Глубоководные работы с применением жестких водолазных скафандров. Как изобретали акваланги? Первые водолазные костюмы
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.
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.
В конструкциях жестких скафандров
можно выделить два направления. Первое направление - создание аппаратов с бронированным корпусом и шарнирными сочленениями, второе - на пружинной основе, без шарниров. Шарниры герметизировались парусиной, а кисти рук оставались открытыми. Воздух подавался с поверхности, а его излишки выходили через клапан на шлеме.
Через несколько лет, в 1912 г., итальянцы Л. Дюран (L. Durand) и М. Бамбино (М. Bambino) предложили буксируемую конструкцию жесткого скафандра
, снабженную четырьмя сферическими дубовыми колесами. Проект не был реализован.
Основная проблема жестких скафандров
- шарнирные соединения, которые не обеспечивали достаточной подвижности человека под водой в условиях повышенного внешнего давления. Пружинные скафандры также не обеспечивали необходимую подвижность, так как под давлением воды пружины сжимались. Другая проблема- снабжение водолаза воздухом. Шланговая подача воздуха дает возможность достаточно долго находиться под водой, но ограничивает свободу действий водолаза и глубину погружения и этим сводит до минимума достоинства жестких скафандров
. Чтобы устранить этот недостаток, конструкторы отказывались от систем подачи воздуха с поверхности в ущерб времени пребывания под водой. В целом эти проблемы могут быть решены только с помощью систем регенерации воздуха.
Лишь спустя 200 лет после Лесбриджа создается реальная действующая модель жесткого скафандра
. Его авторами были Нейфельдт и Кунке (1920). Аппарат весил 385 кг, имел автономность 6 ч и глубину погружения более 200 м (рис. 1.12). Плавучесть регулировалась как в подводной лодке - с помощью балластных цистерн, которые для погружения заполнялись водой, а для всплытия осушались запасом сжатого воздуха. В этой модели впервые была решена проблема шарнирных сочленений - внутри шарниров находились шариковые подшипники, а герметичность обеспечивалась резиновыми уплотнениями. Работоспособность скафандра
была испытана фирмой «Сорима сэлвидж и Ко» при подъеме американского парохода «Вашингтон» с глубины около 100 м.
Затем были разработаны достаточно удачные скафандры
Р. Галеацци и Дж. Перреса (1930). Жесткий скафандр Дж. Перреса «Тритония», в котором шарнирные поверхности изолировались специальной жидкостью, исключавшей усиление трения поверхностей при возрастающем внешнем давлении, послужил прототипом для серии современных нормобарических скафандров
, названных так в честь первого испытателя «Тритонии» - Дж. Ларрета (Jim Larret). Эти скафандры изготовляются из легких сплавов или пластиков, имеют рабочую глубину погружения до 610 м при массе 410 кг (в воде около 27 кг). В 1970 г. в ходе эксперимента «Ихтиандр-70», проходившего на мысе Тарханкут (Крым, Черное море), акванавт И. Опша пробыл на глубинах 5-10 м 26 ч 15 мин. Для этих целей был сконструирован специальный скафандр (рис. 1.13). Затем это время было увеличено до 37 ч 40 мин С. Хацетом.
Как уже отмечалось, нормальное развитие жестких водолазных скафандров
было невозможно без эффективных систем подачи воздуха. Предложенная Р. Дэйвисом в его наблюдательной камере система регенерации воздуха была затем реализована в аппаратах Левита (1918) и в других жестких скафандрах. Однако идея регенерации воздуха не являлась новой, если вспомнить жесткий скафандр
Фреминета, а также идею российского инженера А. Н. Лодынина (1871). Аппарат Лодынина представлял собой герметичный сосуд, в котором располагалась установка для электролиза воды.
Дышать водолаз должен был кислородно-водородной смесью. В 1873 г. мичман российского флота А. Хотинский предложил
Военно-морской флот закончил испытания уникальных нормобарических скафандров, создающих водолазу на большой глубине атмосферные «земные» условия. Скафандры серии АС, созданные петербургской компанией «Дайвтехносервис», представляют собой гибрид батискафа и водолазного костюма. Они позволяют подводникам выполнять работы на глубинах свыше 500 м.
При помощи механических манипуляторов скафандра водолаз может совершать почти ювелирные операции, доступные только человеческим рукам. Изделие также предотвращает развитие кессонной болезни, когда из-за быстрого понижения давления при подъеме с глубины газы, растворенные в крови и тканях организма (азот, гелий, водород), начинают выделяться в виде пузырьков в кровь, разрушая стенки сосудов и блокируя кровоток.
В настоящее время испытания скафандров уже завершены, - рассказал «Известиям» представитель Военно-морского флота, знакомый с ситуацией. - В ходе работ были проведены не только глубоководные погружения в различных гидрографических и гидрологических условиях, но и выполнен ряд сложных монтажных глубоководных работ. В частности, с помощью двух скафандров с номерами АС-54 и АС-55 провели на Северном флоте ремонт линий связи, расположенных на глубине в несколько сот метров.
В «Дайвтехносервисе» «Известиям» подтвердили, что поставили российскому Военно-морскому флоту два одноместных и два двухместных нормобарических скафандра, которые получили наименования АС (автономные станции) и порядковые номера с 54-го по 57-й. Правда, от дальнейших комментариев в «Дайвтехносервисе» воздержались.
По данным «Известий», в настоящее время одна пара АС передана Черноморскому флоту, оставшиеся два - Северному флоту.
Внешне нормобарический скафандр, несмотря на свое название, напоминает скорее миниатюрный батискаф. При длине 2,5 м и ширине 1,5 м одноместный АС весит 1,5 т. В верхней части аппарата размещен обзорный купол, а по бокам корпуса крепятся металлические руки-манипуляторы. За счет использования четырех электродвигателей одноместные скафандры могут развивать под водой скорость до трех узлов, а система погружения позволяет опускаться на глубину до 600 м.
Двухместная версия - это два соединенных друг с другом одноместных скафандра. Один оператор отвечает за передвижение самого аппарата, а второй управляет работой рук-манипуляторов. Такой вариант скафандра весит чуть более 3 т.
Погружаются АС только в паре, помогая друг другу выполнять работы, а в случае необходимости проводят эвакуацию вышедшего из строя скафандра. При этом обе версии аппарата чрезвычайно мобильны, компактны и приспособлены к доставке с помощью вертолета.
В настоящее время подводная инфраструктура достигла того уровня сложности, когда применение телеуправляемых подводных аппаратов уже не позволяет оперативно устранять все возникающие чрезвычайные ситуации, - рассказал «Известиям» редактор интернет-проекта «Отвага-2004» Леонид Карякин. - Манипуляторы телеуправляемых комплексов не имеют точности и ограничены по времени действия, при этом обслуживание подобных машин стоит значительных средств.
По словам эксперта, российскому флоту необходимы легкие обитаемые батискафы -нормобарические скафандры, способные погружаться на достаточную глубину, где применение специалистов-водолазов уже невозможно. В то же время они должны иметь достаточно совершенные манипуляторы, чтобы устранять неисправности инфраструктуры. Это особенно актуально в свете наращивания российского военного присутствия в Арктике.
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
