Акваланг: История первой системы для дайвинга с открытым контуром.

Введение

Оригинальное название для оборудования для подводного плавания Aqua Lung – это первый открытый, автономный подводный дыхательный аппарат (или "скуба"), достигший всемирной популярности и коммерческого успеха. Этот класс оборудования теперь обычно называют регулятором с двумя шлангами или регулятором по требованию. Aqua Lung был изобретен во Франции зимой 1942–1943 годов двумя французами: инженером Эмилем Гагнаном и Жаком Кусто, который был морским лейтенантом. Это позволило Кусто и Гагнану легче снимать и исследовать подводный мир. Изобретение произвело революцию в автономном подводном плавании, предоставив компактную и надежную систему, способную работать на большей глубине и в течение более длительного времени, чем ее предшественники, и стало важным фактором в развитии рекреационного дайвинга после Второй мировой войны. Регулятор Aqua Lung с двумя шлангами является основой всех современных регуляторов для дайвинга. Диафрагма используется для управления клапаном, подающим дыхательный газ дайверу по требованию, при давлении окружающей воды. Однако конструкция изменилась на систему с одним шлангом, где вторая ступень отделена от первой ступени вместе с выхлопным клапаном, поскольку их необходимо поддерживать на одной глубине, и перемещена ко рту дайвера, что устранило необходимость в выхлопном шланге и позволило использовать более прочный шланг меньшего диаметра для подачи газа промежуточного давления ко второй ступени у мундштука, но увеличило нагрузку на челюсть дайвера и высвобождает пузырьки ближе к глазам и ушам.

Механизм

Aqua Lung – это система с открытым контуром, обеспечивающая дыхательный газ из хранилища высокого давления, подаваемого дайверу по требованию, когда дайвер вдыхает и снижает давление в подающем шланге, а поток прекращается, когда это не требуется, и выдыхаемый газ после выдоха выпускается в окружающую среду. Системы для подводного плавания, изобретенные до Aqua Lung, в основном представляли собой оборудование с замкнутым контуром (ребризеры), в которых дыхательный газ поступает к дайверу через шланг атмосферного давления, а выдыхаемый газ возвращается через скруббер, удаляющий углекислый газ, в резервуар противолегких. Некоторое количество свежего газа добавляется для поддержания содержания кислорода, после чего он циркулирует обратно к дайверу в замкнутом цикле. В системах с открытым контуром и свободным потоком воздух подается с примерно постоянной скоростью, и дайвер использует лишь небольшую часть проходящего газа. Оригинальный регулятор Aqua Lung был одноступенчатым устройством, помещенным в круглый латунный корпус, установленный на вентиле баллона за спиной дайвера. Газ высокого давления поступает в регулятор из выходного отверстия вентиля баллона и блокируется запорным клапаном. Когда дайвер потребляет газ окружающего давления, давление падает в камере низкого давления, и диафрагма деформируется, нажимая на рычаг клапана. Это открывает клапан высокого давления, позволяя газу проходить мимо седла клапана в камеру низкого давления. Когда дайвер перестает вдыхать, давление в камерах низкого давления быстро повышается, пока диафрагма не вернется в нейтральное положение и больше не будет давить на рычаг клапана, перекрывая поток до следующего вдоха. В одноступенчатом регуляторе расход газа через отверстие запорного клапана будет меняться в зависимости от давления в баллоне при одинаковом размере отверстия, а усилие, необходимое для открытия клапана, будет меняться в зависимости от входного давления и площади отверстия, что в совокупности приводит к изменению скорости подачи газа при изменении давления в баллоне. Расход также зависит от противодавления, которое меняется с глубиной, поэтому усилие, необходимое для дыхания, может значительно меняться во время погружения, даже без учета положения дайвера. После 1884 года несколько компаний и предпринимателей приобрели или унаследовали патент и производили его до 1965 года. В 1942 году, во время немецкой оккупации Франции, патент принадлежал компании Établissements Bernard Piel. Один из их аппаратов попал к Эмилю Гагнану, инженеру, работавшему в компании Air Liquide. Гагнан уменьшил его размеры и адаптировал для газовых генераторов в ответ на нехватку топлива, вызванную немецкой реквизицией. Начальник Гагнана, Анри Мельхиор, знал, что его зять Жак-Ив Кусто искал автоматический регулятор спроса для увеличения полезной продолжительности подводного дыхательного аппарата, изобретенного командующим Ивом Ле Приором, поэтому он познакомил Кусто с Гагнаном в декабре 1942 года. По инициативе Кусто регулятор Гагнана был модифицирован для использования в дайвинге. Кусто и Гагнан получили патент несколько недель спустя, в 1943 году. После войны, в 1946 году, оба основали La Spirotechnique как подразделение Air Liquide для массового производства и продажи своего изобретения, на этот раз под новым патентом 1945 года, известным как CG45 ("C" – Кусто, "G" – Гагнан и "45" – 1945 год). Этот же регулятор CG45, производившийся более десяти лет и поступивший в продажу во Франции с 1946 года, был первым, который фактически назывался "Aqua Lung". Во Франции термины scaphandre autonome ("автономный комплект для дайвинга"), scaphandre Cousteau Gagnan ("комплект для дайвинга Кусто-Гагнан") или CG45 были достаточно понятны для коммерциализации, но чтобы продать свое изобретение в англоязычных странах, Кусто потребовалось привлекательное название, соответствующее английским стандартам. Тогда он придумал торговую марку Aqua Lung. В конце 1940-х и начале 1950-х годов La Spirotechnique начала экспортировать Aqua Lung и сдавать свой патент в аренду иностранным компаниям, таким как британская Siebe Gorman. Оборудование имело большой успех по сравнению с аппаратом Rouquayrol Denayrouze, который был ограничен, поскольку технологии того времени позволяли производить только баллоны со сжатым воздухом, вмещающие 30 атмосфер, что позволяло погружаться всего 30 минут на глубине не более десяти метров. До 1945 года французские дайверы предпочитали традиционный стандартный водолазный костюм с медным шлемом и подачей воздуха с поверхности. Когда Aqua Lung поступил в коммерческую продажу, дайверы по всему миру обнаружили, что оборудование Кусто-Гагнан меньше и проще в использовании, чем аппараты Ле Приора или Rouquayrol Denayrouze. Aqua Lung также можно было устанавливать на более прочные и надежные баллоны со сжатым воздухом, вмещающие до 200 атмосфер, что позволяло увеличить продолжительность погружения до более чем часа на значительных глубинах, включая время, необходимое для декомпрессионных остановок. Первые Aqua Lung Кусто-Гагнан (например, CG45 1945 года или Mistral 1955 года) были двухбаллонными системами с открытым контуром. Аналогичные конфигурации с тех пор были изготовлены различными производителями с различными деталями конструкции и количеством баллонов. Как и системы с открытым контуром и одношланговыми регуляторами, они состояли из одного или нескольких баллонов со сжатым воздухом и регулятора (Aqua Lung), который подавал дайверу дыхательный газ под давлением окружающей среды через запорный клапан. Более десяти лет, как видно в фильмах Épaves (Кораблекрушения, 1943) и Le Monde du silence (Подводный мир, 1956), основным оборудованием для дайвинга, используемым Кусто и его дайверами, был Aqua Lung, установленный на трех баллонах, один из которых использовался в качестве резервного. Aqua Lung позволял дайверам проводить больше времени под водой и, вместе с изобретением нескольких подводных камер, свободно снимать и исследовать.

The Aqua Lung is a self contained open circuit demand system, which means that breathing gas is provided from high pressure storage carried by to the diver on demand, when the diver inhales and reduces the pressure in the supply hose, and the flow is shut off when not required, and that once breathed, the exhaled gas is vented to the surroundings. Scuba systems invented before the Aqua Lung were mostly closed circuit rebreather equipment, in which breathing gas flows through an ambient pressure hose to the diver, and exhaled gas is returned through a scrubber which removes carbon dioxide, to a counter lung reservoir. Some fresh gas is added to maintain the oxygen content and is then circulated back to the diver again in a closed loop. In open circuit free flow systems, the air is supplied at an approximately constant rate, and the diver uses only a relatively small part of the passing gas. The original Aqua Lung regulator was a single stage unit, packaged in a circular brass housing mounted on the cylinder valve behind the diver's neck. High pressure gas flows into the regulator from the cylinder valve outlet, and is blocked by the demand valve. When the diver consumes ambient pressure gas, the pressure falls in the low pressure chamber and the diaphragm deforms inwards pushing against the valve lifter. This opens the high pressure valve permitting gas to flow past the valve seat into the low pressure chamber. When the diver stops inhaling, pressure in the low pressure chambers quickly rises until the diaphragm returns to its neutral position and no longer presses on the valve lifter, shutting off the flow until the next breath is taken. On a single stage regulator, the flow rate through the demand valve orifice will vary depending on cylinder pressure for the same opening size, and the opening force required will vary depending on the inlet pressure and orifice area, together making the delivery rate vary as the pressure in the cylinder changes. Flow rate is also affected by downstream pressure, which varies with depth, so the effort of breathing could vary considerably during a dive, even without taking diver attitude into account. After 1884, several companies and entrepreneurs bought or inherited the patent and produced it until 1965. In 1942, during the German occupation of France, the patent was held by the Bernard Piel Company (Établissements Bernard Piel). One of their apparatuses went to Émile Gagnan, an engineer employed by the Air Liquide company. Gagnan miniaturized and adapted it to gas generators in response to a fuel shortage, which was a consequence of German requisitioning. Gagnan's boss, Henri Melchior, knew that his son in law Jacques Yves Cousteau was looking for an automatic demand regulator to increase the useful endurance of the underwater breathing apparatus invented by Commander Yves le Prieur, so he introduced Cousteau to Gagnan in December 1942. On Cousteau's initiative, the Gagnan regulator was modified for use in diving. Cousteau and Gagnan were issued a patent some weeks later in 1943. After the war, in 1946, both men founded La Spirotechnique as a division of Air Liquide in order to mass produce and sell their invention, this time under a new 1945 patent, and known as CG45 ("C" for Cousteau, "G" for Gagnan and "45" for 1945). This same CG45 regulator, produced for more than ten years and commercialized in France as of 1946, was the first to actually be called the "Aqua Lung". In France, the terms scaphandre autonome ("autonomous diving set"), scaphandre Cousteau Gagnan ("Cousteau Gagnan diving set"), or CG45 were meaningful enough for commercialization, but to sell his invention in English speaking countries, Cousteau needed an appealing name following English language standards. He then coined the trade name Aqua Lung. In the late 1940s and early 1950s, La Spirotechnique started exporting the Aqua Lung and leasing its patent to foreign companies like the British Siebe Gorman. The equipment was a great success compared to the Rouquayrol Denayrouze apparatus, which was limited because the technology of its time could only produce compressed air tanks that could hold 30 atmospheres, which allowed dives of only 30 minutes at no more than ten meters depth. Before 1945, French divers preferred the traditional standard diving dress with copper helmet and surface supplied breathing air. When the Aqua Lung became available for commercial use, divers around the world found the Cousteau Gagnan equipment smaller and easier to use than either the Le Prieur or Rouquayrol Denayrouze apparatus. The Aqua Lung could be also be mounted on stronger and more reliable air tanks holding up to 200 atmospheres, allowing extension of diving duration to more than an hour at significant depths, including the time needed for decompression stops. The first Cousteau Gagnan Aqua Lungs (like the CG45 of 1945 or the Mistral of 1955) were twin hose open circuit scuba. Similar configurations have since been made by various manufacturers with varying design details and numbers of cylinders. Like open circuit scuba with single hose regulators, they consisted of one or more high pressure diving cylinders and a diving regulator (the Aqua Lung) that supplied the diver with breathing gas at ambient pressure via a demand valve. For more than ten years, seen in the films Épaves (Shipwrecks, 1943) and Le Monde du silence (The Silent World, 1956) the main scuba equipment used by Cousteau and his divers was an Aqua Lung mounted on three diving cylinders, one being used as a reserve. The Aqua Lung allowed divers to spend more time underwater, and, along with the invention of several underwater cameras, to film and explore more freely.

Соревнование

Aqua Lung не был первым автономным аппаратом для дыхания под водой, но он стал первым, получившим широкое распространение. В 1934 году Рене Коммейнхес разработал дыхательный аппарат для пожарных, который был адаптирован для дайвинга как G. C. 42 и запатентован в апреле 1942 года (№ 976,590) его сыном Жоржем в 1937 году. Он использовался французским флотом в течение первых лет Второй мировой войны. Это была система с открытым контуром, питаемая от двух баллонов под давлением 200 бар, и использовала одноступенчатый регулятор для подачи газа в мешок, расположенный между двумя баллонами на спине, под давлением, немного превышающим атмосферное. Затем газ подавался на левую сторону полнолицевой маски через гофрированный резиновый шланг, а выдыхаемый воздух выпускался непосредственно с правой стороны маски. Примерно в то же время, когда компания Divers Supply начала продавать регулятор Sport Diver, австралиец Тед Элдред разработал двухступенчатый регулятор с одним шлангом, который он продавал в Австралии под названием Porpoise.