Глава 2.2. Дыхательные аппараты

Дыхание под водой

Произошел ли человек в процессе эволюции или явился результа­том Божественного Творения — в любом случае умение плавать при­шло к людям в глубокой древности или было унаследовано от диких предков. Умение нырять под воду, видимо, появилось немногим поз­же. Упоминания о подводных ныряльщиках имеются в летописях, да­тированных задолго до Рождества Христова. Герой месопотамских мифов царь Гильгамеш опускался на дно моря за растением, заклю­чавшим в себе тайну вечной жизни. В древней Греции ныряльщики брали с собой под воду козьи меха, заполненные воздухом.

Согласно древним рукописям, Александр Македонский спускал­ся под воду в специально сконструированном стеклянном ящике — вероятно это был первый прообраз водолазного колокола. Принцип его действия весьма прост: если мы возьмем любой сосуд с одним от­верстием (например, обычный стакан), перевернем его отверстием вниз и опустим в воду, воздух останется в сосуде, и его давление бу­дет равно давлению окружающей воды. Вспомним закон Бойля — Мариотта: воздух сжимается во столько раз, во сколько увеличится его давление. Таким образом, на глубине 10 м, где давление воды 2 атм. (см. главу 1.1), стакан или водолазный колокол наполовину за­полнится водой. Известны упоминания о подводных колоколах времен средневековья. Одна из таких конструкций принадлежит знаме­нитому ученому Галлею, чье имя носит известная всем комета. В на­ше время водолазные колокола используются для спуска и подъема профессиональных водолазов и для иных технических задач. Сжа­тый воздух из баллонов или подающийся с поверхности по шлангу позволяет "поддувать" обитаемое пространство колокола при погру­жении и сохранять, таким образом, его объем.

Работа дыхательной системы человека, как Вы помните из гла­вы 1.2, возможна лишь при равенстве (почти равенстве) давления вдыхаемого воздуха давлению внешней среды, действующему на грудную клетку. Поэтому, дыхание под водой из трубки, соединяю­щей пловца с поверхностным воздухом, возможно лишь на очень не­большой глубине, измеряемой сантиметрами. Уже на глубине 20 — 30 см подобное занятие кроме быстрой усталости может принести и неприятные последствия для здоровья (подробнее — см. главу 3.2). Первое снаряжение с использованием сжатого воздуха, подаваемого водолазу под давлением, равным давлению окружающей среды, бы­ло предложено в 1865 г. Рукайролом и Денайрузом (Rouquayrol и Denayrouze).

С начала XX века и до настоящего времени для выполнения раз­личных подводно—технических задач используется вентилируемое снаряжение — просторный комбинезон из прочной резины, герме­тично соединенный с металлическим шлемом. Такой костюм полно­стью изолирует тело водолаза от контакта с водой. К шлему подсое­диняется шланг, по которому производится постоянная подача воз­духа с поверхности, например, с помощью ручной или автоматичес­кой помпы. В задней части шлема имеется стравливающий клапан, срабатывающий при легком нажатии на него головой. Принцип дей­ствия прост: стравливая необходимое количество воздуха, водолаз изменяет объем костюма, тем самым регулируя собст­венную плавучесть. Давле­ние воздуха внутри костю­ма, естественно, равняется давлению окружающей во­ды. Если водолаз перестает нажимать на стравливаю­щий клапан, его плавучесть увеличивается вместе с раз­дуванием костюма, что мо­жет привести к всплытию на поверхность.

Вентилируемое снаряже­ние обеспечивает ни с чем не сравнимый комфорт при выполнении работ, не тре­бующих активного передви­жения под водой. Его недос­татки — низкая мобиль­ность, необходимость гро­моздкой материальной базы (помпа, шланг и т.д.), обяза­тельное соединение водолаза с берегом или судном, наличие не­скольких квалифицированных помощников.

Новая эпоха в развитии водолазного дела началась с изобретени­ем акваланга. Э. Ганьян и Ж. — И. Кусто создали подводный аппарат, удобный и практичный в обращении, позволяющий человеку авто­номно перемещаться под водой, имея при себе достаточно большой запас воздуха. Слово "Акваланг" (Aqualung) буквально переводится как водное (aqua) легкое (lung). Так назывался первый подводный ап­парат. Это слово прижилось и используется для обозначение всех по­следующих конструкций аналогичного типа. Другим популярным названием акваланга стало английское — SCUBA — Self—Contained Underwater Breathing Apparatus (автономный подводный дыхатель­ный аппарат).

Сегодня существуют различные конструкции подводного снаря­жения и способы его классификации по разным признакам. Напри­мер, все виды водолазного снаряжения можно разделить по типу схемы дыхания: с открытой , полузакрытой и закрытой. При откры­той схеме дыхания выдыхаемый газ выводится в окружающую сре­ду, при закрытой — направляется в специальное устройство, очища­ющее его от углекислоты и обогащающее кислородом, откуда опять поступает на вдох. Подобное обновление выдыхаемого газа называ­ется регенерацией. При полузакрытой схеме часть выдыхаемого га­за идет в окружающую среду, часть — на регенерацию. Если весь за­пас воздуха находится в баллонах, несомых самим подводником, та­кое снаряжение называется автономным. Для выполнения многих технических работ удобнее шланговое снаряжение. Основное количестно воздуха подается водолазу по шлангу с поверхности, а за пле­чами у подводника лишь небольшой резерв.

В настоящей книге мы рассматриваем технику, наиболее часто используемую подводными пловцами—любителями, а именно — ав­тономное снаряжение с открытой схемой дыхания, т.е. акваланг. За пределами этой книги также остается снаряжение, приспособлен­ное к работе на газовых смесях, а не на сжатом воздухе, так как эта тема относится к более профессиональной сфере знания, чем подра­зумевает настоящее издание.

О бщее устройство акваланга

Любой акваланг состоит из баллонного блока и регулятора

(рис. 2.4 А). Баллонный блок имеет один или два (очень редко — три) баллона со сжатым воздухом, снабженных вентилем. Широкое ис­пользуются баллоны, рассчитанные на 150, 200, 230 и 300 атм. Давле­ние в баллонах называется высоким давлением. Как Вы помните (глава 1.2), человек может сделать вдох, если вдыхаемый им воздух находится под тем же давлением, что и грудная клетка. Для подачи воздуха подводнику под давлением окружающей среды служит ре­гулятор, подсоединяющийся к выходу из баллонного блока. Подав­ляющее большинство регуляторов состоит из двух элементов, в ко­торых редукция (уменьшение) давления воздуха происходит поэ­тапно. Такая схема редукции называется двухступенчатой. Устрой­ство, именуемое редуктором, осуществляет первую ступень редук­ции — уменьшает давление воздуха до величины, превышающей да­вление окружающей среды на 5—10 атм. Это давление называется промежуточным, или средним. Легочный автомат (легочник) осу­ществляет вторую ступень редукции — выравнивая давление сжатого воздуха до давления окружающей среды, которое именуется низким давлением*.

* иногда давление на выходе из редуктора называют низким давле­нием, тогда давление на выходе из легочника можно называть окру­жающим давлением