Надводные средства комплексных исследований морей и океанов включают в себя следующие типы:
а) научно-исследовательские и экспедиционные суда;
б) плавучие лаборатории-платформы;

Указанные выше суда обычно выполняют весьма обширную программу исследований во всех зонах Мирового океана, они во многом отличаются от специализированных геолого-геофизических судов, рассмотренных в предыдущей главе, и прежде всего — весьма большим разнообразием используемого оборудования и аппаратуры.

Научно-исследовательские и экспедиционные суда

Комплексное изучение морей и океанов до 60-х годов, как правило, проводилось с помощью океанологических и гидрографических судов, оснащенных необходимым оборудованием для выполнения океанологических, океанографических, биологических, химических и других исследований. Вопросы геологического изучения морского дна являются частью общей программы комплексного изучения морей и океанов.

Создание научно-исследовательского флота комплексных морских исследований в нашей стране относится к 1922 г., когда было построено судно «Персей» для выполнения океанографических исследований на Крайнем Севере. Затем в 20—30-х годах для научно-исследовательских целей были приспособлены суда «Сибиряков», «Г. Седов», «Садко», «Транс-балт», и др. В 1949 г. грузовое океанское судно было переоборудовано в первое научно-исследовательское судно АН СССР «Витязь». В последующие годы, особенно в период международного геофизического года, были специально построены современные научно-исследовательские суда «Академик Курчатов», «Михаил Ломоносов», немагнитная шхуна «Заря», дизель-электроходы «Обь», «Воейков» и «Шокальский» (ГУ Гидромед-службы), «Петр Лебедев» (Институт акустики АН СССР), «Полюс», «Профессор Зубов», «Дмитрий Головнин» и др. Все эти суда оснащены современным научным оборудованием, различными лабораториями, с помощью которых решается широкий круг научных исследований во всех районах Мирового океана. Так, например, крупнейшее научно-исследовательское судно Академии наук СССР «Академик Курчатов» имеет водоизмещение 6828 т, мощность главного двигателя 8000 л. с. и скорость хода до 18,2 узлов. На борту этого судна размещено 24 лаборатории.

Из зарубежных научно-исследовательских судов для океанологических, океанографических и иных целей наибольший интерес представляют суда: «Атлантис-П» (США), «Метеор» (ФРГ), «Хокухо Мару» (Япония), «Жан Шарко» (Франция), «Алькоа си пробе» (США), «Дуплус» (Голландия), «Вака-шио» (Япония) и др.

Океанографическое судно «Атлантис-П» Вудсхолского института (США) водоизмещением 2110 т, с мощностью двигателей 1400 л. с. и скоростью хода до 13 узлов имеет геофизическую, гидрологическую, гравитационную и общую лаборатории, которые размещены в средней части судна, все оборудование в лабораториях съемное, приборы подбирают и монтируют в зависимости от конкретной программы исследований. Судно Гидрографической службы ФРГ «Метеор» имеет водоизмещение 3020 т, мощность главных двигателей 2000 л. с. и скорость хода до 13,6 узлов; на судне имеется 12 лабораторий, обеспечивающих выполнение широкого комплекса научных исследований, из которых пять лабораторий с постоянным оборудованием (биологическим, геологическим, химическим, бактериологическим и электронным) и семь лабораторий оснащаются аппаратурой, необходимой для выполнения соответствующих программ исследований. Японское судно «Хокухо Мару» принадлежит Токийскому университету, водоизмещение его 4207 т, мощность главных двигателей 3800 л. с. и скорость хода до 15 узлов; на судне имеется девять научных лабораторий, обеспечивающих разнообразные исследования морской среды и морского дна, а также четыре съемных лаборатории (типа контейнеров), устанавливаемых в случае необходимости на верхней палубе кормовой части судна.

Рис. 1. Исследовательское геологическое судно «Алькоа си пробе»

Рис. 2. Исследовательское судно многоцелевого назначения «Дуплус»

Французское исследовательское судно «Жан Шарко», водоизмещением 2200 т имеет на борту химическую, акустическую, гидрологическую и другие лаборатории, а также современную электронную аппаратуру, водолазный пост с декомпрессион-ной камерой и др.

В США «Алюминиевая компания» разработала проект и приступила к постройке специального исследовательского суд-па «Алькоа си пробе», основной задачей которого будет разведка и изучение полезных ископаемых морского дна. Общий вид этого судна показан на рис. 25. Кроме выполнения геологоразведочных работ, это судно сможет искать и поднимать затонувшие предметы со дна моря на глубинах до 2000 м массой до 200 т. Судно оснащено буровым оборудованием, которое расположено в его центральной части, диаметр скважины 11’4 мм. Кроме того, на нем намечено разместить необходимую геофизическую и иную исследовательскую аппаратуру (сонар, телевизор, магнитометр и др.).

Фирма «Нетерланд оффшоре К°» (Голландия) разработала оригинальную конструкцию исследовательского судна «Дуплус» многоцелевого назначения катамаранного типа, показанного на рис. 26. В задачу этого судна входит обеспечение широкого круга исследований для океанологических, океанографических, геологических и, в особенности, инженерно-геологических целей. В состав основного оборудования судна, кроме бурового агрегата, входит геофизическая аппаратура (сонар, магнитометр), подводная кино- и телеаппаратура, вибробуровая установка «Геодофф» (диаметр труб 76 мм, глубина проходки 8 м, глубина акватории 100 м), а также специальные подводные камеры для водолазных обследований морского дна. Кроме того, на судне имеется комплекс лабораторий для изучения взятых со дна образцов пород.

В Японии фирма «Фодеко» ввела в строй исследовательское судно многоцелевого назначения «Вакашио» (рис. 27) водоизмещением 340 т и скоростью хода до 9 узлов. На судне имеется разнообразное современное геологическое и геофизическое оборудование (спаркер, магнитометр и др.). Кроме этого, судно имеет исследовательскую лодку для выполнения некоторых подводных исследований.

Французский Институт нефти создал специальное судно для выполнения геологических и инженерно-геологических исследований морского дна. Это судно при глубине акватории до 600 м может выполнять шланго-кабельное бурение скважин глубиной до 50 м для инженерно-геологических целей и подводного картирования. На судне имеется аппаратура типа «Спаркер» и «Асдик», системы подводного телевидения и водолазных работ, вибропогружатель и пенетрометр.

Подводный отдел фирмы «Вестингауз» (США) разработал автоматические системы обработки натурных исследований для двух новейших исследовательских судов США — «Ошеаногра-фер» и «Дискаверер», выполняющие океанографические, геофизические, гидрографические и метео работы.

Рис. 3. Исследовательское судно «Вакашио»

Использование автоматических систем сбора и обработки информации дает два преимущества:
— научный персонал исследовательских судов будет использован эффективнее;
— текущая автоматическая обработка научных данных обеспечит немедленное поступление информации для выработки решения о дальнейшем ходе работ. Следовательно, сроки натурных исследований в море могут быть сокращены, персонал экспедиций уменьшен, а качество работ намного улучшено.

Применяемые для выполнения комплексных исследований дна морей и океанов надводные исследовательские суда, как показывает практика, в большинстве своем имеют ряд существенных недостатков, которые снижают эффективность их использования, к числу которых относятся
— практически неустраняемая качка, вызывающая резкие рывки опущенных за борт систем, агрегатов и приборов;
— постоянный ветровой дрейф судна (не имеющего специальных движительных установок динамической стабилизации), который вместе с подводным течением затрудняет работу нэ точке (станции наблюдений);
— трудность обеспечения направленности посылок гидроакустических и иных сигналов и их приема, обусловленная применением тросовой (не жесткой) подвески и крепления аппаратуры.

Поскольку подводные аппараты и подводные лодки в полной мере также не обеспечивают решения комплекса задач по изучению свойств морской среды и морского дна, в ряде стран (США, Франция, Англия) с 1960 г. стали заниматься разработкой так называемых стабилизированных платформ (поплавки-лаборатории), несущих на себе различную исследовательскую аппаратуру.

В результате выполнения опытно-конструкторских и исследовательских работ созданы принципиально новые надводные плавучие исследовательские средства поплавкового типа, отличающиеся высокой стабильностью на волнении, которая достигается применением необычной формы корпуса плавсредства и заглублением его в спокойные слои воды.

Плавучие лаборатории-платформы

В настоящее время действуют три плавучих лаборатории-платформы: «Флип» и «Спар» в США, «Плавучий остров» во Франции. Проектируются плавучие лаборатории «Стоп», «Виккерс» и «Поп» (в США) и плавучая платформа фирм «Кэмел лайрд» и «Сабмэрин кэблс» (Англия). В задачу этих надводных плавучих средств поплавкового типа входит выполнение океанографических, океанологических, гидролокационных и других исследований. Специалисты считают, что подобного рода средства могут быть с успехом использованы при разведке подводных месторождений полезных ископаемых, в частности, для бурения на нефть и газ в зоне шельфа.

В конструктивном отношении плавучие лаборатории представляют собой цилиндр постоянного или переменного по длине диаметра, в рабочем положении находящийся вертикально. Большинство этих средств к месту проведения исследований доставляется с помощью буксира на плаву в горизонтальном положении. После доставки к месту исследований плавучие лаборатории переводятся из горизонтального положения в вертикальное путем заполнения водой кормовых отсеков. Для удержания этих средств на точке имеется якорное устройство, а для обеспечения ориентации их в необходимом направлении — подруливающий механизм.

В 1962 г. в США была построена первая плавучая лаборатория Скриппсовского океанографического института и научно-исследовательского управления ВМФ «Флип». Эта лаборатория оснащена разнообразными приборами и оборудованием (геофизическим, радио, радаром, крапами, лебедками, системой ориентации, дополнительными двигателями и т. д.). она может выполнять широкий комплекс исследований и измерений: геофизических (планетарных), распространения Звука в море, сейсмологических, океанографических, биологических и т. д. Лаборатория представляет собой конструкцию, состоящую из трех частей: носовой оконечности надводного судна, примыкающей к ней трубы (диаметром 3,8 м и длиной 50 м) и концевой части в виде трубы; она буксируется в море в горизонтальном положении, затем устанавливается в вертикальном, при этом надводная ее часть составляет 16,8 м. Возвышающаяся над водой основная, рабочая часть лаборатории разделяется на три яруса, где располагаются научные лаборатории, служебные и жилые помещения. Плавучая лаборатория «Флип» в 1962—1967 гг. успешно выполнила программу исследований в различных частях Тихого океана.

Используя подобный поплавковый принцип расположения судна в рабочем состоянии, Канэдзаки Сёдзи предложил конструкцию судна для выполнения разнообразных инженерных работ в пределах континентального шельфа. Это судно, так же как и «Флип», к месту работ доставляется с помощью собственной движительной системы на плаву, затем устанавливается в вертикальном положении за счет наличия вдоль корпуса судна нескольких балластных цистерн. Посредством рабочей камеры, устанавливаемой на дно в вертикальном положении, могут проводиться различные исследования.

За рубежом уже проводятся исследования возможности использования подобных плавучих средств (типа «Флип») для ведения морских буровых работ на нефть и газ и другие полезные ископаемые.

Другой исследовательской плавучей лабораторией является так называемая автономная буйковая станция «Плавучий остров», изготовленная в 1964 г. во Франции. Эта лаборатория состоит из вертикального цилиндра (длина 69 м, диаметр 2,0 м),_ погруженного в воду на глубину 50 м, и надстройки, верхняя палуба которой служит посадочной площадкой для вертолета. В надстройке размещаются лаборатория с разнообразной аппаратурой, жилые помещения для четырех человек и машинное отделение. Внутри цилиндрического корпуса расположены четыре лаборатории. Верхняя часть плавучей лаборатории соединена с подводными лабораториями с помощью лифта. Автономность «Плавучего острова» 3 мес., смена научного персонала производится через 1 мес. «Плавучий остров» удерживается на месте с помощью якорной системы.

В последние годы специалистами, связанными с поисками россыпных месторождений полезных ископаемых в прибрежной зоне континентального шельфа, высказывается мнение о гом, что прибрежье и пляжевая зона шельфа могут изучаться с помощью технических средств типа амфибии-вездехода.

В настоящее время при поисках и разведке россыпных месторождений в мелководной зоне, как указывалось ранее, используют различные малотоннажные суда, а также неглубоко сидящие в воде, преимущественно плоскодонные маломерные плавсредства типа барж, понтонов, на которых монтируют необходимое оборудование, в благоприятных условиях иногда применяют тракторы, экскаваторы, бульдозеры и др.

Рис. 4. Плавучая лаборатория-платформа «Флип»

В 1969 г. английская фирма «Кэмел лайрд» разработала проект и приступила к изготовлению самоходного исследовательского подводного аппарата многоцелевого назначения «Си бэд виклз» — СБВ (рис. 30). Согласно проекту, в задачу исследований этого аппарата входят бурение и опробование дон-пых отложений и пород непосредственно на дне, а также минералогические, океанологические и другие работы на дне в пределах акваторий глубиной до 200 м. Этот аппарат представляет собой четырехколесную установку типа амфибии, длина которой 14,7 м, ширина 5,8 м и высота 5,12 м. Водоизмещение надводное 40 т, подводное 50 т. Скорость подводного перемещения до 2,5 узлов. По предварительным данным, научный состав этого аппарата составит 3 человека (весь экипаж 5 че-ловек), которые смогут выходить непосредственно па дно в специальных костюмах.

Рис. 5. Плавучая лаборатория-буй «Плавучий остров»

В 1962 г. в СССР был создан экспериментальный образец «Подводной станции разведки» (ПСР), который в течение Ряда последующих лет проходил испытания и практически использовался в различных геологических условиях для специальных целей. На рис. 31 приведен общий вид ПСР, разработанной В. И. Савельевым, М. В. Кузнецовым и Ю. А. Николаевым. В состав оборудования ПСР входят вибробуровая установка, ультразвуковой грунтограф—УЗГ, подводные штампы для изучения свойств донных грунтов и экспресс-лаборатория для определения физических, механических, химических и минералогических свойств морских осадков. ПСР создана на базе плавающего гусеничного транспортера, скорость движения его на суше до 36 км/ч, скорость движения на плаву — до 10 км/ч, угол крена 10°. Все блоки ПСР (несущая рама, кабина, буровая площадка, стрела и т. д.) являются сборно-разборными и съемными.

Рис. 6. Подводный самоходный исследовательский аппарат «Си бэд виклз» — СБВ

Рис. 7. Подвижная станция разведки — ПСР

Амфибийно-вездеходные средства для рекогносцировки и поиска россыпных месторождений в мелководной зоне шельфа, а также для картировочных и инженерно-геологических целей должны найти в ближайшем будущем широкое применение.