С древнейших времен люди проявляют большой интерес к морским глубинам. Сохранилось немало исторических свидетельств о подводном плавании, всевозможных изобретений было множество, и с разной степенью эффективности они использовались для погружения человека под воду.

К началу XX века в основном использовались два типа оборудования:

1. Устройство с подачей воздуха по шлангу с поверхности.

2. Без использования шланга. Запас кислорода для дыхания водолаз несет с собой.

Оба типа имели существенные недостатки: громоздкость и отсутствие свободы перемещения у первого типа, сложность и опасность использования у второго. Первый безопасный и эффективный аппарат для дыхания под водой был изготовлен в 1943 году французами Жак-Ивом Кусто и Эмилем Ганьяном. Новое изделие дало возможность пловцам использовать под водой сжатый воздух, погружаясь автономно.

Это был аппарат с так называемой дыхательной системой открытого цикла — когда вдох производится из баллона, а выдох отводится в воду. Основное отличие от предыдущих разработок состояло в том, что специальный клапан подавал пловцу воздух под давлением, равным давлению окружающей среды, т.е. давление воздуха для дыхания автоматически подстраивалось под глубину.

Так появился первый аппарат современного типа, и в последствии он был назван аквалангом. Это название получили, соединив латинское слово «аqua» (вода) и английское слово «lung» (лёгкое). Первый серийный регулятор, CG45 (Cousteau-Gagnan 45), был выпущен в 1945 году. Он имел большое сопротивление дыханию, крупные размеры, и обладал практически одним единственным достоинством — позволял дышать под водой. Это был одноступенчатый регулятор, т.е. изначальное давление в баллоне редуктор понижал до давления окружающей среды. Такая схема имеет свои недостатки (неоднородность характеристик, зависимость от положения тела в воде), поэтому современные регуляторы оснащаются двумя ступенями понижения давления.

Первая ступень — редуктор, который понижает высокое давление в баллонах до среднего. Вторая ступень — дыхательный автомат, в котором давление понижается от среднего до давления окружающей среды.

На картинке ниже показано устройство дыхательного аппарата АВМ-7:

1. Дыхательный автомат (2-я ступень регулятора) 2. Вентиль основной подачи воздуха 3. Плечевые ремни 4. Поясной ремень 5. Баллоны 6. Редуктор (1-я ступень регулятора) 7. Шланг легочного автомата

Источник иллюстрации — Меренов И.В. Справочник водолаза — вопросы и ответы. 1990 — стр. 46

На территории бывшего СССР слово «акваланг» стало общеупотребительным, но во многих странах мира это торговая марка и обозначает только продукцию фирмы «Aqualung» по производству снаряжения. Обычно аппараты открытого цикла принято называть «скуба» (SCUBA — Self Contained Underwater Breathing Apparatus — автономный аппарат для дыхания под водой).

Давление в шинах автомобиля или велосипеда обычно составляет 2-3 атмосферы. Современные баллоны и регуляторы для подводного плавания рассчитаны на давление до 200 атмосфер, а для технического дайвинга (для глубоких погружений) — до 300 атмосфер. Это очень высокое давление! Поэтому для заправки баллонов используются специальные компрессоры. В наших конструкторах такое давление не нужно, обычный компрессор fischertechnik обеспечивает избыточное давление в 0,8 атмосферы. А в некоторых конструкторах, например, в STEM Пневматика или Основы пневматики, в дополнение к компрессору или вместо него, для хранения воздуха под давлением используется ресивер для сжатого воздуха (от англ. receive – получать, вмещать).

Баллоны акваланга могут заправляться обычным воздухом, с обязательной тщательной фильтрацией его от пыли и влаги, поскольку высокое давление увеличивает негативный эффект любых примесей. Однако воздух, которым мы свободно дышим на поверхности, не является идеальным для дыхания под водой, и на достаточно больших глубинах использование обычного воздуха таит в себе опасность т.н. «азотного наркоза». Поэтому для глубоких или долгих погружений зачастую применяются специальные газовые смеси, в которых применяется другое процентное содержание кислорода и азота, а для очень глубоких погружений может добавляться и гелий.

Поскольку перед закачкой в баллоны дыхательные смеси «высушивают», это приводит к лёгкому обезвоживанию организма во время подводного путешествия. Поэтому, возвращаясь из морских глубин, необходимо восстановить водный баланс.

Ну а исходные файлы для печати 3D-моделей акваланга можно скачать тут — комплект дайвера для человечка из конструктора fischertechnik.

Кстати, если вы желаете изучить физические законы и явления в области пневматики, то вам в этом поможет наш образовательный конструктор — Fischertechnik Основы пневматики (арт. 533874)