Aqua-Lung [1] был первым автономным подводным дыхательным аппаратом открытого цикла (или «аквалангом»), который добился всемирной популярности и коммерческого успеха. Этот класс оборудования теперь обычно называют двухшланговым регулятором подводного плавания [2] или регулирующим клапаном . Aqua-Lung был изобретен во Франции зимой 1942–1943 годов двумя французами: инженером Эмилем Ганьяном и Жаком Кусто , который был лейтенантом ВМС ( фр . lieutenant de vaisseau ). Он позволил Кусто и Ганьяну легче снимать и исследовать подводный мир. [3]
Изобретение произвело революцию в области автономного подводного плавания, представив компактную, надежную систему, способную работать на большей глубине и с большей выносливостью, чем ее предшественники, и стало основным фактором, повлиявшим на развитие любительского подводного плавания после Второй мировой войны.
Двухшланговый регулятор давления Aqua-Lung является основой всех современных регуляторов для подводного плавания. Диафрагма используется для управления клапаном, который подает дыхательный газ дайверу по требованию при давлении окружающей воды. Однако компоновка изменилась на систему с одним шлангом, где вторая ступень отделена от первой ступени вместе с выпускным клапаном, поскольку они должны находиться на одной глубине, и перемещена в рот дайвера, что устраняет необходимость в выпускном шланге и позволяет использовать более прочный шланг с меньшим диаметром для подачи газа промежуточного давления к клапану второй ступени на загубнике, но увеличивает нагрузку на челюсть дайвера и выпускает пузырьки ближе к глазам и ушам.
Aqua-Lung — это автономная система с открытым контуром, что означает, что дыхательный газ подается из хранилища высокого давления, которое подается дайверу по требованию, когда дайвер вдыхает и снижает давление в шланге подачи, впоследствии поток перекрывается, когда он не требуется. После вдоха выдыхаемый газ выпускается в окружающую среду. Системы подводного плавания, изобретенные до Aqua-Lung, в основном представляли собой замкнутое дыхательное оборудование, в котором дыхательный газ поступает через шланг давления окружающей среды к дайверу, а выдыхаемый газ возвращается через скруббер, который удаляет углекислый газ, в резервуар дыхательного аппарата. Некоторое количество свежего газа добавляется для поддержания содержания кислорода, а затем снова циркулирует к дайверу по замкнутому контуру. В системах с открытым контуром свободного потока воздух подается с приблизительно постоянной скоростью, и дайвер использует только относительно небольшую часть проходящего газа.
Оригинальный регулятор Aqua-Lung представлял собой одноступенчатый блок, упакованный в круглый латунный корпус, установленный на клапане баллона за шеей дайвера. Газ высокого давления поступает в регулятор из выпускного отверстия клапана баллона и блокируется клапаном подачи газа. Когда дайвер потребляет газ под давлением окружающей среды, давление в камере низкого давления падает, и диафрагма деформируется внутрь, надавливая на подъемник клапана. Это открывает клапан высокого давления, позволяя газу течь мимо седла клапана в камеру низкого давления. Когда дайвер прекращает вдыхать, давление в камерах низкого давления быстро растет, пока диафрагма не вернется в нейтральное положение и больше не будет давить на подъемник клапана, перекрывая поток до следующего вдоха. В одноступенчатом регуляторе скорость потока через отверстие клапана подачи газа будет меняться в зависимости от давления в баллоне для того же размера отверстия, а требуемое усилие открытия будет меняться в зависимости от входного давления и площади отверстия, что вместе приводит к изменению скорости подачи по мере изменения давления в баллоне. Скорость потока также зависит от давления ниже по течению, которое меняется с глубиной, поэтому усилие дыхания может значительно меняться во время погружения, даже без учета положения дайвера во время погружения. [4] : 9–13 [5] : Ch3
Более поздние модели включали регулятор первой ступени для подачи воздуха в клапан спроса при более низком давлении, компенсированном по глубине, что позволяло более точно управлять и иметь большую чувствительность к небольшим перепадам давления на диафрагме второй ступени, но меньшую чувствительность к изменению давления в баллоне во время погружения, обе желательные особенности. Механизмы клапанов первой и второй ступени регулятора упакованы в круглый латунный корпус, установленный на клапане баллона за шеей водолаза. Газ высокого давления поступает в регулятор из выпускного отверстия клапана баллона и блокируется клапаном первой ступени. Первая ступень снижает давление в баллоне до промежуточного давления, довольно постоянного на несколько бар выше, чем давление окружающей среды, устанавливаемое регулируемой пружиной, предварительно нагружающей диафрагму. Затем промежуточный дыхательный газ снижается до давления окружающей среды второй ступенью. [4] : 17–20 [5] : Ch3
Диафрагма первой ступени представляет собой подпружиненную гибкую крышку межступенчатой камеры давления. Когда водолаз потребляет газ из второй ступени, давление в межступенчатой камере падает, и диафрагма деформируется внутрь, надавливая на подъемник клапана. Это открывает клапан высокого давления, позволяя газу течь мимо седла клапана в межступенчатую камеру. Когда водолаз прекращает вдыхать, давление в камерах низкого давления быстро растет, пока диафрагма не вернется в нейтральное положение и больше не будет давить на подъемник клапана, перекрывая поток до следующего вдоха. [4] : 9–13 [5] : Ch3
Вторая ступень, или ступень клапана спроса, удерживает газ в межступенчатой камере до тех пор, пока она не откроется из-за снижения давления в камере низкого давления. Она снижает давление межступенчатой подачи воздуха почти до давления окружающей среды, когда дайвер вдыхает воздух в камеру низкого давления, а большая, более чувствительная диафрагма низкого давления отклоняется внутрь, чтобы надавить на рычаг, управляющий клапаном второй ступени. Когда дайвер прекращает вдыхать, поток продолжается только до тех пор, пока давление в камере низкого давления не уравновесит давление окружающей воды снаружи диафрагмы низкого давления. [5] : Ch3
Чтобы предотвратить свободный поток или чрезмерное обратное давление выхлопа, выпускной клапан должен находиться на той же глубине, что и диафрагма, и единственное надежное место для этого — в том же корпусе. Воздух проходит через пару гофрированных резиновых шлангов большого диаметра к мундштуку и от него. Подающий шланг подсоединен к одной стороне корпуса регулятора и подает воздух к мундштуку через обратный клапан, а выдыхаемый воздух возвращается в корпус регулятора снаружи диафрагмы, также через обратный клапан с другой стороны мундштука и через другой обратный выпускной клапан в корпусе регулятора. [5] Обратные клапаны, установленные на каждом из дыхательных шлангов в месте их соединения с мундштуком, предотвращают попадание воды, попавшей в мундштук, в шланг вдыхания и гарантируют, что после вдувания в шланг выдыхания она не сможет течь обратно. Это немного увеличивает сопротивление потоку воздуха и работу дыхания , но облегчает очистку регулятора, особенно когда у дайвера недостаточно воздуха в легких, чтобы выпустить его резким выдохом. При вращении в правильном направлении в горизонтальном положении захваченная вода будет течь под действием силы тяжести в выпускной шланг, а когда мундштук мельче диафрагмы, регулятор будет стремиться к свободному потоку, когда выйдет изо рта, что также можно использовать для продувки впускного шланга. [5] : 341
В идеале подаваемое давление равно давлению покоя в легких дайвера, поскольку именно к этому приспособлены легкие человека. При наличии двухшлангового регулятора позади дайвера на уровне плеч подаваемое давление меняется в зависимости от ориентации дайвера. Если дайвер переворачивается на спину, давление выпущенного воздуха выше, чем в легких. Дайверы научились ограничивать поток, используя язык, чтобы закрыть загубник. Когда давление в баллоне было низким, а усилие потребности в воздухе росло, перекат на правую сторону облегчал дыхание. [5] : 341 Поднятие загубника над регулятором увеличивает подаваемое давление газа во рту и увеличивает сопротивление выдоху, а опускание загубника уменьшает подаваемое давление и увеличивает сопротивление вдоху.
Более ранний регулятор для подводного дыхания, известный как régulateur , был изобретен во Франции в 1860 году Бенуа Рукейролем . Он впервые задумал его как устройство, помогающее спасаться из затопленных шахт. Регулятор Рукейроля был адаптирован для подводного плавания в 1864 году, когда Рукейрол встретил лейтенанта де Вессо Огюста Денайруза . Аппарат Рукейроля-Денайруза был запущен в массовое производство и коммерциализацию 28 августа 1865 года, когда французский министр военно-морских сил заказал первые устройства. [6]
После 1884 года несколько компаний и предпринимателей купили или унаследовали патент и производили его до 1965 года. В 1942 году, во время немецкой оккупации Франции, патент принадлежал компании Bernard Piel ( Établissements Bernard Piel ). [7] Один из их аппаратов достался Эмилю Ганьяну , инженеру, работавшему в компании Air Liquide . Ганьян уменьшил его и адаптировал к газогенераторам в ответ на нехватку топлива, которая была следствием немецкой реквизиции. Начальник Ганьяна, Анри Мельхиор, знал, что его зять Жак-Ив Кусто искал автоматический регулятор расхода, чтобы увеличить полезную выносливость подводного дыхательного аппарата, изобретенного командующим Ивом ле Приером , [8] поэтому он представил Кусто Ганьяну в декабре 1942 года. По инициативе Кусто регулятор Ганьяна был модифицирован для использования в дайвинге. Кусто и Ганьян получили патент несколько недель спустя в 1943 году. [9] После войны, в 1946 году, оба мужчины основали La Spirotechnique как подразделение Air Liquide, чтобы массово производить и продавать свое изобретение, на этот раз по новому патенту 1945 года, и известное как CG45 («C» для Кусто, «G» для Ганьяна и «45» для 1945 года). Этот же регулятор CG45, производившийся более десяти лет и поступивший в продажу во Франции в 1946 году, был первым, который фактически назывался «Aqua-Lung». Во Франции термины scaphandre autonome («автономный набор для дайвинга»), scaphandre Cousteau-Gagnan («набор для дайвинга Кусто-Ганьяна») или CG45 были достаточно значимы для коммерциализации, но чтобы продавать свое изобретение в англоязычных странах, Кусто требовалось привлекательное название, соответствующее стандартам английского языка. Затем он придумал торговое название Aqua-Lung .
В конце 1940-х и начале 1950-х годов La Spirotechnique начала экспортировать Aqua-Lung и сдавать его патент в аренду иностранным компаниям, таким как британская Siebe Gorman . Оборудование имело большой успех по сравнению с аппаратом Rouquayrol-Denayrouze, который был ограничен, поскольку технология того времени могла производить только баллоны со сжатым воздухом, которые могли удерживать 30 атмосфер , что позволяло погружаться всего на 30 минут на глубину не более десяти метров. [10] До 1945 года французские водолазы предпочитали традиционный стандартный водолазный костюм с медным шлемом и подачей воздуха для дыхания с поверхности. Когда Aqua-Lung стал доступен для коммерческого использования, водолазы по всему миру обнаружили, что оборудование Cousteau-Gagnan меньше и проще в использовании, чем аппараты Le Prieur или Rouquayrol-Denayrouze. Aqua-Lung также можно установить на более прочные и надежные воздушные баллоны, вмещающие до 200 атмосфер [11] , что позволяет увеличить продолжительность погружения до более чем часа на значительных глубинах, включая время, необходимое для декомпрессионных остановок .
Первые акваланги Кусто-Ганьяна (например, CG45 1945 года или Mistral 1955 года) представляли собой двухшланговые акваланги открытого цикла . С тех пор различные производители выпускали похожие конфигурации с различными деталями конструкции и количеством баллонов. Как и акваланги открытого цикла с регуляторами с одним шлангом, они состояли из одного или нескольких баллонов высокого давления для дайвинга и регулятора для дайвинга ( Aqua-Lung ), который подавал дайверу дыхательный газ при давлении окружающей среды через клапан-распределитель. В течение более десяти лет, показанных в фильмах Épaves ( Кораблекрушения , 1943) и Le Monde du silence ( Безмолвный мир , 1956), основным оборудованием для подводного плавания, используемым Кусто и его дайверами, был Aqua-Lung, установленный на трех баллонах для дайвинга, один из которых использовался в качестве резервного. [12] Aqua-Lung позволил дайверам проводить больше времени под водой и, наряду с изобретением нескольких подводных камер, снимать и исследовать более свободно. [13]
Aqua-Lung не был первым автономным подводным дыхательным аппаратом, но он был первым, который получил широкую популярность. В 1934 году Рене Комменхес разработал дыхательный аппарат пожарного , который был адаптирован для подводного плавания как GC - 42 и запатентован в апреле 1942 года (№ 976,590) его сыном Жоржем в 1937 году. Он использовался французским флотом в течение первых нескольких лет Второй мировой войны. Это была система открытого цикла, питаемая от двух баллонов по 200 бар, и использовала одноступенчатый регулятор для подачи газа в мешок между двумя установленными сзади баллонами при давлении немного выше атмосферного. Затем газ подавался в левую сторону полнолицевой маски с помощью гофрированного резинового шланга и выпускался непосредственно с правой стороны маски. [14]
Неясно, кто изобрел первый одношланговый регулятор. Изобретение было мотивировано попыткой обойти патент Aqua-Lung на двухшланговый регулятор, который включал возврат выхлопного газа в регулятор для снижения перепада давления и, следовательно, уменьшения количества и колебаний избыточного или недостаточного давления дыхательного газа в легких. Одношланговый регулятор достигает этого путем перемещения диафрагмы, чувствительной к давлению второй ступени, в точку выпуска на мундштуке, вместо того, чтобы направлять выхлоп обратно в диафрагму регулятора на цилиндре.
Реклама в Popular Mechanics от октября 1950 года предлагала одношланговый регулятор для продажи компанией Divers Supply в Уилмингтоне, Калифорния. [15] Примерно в то же время, когда Divers Supply начала продавать регулятор Sport Diver, австралиец Тед Элдред разработал двухступенчатый одношланговый регулятор, который он продавал в Австралии как Porpoise . [16] Практически все современные регуляторы для подводного плавания с открытым циклом используют одношланговую двухступенчатую конструкцию, хотя Aqualung действительно продавала модернизированную двухшланговую модель Mistral в 2005 и 2006 годах. [17]
Aqualung , Aqua-Lung и Aqua Lung являются зарегистрированными товарными знаками для дыхательного оборудования для подводного плавания. Первоначально эта торговая марка принадлежала в Соединенных Штатах компании US Divers (теперь Aqua Lung America ). Термин использовался до того, как торговая марка была зарегистрирована Рене Буссо, который владел магазином спортивных товаров René Sports в Лос-Анджелесе. Он получил контракт с Air Liquide , материнской компанией Aqua Lung/La Spirotechnique , на импорт нового подводного оборудования в Соединенные Штаты для продажи на побережье Тихого океана (SPACO Inc. имела контракт на побережье Атлантического океана). Буссо изменил название своей компании на US Divers и зарегистрировал название Aqua-Lung. Это оказалось мудрым шагом, потому что, когда французская компания решила не продлевать его пятилетний контракт, никто даже не слышал об их продукции, но все были знакомы с зарегистрированными им названиями. Буссо продал компанию и торговые названия за солидную прибыль, вернувшись во Францию. Название US Divers звучало очень официально и по-американски, но оно принадлежало французу и было продано французской компании.
Air Liquide владела патентом на оригинальный «Aqualung» (также писался как «Aqua-Lung» или «Aqua Lung») до истечения срока действия патента где-то между 1960 и 1963 годами. Термин «Aqualung», насколько известно, впервые появился в печати на странице 3 первой книги Жака-Ива Кусто «The Silent World » в 1953 году. Публичное использование слова «aqualung» и общественный интерес к аквалангам и подводному плаванию с аквалангом начались около 1953 года в англоязычных странах после статьи в журнале National Geographical Society Magazine о подводной археологической экспедиции Кусто в Гран-Конглуэ . Во Франции акваланг был популяризирован фильмом Кусто «Épaves» , в то время как его книга «The Silent World» также внесла значительный вклад.
Как и в случае с некоторыми другими зарегистрированными товарными знаками , термин «aqualung» стал обобщенным товарным знаком в англоязычных странах в результате его общего использования общественностью и в публикациях, включая официальные руководства по дайвингу BSAC . Предположительно, юристы Cousteau или Air Liquide могли бы замедлить или остановить это обобщение, приняв срочные меры, но, похоже, в Великобритании этого не сделали, поскольку Siebe Gorman владела британскими правами как на торговое наименование, так и на патент.
В Соединенных Штатах термин «акваланг» был популяризирован популярным телесериалом « Морская охота » (1958), в котором в ранних эпизодах появлялись настоящие Aqua-Lungs. В этом сериале никогда не говорилось, что регулятор для подводного плавания может называться как-то иначе или производиться кем-то другим, но Voit Rubber Corporation поставляла большую часть оборудования для дайвинга, используемого в сериале, и поставляла Майка Нельсона, главного героя. Слово «акваланг» обычно использовалось в речи и в публикациях как термин для дыхательного аппарата открытого цикла с управляемым клапаном (даже после того, как истек патент Air Liquide, и другие производители начали производить идентичное оборудование), иногда также для ребризеров и в переносном смысле (например, « акваланг водяного паука из пузырьков воздуха»). Слово вошло в русский язык как родовое существительное акваланг («akvalang»). Это слово было взято в литовский язык как родовое существительное «akvalangas»; «langas» по-литовски означает «окно», что в буквальном смысле означает «водное окно».
В Соединенных Штатах, US Divers удалось сохранить "Aqualung" в качестве торговой марки. Аббревиатура "SCUBA", или "Self Contained Underwater Breathing Apparatus", возникла в ВМС США , где она относилась к кислородному ребризеру водолаза , разработанному Кристианом Дж. Ламбертсеном . SCUBA стало общим термином для любого типа автономного дыхательного аппарата для дайвинга, и вскоре аббревиатура SCUBA стала нарицательным существительным – " scuba " – все в нижнем регистре. "Scuba" была торговой маркой в течение некоторого времени – использовалась Healthways , теперь известной как Scubapro – одним из конкурентов US Divers. [ необходима цитата ]
В Великобритании Сибе Горман (владелец прав на торговую марку «Aqualung») не предпринял серьезных попыток контролировать использование этого слова, и «aqualung» на протяжении многих лет оставалось общепринятым общим словом для обозначения такого рода аппаратов, в том числе в официальных публикациях Британского клуба подводного плавания .
Aqua Lung America , нынешнее название компании US Divers Company, теперь производит ребризеры, чьи торговые названия или описания в каталогах включают слово «Aqualung». Название US Divers теперь используется компанией Aqua Lung America в качестве торговой марки для ее линейки оборудования для сноркелинга . [ необходима цитата ]