Как изобретали акваланги? Первые водолазные костюмы

Люди — удивительно непоседливые и любопытные существа. «А что там, за поворотом?» — путешественники постепенно, шаг за шагом, обогнули шар земной и обследовали все его уголки, даже самые неуютные для человека.

«А как бы потрогать вон ту красивую веточку коралла во-о-он там, под водой…» — и ныряльщики прыгали за борт лодки, чтобы принести, обработать и продать оную веточку. Вначале они долго и активно вдыхали и выдыхали воздух, потом прыгали с камнем за борт, достигали дна, хватали, до чего удавалось дотянуться — и сразу же всплывали, возвращаясь к чистому воздуху. На детальный выбор, что схватить, во время нырка времени не было.

Это с одной стороны. А с другой стороны… Еще в романе «20000 лье под водой» у Жюля Верна герои часами ходили по дну в водолазных костюмах, снабженных дыхательными аппаратами Рукейроля-Денейруза, усовершенствованных лично капитаном Немо… А что там было совершенствовать?

Бенуа Рукейроль, французский горный инженер, в 1866 году изобрел и запатентовал прибор, регулирующий подачу воздуха с поверхности для горняков, находящихся в сильно загазованной атмосфере. Этот прибор был частью специального костюма для спуска в загазованные шахты с целью проведения там спасательных работ.

Лейтенант французского флота Огюст Денейруз узнал об изобретении и предложил усовершенствовать его для работы под водой. Аппарат содержал мембранный механизм, понижавший давление до нужного — в зависимости от силы давления воды на глубине.

Прибор Рукейлоля-Денейруза был пращуром акваланга и обладал кучей недостатков, главным из которых было фактическое отсутствие автономности. Мембранный механизм регулирования давления воздуха, поступавшего к водолазу, не позволял работать со сжатым воздухом давлением более чем 10−12 атмосфер. К тому же техника того времени не позволяла достаточно сильно сжимать воздух, посему реальной автономности в аппарате было всего несколько минут.

Все прочее время прогулки под водой водолаз дышал воздухом, подаваемым по шлангу с поверхности. И надо было обладать воображением Жюля Верна и его верой в разум человека, чтобы из этого «гадкого утенка» произвести руками капитана Немо практически будущий акваланг.

Давайте попробуем разобраться — в чем, собственно, проблема у водолаза? Сделал трубку подлиннее — и гуляй по дну, дыша воздухом с поверхности! Беда в том, что, скажем, на глубине 10 м давление по сравнению с атмосферным удваивается. И если попробовать, погрузившись даже на метр, сделать вдох через дыхательную трубку в метр длиной, то человек почувствует, что давление воды сделать вдох не позволяет.

Дело в том, что одна атмосфера соответствует давлению примерно 1 кг/см2. Площадь грудной клетки человека составляет примерно 600 см2. Это означает, что при погружении всего на метр при попытке дышать обычным атмосферным воздухом следует преодолеть противодействие давления воды примерно в 60 килограммов. А каково пытаться дышать атмосферным воздухом, если погрузиться еще глубже?

В XIX и первой половине XX века для подводных работ широко использовались водолазные костюмы. Англичанин Чарльз Энтони Дин еще в 1823 году запатентовал «шлем для пожарных». Когда через 5 лет, в 1828 году, Чарльз и его брат Джон объединили шлем и непромокаемый подводный костюм для водолаза — появился первый водолазный костюм, или скафандр.

Металлический герметичный шлем, окошки из толстого прочного стекла, шланг, по которому с поверхности подается воздух — и клапан, надавливая на который, водолаз стравливает лишнее давление. Зазевался стравить воздух — раздувшийся костюм выбросит на поверхность. Если ты работаешь в акватории порта на маленькой глубине, то это не страшно. А вот если опустился слишком глубоко, то можно заболеть кессонной болезнью, что весьма опасно.

Генри Флюсс в 1878 году изобрёл подводный аппарат с замкнутой схемой дыхания (он был не первым — но зато более высокая надежность сделала его относительно безопасным), использующий чистый кислород (ребризер). Вскоре после начала применения аппарата стало известно, что чистый кислород, вдыхаемый под давлением, на глубине более 20 м становится токсичным, и время его вдыхания должно быть ограничено. То есть вроде бы — и можно опуститься под воду, но ненадолго. Если хочется жить.

С самого начала попыток создать прибор для дыхания под водой стало ясно, что воздух надо сжимать. Сжимать очень сильно. А потом придумать прибор, позволяющий понизить давление точно до того давления, которое соответствует глубине, на которой находится водолаз.

Первый мембранный механизм был придуман Рукейролем. А первый «легочный аппарат», сердце акваланга, был придуман Ж.-И. Кусто и Э. Ганьяном. Его хитрость была в сочетании регулятора, похожего на редуктор аппарата Рукейроля, и второго редуктора, снижавшего давление с 200−300 атмосфер в баллоне до примерно 10, поступавших на мембранный редуктор.

А с наступлением эры аквалангов при штурме глубин у водолазов появились новые проблемы. Об этом — в следующей статье.