Глубоководные буи обычно привязывают с помощью длинной швартовной системы, состоящей из тяжелых якорей, прочных тросов и подводных плавучих средств. Система должна выдерживать волны, океанские течения, штормы и годы непрерывного движения в одной из самых суровых сред на Земле.
На первый взгляд, глубоководный буй может показаться простым. Вы видите плавающий объект на воде и думаете, что он просто привязан веревкой. На самом же деле инженерные решения гораздо сложнее.
Некоторые глубоководные причалы уходят на несколько миль под поверхность. Они должны удерживать научные приборы в нужном положении, в то время как океан постоянно толкает и тянет их.
Почему глубоководным буям нужны специальные системы швартовки
Открытый океан всегда движется.
Волны обрушились на буй днем и ночью. Течения тянут систему вбок. Штормы создают огромные ударные нагрузки. Соленая вода со временем медленно разрушает материалы.
Обычная веревка, привязанная к тяжелому предмету, прослужит недолго.
Инженеры разрабатывают швартовные системы, чтобы уравновесить сразу несколько сил:
- Нисходящий вес от якорей
- Тяга кверху от плавучих средств
- Боковая сила от течений
- Повторяющееся движение волн
Задача состоит в том, чтобы удерживать буй в стабильном положении, не допуская ослабления швартовного линя или его смещения на слишком большое расстояние.
Как буй крепится к дну океана
Большинство глубоководных буев не крепятся непосредственно к морскому дну, как столб, воткнутый в землю.
Вместо этого они удерживаются на месте с помощью очень тяжелых якорей.
Эти якоря могут включать в себя:
- Стальные блоки
- Бетонные конструкции
- Большие металлические гири
- Даже колеса старых поездов
Иногда используются старые железнодорожные колеса, поскольку они очень тяжелые, прочные и широко доступны. Их вес создает то, что инженеры называют отрицательной плавучестью, которая помогает тянуть швартовную систему вниз.
На очень большой глубине якорь может находиться на глубине тысячи футов под поверхностью.
Почему стеклянные шары используются под водой
Одной из самых важных частей глубоководной швартовной системы является плавучая секция.
Инженеры часто используют полые стеклянные сферы, помещенные в твердые пластиковые оболочки. Такие поплавки создают положительную плавучесть, то есть тянутся вверх в воде.
Эта сила, направленная вверх, помогает удерживать швартовный линь в натянутом состоянии.
Без плавучести леска может слишком сильно провисать или перемещаться в сильных течениях. Ослабленная леска может привести к тому, что приборы будут дрейфовать в сторону от заданной глубины.
Стеклянные сферы также помогают поддерживать научное оборудование, размещенное под водой. Некоторые датчики должны находиться на очень большой глубине, чтобы собирать точные данные.
Этот баланс между тяжелыми якорями внизу и плавучестью вверху обеспечивает стабильность всей системы.
Из каких материалов изготавливаются швартовные лини?
Сама швартовная линия - одна из самых важных частей системы.
В зависимости от глубины, стоимости, прочности и условий океана используются различные материалы.
Стальная проволока
Стальной канат очень прочен и хорошо выдерживает большие нагрузки. Он широко используется в глубоководных системах.
Однако со временем сталь может корродировать в морской воде.
Нейлоновый канат
Нейлон эластичен и растягивается под нагрузкой. Это растяжение помогает поглощать удары от волн и резких движений.
Полипропиленовый канат
Полипропилен легок и относительно недорог. Некоторые варианты могут плавать в воде.
Кевларовый канат
Кевлар чрезвычайно прочен и практически не растягивается. Он хорошо работает при сильном натяжении.
Но есть одна серьезная проблема: стоимость.
Для швартовки в глубоком океане может потребоваться две или даже три мили лески. Использование кевлара для всей системы может оказаться очень дорогим, поэтому многие операторы выбирают более доступные материалы.
Почему швартовные лини иногда выходят из строя
Даже хорошо спроектированные швартовные системы могут выйти из строя.
В океане оборудование ежедневно подвергается постоянным нагрузкам. Со временем швартовые линии могут ослабнуть и в конце концов порваться.
К распространенным причинам относятся:
- Коррозия
- Абразия
- Усталость материала
- Штормовая нагрузка
- Постоянное растяжение
Сильные течения также могут создавать огромную боковую нагрузку на систему.
При обрыве швартовной линии буй может уйти в дрейф и потерять ценное научное оборудование.
Поэтому инженеры тщательно проверяют и тестируют швартовные системы перед их установкой.
Реальные условия океана делают все сложнее
Океанские условия часто оказываются сложнее, чем ожидалось.
Морские организмы прикрепляются к канатам и инструментам. Этот процесс называется биообрастанием. Со временем дополнительный вес изменяет поведение швартовки в воде.
Течения также могут менять направление и скорость в течение года.
Развертывание глубоководного буя - это серьезная операция, в которой могут быть задействованы большие суда, краны, лебедки и обученные морские экипажи.
Техническое обслуживание также обходится недешево. Восстановление поврежденного швартова с большой глубины может занять несколько дней или даже недель.
Заключение
Глубоководные буи остаются на месте благодаря тщательно сбалансированной системе швартовки. Тяжелые якоря тянут вниз, а подводные плавучие средства - вверх. Прочные тросы соединяют все вместе и помогают системе годами жить в суровых океанских условиях.
Хотя идея кажется простой, на самом деле глубоководная привязь представляет собой сложную инженерную задачу. Каждый элемент системы должен выдерживать давление, движение, соленую воду и постоянный стресс вдали от берега.
Именно поэтому современные океанские причалы разрабатываются с таким вниманием к весу, плавучести и долговечности.
ЧАСТО ЗАДАВАЕМЫЕ ВОПРОСЫ
На какую глубину могут опускаться буи-швартовы?
Некоторые глубоководные причалы опускаются на несколько миль под поверхность. Научные буи часто размещают в очень глубоких частях океана.
Почему стеклянные шары используются в швартовных системах?
Стеклянные шары обеспечивают сильную плавучесть, выдерживая давление на глубине. Внешняя оболочка из твердого пластика защищает их от повреждений.
Обрываются ли буи на глубине океана?
Да. Швартовные линии могут выйти из строя из-за шторма, коррозии, истирания или длительной усталости.
Почему бы не использовать цепи для всего швартова?
Цепи очень тяжелые. На большой глубине использование только цепей затруднит и удорожит развертывание системы.
Является ли кевлар лучшим материалом для швартовных линий?
Кевлар очень прочен и легок, но он также дорог. Во многих глубоководных системах используются более дешевые материалы, поскольку длина линий может составлять несколько миль.
Как долго может оставаться развернутым глубоководный буй?
Некоторые буйковые системы остаются в океане в течение нескольких месяцев или даже лет, прежде чем потребуется их обслуживание или замена.