Покорение глубин- водолазное снаряжение и подводные аппараты. покорение глубин- водолазное снаряжение и подводные аппараты

Впервые так называемые элементарные колокола дайвинга описал Аристотель в четвёртом веке до нашей эры. Их использовали пловцы для подводного наблюдения и спасательных миссий.

В 1715 году британский изобретатель Джон Летбридж разработан водолазный костюм, способный погружаться на глубину до 18 метров и оставаться под водой в течение более 30 минут. Летбридж использовал его для нескольких спасательных погружений.

Стандартные костюмы для дайвинга из водонепроницаемой ткани с металлическим шлемом, который соединялся с поверхностью при помощи воздушного шланга, стали широко использоваться в середине девятнадцатого века. Однако, поскольку дайвер подвергался давлению воды со всех сторон, глубина погружения была ограничена, и водолазы медленно спускались/поднимались, делая остановки, чтобы избежать декомпрессионной или кессонной болезни.

В 1914 году Честер МакДаффи (Chester MacDuffee) построил первый водолазный костюм с шариковыми подшипниками, чтобы обеспечить подвижность суставов. Изобретение протестировали в Нью-Йорке на глубине 65 метров.
Фото: Buyenlarge / Getty Images

1926. Металлический водолазный костюм P-7 фирмы «Neufeldt-Kuhnke» тестируют во Франции.
Фото: Photo12 / UIG / Getty Images

Вершиной развития личного гидрокостюма стала технология водолазного скафандра, который поддерживает внутри атмосферное давление «Atmospheric Diving System» (ADS). Он позволил спускаться на глубину более 610 метров без сурового физиологического воздействия компрессии и декомпрессии.

Первый атмосферный водолазный скафандр для человека весил 376 килограммов. Его построили в 1882 году братья Альфонс и Теодор Карманолле из Марселя, Франция. С непостоянным успехом появлялись и другие конструкции. Главной проблемой оставалось создание шарнирных рук, устойчивых к экстремальному давлению.

Британский инженер и ныряльщик Джозеф Салим Пересс в 1932 году создал атмосферный скафандр Tritonia. Его магниевый водолазный костюм с подвижными суставами мог погружаться на глубину 366 метров при давлении в 35 раз выше, чем на поверхности.

Tritonia не поступил в широкое использование, но его преемник, костюм JIM (назван по имени Джима Джарета, помощника Пересса), широко применяли бурильщики нефтяных скважин на морском дне.

Сегодня атмосферные гидрокостюмы используются для длинного перечня глубоководных задач, от спасательных операций до научных исследований подводного мира.

30 ноября 1925. Изобретатель Дж. С. Пересс объясняет, как работает его новый нержавеющий гидрокостюм на выставке судоходства в Лондоне. Он весил почти 250 кг и мог погружаться на глубину 198 м.
Фото: Е. Бэкон / Topical Press Agency / Hulton Archive / Getty Images

28 мая 1930 года. Дж. С. Пересс, изобретатель нового водолазного костюма, готов тестировать своё устройство в баке. Уэйбридж, Великобритания.
Фото: IMAGNO / Getty Images

28 мая 1930 года. Фото: Keystone-France / Gamma-Rapho / Getty Images

15 августа 1931. Американский изобретатель Х. Л. Боудин со своим глубоководным гидрокостюмом с установленными на плечах 1000-ваттными лампами.
Фото: IMAGNO / Getty Images

1934. Фото: Ullstein Bild / Getty Images

23 июня 1933. Группа лос-анджелесских парнишек в водолазных шлемах, сделанных из частей водонагревателей и прочих деталей.
Фото: IMAGNO / Getty Images.

Сегодня в разделе “Фантастика” будет не рассказ, а статья о скафандрах, которые предшествовали появлению современных “оболочек” для космических путешественников.

К самой теме космоса они непосредственного отношения не имеют, однако дизайн этих изделий и их практическое применение оказало на разработку космических скафандров определенное влияние.

Например, работы на большой глубине доставляют не меньше проблем, чем в космическом пространстве. Если не больше.

Да и высотные скафандры тоже представляли собой, в своё время, последнее слово науки и техники.

Начнем как-раз с глубоководной темы, тем более, что интересных конструкций здесь имеется достаточно. Оцените глубину конструкторской мысли 19-20 веков!

Вот к примеру, жёсткий водолазный скафандр для подводного наблюдения и выполнения водолазных работ оператором находящимся в условиях нормального внутреннего давления. Это изделие немецких инженеров.

Короткая заметка:

“Первый пригодный для практического использования глубоководный водолазный скафандр был выпущен германской фирмой “Нейфельдт и Кунке” в 1923г. Он представлял собой полую металлическую конструкцию из двух частей,соединявшихся с помощью болтов на уровне груди водолаза. Внутри были установлены последовательно открывавшиеся водолазом баллоны с шестичасовым запасом сжатого воздуха.

Размеры скафандра позволяли водолазу время от времени вытаскивать руки из металлических клешней-захватов, с помощью которых он мог выполнять некоторые несложные виды работ. Подвижные элементы скафандра были снабжены шарнирными соединениями с шарикоподшипниками и водонепроницаемыми резиновыми уплотнениями. По окружности скафандра располагался балластный резервуар, придававший ему необходимую положительную или отрицательную плавучесть. Масса скафандра составляла 385 кг. Он успешно прошел испытания на глубине 152 м.”

К этому можно лишь добавить, что плавбаза “Saar” плавала преимущественно только на Балтийском море, где глубины совсем небольшие.

Не менее серьёзная и даже более высокотехнологичная (и эстетичная) конструкция ещё одного немецкого глубоководного скафандра. Было разработано, по меньшей мере, две модели. Одна из них представлена на фотографии, а вторая, судя по всему, сохранилась только в эскизах. По всей видимости, данный скафандр предполагалось использовать на глубинах около 100 метров.

А как вам вот такой скафандр? Кажется, как будто он сделан для фантастического фильма, однако это совершенно не так (хотя вполне могло бы быть). Читаем дословно из первоисточника:

“In 1914, mr MacDuffy constructed the first suit with ball bearings as the medium to provide movement to a joint.
The suit was tested in New York in 214 feet of water.
Source: Gary Harris, History of the Iron Suit.”
В переводе на русский это означает следующее:
“В 1914 году мистер МакДаффи сконструировал первый скафандр с шариковыми сочленениями как средства для предоставления движения сустава. Скафандр тестировался в Нью-Йорке на глубине 214 футов (около 70 метров).”

Правда, больше о нём информации нет.

Не менее интересна история скафандра разработанного братьями Карманьолле (Alphonse and Theodore Carmagnolle). Помимо тяжелой железной “брони” при разработке водолазного шлема они применили интересный технологический приём. Поскольку глубина погружения была свыше 30 метров давление на поверхность скафандра сильно возрастало. На иллюминаторы в том числе. Вот Карманьолле и решили сделать не три больших иллюминатора, а 20(!) более мелких. Определенный смысл в этом, конечно же, имелся. Но вот обзорность уменьшалась достаточно сильно.
Самое интересное заключается в том, что скафандры этого типа, первый их которых был собран в 1882(!) году, использовались более 20 лет. Весьма вероятно, что именно он подтолкнул создателей игры “Bioshock” (2007 год) на появление Big Daddy в специфических скафандрах со множеством иллюминаторов в шлеме.

Или вот такой скафандр, разработанный инженерами Бачененом и Гордоном (John Buchanan, Alexander Gordon) в очень далеком, теперь уже, 1894 году. Не правда ли, очень напоминает “космические технологии”. Справедливости ради надо отметить, что вплоть до 40-х гг. 20-го века космические скафандры представлялись если не именно такими, то по крайней мере очень похожими.
Обратите внимание, что в отличии от других скафандров Гордон предпринял попытку сделать свою конструкцию более гибкой, что позволило бы водолазу работать под водой с меньшими затратами сил. Взять к примеру тот же скафандр братьев Карманьолле, который весил больше человека и особыми удобствами не отличался. Правда, скафандр Гордона особо не прижился и дальнейшие сведения о нём отсутствуют.

Теперь перейдем к скафандрам высотным.

Первым на очереди снова будет немецкий скафандр летчиков-испытателей. Использовали его в 1944-1945 гг. Предназначался он для истребителей которые должны были действовать на высотах до 16 км. предполагалось, что именно с такой высоты можно будет проводить атаки на боевые порядки американских “летающих крепостей”. В данном случае скафандр использовался в процессе испытаний самолёта Horten Ho.229. Возможно, специально для него он и разрабатывался.

Второй снимок показывает нам британского пилота Ф.Свейна (F.Swain), совершившего в 1936 году на самолёте Bristol 138A подъём на высоту 15500 метров. Полёт состоялся 28-го октября – время не самое подходящее из-за сильных ветров, но тогда Великобритании надо было показать, что её пилоты и авиационная промышленность ничем не хуже итальянской. А ведь тогда было от чего кусать локти! Ведь до этого рекорд высоты был поставлен на серийном истребителе И-15 с высотным оборудованием, а немного после итальянцы “перебили” его на своём уже специализированном самолёте.

Кстати, по поводу итальянцев имеется такая историческая справка.

“1934 год – 14433 м. Коммандер Ренато Донати, вылетев 11 апреля 1934 года из Рима на Caproni Ca 161, установил новый мировой рекорд высоты. В конце 1930-х годов на таком самолете подполковник М. Пецци еще дважды бил мировые рекорды высоты. В 1938 году на Ca 161 bis (на фото) он набрал высоту 17 069 м – последний официальный мировой рекорд высоты, установленный на самолете с поршневым мотором.”

И это при том, сто Са.161 был бипланом с открытой кабиной пилота!

Последний фотоколлаж из советского журнала Наука и Жизнь за 1978 год.

Образцы первых высотных скафандров (слева направо): скафандр Ч–З (СССР, середина 30–х годов); скафандр Вилли Поста (США, середина 30–х годов); скафандр СК–ЦАГИ–8 (СССР, 1940 г.); скафандр ВСС–04 (СССР, 1950 г.).
Между прочим, упомянутый летчик Вилли Пост был одноглазым и, помимо высотных полётов, совершил несколько рекордных перелётов на дальность. Причем далеко не на самых совершенных самолётах. Героический был человек, одним словом.

Немного ссылок и первоисточников напоследок:
divingheritage.com – Armored Diving Suits
reibert.info – Форум Кушиуке – глубоководный скафандр
lib.ru – Джозеф Н.Горз. Подъем затонувших кораблей

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.

Со времён древности человека манили океанские глубины. Но человеческие возможности не позволяли проникнуть на глубину больше 40 метров. Поэтому люди стали изобретать технические средства, чтобы проникнуть ещё глубже. Первым изобретателем полноценного водолазного костюма был Леонардо-да-Винчи.Он создал его для ныряльщиков за жемчугом, дабы те могли «ходить под водой и извлекать жемчужины». Но подлинный прорыв в этом направлении произошёл в 19 веке. С изобретениями и усовершенствованиями водолазных костюмов и подводных лодок человеку открылись невиданные глубины мирового океана.

Первое 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”.

Костюм для погружения французского аристократа Пьера Реми де Бова, 1715 год.

Один из двух шлангов тянулся к поверхности – через него поступал воздух для дыхания; другой служил для отвода выдыхаемого воздуха.

Аппарат для погружения Джона Летбриджа, 1715 год.

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.

Аппарат для погружения Карла Клингерта, 1797 год.

Изобретатель опробовал его в реке, протекающей через его родной город Бреславль (сейчас Вроцлав, Польша). Верхняя часть костюма защищена цилиндрической конструкцией, благодаря чему можно было гулять по дну реки.

Костюм Чонси Холл, 1810 год.

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

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 с 20 маленькими иллюминаторами Альфонса и Теодора Кармагноль, Марсель, Франция, 1878 год.

Аппарат Генри Флюсса, 1878 год. Прорезиненная маска соединялась герметичными трубками с дыхательным мешком и коробкой с веществом, поглощающим углекислый газ из выдыхаемого воздуха.

Водолаз спускается на дно у берегов Чили, где произошло крушение британского судна Cape Horn, чтобы поднять груз меди, 1900 год.

Один из первых водолазных костюмов с поддержанием давления, разработан М. де Плюви, 1906 год.

Костюм из алюминиевого сплава Честера Макдуффи весом около 200 кг, 1911 год.

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

Первая модель (1917-1923)

Вторая (1923-1929)

Костюм третьего поколения (произведён между 1929 и 1940 годами) позволял погружаться на глубину 160 м. и был снабжён встроенным телефоном.

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

Инструктор проверяет состояние студента, лежащего в декомпрессионной камере во время занятий в школе водолазов, Кент, Англия, 1930 год.

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.

Мини-подводная лодка на одного человека, 1933 год.

Операция по подъёму на поверхность костей мастодонта, 1933 год.

Металлический костюм, позволявший водолазу спускаться на глубину более 350 м, 1938 год.

Первый автоматический костюм с регулятором давления и баллонами со сжатым воздухом Кусто и Ганьяна, 1943 год.

Скафандр, позволяющий водолазу значительное время работать на глубине 300 метров без долгого процесса декомпрессии, 1974 год.

От внешней среды.

Части снаряжения образуют специальную оболочку, непроницаемую для газов и воды. Скафандры подразделяются на жёсткие (нормобарические, или атмосферные) и мягкие.

Жёсткий водолазный скафандр

Также называется нормобарическим , или атмосферным .

По ГОСТ Р 52119-2003: Жёсткий водолазный скафандр предназначен для подводного наблюдения и выполнения водолазных работ оператором находящимся в условиях нормального внутреннего давления (Техника водолазная. Термины и определения ).

Снаряжение, предназначенное для глубоководных (до 600 метров) работ, во время которых на водолаза действует обычное атмосферное давление, что снимает проблему декомпрессии , исключает азотное , кислородное и иные отравления.

В настоящее время на снабжении ВМФ России находится четыре комплекта жёстких водолазных скафандров «HS-1200» (канадской фирмы «Oceanworks») с рабочей глубиной погружения 365 метров.

Мягкий водолазный скафандр

Изготовлен из резины, шлем сделан из металла. Не изолирует водолаза от воздействия давления внешней среды (воды). Самым простым примером мягкого водолазного скафандра может служить трехболтовое водолазное снаряжение .

См. также

Напишите отзыв о статье "Водолазный скафандр"

Ссылки

• www.divingheritage.com/atmospheric.htm
• www.divingheritage.com/armored.htm
• www.divingheritage.com/sam.htm

Отрывок, характеризующий Водолазный скафандр

«Сами себя богу предадим, – повторила в своей душе Наташа. – Боже мой, предаю себя твоей воле, – думала она. – Ничего не хочу, не желаю; научи меня, что мне делать, куда употребить свою волю! Да возьми же меня, возьми меня! – с умиленным нетерпением в душе говорила Наташа, не крестясь, опустив свои тонкие руки и как будто ожидая, что вот вот невидимая сила возьмет ее и избавит от себя, от своих сожалений, желаний, укоров, надежд и пороков.
Графиня несколько раз во время службы оглядывалась на умиленное, с блестящими глазами, лицо своей дочери и молилась богу о том, чтобы он помог ей.
Неожиданно, в середине и не в порядке службы, который Наташа хорошо знала, дьячок вынес скамеечку, ту самую, на которой читались коленопреклоненные молитвы в троицын день, и поставил ее перед царскими дверьми. Священник вышел в своей лиловой бархатной скуфье, оправил волосы и с усилием стал на колена. Все сделали то же и с недоумением смотрели друг на друга. Это была молитва, только что полученная из Синода, молитва о спасении России от вражеского нашествия.
– «Господи боже сил, боже спасения нашего, – начал священник тем ясным, ненапыщенным и кротким голосом, которым читают только одни духовные славянские чтецы и который так неотразимо действует на русское сердце. – Господи боже сил, боже спасения нашего! Призри ныне в милости и щедротах на смиренные люди твоя, и человеколюбно услыши, и пощади, и помилуй нас. Се враг смущаяй землю твою и хотяй положити вселенную всю пусту, восста на ны; се людие беззаконии собрашася, еже погубити достояние твое, разорити честный Иерусалим твой, возлюбленную тебе Россию: осквернити храмы твои, раскопати алтари и поругатися святыне нашей. Доколе, господи, доколе грешницы восхвалятся? Доколе употребляти имать законопреступный власть?