ). Flaten av mild stål er bygget av "Cantieri Riuniti dell 'Adriaco" i Trieste. Den er sylindrisk i form med buer i endene. Lengden er 15,10 meter og diameteren er 3,50 meter. De tretten tankene, inkludert en falltank, har plass til 110 kubikkmeter bensin. Buene fungerer som luftkamre for å forbedre overflatens oppdrift. Det ytre skallet er 5 millimeter tykt og de innvendige skilleveggene er laget av bølgeblikk på 3 millimeter. Vekten er 15 tonn. Flyteren krysses av en tilgangskorstein til sfæren som fører til en kubisk kiosk. Den er utstyrt med et senterbord og innvendige kjøl. Hele badehimmelen er satt sammen av "Navalmeccanica" i Castellammare di Stabia ( Italia ).

De første testene ble utført ved hjelp av den italienske marinen sommeren 1953 . Et første dypdykk tar Auguste Piccard og sønnen Jacques til 1 080 meter. Noen dager senere,30. september 1953, når Trieste 3.050 meter utenfor øya Ponza . Dette er det siste dykket til professoren som nå vil overlate styringen av badeskyen til sønnen. I løpet av årene 1954 og 1955 forbedret Piccards den nedsenkbare, men på grunn av mangel på ressurser ble det ikke utført noen dykking. I 1956 gjorde sveitsiske fond og hjelp fra den italienske marinen det mulig å gjenoppta dype dykk. Det var på dette tidspunktet at den amerikanske marinen begynte å interessere seg for Trieste . Det ble undertegnet en avtale med ONR (Office of Naval Research, USA) om felles bruk av bathyscaphe for 1957- sesongen . På slutten av denne fruktbare kampanjen ble en ny avtale undertegnet i 1958 . Den Trieste overføres til den amerikanske marinen og Jacques Piccard beholder kontroll over dykk. Lastet på et frakteskip, når bathyscaphe San Diego , California . I 1959 , det Trieste utført noen dykk, men fremfor alt ble endret for et dykk i Marianergropen .

Målet er å nå 11.000 meters dyp, det viktigste elementet for å forandre seg er Terni- sfæren . En ny sfære er laget av Krupp . Det tyske firmaet klarer ikke å snu to halvkule, og smir sfæren i tre deler: en ring og to hetter. Den veier 13 tonn. Tykkelsen er 12 centimeter forsterket til 18 centimeter rundt koøyene. Den indre diameteren er 1,94 meter. Den er utstyrt av "Ateliers de Constructions Mécaniques" i Vevey ( Sveits ). For å kompensere for vekten til den nye kabinen og ekstra ballast, forlenges flottøren til 17,60 meter, og bringer bensinvolumet til nesten 130 kubikkmeter.

Historisk dykk av 23. januar 1960 : Mariana Trench, −10 916 meter.

I oktober 1959 ble Bathyscaphe Trieste, utstyrt med sin nye sfære, fraktet med last til Guam marinebase nær Mariana Trench . Testene fører den til rekorddybder på 5,530 og 7,025  meter . Til tross for forskyvningen av en av hettene, anses den reparerte Trieste å være egnet for dykking. Trieste ble slept i fire dager til stedet for Challenger Deep , en depresjon på syv og to kilometer, kjent som muligens det dypeste stedet på jorden, og ble raskt forberedt av Jacques Piccard og løytnant Don Walsh . De23. januar 1960ved 8  h  23 , den venstre bathyscaphe overflaten, nølte på grunne thermoclines deretter brutt ned med en hastighet på en meter pr sekund. Strømmene, derfor drift, er ukjente. For sikkerhets skyld reduseres hastigheten til 60 centimeter per sekund på åtte tusen meter, deretter til 30 centimeter per sekund under ni tusen meter. Ved 13  h  6 , den Trieste sitter på undersiden av Mari grøft. Trykket er 1156  atmosfærer  ; beregningen gir en dybde på 10 916 meter til pluss minus femti meter. En fisk går forbi koøyen. Dette bekrefter at utviklet liv eksisterer dypt i havene. Jacques Piccard og Don Walsh, de to dypeste mennene i verden, observerer og gjennomfører det planlagte eksperimentprogrammet. En halvtime senere, ved å slippe skudd, begynte mannskapet oppstigningen. Hastigheten øker gradvis for å nå 1,5 meter per sekund. Ved 16  h  56 , den Trieste er tilbake på overflaten.

Etter disse dykkeroppføringene ble Trieste utstyrt på nytt med Terni- sfæren , og fordømte den ikke lenger til å overstige 4000 meter. Han deltok i letingen etter den amerikanske atomubåten USS  Thresher  (SSN-593) senket i Nord- Atlanteren , og ble deretter avviklet i september 1963 for å gi plass til Trieste II .

de Archimedes

Suksessen og påliteligheten til FNRS 3, så vel som interessen forskere viste for studien av havbunnen, førte til at kommandør Georges Houot og mariningeniør Pierre Willm vurderte å bygge et nytt apparat i 1955.: det må kunne nå den dypeste bunnen av planeten (11.000 meter i Mariana Trench , Stillehavet ), for å være mer manøvrerbar for å bli slept lettere og for å gi mer plass til forskerne.

I november 1955 uttrykte medlemmene av bathyscaphe-komiteen ønsket om at denne maskinen skulle bygges. Marinen ber deretter Willm og Houot om å studere en foreløpig design og kvantifisere byggekostnadene. I 1958, etter at de nødvendige pengene ble samlet inn (med deltagelse av Belgia takket være professor Dubuisson), ble byggingen lansert i Toulon .

Den nye bathyscaphe, opprinnelig kalt B 11.000 (B for Bathyscaphe) fordi den kunne nå dybder på 11.000 meter, ble til slutt kalt "Archimedes" og ble lansert den28. juli 1961.

Dens egenskaper er som følger: lengde 22,1 meter, bredde 5 meter, høyde 8 meter; sfæren har en innvendig diameter på 2,10 meter, en tykkelse på 15 centimeter og har 3 koøyer, flottøren har 20 drivstofftanker ( 171.000  liter) og en bensintank ( 3.700  liter).

Den franske marinebåten Marcel Le Bihan sørger for implementeringen og støtten til Archimedes .

Kommandør Houot kommanderer det som nå kalles "gruppen badekåper".

Etter tilfredsstillende tester i Middelhavet, oppstår valget av havbunnen for å teste enheten på store dyp. Av budsjettmessige og politiske årsaker går den til Kuril Trench, nord i Japan. Faktisk hadde et sovjetisk oceanografisk fartøy oppdaget en dybde på 10.500 meter der (i virkeligheten vil det bemerkes at dybden ikke overstiger 9.500 meter).

De 15. juli 1962Houot og Willm gjennomfører Archimedes 'første dype dykk . De traff bunnen på 9.200 meter og ble der i 3 timer.

I de påfølgende dagene fant andre testdykk sted, hvorav den ene nådde en bunn på 9500 meter.

Nå er Archimedes operativ og kan deretter brukes regelmessig til vitenskapelig forskning.

Fra 1962 til 1974 gjennomførte Archimedes 208 operasjonelle dykk på avgrunnsslettene og i de store gropene på kloden (Middelhavet, Japan, Puerto Rico, Hellas, Madeira og Azorene). De Archimedes ble først kjørt av fartøysjefen Houot (65 dykk), deretter ved andre ledere O'Byrne, de Froberville (som i 1970 tok kommandoen over Groupe des bathyscaphes), de Guillebon og Harismendy). 38 forskere fra forskjellige fag og nasjonaliteter klarte å dykke for å gjennomføre vitenskapelige programmer.

I 1974 deltok Archimedes i Operasjon FAMOUS (fransk-amerikansk undersjøisk undersøkelse), en fransk-amerikansk ekspedisjon for å utforske geologien til den midtatlantiske ryggen.

Den Trieste II

Etter den første kampanjen dykk Trieste på vraket av Tresher i 1963, er en ny flåte bygget i 1964 og bathyscaphe og oppdatert, men fortsatt utstyrt med kula Terni blir døpt Trieste II , vendte han tilbake til tjeneste på en st juni 1964. Den operative forestillingene er imidlertid så svake at marinen i 1966 bestemmer seg for å erstatte både sfære og flyte. Den nye sfæren er beregnet å falle ned til 6000 meter. Med en fortrengning på 300 tonn, vil denne nye versjonen av Trieste II gjøre den til den største badeskyen noen sinne. Brukt utelukkende av marinen for sine egne behov, vil den bli kalt DSV-1 etter den store ombyggingen i 1970. Blant annet gjenvunnet den i 1972 en film fra en KH-9- spioneringssatellitt på nesten 5000  m dyp. Tilhører Submarine Development Group One (SUBDEVGRU 1) fram til 1980, vil den bli definitivt trukket fra tjeneste i 1983. De tre versjonene av Trieste vil utføre totalt 50 vitenskapelige oppdrag, resten av aktiviteten er militær.

Utstillingssteder

Bathyscaphe Museum By Land Spesifikasjoner  
FNRS 2 Denne badeskyen eksisterer ikke lenger.  
FNRS 3 Royal Tower Toulon Frankrike  
Trieste US Navy Museum Washington DC USA med Krupp- sfæren . Terni- sfæren er utstilt i nærheten
Archimedes Havets by Cherbourg-en-Cotentin Frankrike  
Trieste II Naval Underwater Museum Keyport (Washington State) USA Siste versjon med 6000 meter kule

Kronologi

Merknader

Se også

Relaterte artikler

Eksterne linker

Bibliografi

Merknader og referanser

  1. Jean-Luc Goudet, "  50 år siden, Jacques Piccard i dypet av verden  " , på Futura ,23. januar 2010(åpnet 6. februar 2015 ) .
  2. Det er en slags undervannsversjon av ballongen som gjør det mulig å utforske vertikalitet med hydrostatiske midler .
  3. "  A Record Dive  " , på Rolex (åpnet 6. februar 2015 ) .
  4. “  Den KJENTE kampanjen: Operasjon berømt, allerede tretti år.  » , On Ifremer .fr (konsultert 6. august 2009 ) .
  5. (in) "  En undervannsisstasjonsebra: Gjenopprette en hemmelig spion satellittkapsel fra 16.400 føtter under Stillehavet  " , på Central Intelligence Agency ,2012(åpnet 6. februar 2014 ) .
  6. (in) "  Deep Submergence Vehicles  " ,6. mars 1999(åpnet 6. februar 2015 ) .
  7. (in) "  Trieste II  " , om Naval History and Heritage Command ,8. april 2014(åpnet 6. februar 2015 ) .
  8. Jean Jarry , eventyret om badeskyer. : Sjømenn, ingeniører og forskere i havdypet , Éditions du Gerfau,17. april 2003, 305  s. ( ISBN  978-2-914622-22-6 , online presentasjon ) , s.  131-141.
  9. (in) "  Deepsea Challenge  " på Deepsea Challenge (åpnet 11. september 2014 ) .
  10. "  Cameron, Fossett, Branson: hvem er disse ekstreme eventyrlystne millionærene?"  » , På La Dépêche ,26. mars 2012(åpnet 6. februar 2015 ) .
  11. (i) Stephanie Fitzherbert, "  Deepest Dive Submarine in History, Five Deeps Expedition Conquers Challenger Deep  " på https://fivedeeps.com/