История изобретения и основной принцип устройства акваланга.

История изобретения и основной принцип устройства акваланга.

Попытки погружаться на глубину и оставаться там как можно дольше, без вреда для здоровья человек предпринимал с древних времен. Первыми водолазами были ныряльщики. Погружаясь под воду для добычи жемчуга, рыбы, раковин и прочих сокровищ, они рассчитывали только на запас воздуха в легких. Чтобы продлить время пребывания под водой, человек экспериментировал, создавая устройства, которые бы обеспечили ему «земные условия» под водой.

Древнейшим и примитивным устройством является водолазный колокол. Это перевернутый сосуд, внутреннее воздушное пространство которого позволяло ныряльщику некоторое время дышать и совершать активные действия. Его подробно описал в своих трудах Аристотель в IV веке до н.э., исходя из чего можно считать, что он и его ученик Александр Македонский неплохо ныряли.

В записках итальянского художника и инженера Леонардо да Винчи (1452—1519) сохранились эскизы дыхательной трубки, водолаза в маске с присоединенным к его груди мешком с воздухом.

Английский ученый Эдмонд Галлей (его именем названа комета) в 1691 сконструировал улучшенную версию колокола. Воздух в него подавался через шланг из утяжелённой бочки. В колоколе Галлея было предусмотрено отверстие для вывода выдыхаемого воздуха. Он лично испытывал свое изобретение на дне Темзы на глубине 18 метров.

 

Водолазный колокол

 

Стремление исследовать подводную среду привело в середине 19 столетия к созданию подводного костюма — скафандра, в который с помощью насоса нагнетался воздух. 

В 1878 году английский изобретатель Генри Флюсс изобрёл первый подводный автономный дыхательный аппарат — ребризер. Это был аппарат с замкнутой системой дыхания, когда выдыхаемый углекислый газ поглощался химическим поглотителем, затем смесь обогащалась кислородом и снова подавалась для вдоха. Но был у ребризеров и недостаток, о котором поначалу просто не догадывались: дело в том, что на большой глубине чистый кислород становится токсичным. Длительное нахождение с ребризером на глубине создавало угрозу здоровью.

В это время существовал и аппарат с открытой системой дыхания, у которого выдыхаемый воздух выводится наружу, в воду. Изначально в 1866 году французский горный инженер Бенуа Рукейроль изобрел мембранный механизм, который уравновешивал наружное давление и давление внутри лёгких человека. Его целью было создание устройства для спуска в шахты с загрязнённым воздухом для спасательных работ. Об этой разработке узнал Огюст Денейруз и предложил использовать такой же принцип для погружения под воду. Изобретатели запатентовали устройство, которое позволяло погружаться на глубину до 50 метров. Назывался аппарат аэрофор. В романе "Двадцать тысяч лье под водой" Жюль Верн описал именно такой аппарат.
Аэрофор не был автономным, что было недостатком. В то время баллоны выдерживали давление не более 40-60 атмосфер. Воздух подавали с поверхности через шланг.

В 1943 году известный исследователь Мирового океана Жак-Ив Кусто и инженер Эмиль Ганьян сконструировали первый безопасный и удобный акваланг с открытой системой дыхания (от лат. Aqua — вода и нем. lunge — легкое; т. е. буквально — «водяные легкие»). Акваланг состоял из двух баллонов со сжатым воздухом и автоматом, уравновешивающим давление воздуха с давлением воды. Наличие этого автоматического регулятора принципиально отличало устройство от предшественников. В нём система автоматически подаёт водолазу воздух под давлением, соответствующим давлению воды на его тело. Акваланг под водой позволил проводить исследования на глубине 100 метров.

Современные акваланги более совершенны и используются любителями подводного плавания в разных уголках мира.

 

aqualung

 

В зависимости от типа дыхания в дайвинге используют три типа устройств:

  • Открытая схема – устройство работает только на вдох. Выдыхается воздух в воду.
  • Полузакрытая схема – часть воздуха выдыхается в воду, вторая поступает на регенерацию.
  • Замкнутая схема – выдыхаемый воздух фильтруется и обогащается кислородом. При этом вы не вспугнете морских обитателей.

Основными элементами акваланга являются баллонный блок и регулятор. 
Баллонный блок имеет 1—2 (реже 3) баллона со сжатым воздухом, снабженных вентилем. В них закачивается дыхательная смесь, а чаще, чистый обезвоженный воздух, под высоким давлением. Дыхательные смеси состоят из кислорода, азота и гелия. Они нужны при погружении на большую глубину. Баллоны аквалангов изготавливаются из стали или алюминия. Горловина снабжена внутренней резьбой, в которую вкручивается вентиль. Баллоны бывают разного объема. Новичку для недолгих погружений хватит баллона 10 л. Для заправки баллонов используют компрессоры.

 

Общий вид акваланга

На выходе из баллонного блока имеется регулятор. Это важнейший элемент жизнеобеспечения ныряльщика. Он состоит из двух элементов. Первая ступень (редуктор) уменьшает давление приблизительно до 5—10 ат (так называемое среднее давление). В зависимости от типа соединения баллона и регулятора существуют два типа первой ступени: DIN и Yoke. Регулятор с соединением типа DIN вкручивается в вентиль баллона, а Yoke – это коннектор в виде струбцины, он надевается на вентиль, как хомут.

Первая ступень регулятора соединяется с вентилем баллона, служит связующим звеном между другими приборами и шлангами, т.к. в редукторе расположены порты высокого давления и низкого давления, для подсоединения таких важных приборов: вторая ступень, манометр, жилет компенсатор и др.

Вторая ступень регулятора — дыхательный автомат, понижает среднее давление до давления окружающей среды, давая возможность дышать аквалангисту. Вторая ступень регулятора включает загубник для выполнения вдоха, выпускной клапан для выхода выдыхаемого воздуха и продувочный механизм (нажатием кнопки открывается впускной клапан второй ступени, через который дыхательная смесь свободно поступает в воздушную камеру). 

Октопус — запасной дыхательный автомат регулятора. Эти альтернативные источники воздуха необходимы в случае отказа подачи воздуха из основного источника или октопуса партнера. Октопус окрашен в заметный желтый цвет и расположен так, чтобы его можно было легко достать в любой ситуации, на более длинном шланге.

 

 

Для безопасного погружения аквалангист должен знать давление воздуха в баллонах, глубину и время погружения. Для определения давления воздуха в баллонах используют выносной манометр, соединенный с аквалангом через шланг.