Гаджет для дыхания под водой. Как сделать акваланг? Самодельный акваланг: инструкция по изготовлению

Один из моих любимых документальных фильмов о взаимодействии людей с океаном - Human Planet от BBC. Очень советую всем посмотреть. Мы часто показываем его вечерами на наших фридайв-кемпах и трипах. Самый впечатляющий момент фильма для меня - сюжет о паалинских рыбаках на Палаване, которые ловят рыбу сетями, дыша под водой через обычные садовые шланги, воздух по которым подается из компрессора на корабле. есть часть этого сюжета. Молодые парни суют шланги, из которых фигачит воздух прямо в рот без всяких регуляторов. Шланги травят и путаются друг с другом. Компрессор допотопный. Из-за больших глубин, быстрого всплытия и долгого нахождения под водой у многих развивается декомпрессионная болезнь. Полный ад!

И вот недавно узнал, что у этого занятия есть даже название - хука-дайвинг. Для него производится профессиональное оборудование, которое используется в некоторых местах для развлечения туристов и рекреационного дайвинга. По аналогии со SCUBA (аквалангом) называется это SNUBA и даже есть организация Snuba International. Ниже перевод статьи о хука-дайвинге с Deeperblue .

Хука (от англ. Hookah – кальян ) или система подачи воздуха с поверхности для дайвинга, как отдыха и развлечения, стала очень популярна во многих местах по всему миру. Курорты продают этот вид отдыха, как смесь подводного плавания с дайвингом без необходимости сертификации. В то время, как различные поставщики оборудования могут добавлять свое собственное имя этому занятию, в целом используется термин хука-дайвинг. По сути, хука-система обеспечивает человека под водой воздухом, источник которого находится на поверхности. Воздушный шланг, тянущийся от источника воздуха к регулятору, связывает человека с системой. В существующих системах встречаются различные вариации.

Наибольшее отличие состоит в том, являются ли системы динамическими или статическими. Динамическая система использует воздушный компрессор, чтобы обеспечить необходимый воздух при надлежащем давлении. Эти системы часто имеют небольшой накопительный резервуар, чтобы гарантировать постоянное давление. Поскольку воздух удаляется из резервуара, компрессор подкачивает новый для поддержания давления. Компрессоры могут быть свободно плавающими или зафиксированными. Они также могут быть бензиновыми или электрическими. Статическая система использует цилиндр сжатого воздуха в качестве источника воздуха для дайверов. Во многих статических системах для этого используется акваланг.

Системы могут быть зафиксированными или плавающими. Зафиксированные системы могут быть размещены на пристани, но чаще устанавливаются на лодке. Многие яхты, которые используют воздух под высоким давлением для различных систем, имеют выходные отверстия для подключения к шлангу. Хука-дайвинг оказался очень удобен для осмотра корпусов лодок, очистки гребных винтов и других рутинных работ по техническому обслуживанию. В плавающей системе источник воздуха имеет поплавок, так что дайверы могут тянуть его за собой. Статья, опубликованная в прошлом году на сайте The SUSiE Chronicles: Хука-дайвинг для науки , дает некоторое представление о преимуществах использования хука-системы для исследований на небольшой глубине.

Как работает хука-система

Проще говоря, шланг соединяет источник воздуха и регулятор, который обеспечивает дайвера воздухом. Некоторые системы имеют по одному воздушному шлангу, который часто называют даунлайн (down - line ), идущему от источника воздуха к регулятору, для каждого дайвера. Другие системы имеют один даунлайн, к которому подключен воздушный шланг и регулятор для каждого дайвера. Эта система дает каждому дайверу немного больше свободы и снижает риск спутывания даунлайнов.

Дайвер использует стандартную маску и ласты. Хука-дайверы не надевают компенсатор плавучести (BCD), вместо этого они надевают ремень. Основной целью ремня является обеспечение точки крепления для даунлайна. Если даунлайн за что-то зацепится, то он дернет за ремень, а не за регулятор, который мог бы при этом выпасть изо рта. Дайвер также одевает грузовой пояс. Наиболее распространенный дизайн предусматривает съемные весовые карманы. Дайверы нагружаются для поддержания нейтральной плавучести. Так как на них нет баллона с воздухом, который изменяет плавучесть, когда они дольше они остаются под водой, то их плавучесть не меняется в течение дайва.

Обычно дайвер использует для дыхания стандартный двухступенчатый регулятор. Существуют системы, предназначенные для 1-4 дайверов.

Типичный курортный хука-дайвинг

Во многих отношениях хука-дайвинг на курорте очень похож на дайвинг с аквалангом. Участники начинают с короткого урока, на котором им объясняют, чего ожидать, требования безопасности, а также обучают нескольким навыкам, таким как очистка маски. Затем с инструктором они погружаются на глубину около 6 метров / 20 футов. В некоторых местах нормы и правила требуют, чтобы гид имел лицензию и использовал акваланг. Так как дайверы привязаны к поплавку, риск того, что участник может потеряться или уйти на глубину, намного меньше.

Персональные хука-системы

Хука-системы имеют огромную гибкость за пределами курортной зоны для дайвинга. Наиболее распространенные конфигурации позволяют максимум 4 дайверам спуститься на 18 метров / 60 футов. Что эквивалентно новичкам аквалангистам (Open Water Diver). Некоторые системы могут позволять двум дайверам опускаться до 30 метров / 100 футов (глубина продвинутых дайверов). Первоначальная стоимость хука-системы для одного дайвера примерно такая же, как первоначальный набор SCUBA-дайвера. Тем не менее, хука-система для двух или даже четырех дайверов незначительно больше. Это делает их менее дорогими, чем несколько комплектов. Операционные расходы также низкие, на галлоне бензина большинство компрессоров может работать в течение пяти часов при подаче воздуха для четырех дайверов.

Опасности хука-системы

В хука-дайвинге и дайвинге с аквалангом используется сжатый воздух. Риски использования сжатого воздуха на глубине остаются такими же, независимо от того, где находится его источник. Операторы на курортах спешат указать на то, насколько они безопасны. Производители хука-систем утверждают, что это относительно безрисковая активность, и большинство статистических данных это подтверждают. Тем не менее, имейте в виду, что в основном хука-дайвингом занимаются на глубине менее 12 метров и практически весь дайвинг, предлагаемый на курортах, происходит на глубинах менее 9-ти. На этой глубине декомпрессионная болезнь является редкостью и для хука-дайвинга, и для погружения с аквалангом. Есть еще некоторые большие проблемы безопасности.

Первой и, может быть, основной является проблема обучения. Дайверы должны быть сертифицированы для погружений. Конечно, есть много дайверов, которые не получали сертификаты, но их меньшинство. Основные производители и дистрибьюторы хука-систем рекомендуют обучение и у некоторых даже есть учебные онлайн-программы. У некоторых агентств по сертификации аквалангистов есть обучение на воде для хука-дайверов. Тем не менее, нет обязательной профессиональной подготовки.

Вот интересная статистика из Тасмании. Недавний отчет показал, что количество обращений с декомпрессионной болезнью были примерно равны для аквалангистов и хука-дайверов. Несмотря на то, что по оценкам у аквалангистов таких случаев в пятнадцать раз больше. После опроса выяснилось, что более 90% хука-дайверов ничего не знали о рисках глубокого погружения и не знали о том, что такое декомпрессионная болезнь. Ни один из 90% не получил никакого обучения. Следует помнить, что количество воздуха, которое хука-дайвер получает на глубине, контролируется топливом компрессора. Таким образом, возможны погружения на 2-3 часа. Хука-дайверы, выполняющие те же процедуры, что и аквалангисты, планирующие погружение и имеющие подводный компьютер, могут снизить риск наступления декомпрессионной болезни.

Второй серьезной проблемой является пригодность оборудования. Концепция хука-системы очень проста, не сильно отличается от той, какой она была в 1700-х годах. Конечно, были сделаны улучшения в компрессорах, и регуляторы, которые также используются при погружениях с аквалангом, помогают. Тем не менее, есть много людей, делающих их самостоятельно. Они собирают системы, которые имеют фатальные недостатки. Кроме того, в интернете можно найти людей, изготавливающих свои собственные системы и продающих их. Они не всегда безопасны. Некоторые используют для подачи воздуха шланг низкого качества, а другие не защищают от угарного газа, поступающего в воздухозаборники.

Австралийская система аккредитации дайверов (ADAS) является правительственной организацией, которая управляет коммерческим дайвингом в этой стране. Вот что они говорят

Для многих подводное плавание с аквалангом может оказаться попросту неподъемным увлечением: с учётом всего необходимого оборудования, дорогостоящего обучения и кучи денег на сопутствующие нужды, прямо скажем – далеко не уплывешь. Однако новый продукт под названием Scorkl, напоминающий гаджеты из фильмов про Джеймса Бонда, открывает путь в подводный мир, сочетая в себе лучший опыт профессиональных погружений с легкостью фри-дайвинга.

Scorkl – это легкий портативный , обеспечивающий возможность дышать под водой и при этом не требующий специальных сертификатов для подводного плавания. По словам австралийской компании, которая его разработала, небольшой баллончик изготовлен по тем же стандартам и спецификациям, что и баллоны, которые используются в профессиональном оборудовании для дайвинга. При этом оригинальное подводное дыхательное устройство, которое примерно соответствует размеру обычной бутылки объемом 0,5 литра, заправляется воздухом простым ручным насосом и обеспечивает пользователю 10 минут свободного пребывания под водой.

В устройстве предусмотрен стандартный мундштук, но без воздушной трубки, который непосредственно подсоединен к баллону SCORKL. В конструкции используется постоянно действующий сбалансированный одноступенчатый регулятор, проверенный многолетней практикой в дайверском снаряжении Scuba, заявляет компания.

Каждый мини-баллон укомплектован манометром, который отображает на шкале, сколько в нем осталось воздуха. По желанию быстро заправить SCORKL можно подключив его через адаптер к стандартному баллону, который используется в традиционном оборудовании аквалангистов.

Разработчики Scorkl запустили краудфандинговую кампанию на Kickstarter , которая оказалась более чем успешной – при заявленной цели 30 тыс, проект собрал почти 1,3 млн австралийских долларов. Один Scorkl с адаптером можно было заказать за $199, что составляло 33% от розничной цены. Баллончик и насос предлагались за 398 долларов США. Такой же набор, но в удобном кейсе для транспортировки стоил 597 долларов.

Впрочем, сделать предзаказ на Scorkl по скидочной цене еще можно на странице кампании на Indiegogo , которая, к слову, также собрала более 1 млн. долларов, но уже американских. Производитель обещает начать поставку первых комплектов в октябре текущего года.

Между тем, в сети появились предостерегающие ролики, в которых, вопреки заявлениям производителя, не рекомендуется использовать данное оборудование без специального обучения для дайверов. В одном из них, под названием «The Danger that is SCORKL», кампанию прямо называют «самой опасной на Kickstarter» и в числе прочих опасностей, подстерегающих неподготовленного пользователя SCORKL, автор приводит в пример декомпрессионную болезнь .

Jun Kamei моделирует ситуацию, когда в 2100 году температура поднимется на 3,2 градуса, а уровень воды поднимется и поглотит сушу. Тогда такой аксессуар будет необходим каждому, в особенности жителям мегаполисов вблизи береговой линии.

Белое устройство под символичным названием Amphibio ("Амфибия", то есть существо, обитающей как на суше, так и в воде) функционирует в качестве газообменного аппарата подобно жабрам. Аксессуар создан с помощью 3D-печати и состоит из двух частей: жабр, которые помещаются вокруг шеи и на грудь, и респираторной маски.

Внутри прибор полый и содержит воздух, который можно вдыхать (маска соединена с резервуаром-жабрами с помощью трубки). Он изготовлен из гидрофобного материала с микропорами, в которых и заключается вся функциональность устройства: они пропускают газы, но остаются непроницаемыми для воды. Такое строение было вдохновлено плавающими насекомыми, которые выживают под водой благодаря тонкому слою воздуха на поверхности их супергидрофобной кожи.

Устройство успешно добывает кислород из воды и выделяет углекислый газ, но пока рабочий прототип выделяет недостаточно кислорода для человеческого дыхания. Поэтому пока что он сопровождается небольшим газовым баллоном. Тем не менее, потенциал и значимость идеи заставляет работать над ней более внимательно. Первой задачей станет то, как разместить 32 квадратных метра "жаберной" поверхности - именно столько нужно для самостоятельной поддержки человеческого дыхания.

Пока что "это что-то между свободным погружением (фридайвингом) и снаряжением для дайвинга", - объясняет Kamei. "В ближайшем будущем этот прибор позволит носителю дольше оставаться под водой во время фридайвинга, при этом используя меньше экипировки, например, маленький газовый баллон".

Проект проводился в рамках студии экспериментального дизайна и технологий RCA-IIS Tokyo Design Lab - продуктом коллаборации между Токийским университетом и Royal College of Art.

Человечество давно мечтает обуздать стихию воды, иметь возможность полноценно слиться с её средой без применения обременяющей габаритной техники. Наш организм не способен вести подводную жизнь в силу своего анатомического строения, но учёные не один десяток лет бьются над задачей создания средства, которое бы позволило в прямом смысле чувствовать себя, как рыба в воде. Пока это с успехом удалось лишь доктору Сальваторе, пересадившему парню акульи жабры, и то лишь в вымышленном мире писателя-фантаста Александра Беляева.

В реальной жизни вынуждены таскать за собой тяжёлые и совершенно некомпактные баллоны кислорода, без которых никак не обойтись, потому как жабрами, к сожалению, или к счастью, наши тела не оснащены.

Веяния новых технологий всех сфер жизни человека подталкивают разработчиков к стремлению совершить инновационный прорыв и в области . Сравнительно недавно на весь интернет шумела новость о том, что первые искусственные жабры для подводного плавания всё-таки созданы шведскими и южнокорейскими разработчиками.

Реализованный проект вызвал большое количество споров, неоднозначных комментариев и сомнений по поводу безопасности такого девайса.

Искусственные жабры Triton

За основу принципа действия маски разработчики взяли дыхательную систему рыб. Технология, имитирующая работу жабр, позволяет извлекать кислород непосредственно из воды.

С прибором не должна превышать 4.5 метра, если заплыть глубже, устройство оповестит о недопустимости более глубокого ныряния. Кроме того, если проигнорировать сигналы прибора, дышать станет крайне затруднительно.

Микропористый фильтр, имитирующий жабры, из воды, отправляя его микрокомпрессору, который сжимает молекулы для содержания в резервуарах. Впоследствии с камеры кислород, преобразованный в воздух, уже может поступать к лёгким дайвера. Вода в микропоры не просачивается, потому как размеры её молекул больше, чем трубочки фильтров.

Компрессор маски питается от маленькой литий-ионной батареи, заряда которой хватает до 45 минут. Перед тем как время пребывания в воде подойдёт к критичной отметке, устройство сигнализирует об этом человеку вибрациями и светодиодным индикатором.

Корпус прибора довольно компактный, что придаёт дайверу максимальную манёвренность. Конечно, по габаритам можно даже и не сравнивать маску с неповоротливыми баллонами акваланга, которые каждый дайвер мечтает сменить на что-нибудь более миниатюрное.

Маска Triton может использоваться как при пресной, так и солёной воде. После морской воды необходимо просто сполоснуть девайс от соли.

Заявленная разработчиками стоимость изделия на платформе 300 долларов.

Реальность применения

Разработчики обещают навсегда забыть о громоздких баллонах с выходом в свет инновационного решения. Оптимизму создателей можно только позавидовать, их смелые заявления по поводу первого во всём мире подобного концепта устройства не имеют под собой твёрдой почвы. Нечто подобное учёные пытались создать достаточно давно, хотя по габаритам все устройства, имитирующие рыбье дыхание, были просто огромны. Всё же по практичности применения и надёжности ещё ничего не придумали.

Во-первых, дышать одним лишь кислородом нельзя в принципе, а функцией подмешивания к нему азота девайс не оснащён. Отсюда следует и ограничение глубины погружения, что для большинства дайверов является явным недостатком.

Во-вторых, безопасность прибора достаточно сомнительна. К тому же, где гарантия, что функция оповещения о недопустимой глубине или исходе заряда батареи не выйдет из строя в процессе заплыва, или другие части механизма не дадут сбой? Ведь от внезапной поломки не застрахован ни один девайс.

Не факт, что профессионалы кинутся сейчас менять акваланг на подобные игрушки. Но, возможно, не за горами нечто более грандиозное, что позволит человеку действительно плавать, как рыба в воде. Океан всегда был непостижимой загадкой для человечества, а уж погружаться в воду на неограниченный срок и вовсе фантастическая мечта, но двигаться в этом направлении, совершенствуя предыдущие разработки, учёные не перестают.

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 (RouquayrolиDenayrouze).

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.

Общее 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 называетсяпромежуточным, или средним. Легочный автомат (легочник) осу­ществляет вторую ступень редукции - выравнивая давление сжатого воздуха до давления окружающей среды, которое именуетсянизким давлением*.

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

 

Возможно, будет полезно почитать: