Воздушные аппараты

Воздушные аппараты известны под названием "акваланг" (водяные легкие). Первый акваланг создали в 1943 году французы Жак-Ив Кусто и Эмиль Ганьян. Акваланг состоит из одного, двух или трех баллонов с воздухом под давлением 150-200 атмосфер, легочного автомата, шлангов вдоха и выдоха, ремней крепления аппарата к телу человека. Наиболее употребительны баллоны емкостью 5 и 7 литров, но применяются также 10 – и даже 14-литровые. Важной характеристикой, определяющей пригодность баллонов к использованию, является отношение их веса в килограммах к внешнему объему в литрах. Оно не должно превышать единицы, в противном случае имеет место большая отрицательная плавучесть, затрудняющая плавание под водой и самостоятельный подъем пловца на поверхность.

Работа акваланга основана на принципе пульсирующей подачи воздуха для дыхания (только на вдох) по открытой схеме, т.е. с выдохом в воду. При этом исключается перемешивание выдыхаемого воздуха с вдыхаемым или повторное его использование, как это происходит в аппаратах с замкнутым циклом.

Дыхание в акваланге осуществляется по следующей схеме: сжатый в баллонах воздух поступает в легкие через загубник из дыхательного автомата, а выдох производится непосредственно в воду.

Воздух поочередно из каждого баллона идет через стопорные краны в металлический патрубок, соединенный с редукционным клапаном. К патрубку прикрепляется армированная резиновая трубка с манометром, находящимся на груди у пловца. Протянув руку назад и повернув стопорные краны, пловец может определить по манометру, сколько у него осталось воздуха. Манометр для пловца является тем же, чем является указатель уровня бензина для водителя автомобиля: он позволяет пловцу судить, сколько времени может он находиться под водой.

Главная часть конструкции акваланга – дыхательный (легочный) автомат, с помощью которого воздух подается к дыхательным органам человека в необходимом количестве и под давлением, соответствующим давлению окружающей воды. Специальный клапан при вдохе перекрывает трубку выдоха, а при выдохе – трубку вдоха. Тем самым предотвращается потеря свежего воздуха и вдыхание использованного. В первых моделях акваланга трубка выдоха отсутствовала, пока Кусто не обнаружил, что аппарат, прекрасно работавший, когда пловец находился лицом вниз, отказывал, если он переворачивался на спину. Это объясняется тем, что давление воздуха в дыхательном клапане и в выпускном отверстии возле рта пловца было неодинаковым. Выход был найден в том, что посредством трубки выдоха выпускное отверстие передвинули к затылку пловца.

Дыхательные автоматы по своему устройству бывают одноступенчатыми и двухступенчатыми, без разделения ступеней редуцирования воздуха и с разделением. В настоящее время используются, в основном, двухступенчатые автоматы с разделенными ступенями редуцирования. Схема их действия такова:

Редуктор 1 крепится непосредственно на баллоне со сжатым воздухом. Из него воздух по гибкому гладкому шлангу 2 поступает в дыхательный автомат 6, который размещен возле рта пловца. Дыхательный автомат разделен мембраной 5 на внутреннюю (подмембранную) и внешнюю (надмембранную) полости. В корпусе автомата размещен качающийся клапан вдоха 4 со штоком, расположенный под углом к мембране. При вдохе во внутренней полости автомата создается разрежение. Под действием наружного давления, мембрана, прогибаясь во внутреннюю полость, давит тогда на шток клапана вдоха и перекашивает этот клапан 4 относительно седла. Через образовавшийся зазор воздух поступает во внутреннюю полость автомата.

После окончания вдоха давление во внутренней полости уравнивается с наружным давлением воды, мембрана возвращается в нейтральное положение и прекращает давить на шток клапана. Тогда под воздействием силы пружины 3 клапан садится на седло и прекращает доступ воздуха во внутреннюю полость автомата. Выдох производится через клапаны выдоха, размещенные в корпусе дыхательного автомата.

Отсутствие в данной конструкции длинных гофрированных шлангов (имевшихся в прежних моделях), минимальный путь воздуха от клапана вдоха к дыхательным органам, а также к клапану выдоха, сравнительно малый объем полости дыхательного автомата – все это дало возможность значительно снизить сопротивление дыханию. В СНГ к числу аквалангов такого типа относятся АВМ-3, АВМ-5, АВМ-6, АВМ7С, АСВ-2, ШАП-62, Украина-2 и ряд других.

По сравнению с кислородными аппаратами, акваланги обладают целым рядом существенных преимуществ:

– они очень быстро приводятся в действие, достаточно открыть вентили баллонов и взять в рот загубник;

– надежны в эксплуатации и просты в обслуживании;

– безопасны как при зарядке, так и в работе;

– безопасны в применении на глубинах до 40 метров;

– использование сжатого воздуха исключает как кислородное отравление, так и кислородное голодание;

– открытая схема дыхания исключает отравление углекислым газом;

– отсутствие дыхательного мешка и легочно-автоматический принцип действия сводят к минимуму опасность возникновения баротравмы легких;

– опасность возникновения кессонной болезни также минимальна, поскольку ткани организма не успевают перенасытиться азотом.

Кроме того, акваланг позволяет человеку свободно плавать под водой, освобождая его от необходимости все время находиться в вертикальном положении или ходить по дну. Все эти достоинства аквалангов обусловили широчайшее применение их не только в военном деле, но и в подводном спорте, а также для самых разнообразных подводных работ. Их применяют спасатели, ремонтники, кинооператоры и фотографы, археологи, гидротехники, ихтиологи и многие другие.

Комбинированные аппараты

Тем не менее, боевые пловцы нуждались в еще более совершенных аппаратах, позволяющих находиться под водой значительно дольше, чем в акваланге и погружаться намного глубже 40 метров. Для удовлетворения их требований были созданы комбинированные, т.е. воздушно-кислородные дыхательные аппараты замкнутого цикла. В них с помощью регенеративной системы воздух (или газовая смесь) очищается от углекислоты и обогащается кислородом. При этом количество подаваемого кислорода меняется в зависимости от глубины и температурных условий. Так, в случае работы на большой глубине в холодной воде, когда пловец может получить кислородное отравление, он дышит одним только воздухом. А для ускорения процесса освобождения организма от азота на подъеме, пловец дышит сначала обогащенной кислородом смесью, затем чистым кислородом.

Преимущества комбинированных воздушно-кислородных аппаратов перед предыдущими очевидны. Использование их дает возможность увеличить как общее время пребывания под водой (до 5-10 часов), так и рабочее время (за счет значительного сокращения длительности декомпрессионных остановок). Иначе говоря, подобные аппараты соединяют в себе достоинства и воздушных, и кислородных приборов. Боевые пловцы в настоящее время используют в основном именно такие устройства. Среди лучших зарубежных образцов следует назвать немецкий ЛАРВ "Драгер", итальянский "АРО", французский "Оксижер-57", английские "Оксимагнум" и "Оксимакс". Все они одеваются на грудь, а не за спину, у всех баллоны для воздуха и кислорода изготовлены из легких немагнитных сплавов.