Как люди научились дышать под водой

Одним из старейших приспособлений для длительного нахождения под водой является водолазный колокол. В своей простейшей форме это просто большая бочка с воздухом, перевернутая вверх дном, которую помещали на глубину, поблизости от того места, где нужно было произвести какие-либо работы. В колоколе человек мог восстановить дыхание и продолжить свои подводные занятия. При этом ему не нужно было тратить время и силы, чтобы подняться на поверхность. Когда до этого впервые додумались, сказать трудно, но есть сведения, что Александр Македонский использовал колокол во время осады приморского города Тира. Однако конструкция применявшаяся в начале XVII века ещё была очень примитивной. Выдающийся английский ученый и философ Фрэнсис Бэкон так описал в 1620 г. некую конструкцию на трех опорах, которую ему довелось увидеть: "Полый металлический сосуд был осторожно опущен в воду в вертикальном положении и таким образом увлек вместе с собой на дно морское содержавшийся в нем воздух". И только в XVIII веке не бог весть какую сложную идею водолазного колокола начали активно развивать.

Проблемой, оказавшейся в центре внимания изобретателей была подача в колокол свежего воздуха. Понятно, что простая трубка, соединяющая колокол с поверхностью, послужит не путем входа воздуха, а его выхода из колокола по причине давления воды снизу.

Между прочим, этой проблемой активно занимался английский астроном Эдмунд Галлей (Хэлли), тот самый в его честь которого названа знаменитая комета. Он был первым, кто сконструировал контейнер с системой подачи воздуха. Она представляла собой «тяжёлые баллоны с воздухом, которые спускались с поверхности». В дне каждого баллона было сделано вентиляционное отверстие. Воздух в баллонах находился в сжатом состоянии и выталкивался наружу через шланг наверху, который был соединён с колоколом. Клапан выпускал отработанный воздух вверх, а свежий воздух поступал из баллона.

А в 1784 г. Джон Смитон изобрел водолазный колокол, внутри которого был установлен насос, нагнетавший воздух. При работе крыша колокола располагалась выше поверхности воды.

Но водолазный колокол, как ни крути, очень громоздкая конструкция, сильно ограничивающая передвижения под водой, и в XIX веке принялись активно работать уже над этой проблемой. Развитие боевых подводных лодок –это отдельная история, которую мы оставим за кадром. Сейчас мы уделим больше внимания водолазному делу, спасательным и научно-исследовательским подводным работам.

В 1819 г. Август Зибе сконструировал «открытый» водолазный костюм, в который с помощью специального насоса по шлангу непрерывно подавался воздух с поверхности. Сам костюм состоял из шлема, прикрепленного к водонепроницаемой рубахе, открытой у пояса, что обеспечивало удаление выдыхаемого водолазом воздуха.

Изобретенный Зибе костюм нашел успешное применение во время первых попыток подъема трехпалубного 40-пушечного английского линейного корабля «Ройял Джордж», затонувшего вместе с 900 моряками и пассажирами в порту Спитхед в 1782 г. Водолазу, работавшему в костюме Зибе, приходилось, естественно, постоянно по мнить о том, что стоит ему чересчур нагнуться, как его рубаха тут же заполнится водой.

Восемнадцать лет спустя Зибе устранил этот недостаток сконструировав закрытый костюм, сделанный по тому же принципу, что и предыдущий, но представляющий собой сплошной комбинезон, который доходил до щиколоток и герметично соединялcя со свинцовыми башмаками. Костюм покрывал все тело кроме кистей рук, и на запястья одевались водонепроницаемые манжеты. Избыточный воздух выходил из клапана в шлеме. Вещь была довольно удобная, но постоянным источником дискомфорта и даже опасности, является шланг. Он ограничивает радиус действий, может перекрутиться и перекрыть кислород, наконец, им можно за что-нибудь зацепиться или в нём запутаться. На очереди была разработка более автономного подводного оборудования.

В 1865 г. два француза - горный инженер Рудейколь и лейтенант военно-морского флота Денейруз изобрели предшественник акваланга - аппарат Рудейколя-Денейруза. Он состоял из резервуара, крепящегося на спину, и маски закрывавшей лицо. В резервуаре воздух мог находится под давлением 30 – 35 атмосфер. Но самым интересным и важным элементом аппарата был автоматический регулятор, который подавал водолазу воздух только тогда, когда он вдыхал. Вдохом/выдохом водолаз нарушал/уравнивал давление внутри регулятора и снаружи, у загубника, тем самым открывая/закрывая мембрану.

Генри Флюсс изобрёл аппарат,где имелся медный баллон, подающий чистый кислород в дыхательный мешок. Через трубку кислород из мешка подавался к водолазу. Через вторую трубку выдыхаемая смесь поступала в банку с химическим поглотителем (У Флюсса - едким калием, но существуют и другие варианты, например, активированный уголь), который поглощал углекислый газ. Очищенный воздух шёл обратно в дыхательный мешок. Такая конструкция позволяла значительно дольше находиться под водой.

В аппарате Приера-Фернеза воздух с поверхности нагнетался насосом в баллон, а из баллона через регулятор типа Рудейколя-Денейруза поступал к плавцу. Это не автономное, а полуавтономное снаряжение. В нем человек пользуется воздухом с поверхности, а если со шлангом что-то произойдет, плавец перейдет на воздух из баллона. Кроме того, аппарат был легкий, и позволял именно плавать, а не ходить по дну.

В 1942-1943 гг. Жак-Ив Кусто и Эмиль Ганьян разработали Акваланг – подводное лёгкое(первоначально это название было именем собственным). Баллон с воздухом под высоким давлением соединялся с автоматическим регулятором, специально разработанным для дыхания под водой из баллона высокого давления. Принцип был примерно тот же, что и у Рудейколя-Денейруза, но регулятор выдерживал гораздо большее давление (100 — 150 атмосфер). Соответственно, запас воздуха, который можно было взять с собой значительно увеличивался. Используя Акваланг, можно было находиться под водой 1 — 1,5 часа.

Первые испытания проводились на реке Марна. Тогда обнаружилась неполадка: регулятор протекал. Дело в том, что клапан вдоха и выдоха находились на разной высоте и, соответственно, давление воды на каждый было разное. После размещения клапанов вдоха и выдоха на одном уровне Кусто и Ганьян запатентовали своё изобретение. Правда, потом в завод где хранился единственный экземпляр Акваланга попал боевой снаряд (ведь это было во время Второй мировой войны) и аппарат не уцелел. Но его, разумеется, восстановили.