Первые жесткие скафандры. покорение глубин- водолазное снаряжение и подводные аппараты

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 … 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/см 2 . Площадь грудной клетки человека составляет примерно 600 см 2 . 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 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.

История водолазного костюма

Люди давно хотели попасть под толщу воды и узнать, что же там происходит на дне морском, но всегда было одно маленькое препятствие — не хватало воздуха в легких, что бы продержаться под водой как можно дольше.

В помощь людям был придуман — водолазный костюм. Давайте вместе посмотрим какие были водолазные костюмы, их эволюционный путь. Сегодняшний обзор о скафандрах, о тех забавных прародителях современных гидрокостюмов, которые мы много раз видели по телевизору, в фильмах и исторических передачах.Один из первых скафандров состоял из мешковатого брезентового гидрокостюма (если его можно так назвать), шлема, который был сделан из меди, латуни или бронзы, к нему шел воздушный шланг для подачи воздуха с поверхности, в довершении всего у водолаза были тяжеленные ботинки и нож на всякий случай. Некоторые костюмы еще специально утяжеляли разнообразными грузами, что бы водолаз быстрее спустился на нужную глубину.

Костюм для погружения французского аристократа Пьера Реми де Бова, 1715 Предполагалось, что железный корсет защитит водолаза от чрезмерного гидравлического давления, а кожаная куртка сделает костюм водонепроницаемым. Два шланга присоединённые к шлему тянулись на поверхность. Один шланг для поступления воздуха (его должны были накачивать в шланг с помощью мехов), второй шланг для отвода выдыхаемого воздуха.

Аппарат для погружения Карла Клингерта, 1797 Изобретатель сам опробовал свое изобретение в реке. Верхняя часть костюма была защищена цилиндрической конструкцией, благодаря чему можно было гулять по дну реки. Костюм состоял из кожаной куртки, штанов и цилиндрического шлема, а вот ботинки к костюму не прилагались, надеюсь испытатель не порезал себе ноги о речные камни. Шлем был соединен с башенкой, в которой находился резервуар с воздухом. Резервуар не пополнялся, так что время прибывания под водой было ограничено.

Первый глубоководный скафандр с тяжёлыми башмаками Августа Зибе (Германия), 1819

Неудобство состояло в том, что если водолазу приходилось удерживать вертикальную позицию, иначе под колокол могла попасть вода. В 1937 году к колоколу было добавлено водонепроницаемое облачение, что позволило водолазу стать более подвижным. Такие шлемы использовались на протяжении более ста лет.

Водолазный костюм Альфонса и Теодора Кармагноль, Марсель, Франция, 1878 С двадцатью маленькими иллюминаторами. В чем суть такого большого количества таких маленьких экранчиков нам понять не удалось.
Аппарат Генри Флюсса, 1878 Прорезиненная маска соединялась герметичными трубками с дыхательным мешком и коробкой с веществом, поглощающим углекислый газ из выдыхаемого воздуха.

Один из первых водолазных костюмов с поддержанием давления, разработан де Плюви, 1906. Он утверждал, что совершил много погружений на глубину до 100 метров. Мы не знаем правда это или нет, но водолазный костюм выглядит забавно. Похож на робота из научно-фантастических фильмов 1950-х годов.

Три поколения водолазных костюмов немецкой фирмы «Нойфельд и Кунке», 1917-1940

Костюм третьего поколения немецкой фирмы «Нойфельд и Кунке» позволял погружаться на глубину до 160 метров и был снабжен встроенным телефоном. Мистер Перес и его новый стальной водолазный костюм, Лондон, 1925

Американские морские водолазы носили вот такие водолазные костюмы с 1918 прямо до середины 1980-х. Этот костюм позволил водолазам работать на немного больших глубинах, чем прежде и главным образом его можно было использовать на большой глубине для спасательных операций. Костюм из прорезиненной ткани защищал водолаза от холода и грязной воды.

Под такой водолазный костюм водолазы надевали теплую шерстяную одежду, что бы было теплее.
Скафандр, позволяющий водолазу значительное время работать на глубине 300 метров без долгого процесса декомпрессии. Можно сказать, что это скафандр был субмариной на одного человека. Благодаря этому скафандру водолазы больше не должны были испытывать дискомфорт от холодной воды, вдыхать сложные газовые смеси и должны были перестать бояться потенциальную кесонную болезнь. скафандр широко использовался в 70-х годах прошлого века в нефтяной промышленности. А в 1979 Сильвия Эрл установила мировой рекорд в этом скафандре. Она спустилась на 381 метр и шла по морскому дну в течение двух с половиной часов, рекорд, который до сих пор не побит.

Океан был первой чужеродной средой, куда мы отправили своего представителя. И эволюционный путь, который прошёл костюм для изучения океанских глубин, поражает воображение…В древности при попытках погружения под воду (например, в охотничьих целях) человек мог рассчитывать только на свою выносливость и отвагу. При этом первые упоминания о технических приспособлениях для погружения под воду встречаются ещё в трудах Аристотеля в IV веке до нашей эры. В своих трудах он пишет, что во времена Александра Македонского ныряльщики могли дышать под водой, опуская в него перевёрнутый котёл, в котором оставался воздух. По сути, этот перевёрнутый котёл был прототипом придуманного лишь в XVI веке водолазного колокола.

1689 г. Дени Папен предложил дополнить водолазный колокол мощным поршневым насосом, который позволял бы восполнять использованный воздух.

"Колокол опустился на дно. Затем ассистент одел на голову другой, маленький колокол, и смог немного походить по дну – насколько ему позволяла трубка, через которую он дышал оставшимся в большом колоколе воздухом. После этого сверху были сброшены бочки с дополнительным запасом воздуха, утяжелённые грузом. Ассистент отыскал их и подтащил к колоколу".

1715 г. Костюм для погружения французского аристократа Пьера Реми де Бова,
Один из двух шлангов тянулся к поверхности – через него поступал воздух для дыхания; другой служил для отвода выдыхаемого воздуха.

1715 г. Аппарат для погружения Джона Летбриджа.
Эта герметичная дубовая бочка предназначалась для поднятия ценностей с затонувших судов. В том же году, другой англичанин Эндрю Бекер разработал похожую систему, которая была снабжена системой трубок для вдоха и выдоха.

1810 г. Костюм Чонси Холл.

1819 г. Первый глубоководный скафандр с тяжёлыми башмаками Августа Зибе (Германия)
Водолазное снаряжение, состоящее из металлического шлема с иллюминатором, жестко соединенного с открытой кожаной рубахой, которую утяжеляли грузы. В шлем с поверхности подавался воздух, излишек которого выходил из-под нижнего края рубахи. Водолазный скафандр Зибе представлял собой миниатюрный водолазный колокол, позволявший водолазу погружаться на небольшую глубину и находиться под водой только в вертикальном положении. Этот вариант скафандра нашел практическое применение в 1834 году при водолазных работах на затонувшем корабле «Ройял Джордж».

19 век Трёхболтовое водолазное снаряжение, «трёхболтовка»
Данное стандартное водолазное снаряжение используется в российском ВМФ и гражданском флоте с ХIХ века и по сей день. Им комплектуются водолазные станции морских и рейдовых водолазных ботов, спасательных судов и буксиров. Не изолирует водолаза от давления внешней среды (воды). Оснащается переговорным устройством.
Состав: медный шлем, водолазная рубаха, водолазные, водолазные груза, водолазный нож в футляре, воздушный шланг или шланг-кабель,сигнальный конец или кабель-сигнал, водолазное бельё.

1878 г. Водолазный костюм с 20 маленькими иллюминаторами Альфонса и Теодора Кармагноль, Марсель, Франция,

1906 г. Один из первых водолазных костюмов с поддержанием давления, разработан М. де Плюви

1911 г. Костюм из алюминиевого сплава Честера Макдуффи весом около 200 кг

1917-1940 гг. Три поколения водолазных костюмов немецкой фирмы «Нойфельд и Кунке»
Костюм третьего поколения (произведён между 1929 и 1940 годами) позволял погружаться на глубину 160 м. и был снабжён встроенным телефоном.

1930 г. Инструктор проверяет состояние студента, лежащего в декомпрессионной камере во время занятий в школе водолазов, Кент, Англия

Странички из журнала с инструкциями о том, как смастерить собственный костюм для подводного плавания из подручных материалов вроде банки для хранения печенья или сосуда для нагревания воды

Надувной костюм

> > подводный скафандр братьев Карманолле

На фото – водолазный скафандр, который придумали в далеком 1882 году братья Альфонс и Теодор Карманолле, в городе Марселе. Точнее придумали раньше, в 1878 году начали изготовление и через 4 года закончили. Общий вес – 380 кг. Патент на изобретение был зарегистрирован 20 декабря 1882, в 2 часа 21 минуту.

Скафандр способен безопасно погрузить человека на 60 м. Это сегодня эта глубина легкодостижима дайверам и даже фридайверам, а в те годы это было приделом совершенства, и пределом для этого костюма.

Основной целью при конструировании была возможность работать в костюме под водой на большой глубине, двигать руками и ногами и эта цель была достигнута. Видеть под водой водолаз мог с помощью 20-ти визиров, которые изрядно расширяли поле зрения. Толстые стекла (14 мм толщиной) должны были сократить риск трещин от давления и были вмонтированы в короткие конические трубы, герметичность обеспечивала смесь из мастики и сурика (так мне сказал гид в музее, сам не специалист).

Шлем состоит из металлической сферы и усилен за счет двух креплений сзади. Затылочная часть доходит до середины шлема и полностью заварена, там же есть трубка для поступления воздуха. Именно на этом месте больше всего вероятность того, что водолаз сам не запутается в шлаге с воздухом.

Шлем к корпусу крепился двумя болтами. Корпус состоит из двух половин, которые тоже крепились болтами в районе груди.

Самым интересным моментом можно назвать решение свободного вращения суставами, возможность свободно сгибать локти и колени. Герметичность скафандра в суставах обеспечивалась за счет прорезиновых полосок свиной кожи (если я правильно понял со слов гида).

В локтях и плечевом суставе было до четырех пластин – сегментов, которые были закреплены в определенной последовательности, что давало возможность перемещать конечности в четырех направлениях.

На поясе и на бедрах существовала система дисков, которая позволяла делать повороты в стороны.

Мне не совсем понятно, возможно ли было в таком костюме наклоняться. Возможно, сгибы в коленях давали возможность становится на одно из них, что позволяло сделать наклон.

С четом давления, веса костюма, ограниченной видимости практикой работы под водой и ограниченными движениями остается только представлять какой физической силой и сноровкой должен был обладать человек, чтобы работать в таком скафандре.

А до изобретения акваланга оставалось 64 года…

Вживую этот экспонат можно видеть в Национальном морском музее Франции в Париже (Musee national de la Marine)

Несколько иначе обстояло дело с созданием жестких скафандров. Еще в 1715 г., примерно за 50 лет до гидростатической машины Фремине с ее охлаждавшимися водой трубами для "регенерации" воздуха, англичанин Джон Лесбридж изобрел первый бронированный, т. е, жесткий, водолазный костюм. Изобретатель полагал, что такой скафандр защитит водолаза от воздействия давления воды и позволит ему дышать атмосферным воздухом.

Как и следовало ожидать, скафандр не принес славы его создателю. Во-первых, деревянный панцирь (высотой 183 см, диаметром 76 см у головы и 28 см у ног) оставлял незащищенными руки водолаза. Кроме того, для подачи воздуха с поверхности служили мехи, совершенно неспособные создать сколько-нибудь значительное давление. В довершение всего водолаз практически был лишен возможности пошевелиться, вися лицом вниз в этом сооружении, к тому же не отличавшемся водонепроницаемостью.

Вероятно, именно одно из детищ Лесбриджа посчастливилось увидеть некоему Дезагюлье, авторитетному специалисту того времени по водолазным костюмам. В 1728 г. он следующим образом описал результаты испытаний скафандра, свидетелем которых явился: "... Эти бронированные машины совершенно бесполезны. Водолаз, у которого из носа, рта и ушей текла кровь, умер вскоре после окончания испытаний". Надо полагать, что именно так и было.

Если многолетние старания изобрести мягкий водолазный скафандр увенчались в 1837 г. созданием костюма Зибе, то творцам жесткого скафандра потребовалось еще почти сто лет, чтобы сконструировать пригодный для практического применения образец, хотя англичанин Тейлор изобрел первый жесткий скафандр с шарнирными соединениями за год до появления костюма Зибе. К несчастью, шарнирные соединения были защищены от давления воды всего лишь слоем парусины, а руки водолаза опять-таки оставались открытыми. Поскольку под водой он должен был дышать атмосферным воздухом, при погружении на любую сколько-нибудь значительную глубину их неизбежно расплющило бы давлением воды.

В 1856 г. американцу Филипсу посчастливилось предугадать основные особенности тех немногих удачных по конструкции жестких скафандров, которые были созданы уже в XX веке. Скафандр защищал не только тело, но и конечности водолаза; для выполнения различных работ предназначались управляемые водолазом клещи-захваты, проходившие через водонепроницаемые сальники, а шарнирные соединения вполне удовлетворительно решали проблему защиты от давления воды. К сожалению, всего Филипс предусмотреть не мог. Перемещение водолаза под водой обеспечивалось по мысли изобретателя небольшим гребным винтом, который располагался примерно в центре скафандра - напротив пупка водолаза - и приводился в движение вручную. Необходимую плавучесть создавал наполненный воздухом шар размером с баскетбольный мяч, закрепленный в верхней части шлема. Такой поплавок вряд ли поднял бы на поверхность даже обнаженного ныряльщика, не говоря уже о водолазе, облаченном в металлические доспехи, весившие не одну сотню килограммов.

К концу XIX в. появилось великое множество жестких скафандров самых разнообразных конструкций. Однако ни один из них ни на что не годился - их изобретатели обнаружили удивительное невежество в отношении реальных условий пребывания человека под водой, хотя к тому времени в данной области уже были накоплены некоторые данные.

В 1904 г. итальянец Рестуччи выступил с предложением, чрезвычайно сложным с точки зрения его технического осуществления, но научно вполне обоснованным. В разработанном им скафандре предусматривалась одновременная подача воздуха при атмосферном давлении в скафандр и сжатого - в шарнирные соединения. В результате отпадала необходимость в декомпрессии и обеспечивалась водонепроницаемость соединений. К сожалению, эта весьма привлекательная идея так никогда и не была осуществлена на практике.

Спустя несколько лет, в 1912 г., два других итальянца Леон Дюран и Мельчиорре Бамбино разработали, несомненно, наиболее оригинальную из всех ранее изобретенных конструкций жесткого скафандра. Он был снабжен четырьмя шарообразными колесами, изготовленными из дуба, которые позволяли буксировать скафандр по морскому дну. На шасси этого фантастического сооружения, кроме того, устанавливались фары и рулевое колесо. Не хватало только мягких сидений. Но они и не требовались. Как и в скафандре Лесбриджа, водолаз должен был лежать на животе. В этом удобнейшем положении снабженный всем необходимым мученик мог беспрепятственно разъезжать по всем подводным шоссе, которые ему посчастливилось бы найти. К счастью, до постройки дело не дошло.