Однако ни опыт обнаженных водолазов-ныряльщиков, ни потребности в новых средствах ведения войны не стали тем стимулом, который позволил превратить водолазное дело из рискованной, полной приключений профессии в важнейший элемент спасательных работ. Условием такого превращения было развитие прикладной физики.
Совершенно очевидно, что у водолаза есть два способа получить необходимый для дыхания воздух: он может взять некоторый запас его с собой либо получить воздух с поверхности по трубе или шлангу. Аристотель упоминает о греческих водолазах, которые брали с собой под воду некую заполненную воздухом емкость, сделанную, вероятно, из козьей шкуры. Однако это не решало проблемы – нужно было обеспечить водолазу непрерывное поступление воздуха с поверхности.
Как это часто случается, оказалось, что природа уже опередила человека в этом процессе. Снабженная похожим на кнут хвостом личинка Eristalis tenax размером с финиковую косточку живет в разложившихся останках различных животных. Хвост личинки довольно короткий, но стоит погрузить ее в воду на глубину до 15 см, как он начинает быстро вытягиваться и достигает поверхности. Там венчающее кончик хвоста утолщение сразу разворачивается, подобно крохотному листу кувшинки. Внутри, под прозрачной оболочкой, располагается пара воздушных трубочек, по которым личинка получает кислород и выделяет углекислый газ.
Первые попытки человека снабдить себя воздухом с поверхности были далеко не столь успешными. Некий Флавий Вегетиус, автор написанного в 375 г. н. в. второстепенного римского трактата о военном искусстве, впервые упоминает о водолазном костюме и даже приводит его изображение. На голове водолаза надет кожаный мешок, что делает его похожим на подводного куклуксклановца. От верхней части его капюшона отходит трубка, верхний конец которой удерживается на поверхности пузырем, надутым воздухом. В одной руке он держит алебарду, а другой сжимает полудохлую рыбу. Любой человек, отважившийся спуститься под воду в таком снаряжении, неизбежно задохнулся бы уже через несколько минут.
В записных книжках Леонардо да Винчи, датируемых примерно 1500 г., имеется несколько набросков гипотетических дыхательных аппаратов. Один из вариантов представляет собой целый водолазный костюм. В 1551 г. Никколо Фонтана изобрел водолазный костюм, напоминавший гигантское стекло от часов. Водолаз должен был стоять в нем, засунув голову в большой стеклянный шар. В 1609 г. другой итальянец, Бонаюто Лорини, в своих творческих исканиях возвратился к тому, что за тринадцать столетий до него описал Вегетиус; он «изобрел» водолазную маску с выведенной на поверхность кожаной дыхательной трубкой.
Затем настала очередь французов. Испытанная в 1774 г. «гидростатическая машина» Фремине состояла из медного шлема и небольшого воздушного резервуара. Соединявшие их трубки «охлаждались» водой, что, как предполагал изобретатель, должно было обеспечивать «регенерацию» воздуха. К сожалению, регенерации не получилось.
Десятью годами позже Форфе сконструировал напоминавшее бутерброд устройство, которое надевалось на грудь и спину водолаза. Пружины над плечами водолаза были призваны удерживать обе половины этих своеобразных мехов в раскрытом положении. Облаченный в такой костюм страдалец должен был то и дело сгибать и разгибать правую ногу, к большому пальцу которой была привязана соединенная с мехами веревка. По мысли изобретателя такая система обеспечивала в зависимости от требований момента погружение или всплытие водолаза. Нечего и говорить, что из этого тоже ничего не вышло.
В 1808 г. с весьма оригинальным изобретением выступил немец Фредерик Дриберг. Предложенный им водолазный костюм состоял из водонепроницаемого мешка, надеваемого на спину водолаза, и короны, украшавшей его голову. Никакой другой одежды бедняге не полагалось. В мешке размещались двойные мехи, которые с помощью сложной системы рычажно-шарнирных передач соединялись с задней частью короны. Чтобы заставлять мехи работать и таким образом обеспечивать себе возможность дышать, водолаз во время своего путешествия в морских глубинах должен был, как паралитик, непрерывно кивать головой.
Проблемы давления
Ни один из этих изобретателей, несомненно, никогда сам не опускался под воду. Маловероятно, чтобы многие из них вообще когда-либо лично посетили берег моря. Правда, один шотландец Чарльз Сполдинг утонул в 1783 г., испытывая свое адское изобретение, но история создания водолазного костюма не слишком изобилует подобными отклонениями от установившейся практики. Обычно изобретатели посылали испытывать свои детища кого-нибудь другого. При этом они никогда не задумывались о том, что главная проблема заключалась не в подаче воздуха, как таковой, а в уравновешивании давления воды.
Тело человека рассчитано на давление окружающей среды, равное 1 кгс/см2 или одной атмосфере, что соответствует давлению воздуха на уровне моря. При погружении в воду на глубину 10 м давление, воздействующее на человека, возрастает на одну атмосферу, и если водолаз намерен остаться в живых, он должен располагать источником дыхательной смеси, содержащей кислород, сжатый под давлением, равным давлению окружающей водолаза воды.
Поэтому большинство первых водолазов, исчезнувших в океанских глубинах, на самом деле не задохнулись. Их тела были превращены в бесформенную массу давлением воды, поскольку уже на сравнительно небольшой глубине (40 м) в общей сложности оно возрастает на 60 т по сравнению с давлением, которое испытывает тело человека на уровне моря.
В 1802 г. эту проблему впервые попытался разрешить англичанин Вильям Фордер. Изобретенный им водолазный костюм состоял из медного ящика, надеваемого на голову и туловище водолаза. Ящик был снабжен кожаными рукавами и штанами, закрывавшими остальные части тела. Как и во многих других более ранних конструкциях, воздух подавался водолазу по шлангу от установленных на поверхности мехов, однако изобретатель, стремясь уравновесить давление воды, предусмотрел подачу воздуха в весь костюм. Фордер потерпел неудачу только потому, что его мехи годились лишь для раздувания огня в очаге и не могли обеспечить достаточного давления.
Август Зибе
Спустя 17 лет, в 1819 г., англичанин Август Зибе сконструировал свой «открытый» водолазный костюм, в который с помощью специального насоса по шлангу непрерывно подавался воздух с поверхности. Сам костюм состоял из шлема, прикрепленного к водонепроницаемой рубахе, открытой у пояса, что обеспечивало удаление выдыхаемого водолазом воздуха. Изобретенный Зибе костюм нашел успешное применение во время первых попыток подъема трехпалубного 40-пушечного английского линейного корабля «Ройял Джордж», затонувшего вместе с 900 моряками в порту Спитхед в 1782 г. Водолазу, работавшему в костюме Зибе, приходилось, естественно, постоянно помнить о том, что стоит ему чересчур нагнуться, как его рубаха тут же заполнится водой.
Водолазный
костюм с жёстким шлемом
В 1837 г. Зибе существенным образом усовершенствовал свое изобретение. Теперь водонепроницаемый костюм закрывал все тело водолаза (кроме рук), ноги были обуты в галоши, снабженные тяжелыми грузами, а установленный в шлеме выпускной клапан обеспечивал удаление выдыхаемого водолазом воздуха.
Путем таких изменений Зибе не только изобрел водолазный костюм с жестким шлемом, но и фактически завершил его эволюцию. Современный костюм водолаза мало отличается от разработанного Зибе: он представляет собой сплошной комбинезон из прорезиненной ткани, закрывающий тело водолаза от шеи до ног. На плечи надевается снабженная болтами металлическая манишка шлема, на которой закрепляется наружный фланец рубахи. На сегментном кольце манишки устанавливается промежуточное кольцо шлема, фиксируемое с помощью гаек на болтах манишки, что в итоге обеспечивает герметичное соединение рубахи со шлемом. Рукава рубахи заканчиваются резиновыми манжетами. Ноги водолаза обуты в водолазные галоши со шнурками и крепежными ремнями. Галоши, изготовляемые из прорезиненной ткани или парусины, снабжены кожаными задниками и латунными носками. Чтобы погасить излишнюю плавучесть водолаза, подошвы галош выполняют из свинца. Той же цели служат свинцовые или чугунные нагрудные грузы, соединяемые брасами. Масса грузов может достигать 25 кг.
Шлем обычно изготовляется из медного листа путем штамповки. Снизу к нему с помощью твердого припоя прикреплено шейное кольцо. Кроме того, в шлеме предусмотрены штуцеры для воздушного шланга и иллюминаторы, закрытые защитными латунными решетками. Иллюминатор, расположенный в передней части шлема, решеткой не защищен, хотя иногда это может повлечь за собой печальные последствия.
В сентябре 1926 г. водолаз Джон Ли принимал участие в самой обычной операции по разборке с помощью взрывчатки затонувшего парохода «Гленкона», который заблокировал судоходный канал в бухте Моркомб Бей в Англии. Спустившись под воду, чтобы проверить правильность расположения зарядов взрывчатки, Ли поскользнулся на наклонной палубе судна и свалился за борт. Стеклянный иллюминатор его шлема ударился о какой-то металлический выступ и разбился вдребезги.
Само собой разумеется, из скафандра немедленно начал выходить воздух. Мало того, тело водолаза сразу же оказалось сжатым солидным давлением воды. Водолазы в мягких скафандрах в известной степени напоминают автомобильную шину, подвергающуюся воздействию двух противоположных по направлению сил.
В данном случае для водолаза – это давление воды и воздуха. Как только давление окружавшей Ли воды превысило бы давление воздуха в его скафандре, кровь из конечностей водолаза и нижней части его тела была бы выдавлена в грудную полость, а это означало неизбежную смерть.
Ли обладал достаточно быстрой реакцией и сразу же закрыл дыру в иллюминаторе руками, сильно поранив их, но настолько задержал утечку воздуха, что это позволило ему еще в течение некоторого времени дышать. Он дал сигнал аварийного подъема и был извлечен на поверхность в бессознательном состоянии. Проведя несколько дней в больнице, Ли возвратился к своим занятиям.
Воздушный шланг, по которому водолазу подается воздух, рассчитан на высокие внутренние и внешние давления. Он изготовлен из нескольких слоев резины и ткани и снабжен арматурой из тонкой стальной проволоки. Кроме того, в снаряжение водолаза входят спасательный конец, служащий для спуска и подъема водолаза, и телефон, обеспечивающий более удобную связь с поверхностью, чем применявшийся ранее в этих целях сигнальный конец.
В течение без малого полутораста лет, прошедших со времени изобретения Зибе водолазного костюма, в различных странах мира было сконструировано великое множество водолазных аппаратов, костюмов и оборудования для выполнения различного рода подводных работ на разных глубинах. Описание их конструкций и особенностей выходит, однако, за пределы задач и тематики данной книги.
Жёсткий
скафандр
Несколько иначе обстояло дело с созданием жестких скафандров. Еще в 1715 г., примерно за 50 лет до гидростатической машины Фремине с ее охлаждавшимися водой трубами для «регенерации» воздуха, англичанин Джон Лесбридж изобрел первый бронированный, т. е. жесткий, водолазный костюм. Изобретатель полагал, что такой скафандр защитит водолаза от воздействия давления воды и позволит ему дышать атмосферным воздухом Как и следовало ожидать, скафандр не принес славы его создателю. Во-первых, деревянный панцирь (высотой 183 см, диаметром 76 см у головы и 28 см у ног) оставлял незащищенными руки водолаза. Кроме того, для подачи воздуха с поверхности служили мехи, совершенно неспособные создать сколько-нибудь значительное давление. В довершение всего водолаз практически был лишен возможности пошевелиться, вися лицом вниз в этом сооружении, к тому же не отличавшемся водонепроницаемостью.
Вероятно, именно одно из детищ Лесбриджа посчастливилось увидеть некоему Дезагюлье, авторитетному специалисту того времени по водолазным костюмам. В 1728 г. он следующим образом описал результаты испытаний скафандра, свидетелем которых явился: «… Эти бронированные машины совершенно бесполезны. Водолаз, у которого из носа, рта и ушей текла кровь, умер вскоре после окончания испытаний». Надо полагать, что именно так и было.
Если многолетние старания изобрести мягкий водолазный скафандр увенчались в 1837 г. созданием костюма Зибе, то творцам жесткого скафандра потребовалось еще почти сто лет, чтобы сконструировать пригодный для практического применения образец, хотя англичанин Тейлор изобрел первый жесткий скафандр с шарнирными соединениями за год до появления костюма Зибе. К несчастью, шарнирные соединения были защищены от давления воды всего лишь слоем парусины, а руки водолаза опять-таки оставались открытыми. Поскольку под водой он должен был дышать атмосферным воздухом, при погружении на любую сколько-нибудь значительную глубину их неизбежно расплющило бы давлением воды.
В 1856 г. американцу Филипсу посчастливилось предугадать основные особенности тех немногих удачных по конструкции жестких скафандров, которые были созданы уже в XX веке. Скафандр защищал не только тело, но и конечности водолаза; для выполнения различных работ предназначались управляемые водолазом клещи-захваты, проходившие через водонепроницаемые сальники, а шарнирные соединения вполне удовлетворительно решали проблему защиты от давления воды. К сожалению, всего Филипс предусмотреть не мог. Перемещение водолаза под водой обеспечивалось по мысли изобретателя небольшим гребным винтом, который располагался примерно в центре скафандра – напротив пупка водолаза – и приводился в движение вручную. Необходимую плавучесть создавал наполненный воздухом шар размером с баскетбольный мяч, закрепленный в верхней части шлема. Такой поплавок вряд ли поднял бы на поверхность даже обнаженного ныряльщика, не говоря уже о водолазе, облаченном в металлические доспехи, весившие не одну сотню килограммов.
К концу XIX в. появилось великое множество жестких скафандров самых разнообразных конструкций. Однако ни один из них ни на что не годился – их изобретатели обнаружили удивительное невежество в отношении реальных условий пребывания человека под водой, хотя к тому времени в данной области уже были накоплены некоторые данные.
В 1904 г. итальянец Рестуччи выступил с предложением, чрезвычайно сложным с точки зрения его технического осуществления, но научно вполне обоснованным. В разработанном им скафандре предусматривалась одновременная подача воздуха при атмосферном давлении в скафандр и сжатого – в шарнирные соединения. В результате отпадала необходимость в декомпрессии и обеспечивалась водонепроницаемость соединений. К сожалению, эта весьма привлекательная идея так никогда и не была осуществлена на практике.
Спустя несколько лет, в 1912 г., два других итальянца Леон Дюран и Мельчиорре Бамбино разработали, несомненно, наиболее оригинальную из всех ранее изобретенных конструкций жесткого скафандра. Он был снабжен четырьмя шарообразными колесами, изготовленными из дуба, которые позволяли буксировать скафандр по морскому дну. На шасси этого фантастического сооружения, кроме того, устанавливались фары и рулевое колесо. Не хватало только мягких сидений. Но они и не требовались. Как и в скафандре Лесбриджа, водолаз должен был лежать на животе. В этом удобнейшем положении снабженный всем необходимым мученик мог беспрепятственно разъезжать по всем подводным шоссе, которые ему посчастливилось бы найти. К счастью, до постройки дело не дошло.
