Ганс-Юрген Брозин - Атака на неизведанное
Представления о водолазном снаряжении сложились еще в средние века. Так, в старой немецкой рукописи 1415 г. имеется рисунок водолаза в водонепроницаемой одежде с идущим к поверхности воды длинным воздушным шлангом, который поддерживается там двумя поплавками. У Леонардо да Винчи также имеется подобный рисунок. Разумеется, в то время еще не понимали неосуществимости подобного проекта, обусловленной физиологическими причинами. Ведь через дыхательный шланг легкие водолаза соединялись с наружным воздухом, в то время как грудная клетка подвергалась давлению находящегося над его туловищем водяного столба. При избыточном давлении в 0,1 атм, т. е. на метровой глубине, грудная мускулатура не может растягивать грудную клетку против давления воды.
Конечно, от первых рисунков до реально действующего водолазного снаряжения был еще долгий путь. В 1797 г. на Одере, под Врацлавом, была испытана построенная Клингертом «водолазная машина», однако настоящий скачок удался только в 1819 г., когда эмигрировавший в Англию немецкий механик и оружейник Зибе изготовил первый водолазный костюм из водонепроницаемого материала, прочно соединенный с металлическим шлемом. С судна воздух подавался водолазу с помощью насоса. Отработанный, а также избыточный воздух выходил из нижнего края не плотно прижатой верхней части костюма. В других странах также проводились опыты с аналогичным водолазным снаряжением.
В 1837 г. Зибе окончательно отработал свой водолазный костюм, снабдив его привинчивающимся шлемом с выдыхательным клапаном, который приводился в действие самим водолазом. Теперь костюм был цельным, а свинцовые башмаки и балласт обеспечивали достаточную устойчивость на дне. Зибе назвал этот водолазный костюм скафандром, от греческих слов «лодка» и «мужчина». Таким образом, был создан прототип современного тяжелого водолазного снаряжения. В принципе такое герметичное шлемовидное водолазное снаряжение сохранилось почти неизменным до сегодняшнего дня. Была только усовершенствована связь с помощью вмонтированного телефона, созданы специальные аппараты для смешения газа, необходимые при работах на больших глубинах, и ряд других вспомогательных приборов. Много поколений водолазов провели с этим оборудованием сложные ремонтные и строительные работы под водой и операции по спасению и подъему судов.
Так представляли себе водолаза в XV в.
Во многих случаях шлемовидные водолазные аппараты были выгодны, так как обеспечивали пребывание под водой в течение длительного времени, обладали значительной надежностью в эксплуатации и запасом прочности. Эти аппараты имели и свои недостатки — большой вес снаряжения и малая подвижность водолазов под водой. Затрудняло работы также большое сопротивление, которое оказывали водолазу морские течения, особенно при их значительных скоростях. Кроме того, затраты как на самих водолазов, так и на материалы были сравнительно велики. Освоенная с помощью этого стандартного водолазного снаряжения область глубин простирается в среднем примерно до 50 м. Однако в отдельных случаях, еще до использования новых дыхательных газовых смесей, были достигнуты и большие глубины погружения.
С применением скафандров у водолазов, которые опускались на большие глубины, стали наблюдаться признаки загадочного заболевания. Они жаловались на кожный зуд, боль в суставах, нарушение дыхания и на нервную систему. Эта болезнь нередко продолжалась длительное время и иногда приводила к смертельным случаям. Подобные болезненные симптомы наблюдались также у рабочих, которые долгое время работали под давлением в водолазном колоколе или кессоне. Поэтому это заболевание назвали кессонной, или декомпрессионной, болезнью. На первых порах какого-либо эффективного лечения не существовало, так как не были ясны причины этого заболевания. Это затрудняло дальнейшее развитие техники, необходимой для достижения больших глубин, потому что объяснить физиолoгические процессы, которые приводили к этой болезни, не удавалось.
В 1670 г. английский естествоиспытатель Бойль в опытах над животными установил, что при внезапном понижении давления в крови и ткани образуются пузырьки газа. Позднее немецкими и голландскими учеными по этой проблеме был собран новый материал, а в 1878 г. французский физиолог Берт опубликовал обширную работу о влиянии давления на организм, заложив основу объяснения кессонной болезни.
Под водной поверхностью подаваемый водолазу воздух находится при повышенном давлении, что приводит к повышению парциального (частичного) давления его составных частей, т. е. кислорода и азота. Кислород и азот растворяются в крови и тканях тела в зависимости от их парциального давления. В то время как растворенный в крови кислород нужен для дыхания, инертный азот не вступает в организме ни в какую химическую реакцию. Он переносится кровью в ткань тела, которая — в зависимости от глубины погружения и времени пребывания под водой — усваивает различное количество азота. При подъеме водолаза окружающее давление снижается, снижается также и парциальное давление азота в воздухе, подаваемом для дыхания. Азот перемещается из тканей в кровь, а оттуда в легкие. Ткань тела перенасыщается азотом. Если снижение давления происходит достаточно медленно, то азот постепенно улетучивается. Однако при быстром подъеме он выходит из перенасыщенных тканей, образуя пузырьки воздуха, подобно тому, как углекислый газ выделяется при быстром открывании бутылки с сельтерской водой. Пузырьки азота в тканях закупоривают кровеносные сосуды, нарушается обеспечение кислородом.
Шлемовидное водолазное снаряжение нашло применение в океанографии. Первым ученым, который воспользовался скафандром, был французский зоолог Мильн-Эдвардс, участвовавший в экспедиции французской Академии наук в водах около Сицилии (1844).
Антон Дорн, основатель зоологической станции в Неаполе, в 1878 г. также хотел подчинить «новейшие успехи водолазного дела целям зоологической станции». Как он полагал, водолазы «наиболее способны исследовать те части морского дна, которые остаются недоступными для донных тралов и драг». В Кильской гавани в Балтийском море он предпринял первое погружение с научными целями.
В конце ХIХ столетия сообщалось о научных исследованиях с помощью водолазов и в других районах. Особенно благоприятным для подводных исследований был район Средиземного моря с высокими температурами воды и хорошими условиями видимости.
Погружения под воду все чаще использовались и в морской биологии, так как непосредственные наблюдения в естественных условиях имели особое значение. Существовавшие ранее методы исследования были очень несовершенны. Так, например, датский зоолог Блевгад, который погружался в скафандре у побережья Дании, писал: «Морской исследователь с помощью драги получает такой же подлинный образчик морского дна, какой получил бы воздухоплаватель, который захотел бы оценить живой мир Земли после лова неводом в тумане над городом — он мог бы поймать полицейского, камни и детскую коляску».
Участие водолазов незаменимо также при геологических исследованиях на морском дне. Впервые такие работы проводились в 1910 г. в американской экспедиции в морях Южного полушария. В 1923 г. для гидротехнического строительства водолазы исследовали занесение песком портового мола в датской гавани Ханстхольм, а в начале 30-х годов у побережья Нью-Джерси водолазы наблюдали перемещение песков на морском дне. Обширные исследования в области морской геологии были проведены между 1935 и 1939 гг. в Кильской бухте и смежных районах. Здесь следует отметить ценную новаторскую работу, посвященную методическим вопросам.
Для полноты следует упомянуть еще одну возможность применения водолазного дела для научных целей. Это подводная археология. В 1901 г. греческие водолазы — ловцы губок, оснащенные скафандрами, впервые участвовали в спасении античных скульптур и утвари с затонувших кораблей. Затем в районе Средиземного моря, а позднее и в других районах водолазы оказали неоценимую помощь при сохранении и спасении затонувших исторических кораблей. Исследование затонувших в море построек и целых городских сооружений было бы невозможно без участия водолазов.
Предложенное Хэлли дополнительное снабжение воздухом водолазных колоколов
Во время работ под водой в большинстве случаев исследуются обширные районы. При таких работах снижение расходов на персонал и технику в первую очередь зависит от хорошей маневренности водолазов. Недостатки обычной водолазной техники вскоре стали особенно заметны. Как написал в одной своей книге французский океанограф Кусто, который внес решающий вклад в развитие современной водолазной техники, «тяжело ступают тяжелые водолазы очень тяжелыми башмаками с трудом пару метров… обремененные пуповинами, с головой, закрытой металлическим кожухом». Поэтому уже давно разрабатывали автономные водолазные аппараты, которые должны были сделать водолаза независимым от водной поверхности при обеспечении его воздухом. Появились различные направления, что привело к созданию разных автономных аппаратов. Речь идет, во-первых, о водолазном снаряжении, в котором дыхательный газ очищается и снова вдыхается (замкнутая циркуляция), и, во-вторых, о снаряжении с открытой циркуляцией, при которой применяемый дыхательный газ, вообще говоря, воздух, вдыхается только один раз и затем выдыхается в воду. Большое значение в последнее время приобретает водолазное снаряжение с полузамкнутой циркуляцией.
