Дишайте по-дълбоко: Скуба

Усмивката на автора е доста измъчена - и не е изненадващо: на сушата оборудването тежи около 20 кг

Подобно на парашутистите, и водолазите предпочитат да имат резервни аварийни системи в случай на голяма повреда. Това компактно устройство, наречено „SPARE AIR“ (в буквален превод „Резервен въздух“), е миниатюрна екипировка за подводница. Цилиндър и редуктор-регулатор с мундщук за дишане са сглобени „в една бутилка“. Капацитетът на контейнера е малък, но е достатъчно безопасно да плава от дълбочина около 40 m.

Монтаж на автономна подводна дихателна система (подводник) 1 - скоростна кутия (първи етап) 2 - манометър за въздух в цилиндъра 3 - главен регулатор (втори етап) 4 - резервен регулатор (октопод) 5 - цилиндър с високо налягане 6 - надуваема жилетка (компенсатор на плаваемост) )

След автомобилния спорт, гмуркането е технически най-трудният спорт.

Основният проблем под водата е, че човек няма какво да диша! Ето защо всички изобретения, свързани с подводното оборудване, бяха посветени основно на осигуряването на свободно дишане.

Мисловна еволюция

Еволюцията на подводното дихателно оборудване е доста интересна и напълно отразява общия ход на човешката мисъл. Първото нещо, което идва на ум, е, че ако няма въздух под вода, той трябва да бъде доставен там. Най-лесният начин да направите това е с дишаща тръба, единият й край е над водата. Не всичко обаче е толкова просто! Ако някога сте се опитвали да се гмуркате, опитвайки се да дишате през дълга тръба или маркуч, тогава знаете, че човешките дробове не са в състояние да преодолеят налягането на водата и да поеме дъх вече на дълбочина 1-1, 5 м. Следователно, този метод е подходящ само за плуване на повърхността и много от нашите читатели вероятно са го използвали повече от веднъж, плувайки с шнорхел и маска. Следващата идея - да се вдишва въздух под налягане, равно на налягането на водата, доведе до изобретяването на гмуркащата камбана. Той е предложен през 1530 г. от Гуглиелмо де Лорено. Дизайнът на камбаната беше много прост - куха цевта без дъно, потопена с отворения й край във вода. Налягането в такава камбана поради отворения край на цевта и следователно подвижната граница „въздух - вода“ е равно на външното налягане на водата на дадена дълбочина. Когато работите под вода, от време на време можете да вдишвате от варел, без да изплувате на повърхността. Едно е лошо - въздухът в цевта свършва бързо.

Разбира се, въздухът може да се попълни. Подавайки въздух на камбаната от повърхността с помощта на помпа, можете значително да удължите престоя на човек под вода. Разбира се, това ще изисква използването на въздушна помпа (и колкото по-дълбоко се гмуркаме, толкова по-мощна трябва да бъде помпата). Работата (или просто наблюдението на подводния свят) обаче все още не е много удобна: водолазът остава доста твърдо прикрепен към повърхността с маркуч и звънец и е в състояние да се „откъсне“ от тях само за периода на задържане на дъха си.

Нося всичко със себе си

Уви, този проблем може да бъде преодолян само с помощта на автономен дихателен апарат. На английски език за обозначаването на такива устройства има специално съкращение - SCUBA (Самостоятелен дишащ подводен апарат). Първото подобно устройство е предложено през 1825 г. от англичанина Уилям Джеймс. Устройството представляваше твърд балон под формата на колан около талията на водолаз, изпълнен с въздух под налягане около 30 атмосфери, и дихателен маркуч, свързващ балона с каска за гмуркане. Беше неудобно: въздухът се подаваше постоянно до шлема и поради това (и дори ниското налягане в цилиндъра) бързо свършваше.

Как скобите изправят зъбите: видеоклип с бързи стъпки

За да се преодолее този недостатък, е необходимо да се доставя въздух за дишане само в момента на вдъхновението. Това става с помощта на мембранно контролирани клапани, които реагират на вакума, създаден от белите дробове. Точно така е измислен апаратът Aerofor, изобретен през 1865 г. от френските Беноа Рукерол и Огюст Денарий. Техният дизайн беше стоманен цилиндър, хоризонтално разположен на гърба на водолаз с въздух под налягане 20-25 атмосфери, свързан чрез клапан за намаляване на налягането с мундщук. Диафрагменият вентил за намаляване на налягането доставя въздух само в момента на вдишване под налягане, равно на налягането на водата.

Aerofor не беше напълно автономен: цилиндърът беше свързан с маркуч, през който се подава въздух към повърхността, но ако е необходимо, водолазът може да се изключи за кратко време. Aerofor е предшественик на модерна техника за отворен цикъл на дишане (водолаз вдишва въздух от цилиндър, издишва във вода) за гмуркане. В продължение на няколко години той се използва от френския (и не само) флот и дори през 1870 г. е удостоен с споменаване в книгата на Жул Верн „Двайсет хиляди лиги под морето“.

Остана само една стъпка, за да бъде апаратът Aerofor модерен - това е стъпка към подаване на въздух под високо налягане. И тази стъпка е направена. Но „крачка напред, две стъпки назад“ - през 1933 г. капитанът на френския флот Ив Ле Прейор модифицира апарата Rukeyrol-Deneiroz, комбинирайки ръчен клапан с балон с високо налягане (100 атмосфери). Това даде възможност да се получи по-дълго време за автономия, но управлението беше изключително неудобно - при вдишване клапанът се отваряше ръчно, докато издишването се извършваше в маска (през носа).

И накрая, през 1943 г. Жак Ив Кусто и Емил Ганян обединиха всички идеи и придадоха на дихателния апарат вида, в който стигна до нас. Те свързват два цилиндъра с въздух (100-150 атмосфери), специален понижаващ газов редуктор и вентил, който доставя въздух под налягане, точно равно на налягането на външната среда, и то само в момента на вдъхновението. Регулаторът Ruceyrol-Deneiroz, 78 години преди дизайна на Кусто и Ганян, беше забравен по неизвестни причини.

Кусто и Ганянг решиха да кръстят устройството си „Aqua Lung“, тоест „Подводни бели дробове“. Именно под това име той стана известен в целия свят. Думата „екипировка за гмуркане“ се е превърнала в битова дума и е влязла в много езици на света като синоним на подводен дихателен апарат.

Модерна екипировка за гмуркане

Нека разгледаме по-отблизо как работи съвременната екипировка за дайвинг. Въпреки факта, че са минали доста години от 1943 г., съвременният дихателен апарат не е много далеч от своя прародител, водолазът Кусто-Ганян. Да, разбира се, технологията се промени, появиха се нови материали, но принципите на работа останаха абсолютно същите.

Основните компоненти на дихателния апарат са балон с въздух под високо налягане (200-300 атмосфери) и двустепенна скоростна кутия.

За какво се използва скоростната кутия?

Факт е, че подаването на дишащ въздух директно от цилиндър под налягане от 200 атмосфери е просто опасно: белите дробове няма да издържат на такова налягане. Следователно към цилиндъра е прикрепен специален вентил за понижаване на налягането. Първият му етап намалява налягането до 6-15 атмосфери (в зависимост от дизайна и модела).

Вторият етап, обикновено наричан регулатор (или белодробен автомат), изпълнява две важни задачи. Първото е да се подава въздух под налягане, точно съвпадащо с налягането на водата на всяка дълбочина. Това позволява на гмуркача да диша на всяка дълбочина без никакви усилия или дискомфорт.

Втората задача на регулатора е да доставя въздух за дишане само в момента на вдъхновение (това ви позволява да харчите въздух много по-икономично). В момента на вдъхновението белите дробове на човека създават вакуум, специален клапан с мембранен контрол реагира на това и отваря подаването на въздух.

Издишването става чрез поппетни мембранни клапани директно във водата. Така въздухът се използва само веднъж. Поради това понякога зъбното колело се нарича дихателна система на отворения цикъл.

Както можете да видите, дизайнът на подводницата е много прост и следователно надежден. Простотата на производство и поддръжка и надеждността гарантират водолазите много години успех. Именно с екипировка за гмуркане започна истинската ера на развитието на дълбочинното море.

Статията е публикувана в списанието Popular Mechanics (№ 3, март 2003 г.). Чудя се как работи ядрен реактор и могат ли роботите да построят къща?

Всичко за новите технологии и изобретения! добре Съгласен съм с правилата на сайта Благодаря. Изпратихме потвърждение на вашия имейл.

Препоръчано

Мадагаскарски копър: най-мистериозното животно
2019
Изчакайте: Тест на Mercedes-Benz S 400 d
2019
Как да разберем принципа на несигурността на Хайзенберг?
2019