Как изобретали акваланги? Первые водолазные костюмы. покорение глубин- водолазное снаряжение и подводные аппараты

Жесткий скафандр применяется для работы на больших глубинах. Он состоит из стальных корпуса и конечностей, которые должны обеспечить свободу движений рук и ног; для этого все соединения конечностей сделаны на шарнирах, представляющих наиболее слабое место жестких скафандров.

О герметичности мягких скафандров особенно беспокоиться не приходилось: там между наружным давлением воды и давлением воздуха в скафандре никакой разницы (перепада) не было. Совсем иначе в жестком скафандре. Здесь водолаз дышит воздухом, находящимся при атмосферном давлении, поэтому наружное давление воды не.уравновешивается давлением воздуха внутри скафандра. Достаточно появиться неплотности или небольшому отверстию в скафандре, как он будет мгновенно заполнен водой, и человек погибнет.

Количество воды, поступающее в отверстие любого погруженного сосуда, можно определить по формуле V=μ F√ 2gH
V - количество поступающей воды, м³ /сек;
F - площадь отверстия, м² ;
Н - глубина погружения, м;
μ =0,6 - коэффициент расхода;
g = 9,81 м/сек² - ускорение силы тяжести.
Для примера примем F= 1 см² , а H = 200 м; тогда
У = 0,0001-0,6√ 2*9,81*200 =0,0038 м³ /сек = 230 л/мин.

Это значит, что при площади отверстия всего 1 см² скафандр на глубине 200 м (был бы заполнен водой гораздо меньше чем за минуту.

Воде легче всего проникнуть в скафандр в местах уплотнений. В скафандре имеются неподвижные соединения, которые уплотняются либо прокладками из резины, кожи или пластмассы (например, в крышке люка и иллюминаторе), либо сальниками (например, в месте прохода телефонного кабеля). Подвижные соединения - шарниры уплотнять особенно сложно: ведь для того, чтобы две детали могли двигаться (вращаться) одна относительно другой, между ними должен быть зазор, а через этот зазор на глубине может ворваться вода.

Самые лучшие уплотнения для подвижных соединений - самоуплотняющие манжеты, изготовленные из пластичных материалов (резины или пластика). Первоначально манжета плотно прижимается к зазору специальным распорным кольцом. При погружении роль кольца выполняет вода: чем больше глубина и давление, тем плотнее прижимается манжета, обеспечивая тем самым водонепроницаемость соединения. Однако на больших глубинах манжета так сильно зажимает соединения, что водолаз уже не может пошевелить ни руками, ни ногами. Это - главная причина, ограничивающая глубину погружения в жестком скафандре величиной 200-250 м.

Рассмотрим жесткий панцирный водолазный скафандр системы Нейфельдт и Кунке, предназначенный для работы на глубине до 150 м и состоящий из стального корпуса и шарнирных конечностей.

В корпусе имеются люк для водолаза, иллюминаторы и осветительные приборы. Снаружи к корпусу прикреплены четыре кислородных баллона (емкостью каждый по 2 л при давлении -кислорода 150 атм), из которых по специальным трубопроводам кислород подается в скафандр. Количество подаваемого кислорода регулируется самим водолазом вручную посредством клапанов, расположенных внутри скафандра. Там же имеется химический поглотитель углекислоты.

Несмотря на огромный вес скафандра (в воздухе 450 кг), водолаз в нем легко передвигается по дну, так как благодаря потере веса в воде вес скафандра под водой равен всего 60 кг.

Для производства различных маневров на корпусе скафандра сзади и спереди установлены две балластные цистерны, заполняемые при погружении водой. Водолаз может вытеснить воздухом воду из цистерн (продуть цистерны), и тогда вес скафандра уменьшится до 10 кг. Продувая и заполняя цистерны водой, водолаз может самостоятельно погружаться, ложиться на дно и т. д. Хотя скафандр и подвешен к судну на канате, но в случае обрыва каната водолаз может всплыть самостоятельно. При аварийном всплытии для уменьшения веса скафандра отдается также электротелефонный кабель.

Скафандр снабжен приборами: глубиномером, манометром, термометром и телефонным аппаратом. В «руки» скафандра может быть вставлен любой нужный инструмент, в зависимости от рода выполняемой работы.

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.

Конец 17 века. Устройство для погружения на большую глубину английского королевского астронома, геофизика, математика, метеоролога, физика и демографа Эдмунда Галлея, конец 17 века.

"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.

1797 г. Аппарат для погружения Карла Клингерта,
"Он состоял из куртки, штанов из непромокаемой кожи и шлема с иллюминатором. Шлем соединялся с башенкой, в которой находился резервуар с запасом воздуха. Резервуар не пополнялся, так что время пребывания под водой было ограничено".

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,

1878г. Аппарат Генри Флюсса
Разработал устройство для спасения горных рабочих из затопленных водой участков шахт и горных выработок. Устройство представляло собой маску, закрывающую лицо водолаза и соединенную герметичными трубками с кислородным баллоном, дыхательным мешком и коробкой с веществом, поглощающим углекислый газ из выдыхаемого воздуха (каустической содой). Изобретение Флюсса явилось первым работоспособным ребризером. Водолаз спускается на дно у берегов Чили, где произошло крушение британского судна Cape Horn, чтобы поднять груз меди, 1900 г.

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.

1925 г. Мистер Перес и его новый стальной водолазный костюм, г. Лондон

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

1933 г. Мини-подводная лодка для одного человека

ЖЕСТКИЙ СКАФАНДР

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.

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора

Из книги Новейшая книга фактов. Том 3 [Физика, химия и техника. История и археология. Разное] автора Кондрашов Анатолий Павлович

Из книги История России. XIX век. 8 класс автора Ляшенко Леонид Михайлович

§ 8. ЖЕСТКИЙ КУРС НИКОЛАЯ I НОВЫЙ ИМПЕРАТОР. Третий сын Павла I, Николай, был почти на 20 лет моложе своего старшего брата Александра. Образование Николай Павлович получил обычное для великих князей: наследником его не считали и не готовили к обязанностям монарха, да и он сам автора Миронов Сергей Михайлович

И жесткий отпор, и «мягкая сила» Против нас действуют целенаправленно, вероломно и агрессивно. А значит первое, что необходимо сделать, – осознать, что речь идет об угрозе национальной безопасности. Нужна выработка четкой, продуманной и наступательной государственной

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.

История водолазного костюма или жизнь под давлением.

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.

Костюм для погружения французского аристократа Пьера Реми де Бова, 1715 Водолазный костюм Пьера Реми де Бова, 1715

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.

Резервуар с воздухом.
Аппарат для погружения Карла Клингерта, 1797

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

Иллюстрация из газеты «London News»

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.

Аппарат Генри Флюсса, 1878

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.

Атмосферный водолазный костюм де Плюви, 1906. Костюм из алюминиевого сплава Честера Макдуффи весом около 200 кг, 1911

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

Первая модель 1917 — 192
Вторая модель 1923-1929 Третья модель 1929-1940

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

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.

Костюм использовался с 1918-1980

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.

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.