Алвін (ППА)

«Алвін» (англ. «Alvin») — один із найвідоміших пілотованих підводних апаратів (ППА, англ. Human Occupied Vehicles, HOV). Від моменту спуску на воду здійснив понад 5 000 занурень. Максимальна робоча глибина апарата становить 6 500 м (понад 4 милі), що забезпечує доступ до близько 99 % океанського дна. Спочатку належав ВМС США, згодом був переданий Національному управлінню океанічних та атмосферних досліджень США (NOAA). Нині експлуатується Океанографічним інститутом Вудс-Гоул (англ. Woods Hole Oceanographic Institution, WHOI) у місті Вудс-Гоул, Массачусетс.

"Алвін"
Alvin
Верф	"General Mills, Electronics Group", Міннесота (з 1967 року став частиною Litton Systems)
Переданий	26 травня 1964
Проєкт
Класифікація ПЧ	Пілотований підводний апарат (ППА, англ. DSV)
Головний конструктор	Harold E. Froehlich
Основні характеристики
Швидкість (підводна)	Крейсерська — 0.5 вуз., максимальна — 2 вуз (3.7 км/год)
Робоча глибина занурення	1965 — 1 829 м (6 000 ft); 1973 — 3 657 м (12 000 ft); 1976 — 4 000 м (13 124 ft); 1994 — 4 500 м (14 764 ft); 2022 — 6 500 м (21 300 ft)
Дальність плавання	3.1 милі
Автономність плавання	Робоча: 6—10 год , аварійна — 72 год з 3 членами екіпажа (216 людино*год)
Екіпаж	3 особи (пілот- 1, науковці-2).
Розміри
Довжина найбільша (по КВЛ)	7.1 м
Ширина корпусу найб.	2,6 м
Висота	3,7 м
Середня осадка (по КВЛ)	2.3 м
Водотоннажність підводна	17 т
Потужність	Максимальна:57,6 кВт*год; корисна:43,2 кВт*год.
Озброєння

Історія

Історія «Алвіна» залежно від особливостей конструкції та робочої глибини занурення поділяється на кілька етапів.

Від задуму до створення (1956 — 1964)

Мрія про створення пілотованого підводного науково-дослідного апарата вперше почала набувати реальних обрисів 29 лютого 1956 року. Аллін Вайн з Океанографічного інституту Вудс-Гоул відвідав симпозіум у Вашингтоні, на якому учасники підготували резолюцію щодо розвитку в США національної програми пілотованих підводних апаратів. З цього початку спільнота згодом отримала батискаф «Трієст», який був досить великим і не дуже маневреним, тому потрібен був кращий апарат.

У 1960 році Чарльз Момсен (англ. Charles Momsen), керівник Бюро морських досліджень (англ. ONR—Office of Naval Research), звернувся з проханням надати вченим можливість орендувати підводний апарат за кошти ONR і знайшов зацікавлених дослідників з Океанографічного інституту Вудс—Гоул. Навесні 1962 року, після невдалих переговорів з різними виробниками підводних апаратів щодо оренди, Вайн та інші співробітники Вудс-Гоул звернулися з проханням подати пропозиції на будівництво невеликого підводного апарата за кресленнями {iw|Гарольд Фрьоліх|Бада Фрьоліха|en|Harold E. Froehlich}}, який назвав свій апарат «Seapup». Контракт на суму 472 517 доларів США отримала компанія «General Mills» для створення безіменного підводного апарата, здатного занурюватися на 1 829 м (6 000 футів)

У грудні 1962 року фірма Horne and Clyde, Houston виготовила для компанії «General Mills» три сталеві сфери HY-100 діаметром 1,83 м (6 футів), а навесні 1963 року в них було вирізано отвори для ілюмінаторів. Сфери №2 та №3 згодом використали для створення підводних апаратів ВМС США «Сі Кліфф» та «Тартл».

Тим часом у Вудс-Гоулі почала формуватися експлуатаційна команда, яка назвала себе Deep Submergence Group. Вони започаткували використання назви «Алвін» (англ. «Alvin») для апарата на честь головного ініціатора і натхненника створення апарата, Алліна Вайна. Назва також вигравала від того, що збігалася з ім’ям популярного мультяшного бурундука, проте справжнім тезкою був саме доктор Вайн.

Компанія «General Mills», Electronics Group (Міннесота; з 1967 року стала частиною Litton Systems) взяла на себе будівництво «Алвіна». 26 травня 1964 року апарат був переданий Вудс-Гоулу, а введення в експлуатацію відбулося 5 червня того ж року. Пілоти Білл Рейні (англ. Bill Rainnie) та Марвін МакКаміс (англ. Marvin McCamis) здійснили перші кілька занурень. Загалом у районі Вудс-Голу було виконано 77 мілководних прив’язаних занурень на глибини до 21,3 метра (70 футів), а перше вільне занурення апарата відбулося 4 серпня 1964 року на глибину 16 м (35 футів).

1965—1972. Сталева сфера. Робоча глибина до 1 829 м (6 000 ft)

У 1965 році було побудоване перше судно забезпечення апарата з пари надлишкових військово-морських понтонів, і так з’явився катамаран «Лулу» (англ. Lulu), названий на честь матері Алліна Вайна. У березні Lulu і «Алвін» здійснили свій перший рейс до острова Андрос на Багамах для інспекції підводної прослуховувальної системи ARTEMIS у районі Tong-of-the-Ocean.. Спочатку Lulu з апаратом зупинилися в Порт-Канавералі для випробувань, а згодом продовжили шлях на Багами, де успішно виконали 12-годинне безпілотне прив’язане випробувальне занурення на глибину 2 286 м (7 500 футів). 20 липня 1965 року пілоти Рейні і МакКаміс здійснили перше занурення на 1 829 м (6 000 футів) для отримання сертифікації ВМС США.

У січні 1966 року над Іспанією зіткнулися бомбардувальник B-52 та літак-заправник, унаслідок чого одна з водневих бомб упала в Середземне море поблизу Паломареса (Іспанія). Команду «Алвіна» залучали до спроби пошуку та підйому боєприпаса у взаємодії з буксированим апаратом ВМС США CURV. У лютому 1966 року «Алвін» разом із пересувними технічними апаратами було завантажено на вантажні літаки ВПС США та доставлено до Роти (Іспанія). Протягом наступних двох місяців апарат, діючи з десантного корабля-дока ВМС, обстежував дно моря біля узбережжя Іспанії в пошуках втраченої бомби. 15 березня її вперше вдалося виявити, проте під час спроби закріпити підйомні троси боєприпас зсунувся вниз по схилу на більшу глибину, і пошуки довелося продовжити. 2 квітня бомбу знову знайшли, а 7 квітня її підняв апарат CURV.

У 1967 році, під час занурення №202 6 липня, апарат на глибині близько 610 м (2 000 футів) зазнав нападу риби-меча. Вона застрягла в обшивці «Алвіна» й була піднята на поверхню (а згодом приготовлена на вечерю). Під час занурення №209 у районі каньйону Гідрографер було виявлено, сфотографовано та обстежено літак ВМС США F6F, який, як згодом з’ясувалося, випадково впав за борт авіаносця під час тренувальних польотів 1944 року (пілот тоді врятувався). 24 вересня, під час занурення №224, апарат втратив маніпулятор під час складного підйому. Згодом його було знайдено та піднято 15 жовтня під час занурення №236. Маніпулятор відремонтували й встановили знову.

16 жовтня 1968 року, під час занурення №308, троси кріплення колиски «Алвіна» обірвалися, і апарат із відкритим люком зісковзнув у воду. Пілот і два спостерігачі швидко залишили апарат перед тим, як він затонув на глибині 1 524 м (5 000 футів). Несприятливі погодні умови та недостатнє обладнання для підйому не дозволили виконати операцію з порятунку апарата до кінця року.

«Алвін» залишався на дні до 1969 року. Для його підйому було залучено пілотований підводний апарат "Алюмінаут" (англ. DSV Aluminaut), створений компанією Reynolds Aluminum Company) та науково—дослідне судно R/V Mizar. Операція вимагала встановлення підйомної балки у люк «Алвіна» (для цього пілотам "Алюмінаута" довелося зламати рубку апарата). Mizar підняв «Алвіна» на глибину 15,24 м (50 футів), де водолази обмотали корпус тросами та сітками, щоб уникнути втрати деталей. Потім апарат відбуксирували до Мартас-Він’ярд, де його кран підняв із води. Загалом підводний апарат зазнав незначних конструктивних ушкоджень (за винятком рубки). Після десятимісячного перебування під водою «Алвін» пройшов капітальне відновлення.

У 1971 році перше занурення «Алвіна» після відновлення відбулося 17 травня під номером 309. Під час занурення №345, коли доктор Рут Тернер побувала на цьому апараті, відбулося перше наукове занурення з жінкою—спостерігачем. Під час занурення №364 біля острова Велика Багама на дні «Алвін» зазнав нападу великого блакитного марліна. Риба пошкодила підводні прожектори й рубку апарата, а також завдала значних ушкоджень самій собі.

У 1972 році була проведена серія занурень з біологічними дослідженнями на станції Марта—Він’ярд, з геологічними та біологічними дослідженнями в ущелині Гудзон, а в затоці Мейн (геологія) — для проведення навігаційних та бурових експериментів.

1973—1975. Перша титанова сфера. Робоча глибина до 3 657 м (12 000 ft)

Навесні 1973 року було встановлено новий титановий міцний корпус та систему змінного баласту. Після серії гідравлічних випробувань апарата в Меріленді «Алвін» офіційно отримав сертифікацію для занурень на глибину до 3 657 м (12 000 ft).

У 1973 році FAMOUS експедиція (французько-американське дослідження серединно-океанського підводного середовища) була масштабною міжнародною ініціативою з дослідження океанічного дна. Завдяки спільному партнерству, уряди США та Франції профінансували глибоководні підводні дослідження з допомогою пілотованих підводних апаратів для фотографування та картографування Серединно-Атлантичного хребта, гірського ланцюга на дні океану, де Північноамериканська тектонічна плита зустрічається з Євразійською та Африканською плитами. Під час цього історичного проєкту були використані американський підводний апарат «Алвін» та французькі підводні апарати «Cyana» та «Архімед».

У травневому номері 1975 року журнал National Geographic опублікував статті про проєкт, автори яких — вчені WHOI Роберт Баллард та Джим Хертцлер.

У 1975 році «Алвін» здійснив обстеження місця захоронення радіоактивних відходів. Була створена нова глибоководна дільниця на дні моря південніше мису Код на глибині 3 657 м (12 000 ft).

1976—1993. Перша титанова сфера. Робоча глибина до 4 000 м (13 124 ft)

У 1976 році «Алвін» отримав сертифікацію для занурень на глибину до 4 000 м (13 124 ft). Серія геологічних занурень охопила Кайманський жолоб (англ. Cayman Trench), а військово-морські занурення проводилися поблизу Сент-Круа та Tongue of the Ocean. Біологічні дослідження проводилися на шельфі, схилах та в каньйонах на південь від мису Код. З місця захоронення радіоактивних відходів біля узбережжя Нью—Джерсі було піднято одну бочку з відходами.

У 1977 році проводилися геологічні дослідження в Розломі Галапагоських островів. Головним відкриттям стала велика кількість екзотичних видів тварин на теплових джерелах і в їхній безпосередній близькості в районі Галапагоських островів, що спричинило виникнення теорій щодо походження життя. Оскільки світло не проникає в глибокі води, вчені дійшли висновку, що хімія цих організмів базується на хемосинтезі, а не на фотосинтезі.

У 1978 році було встановлено нову титанову конструктивну раму. Продовжувалися дослідження радіоактивних відходів та біологічні дослідження біля Східного узбережжя США. Проводилися роботи на Серединно—Атлантичному хребті для вивчення тектоніки плит у зоні розширення.

У січні та лютому 1979 року відбувались біологічні та геологічні експедиції до Галапагоських островів. Журнал National Geographic знімав занурення для високо оціненої спеціальної програми «Dive to the Edge of Creation». У квітні та травні «Алвін» здійснив свій перший візит до Східно—Тихоокеанського підняття. Ці геологічні занурення виявили гарячі водяні джерела, або «чорні курці», що викидають перегріту воду температурою 350 °C (650 °F). Багато тих самих тварин, що були знайдені на галапагоських джерелах, зустрічалися й тут, біля узбережжя Мексики.

У січні 1980 року «Алвін» здійснив своє 1 000—е занурення на Розломі Галапагосів. Про підводний апарат BBC зняла спеціальну телевізійну програму.

У 1982 році розклад включав занурення на Східно—Тихоокеанському піднятті та в басейні Гуаймас. Ведучий CBS News Волтер Кронкайт здійснив занурення № 1 211 до гарячих джерел.

У 1983 році капітальний ремонт «Алвіна» у Вудс——Гоулі включав додавання Т—подібного з’єднання на рамі підводного апарата для можливості підйому за єдиною точкою зверху, замість використання ліфтового методу. Водночас R/V (англ. Research Vessel) Atlantis II було підготовлено до нової ролі судна забезпечення для «Алвіна». Ці масштабні модифікації проводилися під час планового середньострокового ремонту «Atlantis II». До кормової частини судна було додано великий А—подібний кран для спуску та підйому «Алвіна».

У 1984 році «Atlantis II» з «Алвіном» вирушили з Вудс-Гоулу в січні до Чарлстона, Південна Кароліна. Після фінальної підготовки та випробувань у гавані, включаючи перший реальний спуск і підйом «Алвіна» за допомогою А—подібного крана, відбулася геологічна експедиція на плато Блейк. Було проведено кілька операцій підйому у неспокійних водах, що підтвердило ефективність системи А—крана навіть за умов, далеких від ідеальних. Занурення на хребтах Хуан-де-Фука та Горда біля узбережжя Орегону та Вашингтона в липні виявили активність гідротермальних джерел «чорного курця» у цьому північному центрі розширення.

Більшість робіт «Алвіна» у 1985 році була зосереджена на вивченні спільнот навколо гідротермальних джерел у басейні Гуаймас у затоці Каліфорнія, на Східно—Тихоокеанському піднятті біля Мексики та поблизу Галапагоських островів. Успішно випробовувалося нове обладнання для відбору зразків та фотографування глибинних вод, кероване безпосередньо з «Алвіна».

Першу частину 1986 року було присвячено завершенню капітального ремонту «Алвіна» з удосконаленням системи рушіїв, електрики та приладів підводного апарата. Великі кормові та малі бічні пропелери були замінені на шість невеликих електричних рушіїв для підвищення швидкості та маневреності. Гідравлічна система руху була замінена на безщіткові двигуни постійного струму, спеціально розроблені для «Алвіна», що забезпечило підвищену надійність, ефективність та продуктивність. Під час ремонту були внесені й інші покращення: модернізовано засоби аварійного скидання, вантажопідйомність, внутрішнє розташування титанової сфери для екіпажу та систему запису й відображення даних.

У липні значну увагу медіа привернули занурення до уламків RMS (Royal Mail Ship) Titanic. Запущений із судна забезпечення RV Atlantis II, апарат перевозив доктора Роберта Балларда та двох супутників до місця аварії лайнера, який затонув у 1912 році після зіткнення з айсбергом під час свого першого трансатлантичного рейсу. «Алвін» здійснив 12 занурень для випробування прототипу роботизованого апарата Jason Jr. та для фотодокументування судна. Апарат провів детальне фотографування та огляд уламків «Титаніка». Багато фотографій експедиції було опубліковано в журналі National Geographic Національного географічного товариства, яке виступало одним із основних спонсорів експедиції.

Команда Вудс-Гольського океанографічного інституту, яка працювала над експедицією на «Титанік», також досліджувала уламки підводного човна USS Scorpion (SSN-589), підводного човна класу Skipjack, озброєного ядерними торпедами, який затонув біля узбережжя Азорських островів у 1968 році за невідомих обставин. «Алвін» отримав фотодокументацію та інші дані моніторингу навколишнього середовища з місця затоплення Scorpion.

У 1987–1988 роках «Алвін» працював у Тихому океані. У 1987 році відвідування порту в Токіо на початку серпня привернуло тисячі відвідувачів, зокрема спадкоємця престолу Японії Акіхіто.

Протягом семи місяців 1989 року «Алвін» проходив трирічний капітальний ремонт, головним завданням якого була заміна електричних проходів через корпус підводного апарата.

У 1990 році проводилися роботи на хребті Хуан-де-Фука для підтримки геофізичних досліджень кори Землі, а також здійснювалася міждисциплінарна робота для NOAA на південному кінці хребта. Дві серії занурень на підводній горі Фіберлінг на захід від Каліфорнії займали більшу частину осені, тоді як короткі експедиції до басейну Санта-Каталіна на початку та наприкінці листопада дозволили провести дослідження бентосної біології та інспекцію «Алвіна» для ВМС США.

У 1991 році занурення відбувалися в басейні Санта-Каталіна, де проводилися дослідження біологічних спільнот, що розвиваються на китових кістках. Дослідження продовжувалися в басейні Гуаймас у рамках експериментів із системами гідротермальних джерел. Звідти судно та підводний апарат повернулися на Східно-Тихоокеанське підняття для двох досліджень гідротермальних, вулканологічних та геохімічних процесів поблизу свердловин програми Ocean Drilling Program (ODP) та розлому Сікейрос. Після повернення до Сан-Дієго наприкінці травня «Алвін» пройшов технічне обслуговування, під час якого були замінені основні батареї та успішно проведено сертифікаційний аудит ВМС США. За тиждень до завершення технічного обслуговування команда «Алвіна» допомогла ВМС у підйомі буксованої ROV-системи CURV III, загубленої біля узбережжя південної Каліфорнії. «Алвін» швидко зібрали та здійснили чотири пошукові занурення, після чого 1 липня підводний апарат був успішно піднятий. Перша експедиція 1991 року надала команді «Алвіна» можливість провести серію інженерних тестових занурень біля Сан-Дієго. Експертів у галузі фотографії, підводного відео та акустики було запрошено взяти участь у п’яти мілководних зануреннях, щоб запропонувати покращення можливостей апарата. Експерименти включали калібрування полів зору фотокамери, оцінку нового покоління відеосвітла, якісний аналіз оптимальних конфігурацій освітлення, експерименти з витримкою для різних камер, тестування застосування недорогого фотометра та аналіз положення і продуктивності підводного апарата.

Ретельне випробування гідравлічної системи призвело до впровадження корективних заходів для досягнення заявлених характеристик. Конструктивні поради від учасників промисловості сприяли розвитку можливості відображення в реальному часі 3D-графіки положення «Алвіна» у навігаційному об’ємі та потенціалу «відео-інерціальної навігації» за допомогою комп’ютерної обробки відеозображень.

У 1993 році період капітального ремонту «Алвіна» завершився в середині березня сертифікаційними та інженерними зануреннями поблизу Бермудських островів. Далі відбулася експедиція для сейсмічних досліджень на Серединно-Атлантичному хребті, проте механічні та електричні проблеми з новими мотор-контролерами «Алвіна», стійкими до тиску, призвели до радикального скорочення програми занурень. Ремонт було проведено під час технічного обслуговування в Бермуді в квітні, після чого підводний апарат успішно завершив три серії занурень на хребті, включаючи роботу на нововиявленому полі джерел на південь від Азорських островів.

У жовтні графік «Алвіна» було змінено для експедиції до району підводного вулкана Axial Seamount з метою вивчення недавніх вулканічних викидів у полі гідротермальних джерел. Використання колишньої підводної акустичної системи раннього виявлення ВМС США дозволило вченим відстежити можливу активність. На місці дійсно було виявлено нові утворення, що підтвердило ефективність цього інструмента для виявлення подій.

1994—2010. Перша титанова сфера. Робоча глибина до 4 500 м (14 764 ft)

У 1994 році складна серія розрахунків і випробувань, проведених спільно з відділом NAVSEA (Командування морських систем) ВМС США, показала, що титановий корпус «Алвіна» здатний витримувати ще більший тиск, зберігаючи значний коефіцієнт безпеки для перебування людей. Підвищення максимальної глибини занурення на 500 м (до 4 500 м або 14 764 ft) дозволяло вченим дослідити ще близько 20 % океанського дна.

Через недостатню товщину корпусів сталевих контролерів двигунів їх довелося замінити на нові титанові, після чого було відкрито шлях до повторної сертифікації. 5 лютого три пілоти «Алвіна» здійснили історичне занурення до нової глибинної межі, що проклало шлях для подальших глибинних експедицій до Коста-Ріки.

5 червня 1994 року відзначалося 30-річчя «Алвіна». Під час урочистостей у Вудс-Голі, на яких були присутні численні військові та державні діячі, найбільш поширеним запитанням було: чи залишилися в експлуатації будь-які частини оригінального «Алвіна»? Відповідь: ні, усі частини підводного апарата були замінені протягом різних періодів його кар’єри як платформи для глибинних океанських досліджень, включно з рамою та титановим корпусом.

У 1995 році проводилися експедиції на хребет Хуан-де-Фука у рамках насиченого сезону багатопрофільної роботи, що включав 81 занурення. Більшість програм були продовженням попередніх польових досліджень, проте нові камери, сонарні системи та інші давачі, нещодавно встановлені на підводному апараті, дозволили по-новому вивчати джерела та фауну.

Лазерні далекоміри, встановлені на спонсоні, тепер давали змогу вченим вимірювати розміри об’єктів у полі зору фотокамер та відеокамер, а покращене освітлення сприяло детальному спостереженню. Два гідравлічні маніпулятори «Алвіна» можуть піднімати предмети з дна, а також активувати різноманітні прилади для забору води та осадів, розроблені для використання на великій глибині.

«Алвін» зафіксував занурення № 3 000 20 вересня. Прямий підводний телефонний та супутниковий зв’язок дозволив береговим посадовцям привітати пілота та спостерігачів під час занурення.

У 1996 році судно-носій Atlantis II було виведене з експлуатації. «Алвін» був піднятий 9 липня та переміщений до причального ангару для початку капітального ремонту. Протягом 13 років судно забезпечення підводного апарата Atlantis II відвідало всі помірні океани світу та дозволило «Алвіну» досягати місць, куди попереднє судно Lulu ніколи б не змогло дістатися.

«Алвін» завершив трирічний капітальний ремонт наприкінці березня 1997 року. Під час обслуговування не проводили жодних суттєвих модернізацій, тому більшість робіт була присвячена розбиранню, тестуванню та повторній збірці всіх механічних, електричних та електронних систем.

Нове судно забезпечення глибоководних занурень Atlantis прибуло до WHOI 11 квітня. Судно та підводний апарат залишили WHOI 2 червня й вирушили до Бермуд для проходження процесу повторної сертифікації «Алвіна» — серії післяремонтних тестових та інженерних занурень, кульмінацією яких стали занурення на глибину 4 500 м.

Перші наукові занурення 1997 року відбулися під час переходу з Бермуд до Азорських островів та під час чотиритижневої експедиції. Команда вчених з British Ridge Project (Велика Британія) та знімальна група BBC досліджували колонії гідротермальних джерел Серединно-Атлантичного хребта та взаємодії видів. Під час цієї серії занурень «Алвін» та французький підводний апарат «Nautile »зустрілися на дні океану та зняли одне одного під час двох занурень — історичний перший випадок для цих апаратів.

У 1997 році на борт судна було завантажено Jason (основний дистанційно керований підводний апарат WHOI) для підготовки до першого спільного тесту роботи ROV і «Алвіна». Саме для такої роботи було спроектовано Atlantis, що дозволяло дослідникам використовувати повний комплект підводних інструментів з однієї платформи будь-де у світі.

Під час переходу було проведено тестове занурення Jason, після чого відбулися дві тривалі експедиції до гідротермального регіону Хуан-де-Фука для геологічних досліджень. Jason і «Алвін» використовувалися по черзі для великомасштабного та дрібномасштабного відбору зразків відповідно і бездоганно виконували завдання під час повторних занурень до джерел, незважаючи на погіршення погодних умов.

До кінця 1998 року загальна кількість занурень «Алвіна» становила 3 327, середня тривалість кожного спуску — 7 годин. У переважній більшості це були занурення наукового призначення: геологічні, біологічні та хімічні.

У 2001 році Deep Submergence Group Вудс-Хоулського океанографічного інституту розпочала трирічний капітальний ремонт «Алвіна». Серед оновлених систем були контролери двигунів рушіїв, комп’ютерна система всередині корпусу, реєстратор даних та системи камер. Зовнішня система 35-мм фотокамери була знята з експлуатації на користь відео-фреймграббінгу та цифрової фотографії. Серія сертифікаційних занурень «Алвіна» почалася в середині червня, і до кінця місяця підводний апарат знову був готовий до наукових робіт. Першою програмою стала серія з 18 занурень для NSF на Серединно-Атлантичному хребті, зосереджена на біології та геології гідротермальних джерел. Експедиція завершилася в Ponta Delgada, Азори, наприкінці липня. Наступною програмою NSF стало використання камери IMAX для знімання підводного середовища хребта для подальшого включення у художній фільм. Декілька занурень здійснювалися лише з двома членами екіпажу через те, що велика камера займала багато місця в сфері для персоналу.

У 2004 році «Алвін» здійснив своє 4 000-е занурення.

2011—2021. Друга титанова сфера. Робоча глибина до 4 500 м (14 764 ft)

У 2011–2012 роках «Алвін» пройшов повне розбирання та модернізацію, отримавши кілька ключових удосконалень:

• Новий, більший міцний корпус — титанова сфера з ергономічним інтер’єром для підвищення комфорту під час довгих занурень.
• П’ять ілюмінаторів замість трьох, що покращує огляд та забезпечує перекривання полів зору пілота та двох спостерігачів.
• Нове освітлення та системи високої чіткості для фотографування.
• Нова синтетична піна для забезпечення необхідної плавучості.
• Покращена система керування та управління апаратом.

Сфера стала на 1 дюйм товщою, а її внутрішній об’єм збільшився на 27 кубічних футів. Титанову раму «Алвіна» модифікували в Нью-Джерсі для встановлення нової сфери, а нова синтетична піна була виготовлена та змонтована для забезпечення плавучості збільшеної маси апарата. Усі гвинти тепер могли від’єднуватися у разі заплутування, так само як і маніпулятори, акумуляторні батареї та робоча платформа для наукових приладів. Було встановлено камери високої чіткості та світлодіодне освітлення, а волоконно-оптичні кабелі забезпечували передачу відеосигналу високої якості до реєстраторів усередині сфери.

У 2013 році остаточне складання «Алвіна» тривало перші місяці року. Основні зусилля пізньої зими та ранньої весни були спрямовані на отримання сертифікації підсистем апарата від Naval Sea Systems Command (NAVSEA), органу, що видає сертифікати безпеки. Деякі підсистеми, особливо життєзабезпечення, пройшли додаткову перевірку. Протягом літа та ранньої осені команда продовжувала працювати з NAVSEA над сертифікаційними питаннями. Техніки на борту Atlantis виконали кілька невеликих проектів для підготовки субмарини до занурень. NAVSEA завершило перевірку конструкцій і офіційно затвердило системи як безпечні для використання у листопаді 2013 року. Було проведено тест на крен/стабільність, а також припортові випробування. Далі «Алвін» пройшов ходові випробування, занурюючись на поступово більші глибини, і успішно здійснив сертифікаційне занурення з спостерігачем NAVSEA на глибину 3 729 метрів 18 листопада. Через відсутність найближчої більшої глибини та обмежений час рейсу не вдалося завершити сертифікаційне занурення на проектну глибину 4 500 метрів під час цієї кампанії.

У 2014 році команда «Алвіна» розпочала мобілізацію для наукового верифікаційного рейсу в Мексиканській затоці. Ця експедиція залучила науковців з усіх куточків США для проведення серії складних досліджень, щоб перевірити ефективність оновленого апарата та готовність до відновлення операцій у рамках Національної програми глибоководного занурення. Було протестовано все наукове обладнання підводного апарата.

Експлуатаційний 2015 рік підводного апарата розпочався наприкінці січня з п’яти кваліфікаційних занурень, щоб офіційно підтвердити робочу глибину «Алвіна» до 4 500 метрів. Аудитори NAVSEA супроводжували команду під час занурень на поступово більшу глибину, демонструючи можливості апарата та готовність до повної сертифікації.

У 2016 році команда з Національної ради з безпеки транспорту (NTSB) використовувала Alvin Observation Vehicle (AOV) — дистанційно керований відеоапарат для пошуку реєстратора даних судна El Faro, що затонуло біля Багамських островів. AOV і AUV Sentry змогли знайти реєстратор серед уламків і відмітити його місце для подальшого вилучення ВМС США.

Операційний рік 2020 був коротшим за звичайний через початок п’ятирічного капітального обслуговування та другої фази модернізації «Алвіна».

У 2021 році «Алвін» здійснив два занурення у траншеї — на 3 550 та 5 338 метрів, останнє стало найглибшим зануренням підводного апарата. Це було останнє занурення у 2021 році, оскільки після підйому на поверхню було виявлено пошкодження синтетичної пінопластової плавучості. Було визначено, що для належного ремонту підводний апарат потрібно розібрати,. Відновлення плавучості та модифікація кріплення рами планувалось протягом шести місяців, з прогнозованим поверненням у експлуатацію у червні 2022 року.

2022—2025. Друга титанова сфера. Робоча глибина до 6 500 м

Починаючи з 2020 року, розпочалася друга фаза модернізації «Алвіна» для роботи на глибинах до 6 500 м (21 300 ft). Першою фазою була перебудова 2014 року з новою, збільшеною титановою сферою для екіпажу та відновленою конструкційною рамою. У рамках другої фази «Алвін» отримав нові титанові баластові сфери, другий маніпулятор Schilling, систему фотографування 4K, кілька нових модулів синтетичної піни, модернізовану гідравлічну систему та нові рушії.

У 2022 році «Алвін» успішно пройшов ходові випробування та отримав сертифікацію для занурень до 6 500 м.

Перша експедиція, що вирушила з Woods Hole 5 липня 2022 року до Сан-Хуана, Пуерто-Ріко, продовжила ходові випробування підводного апарата, розпочаті у 2021 році. Було виконано серію занурень поступово на більшу глибину поблизу Північно-Американських Сеймантів та в Траншеї Пуерто-Ріко, що завершилося сертифікацією підводного апарата на нову максимальну глибину 6 500 м під час занурення № 5 086 21 липня

Наступне плавання, що вирушило з Сан-Хуана наприкінці липня, було присвячене науковій верифікації — перевірці роботи комплексу наукових інструментів для відбору зразків, встановлених на «Алвіні». Маршрут рейсу пролягав на північ до Тампи (Флорида) із зануреннями у Пуерто-риканському жолобі та Кайманському прогині.

На борту перебувала численна група дослідників, які провели суворе тестування нових можливостей модернізованого апарата. Під час цього етапу було здійснено кілька занурень на глибину понад 6 000 м.

Станом на 2025 рік "Алвін" перебуває в робочому стані і працює відповідно до програм WHOI.

Експлуатація

Як і більшість апаратів для глибоководних занурень, «Алвін» зазвичай транспортується на борту свого судна забезпечення. Його спускають у воду безпосередньо перед зануренням і піднімають після завершення за допомогою відповідної системи спуску та підйому (англ. LARS — Launch and Recovery System), змонтованої на судні забезпечення.

Упродовж існування «Алвіна» для його забезпечення використовували різні судна: з 1965 по 1972 рік — катамаран Lulu; з 1984 по 1996 рік — RV Atlantis II, а також епізодично інші судна.

З 25 лютого 1998 року і дотепер носієм «Алвіна» є найбільше судно Вудс-Гольського океанографічного інституту — RV Atlantis (AGOR-25), де AGOR (англ. Auxiliary General Oceanographic) — «допоміжне судно загального призначення для океанографічних досліджень». Судно обладнане дизель-електричною пропульсивною установкою потужністю 4 500 кВт (3 дизель-генератори по 1 500 кВт) та здатне розвивати швидкість до 11 вузлів. Екіпаж Atlantis налічує 22 моряка, 24 науковця, 12 фахівців групи глибоководних операцій та 2 техніки SSSG (Special Submarine Support Group). Усі судна забезпечення належали ВМС США та експлуатувалися WHOI.

«Алвін» використовує чотири сталеві вантажі масою 94 кг (208 фунтів) кожен, які забезпечують негативну плавучість під час спуску на дно океану. Апарат має власну систему баластування та диферентування, проте використання цих вантажів дозволяє швидше досягати великих глибин. Під час кожного занурення вантажі відкидаються і залишаються на дні.

Станом на 31 грудня 2024 року "Алвін" здійснив 5 287 занурень загальною тривалістю 36 942 години. Результати досліджень, проведених за допомогою «Алвіна», були опубліковані у майже 2 000 наукових публікаціях.

"Алвін" на палубі судна-носія RV "Атлантіс"

Конструкція

«Алвін» був спроєктований як заміна батискафів та інших менш маневрених апаратів. Високої маневреності він досяг завдяки застосуванню синтетичної піни, що забезпечує плавучість і водночас є достатньо міцною, аби виконувати роль конструкційного матеріалу на великих глибинах.

Апарат має масу 17 т. Він дозволяє трьом членам екіпажу перебувати під водою до дев’яти годин на глибині до 6 500 м (21 300 футів). ППА обладнаний двома маніпуляторами та може оснащуватися спеціальним обладнанням для відбору зразків і проведення експериментів відповідно до завдань місії.

Гарольд Е. Фреліх був одним із головних конструкторів «Алвіна».

Протягом багатьох років «Алвін» неодноразово проходив капітальні модернізації для покращення обладнання та продовження терміну служби. Сучасний «Алвін» відповідає оригінальному апарату лише за назвою та загальним дизайном. Всі компоненти апарата, включно з рамою та сферою для екіпажу, були замінені щонайменше один раз. «Алвін» повністю розбирають кожні три—п’ять років для проведення повної інспекції.

Протягом існування апарата робочі глибини змінювалися:

• 1965 — 1 829 м (6000 ft);
• 1973 — 3 657 м (12 000 ft);
• 1976 — 4 000 м (13 124 ft);
• 1994 — 4 500 м (14 764 ft);
• 2022 — 6 500 м (21 325 ft).

Корпус

Перший міцний корпус ППА «Алвін» діаметром 2,1 м був виготовлений у грудні 1962 року компанією Horne and Clyde, Houston шляхом зварювання двох катаних сталевих півсфер. Сфера була оснащена трьома ілюмінаторами діаметром 12,7 см (5 дюймів).

Навесні 1973 року сталеву сферу замінили на титанову, що дозволило збільшити граничну робочу глибину апарата до 4 500 м. Новий корпус мав три ілюмінатори діаметром 12,7 см (5 дюймів). У 1976 році «Алвін» отримав сертифікацію для занурень на глибину 4 000 м (13 124 фт).

У 1994 році серія розрахунків і випробувань, проведених спільно з відділом NAVSEA ВМС США, підтвердила, що титановий корпус «Алвіна» здатний витримувати занурення до 4 500 м із необхідним коефіцієнтом безпеки для перебування людей.

Протягом 2011— 2013 років «Алвін» за фінансування Національного наукового фонду США (NSF) пройшов комплексну модернізацію, яка суттєво розширила його можливості й забезпечила доступ майже до всього океанського дна.

Модернізація відбувалася у два етапи. Після завершення першого етапу в 2013 році «Алвін» отримав низку нових удосконалень, зокрема:

• нову, більшу сферу для екіпажу з ергономічним інтер’єром, що підвищує комфорт під час тривалих занурень;
• п’ять ілюмінаторів замість трьох, які поліпшили огляд і забезпечили перекривання полів зору для пілота та двох спостерігачів;
• нову синтактичну піну для плавучості;.

Міцний корпус апарата являє собою титанову сферу внутрішнім діаметром 2,1 м (83 дюйми) зі стінками товщиною 7,4 см (2,9 дюйма). Сфера обладнана п’ятьма ілюмінаторами: трьома передніми діаметром 17 дюймів і двома бічними діаметром 12 дюймів. Загальний внутрішній об’єм становить 4,8 м³. Компанія Horne and Clyde, Houston виготовила три такі сфери; дві з них згодом були використані для підводних апаратів ВМС США «Сі Кліфф» і «Тартл».

Люк апарата діаметром 0,48 м (1 фут 7 дюймів).

Рушійно-стерновий комплекс

Початковий варіант

Під водою ППА «Алвін» розвивав швидкість до 2,5 вузлів і міг виконувати маневри у тривимірному підводному просторі. Спочатку апарат був оснащений трьома гвинтами. Маршовий п’ятилопатевий гвинт діаметром 1 219 мм розташовувався в кормі та був захищений насадкою, яка могла відхилятися від нейтрального положення в горизонтальній площині на ±50°. Для повного розвороту апарату на місці потрібно було близько 45 секунд.

Два маневрові реверсивні гвинти діаметром по 356 мм, також встановлені в насадках, розташовувалися по бортах за пластиковою рубкою висотою 1,5 м. Вони створювали тягу вгору або вниз, а при повороті загальної штанги забезпечували додаткову тягу вперед або назад. Управління всіма гвинтами здійснювалося за допомогою однієї ручки літакового типу з кабіни пілота.

Модернізації ППА

У 1986 році був завершений капітальний ремонт із удосконаленням системи рушіїв. Великі кормові та малі бічні пропелери були замінені на шість невеликих електричних рушіїв, що підвищило швидкість і маневреність апарата. Гідравлічна система руху була замінена на безщіткові двигуни постійного струму, спеціально розроблені для «Алвіна», що забезпечило більшу надійність, ефективність і продуктивність.

Після модернізації три кормові двигуни забезпечували рух уперед і назад; два з них могли повертатися вниз і допомагати двом вертикальним двигунам, розташованим у середній частині апарата. Ще один кормовий двигун слугував для повороту апарата в горизонтальній площині.

У 1994 році через недостатню товщину корпусів сталевих контролерів двигунів їх замінили на нові титанові, що відкривало шлях до повторної сертифікації апарата на робочу глибину 4 500 м. 5 лютого три пілоти «Алвіна» здійснили історичне занурення до нової глибинної межі.

У 2001 році Deep Submergence Group Вудс-Хоулського океанографічного інституту розпочала трирічний капітальний ремонт «Алвіна». Серед оновлених систем були й контролери двигунів рушіїв.

Починаючи з 2020 року, розпочалася друга фаза модернізації «Алвіна» для роботи на глибинах до 6 500 м (21 300 футів). У рамках цієї фази апарат отримав нові рушії, а у 2022 році успішно пройшов ходові випробування та отримав сертифікацію для занурень на цю глибину.

Енергетична система

Джерелом електроенергії слугують дві групи свинцево-кислотних акумуляторів, кожна напругою 120 В та ємністю 140 А·год. Вони розташовані в маслозаповнених акумуляторних боксах.

Система занурення — спливання

Під час занурення в баластові цистерни надходить понад 600 л морської води, а при підході до поверхні стиснене повітря витісняє воду з цистерн. Система баласту змінного об’єму складається з шести алюмінієвих сфер, з’єднаних трубопроводом із гумовими мішками—варіаторами, які можуть змінювати свій об’єм. Щоб надати «Алвіну» додаткову негативну плавучість, масло з мішків перекачують в алюмінієві сфери, зменшуючи об’єм апарата та забезпечуючи його занурення.

Починаючи з 2020 року, розпочалася друга фаза модернізації «Алвіна» для роботи на глибинах до 6 500 м (21 300 футів). У рамках цієї фази апарат отримав нові титанові баластові сфери, кілька нових модулів синтетичної піни. У 2022 році «Алвін» успішно пройшов ходові випробування та отримав сертифікацію для занурень на цю глибину.

Диферентна система

Диферентування «Алвіна» здійснюється шляхом перекачування ртуті між носовою та кормовою цистернами. Це дозволяє створювати диферент у межах ±30°. Дві носові та одна кормова диферентні сфери заповнені наполовину маслом і наполовину ртуттю. При перекачуванні масла по трубопроводу, що з’єднує верхні частини сфер, ртуть приводиться в рух і переміщується по нижньому трубопроводу у носову або кормову частину апарата.

Навігаційне та наукове обладнання

У 2001 році Deep Submergence Group Вудс-Хоулського океанографічного інституту розпочала трирічний капітальний ремонт «Алвіна». Серед оновлених систем були комп’ютерна система всередині корпусу, реєстратор даних та системи камер. Зовнішню систему 35-мм фотокамери було виведено з експлуатації на користь відео-фреймграббінгу (отримання окремих зображень із відеозапису) та цифрової фотографії.

Протягом 2011—2013 років «Алвін» за фінансування Національного наукового фонду США (NSF) пройшов комплексну модернізацію, яка суттєво розширила його можливості та забезпечила доступ майже до всього океанського дна.

Модернізація «Алвіна» відбувалася у два етапи. Після завершення першого етапу в 2013 році апарат отримав низку нових удосконалень, зокрема:

• нову систему освітлення та високоякісне відеообладнання високої чіткості (HD);
• удосконалену систему керування.

Після модернізації «Алвін» має таку систему освітлення:

• 12 каналів освітлення по 10 А кожен із загальним запобіжником на 80 А;
• кілька регульованих світлодіодних ламп;
• робоче та аварійне освітлення;
• забортне освітлення дна;
• лазери для оптичної прив’язки розмірів.

На "Алвіні" передбачене автоматичне утримання курсу, висоти та глибини. Апарат має 7 гвинтів, які забезпечують рух у тривимірному просторі.

Було додано камери високої чіткості, а волоконно-оптичні кабелі забезпечують передачу високоякісного відеосигналу до реєстраторів всередині сфери.

Починаючи з 2020 року, розпочалася друга фаза модернізації «Алвіна» для роботи на глибинах до 6 500 м (21 300 футів). У рамках цієї фази апарат отримав другий маніпулятор Schilling та систему фотографування 4K. У 2022 році «Алвін» успішно пройшов ходові випробування та отримав сертифікацію для занурень на цю глибину.

Аварійне обладнання

Початковий варіант

У разі аварії, якщо попередні версії «Алвіна» застрягали під водою з екіпажем всередині, верхню частину апарата, включно з титановою сферою, можна було від’єднати за допомогою органів керування всередині корпусу. Після цього вона спливала на поверхню неконтрольовано.

Через нижній отвір у сфері було заведено привід аварійного відокремлення носової частини апарата. Сфера для екіпажу з блоками синтактика, яка має позитивну плавучість, у разі аварії могла відділитися від корпусу й спливти на поверхню. Також у разі аварії бокси з акумуляторами могли бути скинуті пілотом. До аварійно-скидних елементів належали також маніпулятор і ртуть диферентної системи.

Модернізація ППА

У 2011–2012 роках «Алвін» пройшов повне розбирання та модернізацію, під час якої отримав кілька ключових удосконалень. Всі гвинти стали від’єднуваними у разі заплутування, а також була передбачена можливість аварійного від’єднання маніпуляторів, батарей і робочої платформи для наукових приладів.

Галерея

• 
• 
• 
• 

Див. також

• 13677 Алвін — астероїд, названий на честь апарата.
• Ліза Левін

Джерела

Література

• Войтов Д.В. Подводные обитаемые аппараты. — Москва : АСТ, Астрель, 2002. — 303 с. — ISBN 5-17-012663-0. — (рос).

Інтернет-ресурси

• National Deep Submergence Facility. Specifications. — Режим доступу: https://ndsf.whoi.edu/alvin/specifications/. — Дата звернення: 22 серпня 2026.
• Woods Hole Oceanographic Institution. History of Alvin. — Режим доступу: https://www.whoi.edu/what-we-do/explore/underwater-vehicles/hov-alvin/history-of-alvin/. — Дата звернення: 26 січня 2026.
• Woods Hole Oceanographic Institution. Underwater Vehicles. — Режим доступу: https://www.whoi.edu/what-we-do/explore/underwater-vehicles/. — Дата звернення: 26 січня 2026.

Посилання

• Документальний фільм «Dive to the Edge of Creation» / National Geographic, 1979 р. — Режим доступу: https://www.youtube.com/watch?v=62KBlDLgzKc. — Дата звернення: 18 серпня 2026. — (англ.).