Розвиток вітчизняних рибогосподарських підводних досліджень

У рік 300-річчя Російського флоту слід згадати про ще одну, непомітно пройшла нещодавно ювілейної дати - 270-річчя підводного суднобудування в Росії, якщо вважати його початком вироблені в 1724 р. випробування першого дерев'яного "затаєного судна "(підводного човна) Юхима Ніконова.

Петровський указ 1696 не означав "народження" флоту Росії, який існував багато століть до цього. Але цим указом була прийнята перша державна програма суднобудування, яка вплинула на розвиток російського флоту від епохи Петра аж до наших днів. Вона відкрила шлях науково-технічного прогресу в морській справі і стала основою для створення системи забезпечення морської могутності государства Российского на морях і океанах.

Поняття морський могутності держави не зводиться до військово-морським силам. Його визначення дав адмірал С. Г. Горшков, колишній головнокомандувач військово-морським флотом СРСР: "У поняття морської могутності держави в якості основних компонентів ми включаємо можливості держави у вивченні (дослідженні) океану і освоєнні його багатств, стан транспортного і промислового флотів і здатність їх забезпечувати потреби держави, стан і можливості суднобудівної промисловості країни, а також наявність відповідного інтересам цього держави військово-морського флоту "(6). На перше місце головний морський воєначальник Радянського Союзу поставив дослідження океану, потім економічне його освоєння і лише після цього - військову справу. І це зрозуміло: могутність країни досягається тільки її економічним розвитком, і тільки розвинена країна може мати сильний військовий флот, який охороняє її наукові та виробничі досягнення. Таким чином, розвиток науки про Світовому океані, в тому числі гідронавтікі як одного з її методів, є першочерговим завданням у забезпеченні морської могутності країни.

Будівництво підводних човнів у Росії відбувалося, починаючи з 30-х років XIX століття, головним чином для військових цілей. Але паралельно створення військового підводного флоту робилися спроби створення підводного техніки і для наукових досліджень. Так, в 1873 році інженери брати Каришеви запропонували проект науково-дослідної підводного човна, який не був здійснений (17).

Перші в Росії (СРСР) підводні занурення з дослідницькими цілями були здійснені на гідростат конструкції інженера Е. Г. Даниленко, побудованому в 1923 році і належав Епрон. У них брала участь М. В. Кленова, яка спостерігала роботу геологічної трубки для відбору проб грунту (13).

У 30-х роках були розроблені два проекти дослідних підводних апаратів (ПА). Перший - Ескізний проект Батисфера інженера Д. А. Михайлова, зроблений під явним впливом Батисфера Біба-Бартона, але не доведений до завершення (16). Другий, вельми оригінальний проект був зроблений відомим суднобудівником академіком Ю. А. Шиманський, детально розроблений і вже запущений у виробництво (18). Цей апарат міг би стати першим у світі автономним ПА, ще до батискафа О. Пікара, але через війни його будівництво було припинено і згодом не відновилося.

Підводні дослідження морських біоресурсів почалися в 1953 році в ПІНРО під керівництвом І.І. Лагунова. Використовувався гідростат ГКС-У конструкції А.З. Каплановского, побудований в 1944 році для аварійно-рятувальної служби ВМФ. Роботи проводилися в ПІНРО протягом 9 років, а потім в Камчатському відділенні ТІНРО до 1965 року. Перше дослідне занурення в Баренцевому морі відбулося 17 Вересень 1953. У наступні кілька років була вирішена важлива для промислу завдання перевірки реакції риб на сигнали гідроакустичних приладів, а також проведені перші спостереження за роботою донного трали (15).

Розвиток підводних досліджень в рибному господарстві було викликано тим, що для вирішення низки нагальних завдань пошуку, оцінки запасів промислових гідробіонтів, вдосконалення знарядь лову було потрібно знання особливостей поведінки риб у природному стані і при взаємодії зі знаряддями лову. Головним гідністю підводних методів, заснованих на візуалізації об'єктів, є те, що вони найкращим чином забезпечують розуміння, що відбуваються під водою процесів. З двох способів занурення людини під воду - водолазного справи і гідронавтікі - останній виявився більш придатним для наукових цілей, так як він не ставить надзвичайних вікових та медичних обмежень і дозволяє зосередити увагу спостерігача не на себе, а на об'єкті дослідження (9).

Підводна техніка в рибному господарстві СРСР з'явилася раніше, ніж в інших галузях. Тому були причини: прагнення до пошуку нових районів і об'єктів лову, в тому числі на великих глибинах; непогане фінансове становище галузі в результаті успішного промислу "відпочиваючих" за час війни рибних запасів; увагу до рибного господарству як до засобу забезпечення населення білковим харчуванням, чого не могло зробити тваринництво. Важливу роль зіграла відносна свобода наукової і конструкторської думки в галузі і поява в ній справжніх ентузіастів "Підкорення глибин", таких як, наприклад, Олександр Миколайович Дмитрієв, ідеї якого лягли в основу першого підводних апаратів.

З самого початку підводних досліджень в рибному господарстві визначилися два основних теоретичних напрямки: вивчення поведінки, розподілу та структури скупчень гідробіонтів в природному середовищі і вивчення взаємодії гідробіонтів із знаряддями лову. Перший напрямок забезпечувалося усіма що існували і будується згодом ПА, як жилими, так і ненаселеним. Друге почалося з використання не пристосованого для цих цілей гідростат ГКС-В, а потім призвело до створення специфічних для рибогосподарських досліджень буксирувані апаратів. Надалі до зазначених напрямками додалися роботи практичного характеру: визначення щільності концентрації гідробіонтів, зйомки запасів донних промислових об'єктів, випробування нових конструкцій тралів, контрольні огляди промислових знарядь лову і т.п.

У 60-х роках у рибному господарстві склалися три центри підводних досліджень зі своїми напрямами діяльності:

ПІНРО, Мурманськ - Пошук, дослідження поведінки, оцінки запасів гідробіонтів за допомогою жилих підводних апаратів;

СЕКБ (пізніше НУО) промриболовства (нині МаріНПО), Калінінград - дослідження роботи знарядь лову та взаємодії риб з тралів за допомогою буксирувані підводних апаратів;

ВНІРО, Москва -- розробки "малої" підводної техніки (фотоавтомати) і дослідження поведінки риб з її допомогою, а також водолазними методами.

Наприкінці 50-х років була зроблена спроба використання для підводних досліджень великий підводного човна. Була взята порівняно нова бойова дизельна човен проекту 613 і переобладнано в наукову: зроблені ілюмінатори, встановлені підводна телекамера, прилади для взяття проб води і Рибопошукові ехолоти. Човен отримала назву "Сварник", так як районом її роботи був Північ, екіпаж складався з військових моряків Північного флоту, в рейсах брали участь співробітники ВНІРО і ПІНРО. Десять рейсів "Сварник" (1958-1966 роки) показали, що човен не годиться для спостережень за рибами з-за своєї великої величини і гучності. Проте, досвід її використання приніс деяку користь, так як показав важливість географічного аспекту підводних досліджень, тобто проведення маршрутних досліджень, а не тільки досягнення певних глибин, як було раніше.

На початку 60-х років з'явилися перші спеціалізовані ПА для рибогосподарських досліджень. У 1960 році на замовлення ПІНРО ленінградський Балтійський завод побудував гідростат "Північ-1" з глибиною занурення 600 м (11). В 1963 році за замовлення СЕКБ промриболовства клайпедський відділення Гіпрорибфлота побудувало буксируваний ПА "Атлант". Ці ПА були малогабаритними і базувалися на бортових траулера типу "Піонер" водотоннажністю всього 1100 т. Протягом 60-х і початку 70-х років вони були основними технічними засобами підводних досліджень в рибному господарстві. З їх допомогою були розроблені основні методи рибогосподарських підводних досліджень в двох головних вищевказаних напрямках і отримано ряд важливих результатів у вивченні поведінки риб у природному середовищі і при лові (9, 14).

Планувалося виготовити 5 гідростат типу "Північ-1" для установки на НДС проекту 399 (типу "Академік Кніпович"), але побудовано було лише 2, які не знайшли застосування, так як на той час (1975-1977 роки) прив'язні гідростат вже повністю морально застаріли. Лише на одному судні цієї серії - "Персей III" (ПІНРО) -- використовувався у 1974-1977 роках першим гідростат "Північ-1".

На основі ідей, закладених у конструкцію буксирі ПА "Атлант", згодом були створені більш досконалі апарати типу "Тетіс".

Розробки підводних апаратів сучасного типу почалися ще з початку 60-х років, коли досвід використання гідростат і підводного човна показав, що для досліджень необхідні нові технічні засоби.

У 1959 році в ленінградському інституті "Гіпрорибфлот" було організовано Громадське КБ (ОКЛ) підводної техніки, де ентузіасти цього напряму на чолі з А.Н. Дмитрієвим на громадських засадах, тобто абсолютно безкоштовно і в неробочий час розробляли проекти підводних апаратів. Основу ОКБ склали конструктори, проектували гідростат "Північ-1". Спочатку ними були розроблені два проекти батискафів для глибин 5 і 10 км, але вони залишилися нездійсненими, незважаючи на хороші відгуки наукової громадськості, оскільки час батискафів, громіздких і незручних в експлуатації, вже минув. У цей час у США та Франції почали з'являтися проекти автономних беспоплавкових ПА.

У 1962 році за ідеї, запропонованої ПІНРО (наукова частина) і "Гіпрорибфлотом" (конструкторська опрацювання), ОКБ початок ескізне проектування першого в країні глибоководного автономного апарата для глибин до 2000 м. Проект починався під назвою ГА-2000, але незабаром отримав ім'я "Північ-2", що стало символом наступності наукових ідей ПІНРО, раніше реалізованих з використанням гідростат "Північ-1".

Згодом проект "Півночі-2" був переданий для проектування та будівництва в Минсудпром СРСР, і в 1970 році апарат був побудований для ПІНРО на ленінградському Новоадміралтейском заводі. Він був призначений для рибогосподарських пошукових робіт і досліджень промислових риб в районах підводних гір відкритої частини Світового океану.

Одночасно з апаратом було збудовано і його судно-носій "Одиссей". Оснащений, крім глибоководного апарату, всіма іншими традиційними засобами досліджень, а також норвезьким науковим гідроакустичним комплексом (другим у світі після самих норвежців!), "Одіссей" з "Північчю-2" представляв унікальний корабель для вивчення запасів промислових риб.

Введення "Півночі-2" в наукову експлуатацію проходив зі значними труднощами, пов'язаними з відсутністю досвіду роботи з такими апаратами. Але ці труднощі були подолані, і в 1975-1977 роках були проведені підводні дослідження на Північному басейні (8).

Після першого в країні глибоководного ПА "Північ-2" у першій половині 70-х років побудована серія апаратів для рибогосподарських досліджень: "Північ-2біс", два "ТІНРО-2", два підводні лабораторії "Бентос-300", шість буксирувані ПА "Тетіс".

Оскільки глибоководна техніка була для рибного господарства новою, з метою поліпшення її експлуатації була створена спеціальна організація СЕКБП (пізніше База "Гідронавт", нині "Маріекопром") в Севастополі. Туди були передані всі ПА, окрім двох "Тетіс" на Західному басейні і по одному на Північному і Далекосхідному. Однак, як з'ясувалося, таке рішення виявилося не зовсім правильним. Воно призвело до того, що технічна експлуатація ПА була більш - менш налагоджена, але наукова експлуатація опинилася в повному розладі. Організація експедицій, комплектація наукових груп, використання сучасної наукової апаратури, оперативне управління та постачання суден у рейсі зустрілися з великими труднощами. Робота суден-носіїв ПА на Північному і Далекосхідному басейнах вимагала значних витрат часу на переходи. У результаті проведення експедицій з використанням ПА на басейнах вельми ускладнилося, а в даний час апарати опинилися за межами Росії.

Незважаючи на організаційні труднощі, вдалося провести низку експедицій з вивчення промислових об'єктів Світового океану за допомогою підводної техніки. Слід відзначити дослідження за допомогою двох ПА "ТІНРО-2" (4,5)., Крім наукових праць, що проводилися в Атлантичному, Індійському та Тихому океанах, які принесли цікаві результати в області пошуку й вивчення поведінки риб і безхребетних, ці апарати були використані в пошуку збитого південнокорейського літака.

Апарати "Північ-2" і "Північ-2біс" на суднах-носіях "Одиссей" і "Іхтіандр" дозволили виявити різноманітні раніше невідомі об'єкти промислу на підводних горах Атлантичного та Тихого океанів. Особливо успішними були три експедиції, проведені в 1983-1988 роках у відкритій частині Північної Атлантики (підводні хребти Північно-Атлантичний, Рейкьянес, mag/Підняття, плато Хаттон-Роколл). Саме в тих районах, для яких перший глибоководний апарат призначався спочатку, але куди його вдалося направити тільки через 13 років після спуску на воду. Тут були виявлені запаси промислових риб і крабів, багатші, ніж передбачалося в результаті багаторічних попередніх досліджень, отримані дані про їх поведінку і доступності для промислу. Дані були підтверджені експериментальним глибоководним ярусним промислом (10).

Велике значення для рибного господарства мали роботи з вивчення конструкцій тралів та їх взаємодії з рибою. Вони проводилися за допомогою буксирувані ПА "Тетіс" на всіх басейнах, але провідну роль зіграли дослідження калінінградського НВО промриболовства (МаріНПО), де була створена спеціальна служба випробувань тралів шляхом підводних спостережень. Результатом стало створення принципово нових конструкцій знарядь лову та прискорення введення їх в експлуатацію (1).

буксирувані ПА "Тетіс" були застосовані на Північному, Західному та Південному басейнах для контрольних оглядів тралів промислових суден з метою усунення дефектів налаштування, знижують уловістость. В результаті у судів Північного басейну, що пройшли огляд, вилов на добу лову підвищився в середньому на 34%, а на час тралення - на 40%. За розрахунками Бази "Гідронавт" вилов в цілому по флоту за рахунок оглядів знарядь лову відстаючих судів підвищився на 5,3%.

За допомогою ПА, в Зокрема буксирувані, вперше вдалося виміряти in situ коефіцієнт уловістость трали - один з найважливіших параметрів теорії рибальства. Експерименти переконливо показали, що траловий улов за своїм видовим і розмірності складу дуже відрізняється від природного рибного скупчення. На жаль, по ряду причин, як об'єктивних, так і суб'єктивних, ці роботи не вдалося довести до кінця.

Невдало склалася доля двох підводних лабораторій "Бентос-300". Цей ПА був задуманий в ПІНРО як засіб здійснення принципово нової методики дослідження промислових гідробіонтів - шляхом тривалих стаціонарних спостережень в заданій точці (12). Однак у СЕКБП йому не змогли знайти кращого застосування, ніж виконувати зйомки водорослево полів на невеликих глибинах, носячи на буксирі ПА з екіпажем з 12 чоловік і водотоннажністю 500 т - яскравий приклад нераціонального використання дорогої підводної техніки! Використовувати ж ПА "Бентос-300" на Півночі чи Далекому Сході було неможливо через труднощі його буксирування на дальні відстані.

Досить ефективно використовувався ПА "Риф" (робоча глибина 100 м), побудований у Дослідно-конструкторському бюро спеціальних технічних засобів (ОКБ СТС) Мінрибгоспу СРСР. З його допомогою проводили спостереження на морських нафтопромислах в Каспійському морі та екологічні дослідження на Балтиці.

Практика підводних досліджень показала, що багато проблем, що стоять перед рибогосподарської наукою і промислом, можуть бути вирішені (у ряді випадків виключно) підводними методами. У їх числі: виявлення об'єктів промислу, що живуть у складних умовах дна і розробка методів їх видобутку та оцінки запасів; створення еталонної робочої заходів дЩоб акустичної оцінки запасів риб; оцінка уловістость знарядь лову; кількісний облік донних об'єктів; кількісна оцінка параметрів поведінки риб і ряд інших.

Дослідження з застосуванням жилих ПА дозволили отримати важливі для рибного господарства результати:

дослідження поведінки риб у зоні дії ехолотів забезпечили широке впровадження Рибопошукові апаратури на промислових суднах;

дослідження поведінки риб при лові привели до створення нових знарядь лову, в тому числі канатних пелагічних тралів;

вперше вдалося виміряти in situ коефіцієнти уловістость тралів і виявити невідповідність складів улову і іхтіофауни, що дозволяє удосконалити теорію рибальства;

отримані обширні дані про потенційні промислових об'єктах в маловивчених районах, в тому числі на підводних горах відкритої частини Атлантичного та Тихого океанів;

контрольні огляди тралів промислових суден дозволили істотно підвищити продуктивність і уловістость знарядь лову.

Загалом застосування жилих ПА дозволило досягти доброго розуміння підводних процесів і явищ, що стосуються гідробіонтів і знарядь лову. Поза сумнівом, результати могли бути більш вражаючими, як і передбачалося раніше, якби не грубий організаційні прорахунки, що виявилися в надмірній централізації експлуатації техніки, що призвело до відриву її від басейнових інститутів і СЕКБП спробам монополізувати підводні дослідження, відокремивши їх від загального комплексу рибогосподарської науки. Більшість успішних результатів, починаючи з 1977 року, було досягнуто лише всупереч що склалася в Мінрибгоспу СРСР незадовільною системі організації експлуатації ПА.

Для підвищення ефективності підводних досліджень останнім часом назріла необхідність переходу на наступний етап дослідницького процесу - від якісного розуміння до кількісних вимірів параметрів об'єктів. Це завжди було ускладнено недостатнім приладовим оснащенням як рибогосподарських ПА, так і всієї науки в СРСР в цілому. Для компенсації цього недоліку були розроблені методи візуальних оцінок геометричних параметрів об'єктів (9). Вони, однак, не були достатні для повного вирішення проблеми. У зв'язку з необхідністю отримання точних кількісних оцінок на перший план стало виходити розвиток методів і техніки підводного телебачення.

ТБ застосовувалося для підводних спостережень досить давно - в ПІНРО ще в 50-х роках використовувалися підводні телекамери конструкції ІОАН СРСР. У 80-х роках в НВО промриболовства були побудовані декілька підводних ТВ-систем: "Кайман-1", "Кайман-2", "Макрурус", ТВЗ-350, Стис (2). Всі вони використовувалися в дослідженнях промислових риб, однак не змогли зіграти серйозної ролі в науці і промисел через технічний невідповідності світового рівня та відсутність сучасних засобів аналізу відеозображення.

Положення змінилося на краще з відкриттям доступу до передових телевізійних та комп'ютерних технологій світу.

Як вимірювального засобу підводне ТБ володіє великими можливостями завдяки необмеженого часу перебування під водою і хорошому сполученню з комп'ютерною технікою. Сучасна апаратура підводного ТБ - це відео-комп'ютерні системи ( "інтелектуальний ТВ"). Вони отримали розвиток з початку 90-х років для оцінки запасів гідробіонтів: по ВНІРО - крабів на Далекому Сході, в ПІНРО - ісландського гребінця в Баренцевому морі (3).

Підводне ТБ має два недоліки - порівняно малу дальність підводної видимості і необхідність використання спеціального кабелю. Для їх усунення необхідні телевізійні системи, засновані на нових принципах - лазерно-скануючі і лазерно-стробірующіе. Ці принципи відомі з 60-х років, але втілити їх у метал вдалося лише останнім часом з появою комплектуючих виробів, здатних працювати з наносекунднимі імпульсами.

У 1995 році в ПІНРО успішно пройшли морські випробування першого експериментального макета лазерно-телевізійної системи, виготовленого в МаріНПО. Дальність підводної видимості з його допомогою опинилася в 4 рази більше звичайної підводної ТБ-камери, причому є можливість подальшого її збільшення.

Для роботи приладів на основі лазерно-телевізійної системи не буде потрібно спеціального кабелю. Вони будуть працювати на екранованому кабелі "Рибальському", який використовується на всіх промислових суднах для траловий зондів.

Важливе напрямок використання підводного ТБ - відео-акустичні технології обліку запасів промислових риб. Основна область їх застосування в рибогосподарських дослідженнях - калібрування гідроакустичних систем в абсолютних одиницях щільності шляхом прямого вимірювання щільності концентрації риб як робоча заходи. У 1995 році в ПІНРО проведені експериментальні роботи в цьому напрямі.

На сучасному етапі підводних досліджень видається найбільш перспективним застосування підводного ТБ у поєднанні з гідроакустики для обліку донних і придонних гідробіонтів і для спостережень за знаряддями лову і взаємодією їх з об'єктами промислу. У Надалі, у міру поліпшення економічної ситуації в країні, постане питання про створення нових жилих ПА, обладнаних на відповідному технічному рівні.

Список літератури

1. Бєлов В.А., Коротков В.К., Саврасов В.К., Шімянскій С.Л. Буксирувані знаряддя лову. - М. Агропромиздат, 1987, 200 с.

2. Благовіщенський В.П., Мишина Н.Д. Використання телебачення в підводних дослідженнях. - Підводні методи досліджень в рибному господарстві. Сб наукових праць, ПІНРО, Мурманськ, 1991, с.189-200.

3. Близниченко Т.Е., Заферман М.Л., Оганесян С.А., Філін С.І. Дослідження ісландського гребінця Баренцева моря (методи, результати, рекомендації). - Мурманськ, изд-во ПІНРО, 1995, 72 с.

4. Гірс М.І. ТІНРО-2 в океані. - Л., Судостроение, 1977, 150 с.

5. Гірс М.І. Досвід експлуатації підводного апарату ТІНРО-2. - Суднобудування, N 2, 1979, с.14.

6. Горшков С.. Г. Морська міць держави. - М., Воениздат, 1979, 416 с.

7. Дмитрієв А.Н., Заферман М.Л., Неретін В.І. Підводні розвідники. - Л., Судостроение, 1984, 168 с.

8. Заферман М.Л. Результати підводних рибогосподарських досліджень в Північному басейні. -- Рибогосподарські дослідження за допомогою підводного і гідроакустичної техніки. Сб наукових праць, ПІНРО, Мурманськ, 1980, с.11-22.

9. Заферман М.Л. Рибогосподарський гідронавтіка .- Изд-во ПІНРО, Мурманськ, 1994, 240 с.

10. Заферман М.Л., Шестопал І.П. Підводний пошук і глибоководний ярусний лов у районах підводних гір Північної Атлантики. - Підводні методи досліджень в рибному господарстві. Сб наукових праць, ПІНРО, Мурманськ, 1991, с.50-77.

11. Кисельов О.Н. У гідростат "Північ-1". - Л., Гидрометеоиздат, 1970, 126 с.

12. Кисельов О.Н. Про будівництво підводної лабораторії з глибиною занурення 300 м. -- Морські підводні дослідження. Сб наукових праць. М., Наука, 1969, С.301-302.

13. Кленова М.В. Геологія моря. М., Учпедгиз, 1948, 500 с.

14. Коротков В.К., Кузьміна А.С. Трал, поведінка об'єкта лову та підводні спостереження за ними М., Харчова промисловість, 1972, 269 с.

15. Лагунов І.І. Досвід підводних спостережень з гідростат. - Рибне господарство, N 8, 1955, с.54-57.

16. Михайлов Д.А. Радянська Батисфера. - У бій за техніку. N 12, 1936.

17. Трусов Г.М. Підводні човни в російському і радянському флоті .- Л., Судпромгіз, 1963, 440 с.

18. Шиманський Ю.А. Проект автономного гідростат. - Збірник Епрон СРСР, т. 23-25, 1938, с.167-193.

19. М.Л. Заферман (Полярний науково-дослідний інститут морського рибного господарства та океанографії ім. Н.М. Кніповича, Мурманськ) Розвиток вітчизняних рибогосподарських підводних досліджень.