Historia nurkowania podwodnego
Historia nurkowania podwodnego zaczyna się od nurkowania swobodnego jako szeroko rozpowszechnionego sposobu polowania i zbierania, zarówno w poszukiwaniu pożywienia, jak i innych cennych zasobów, takich jak perły i korale . W czasach klasycznej Grecji i Rzymu powstały komercyjne zastosowania, takie jak nurkowanie z gąbkami i ratownictwo morskie , Nurkowanie wojskowe ma też długą historię, sięgającą co najmniej czasów wojny peloponeskiej , z rekreacją i sportem aplikacje będące najnowszym osiągnięciem. Rozwój technologiczny w pod ciśnieniem otoczenia rozpoczął się od obciążników kamiennych ( skandalopetra ) do szybkiego zanurzania. W XVI i XVII wieku dzwony nurkowe stały się funkcjonalnie przydatne, gdy nurkowi można było zapewnić odnawialny dopływ powietrza na głębokości, i przeszły do hełmów nurkowych zasilanych z powierzchni - w efekcie miniaturowych dzwonów nurkowych zakrywających głowę nurka i zasilanych sprężonym powietrzem ręcznie obsługiwane pompy — które zostały ulepszone poprzez przymocowanie do hełmu kombinezonu wodoodpornego i na początku XIX wieku stały się standardowym strojem do nurkowania .
Ograniczenia w mobilności systemów zasilanych z powierzchni sprzyjały rozwojowi nurkowania zarówno z obiegiem otwartym , jak i zamkniętym w XX wieku, co pozwala nurkowi na znacznie większą autonomię. Stały się one również popularne w czasie II wojny światowej w tajnych operacjach wojskowych , a po wojnie w celach naukowych , poszukiwawczo-ratowniczych , nurkowaniu medialnym , rekreacyjnym i technicznym . Miedziane hełmy z ciężką powierzchnią o swobodnym przepływie przekształciły się w lekkie hełmy na żądanie , które są bardziej ekonomiczne z gazem do oddychania, co jest szczególnie ważne w przypadku głębszych nurkowań i drogich mieszanek oddechowych na bazie helu , a nurkowanie saturowane zmniejszyło ryzyko choroby dekompresyjnej przy głębokich i długich ekspozycjach.
Alternatywnym podejściem było opracowanie „ pojedynczej atmosfery ” lub opancerzonego kombinezonu, który izoluje nurka od ciśnienia na głębokości, kosztem wielkiej złożoności mechanicznej i ograniczonej zręczności. Technologia ta po raz pierwszy stała się praktyczna w połowie XX wieku. Izolację nurka od otoczenia rozwinął zdalnie sterowany pojazd podwodny , w którym operator steruje pojazdem ROV z powierzchni, oraz autonomiczne pojazdy podwodne , które całkowicie rezygnują z operatora. Wszystkie te tryby są nadal w użyciu, a każdy z nich ma szereg zastosowań, w których ma przewagę nad innymi, chociaż dzwony nurkowe zostały w dużej mierze zdegradowane do środka transportu dla nurków zaopatrywanych z powierzchni. W niektórych przypadkach szczególnie skuteczne są kombinacje, takie jak jednoczesne użycie zorientowanego na powierzchnię lub nasyconego sprzętu nurkowego oraz zdalnie sterowanych pojazdów klasy roboczej lub obserwacyjnej.
Chociaż patofizjologia choroby dekompresyjnej nie jest jeszcze w pełni poznana, praktyka dekompresyjna osiągnęła etap, w którym ryzyko jest dość niskie, a większość przypadków jest skutecznie leczona przez terapeutyczną rekompresję i tlenoterapię hiperbaryczną . Mieszane gazy oddechowe są rutynowo stosowane w celu zmniejszenia wpływu środowiska hiperbarycznego na nurków w ciśnieniu otoczenia.
Darmowe nurkowania
Nurkowanie podwodne było praktykowane w starożytnych kulturach w celu zbierania żywności i innych cennych zasobów, takich jak perły i cenne korale, a później w celu odzyskania zatopionych kosztowności i pomocy w kampaniach wojskowych . Nurkowanie na wstrzymanym oddechu było jedyną dostępną metodą, czasami używano fajek trzcinowych w płytkiej wodzie i kamiennych ciężarków do głębszych nurkowań
Nurkowanie podwodne w celach komercyjnych mogło rozpocząć się w starożytnej Grecji, ponieważ zarówno Platon , jak i Homer wspominają , że gąbka była używana do kąpieli. Wyspa Kalymnos była głównym ośrodkiem nurkowania dla gąbek . Używając obciążników ( skandalopetra ) o wadze nawet 15 kilogramów (33 funtów), aby przyspieszyć opadanie, nurkowie na wstrzymującym oddech schodzili na głębokość do 30 metrów (98 stóp) nawet przez pięć minut, aby zebrać gąbki. Gąbki nie były jedynymi cennymi plonami, jakie można było znaleźć na dnie morskim ; dość popularne było również zbieranie koralowca czerwonego . W ten sposób można było zbierać różnorodne cenne muszle lub ryby , co stwarzało zapotrzebowanie na nurków, aby zbierali skarby morza, które mogą również obejmować zatopione bogactwa innych marynarzy.
Morze Śródziemne miało duże ilości handlu morskiego. W rezultacie było wiele wraków statków , więc często zatrudniano nurków, aby wydobywali z dna morskiego wszystko, co mogli. Nurkowie podpływali do wraku i wybierali fragmenty do uratowania.
Nurkowie byli również wykorzystywani w działaniach wojennych. Mogły być używane do podwodnego rozpoznania, gdy statki zbliżały się do portu wroga, a jeśli znaleziono podwodną obronę, nurkowie rozmontowaliby je, jeśli to możliwe. Podczas wojny peloponeskiej nurkowie byli wykorzystywani do przedostawania się przez blokady wroga w celu przekazywania wiadomości i dostarczania zaopatrzenia sojusznikom lub oddziałom, które zostały odcięte przez blokadę. Ci nurkowie i pływacy byli czasami wykorzystywani jako sabotażyści , wiercący dziury w kadłubach wroga , przecinający olinowanie statków i liny cumownicze . [ potrzebny cytat ]
W Japonii nurkowie Ama zaczęli zbierać perły około 2000 lat temu. Swobodne nurkowanie było głównym źródłem dochodów wielu Zatoki Perskiej, takich jak Katarczycy , Emiraty , Bahrajn i Kuwejtczycy . W rezultacie promotorzy dziedzictwa z Kataru, Emiratów i Bahrajnu spopularyzowali rekreacyjne i poważne wydarzenia związane ze freedivingiem, sprzętem podwodnym i powiązanymi działaniami, takimi jak snorkeling.
Dzwony do nurkowania
Dzwon nurkowy to jeden z najwcześniejszych rodzajów sprzętu do prac podwodnych i eksploracji. Jego użycie zostało po raz pierwszy opisane przez Arystotelesa w IV wieku pne: „… umożliwiają nurkom równie dobre oddychanie, spuszczając kocioł, ponieważ ten nie napełnia się wodą, ale zatrzymuje powietrze, ponieważ jest wtłaczany prosto w dół do wody." Według Rogera Bacona Aleksander Wielki badał Morze Śródziemne z upoważnienia astronoma Etyka. [ potrzebne źródło ]
Dzwony nurkowe zostały opracowane w XVI i XVII wieku jako pierwsza znacząca mechaniczna pomoc w nurkowaniu podwodnym. Były to sztywne komory z otwartym dnem, opuszczane do wody i balastowane, aby pozostawały w pozycji pionowej i tonęły nawet wtedy, gdy były pełne powietrza.
Pierwszym wiarygodnie zarejestrowanym użyciem dzwonu do nurkowania był Guglielmo de Lorena w 1535 r. Podczas eksploracji barek Kaliguli na jeziorze Nemi . W 1616 roku Franz Kessler zbudował ulepszony dzwon do nurkowania.
W 1658 roku Albrecht von Treileben został zlecony przez króla Szwecji Gustawa Adolfa na uratowanie okrętu wojennego Vasa , który zatonął poza portem sztokholmskim na około 32 metrach (105 stóp) wody podczas swojego dziewiczego rejsu w 1628 roku. W latach 1663-1665 nurkowie von Treilebena byli udało się podnieść większość armaty, pracując z dzwonu nurkowego o szacowanej pojemności swobodnego powietrza około 530 litrów (120 galonów IMP; 140 galonów amerykańskich) przez okres około 15 minut w ciemnej wodzie o temperaturze około 4 ° C (39 ° F). Pod koniec 1686 roku Sir William Phipps przekonał inwestorów do sfinansowania wyprawy do tego, co jest teraz Haiti i Dominikanę w celu odnalezienia zatopionego skarbu, mimo że położenie wraku statku jest całkowicie oparte na plotkach i spekulacjach. W styczniu 1687 roku Phipps znalazł u wybrzeży Santo Domingo wrak hiszpańskiego galeonu Nuestra Señora de la Concepción . Niektóre źródła podają, że podczas akcji ratunkowej użyli odwróconego pojemnika jako dzwonu nurkowego, podczas gdy inne twierdzą, że załodze pomagali nurkowie indyjscy na płytkich wodach. Operacja trwała od lutego do kwietnia 1687 r., W czasie których uratowali klejnoty, trochę złota i 30 ton srebra, które w tamtym czasie były warte ponad 200 000 funtów.
W 1691 roku Edmond Halley ukończył plany znacznie ulepszonego dzwonu do nurkowania, zdolnego do pozostawania zanurzonego przez dłuższy czas i wyposażonego w okno do eksploracji podwodnej. Atmosfera była uzupełniana za pomocą obciążonych beczek powietrza zsyłanych z powierzchni. Podczas demonstracji Halley i pięciu towarzyszy zanurkowali na głębokość 60 stóp (18 m) w Tamizie i pozostali tam przez ponad półtorej godziny. Ulepszenia wprowadzane w nim z biegiem czasu wydłużyły jego czas ekspozycji pod wodą do ponad czterech godzin.
W 1775 roku Charles Spalding , cukiernik z Edynburga , udoskonalił projekt Edmonda Halleya, dodając system ciężarków wyważających, aby ułatwić podnoszenie i opuszczanie dzwonu, wraz z serią lin do sygnalizowania załodze na powierzchni. Spalding i jego siostrzeniec, Ebenezer Watson, udusili się później u wybrzeży Dublina w 1783 r., Podczas prac ratowniczych w dzwonie nurkowym zaprojektowanym przez Spaldinga.
W 1689 roku Denis Papin zasugerował, że ciśnienie i świeże powietrze wewnątrz dzwonu nurkowego można utrzymać za pomocą pompy ciśnieniowej lub miecha. Jego pomysł został zrealizowany dokładnie 100 lat później przez inżyniera Johna Smeatona , który w 1789 roku zbudował pierwszą działającą nurkową pompę powietrza.
Kombinezony do nurkowania dostarczane z powierzchni
W 1602 roku hiszpański inżynier wojskowy Jerónimo de Ayanz y Beaumont opracował pierwszy udokumentowany strój do nurkowania. Został przetestowany w tym samym roku na Pisuerga ( Valladolid , Hiszpania). W demonstracji uczestniczył król Filip III . [ potrzebne źródło ] https://idus.us.es/bitstream/handle/11441/65932/recuperaci%c3%b3n%20submarina-Higueras%20Rodr%c3%adguez.pdf?sequence=1&isAllowed=y La recuperación submarina en la Carrera de Indias: el riesgo necesario dc.creator Higueras Rodríguez, Mª Dolores
Dwóch angielskich wynalazców opracowało skafandry do nurkowania w latach 1710-tych XVIII wieku. John Lethbridge zbudował całkowicie zamknięty skafander, aby pomóc w pracach ratowniczych. Składał się z odpornej na ciśnienie lufy wypełnionej powietrzem ze szklanym otworem obserwacyjnym i dwóch wodoszczelnych zamkniętych rękawów. Po przetestowaniu tej maszyny w swoim stawie ogrodowym specjalnie zbudowanym do tego celu, Lethbridge nurkował na kilku wrakach: czterech angielskich okrętach wojennych , jednym East Indiaman , dwóch hiszpańskich galeonach i wielu galerach . Stał się bardzo bogaty w wyniku jego ratownictwa. Jedno z jego bardziej znanych wyzdrowień miało miejsce w holenderskim Slot ter Hooge , który zatonął u wybrzeży Madery z ponad trzema tonami srebra na pokładzie.
W tym samym czasie Andrew Becker stworzył pokryty skórą skafander do nurkowania z hełmem z okienkiem. Kombinezon wykorzystywał system rur do wdechu i wydechu, a Becker zademonstrował swój skafander w Tamizie w Londynie , podczas którego pozostawał zanurzony przez godzinę. Kombinezony te miały ograniczone zastosowanie, ponieważ nadal nie było praktycznego systemu uzupełniania zapasów powietrza podczas nurkowania.
Otwarta sukienka do nurkowania
W 1405 roku Konrad Kyeser opisał strój do nurkowania składający się ze skórzanej kurtki i metalowego hełmu z dwoma szklanymi okienkami. Kurtka i hełm były wyłożone gąbką, aby „zatrzymywać powietrze”, a do worka z powietrzem podłączono skórzaną rurkę. Projekt skafandra został zilustrowany w książce Wegecjusza w 1511 roku . Borelli zaprojektował sprzęt do nurkowania, który składał się z metalowego hełmu, rury do „regeneracji” powietrza, skórzanego kombinezonu i środka kontrolującego pływalność nurka . W 1690 roku Thames Divers, krótkotrwała londyńska firma nurkowa, publicznie zademonstrowała strój do nurkowania w płytkiej wodzie typu Vegetius. Karl Heinrich Klingert zaprojektował pełny strój do nurkowania w 1797 roku. Ten projekt składał się z dużego metalowego hełmu i podobnie dużego metalowego paska połączonego skórzaną kurtką i spodniami. Urządzenie to zostało pomyślnie zademonstrowane na rzece Odrze , ale było utrudnione przez brak niezawodnego systemu zasilania powietrzem.
W 1800 roku Peter Kreeft podarował królowi Szwecji swój aparat do nurkowania i z powodzeniem go używał.
W 1819 roku Augustus Siebe wynalazł otwarty skafander do nurkowania, który zakrywał tylko górną część ciała. Kombinezon zawierał metalowy hełm, który był przynitowany do wodoodpornej kurtki, która kończyła się poniżej talii nurka. Skafander działał jak dzwon nurkowy — powietrze pompowane do skafandra uchodziło dolną krawędzią. Nurek miał bardzo ograniczony zakres ruchu i musiał poruszać się w mniej lub bardziej wyprostowanej pozycji. Dopiero w 1837 roku Siebe zmienił projekt na system zamknięty, w którym tylko ręce pozostały poza skafandrem, z hermetyczną osłoną wokół nadgarstków.
Pierwsze cieszące się dużym powodzeniem hełmy do nurkowania wyprodukowali bracia Charles i John Deane w 1820 roku. Zainspirowany wypadkiem pożarowym, którego był świadkiem w stajni w Anglii, zaprojektował i opatentował „hełm dymny”, który miał być używany przez strażaków na obszarach wypełnionych dymem w 1823 r. Aparat składał się z miedzianego hełmu z dołączonym elastycznym kołnierzem i odzieżą. Do dostarczania powietrza miał służyć długi skórzany wąż przymocowany z tyłu hełmu - pierwotny pomysł zakładał, że będzie on pompowany za pomocą podwójnego miecha. Krótka rura pozwalała na ujście nadmiaru powietrza. Ubranie było wykonane ze skóry lub nieprzepuszczającego powietrza materiału, mocowanego paskami.
Bracia nie mieli wystarczających środków na samodzielne zbudowanie sprzętu, więc sprzedali patent swojemu pracodawcy Edwardowi Barnardowi. Dopiero w 1827 roku urodzony w Niemczech brytyjski inżynier Augustus Siebe zbudował pierwsze hełmy dymne. W 1828 roku postanowili znaleźć inne zastosowanie dla swojego urządzenia i przerobili je na hełm do nurkowania. Sprzedawali hełm z luźno przymocowanym „kombinezonem do nurkowania”, aby nurek mógł wykonywać prace ratownicze, ale tylko w pozycji całkowicie pionowej, w przeciwnym razie woda dostałaby się do skafandra.
W 1829 roku bracia Deane wypłynęli z Whitstable na próby nowego aparatu podwodnego, zakładając w mieście przemysł nurkowy. W 1834 roku Charles użył swojego hełmu nurka i skafandra w udanej próbie wraku HMS Royal George w Spithead , podczas której odzyskał 28 dział okrętowych . W 1836 roku John Deane wydobył z Mary Rose drewno, broń, długie łuki i inne przedmioty. Do 1836 roku bracia Deane opracowali pierwszy na świecie podręcznik nurkowania Metoda korzystania z opatentowanego aparatu do nurkowania Deane'a , w którym szczegółowo wyjaśniono działanie aparatu i pompy, a także środki ostrożności.
Standardowa sukienka do nurkowania
W latach trzydziestych XIX wieku bracia Deane poprosili Augustusa Siebe o ulepszenie ich podwodnego hełmu. Rozszerzając ulepszenia wprowadzone już przez innego inżyniera, George'a Edwardsa, Siebe stworzył własny projekt; hełm dopasowany do wodoszczelnego, płóciennego kombinezonu do nurkowania na całej długości . Siebe wprowadził różne modyfikacje w swoim projekcie stroju do nurkowania, aby dostosować się do wymagań zespołu ratowniczego na wraku Royal George , włączając w to możliwość odłączenia maski hełmu od gorsetu . Jego ulepszony projekt dał początek typowej standardowej sukience do nurkowania , która zrewolucjonizowała podwodna inżynieria lądowa , ratownictwo podwodne , nurkowanie komercyjne i nurkowanie morskie . Wodoszczelny kombinezon umożliwiał nurkom noszenie warstw suchej odzieży pod spodem w celu dopasowania do temperatury wody. Na ogół obejmowały one ciężkie pończochy, Guernseys i kultową wełnianą czapkę, która nadal jest czasami noszona przez nurków.
Wczesna praca nurkowa
We wczesnych latach skafandra nurkowego często zatrudniano nurków do czyszczenia i konserwacji statków morskich, co mogło wymagać wysiłku wielu nurków. Statki, które nie miały dostępnych skafandrów do nurkowania, zlecałyby firmom nurkowym wykonanie podwodnej konserwacji kadłubów statków, ponieważ czysty kadłub zwiększyłby prędkość statku. Średni czas spędzony na nurkowaniu w tych celach wynosił od czterech do siedmiu godzin.
Urząd Admiralicji i Spraw Morskich przyjął skafander do nurkowania w latach sześćdziesiątych XIX wieku. Obowiązki nurków obejmowały podwodną naprawę statków, konserwację i czyszczenie śmigieł, odzyskiwanie utraconych kotwic i łańcuchów oraz usuwanie wodorostów i innych zanieczyszczeń z kadłuba, które mogłyby utrudniać ruch.
Rozwój operacji nurkowań ratowniczych
.jpg)
Royal George , 100-działowy pierwszorzędny okręt należący do linii Royal Navy , zatonął podczas rutynowych prac konserwacyjnych w 1782 roku. Charles Spalding użył dzwonu do nurkowania, aby odzyskać sześć żelaznych 12-funtowych dział i dziewięć mosiężnych 12-funtowych dział w tym samym rok. W 1839 roku generał dywizji Charles Pasley , wówczas pułkownik Królewskich Inżynierów , rozpoczął działalność. Wcześniej zniszczył kilka starych wraków na Tamizie i zamierzał rozbić Royal George z ładunkami prochu, a następnie ratuj jak najwięcej za pomocą nurków. Bracia Deane otrzymali zlecenie przeprowadzenia prac ratowniczych na wraku. Używając swoich nowych hełmów do nurkowania z pompą powietrzną, udało im się odzyskać około dwudziestu armat.
Operacja ratownictwa nurkowego Pasleya wyznaczyła wiele kamieni milowych w nurkowaniu, w tym pierwsze odnotowane użycie systemu partnerskiego podczas nurkowania, kiedy wydał swoim nurkom instrukcje działania w parach. Ponadto, pierwsze awaryjne wynurzenie pływackie zostało wykonane przez nurka po tym, jak jego przewód powietrzny zaplątał się i musiał go odciąć. Mniej szczęśliwym kamieniem milowym była pierwsza medyczna relacja o barotraumie podczas nurkowania . Wczesne hełmy do nurkowania nie miały zaworów zwrotnych , więc jeśli wąż został przecięty blisko powierzchni, powietrze pod ciśnieniem otoczenia wokół głowy nurka szybko odpłynęło z hełmu do niższego ciśnienia w momencie pęknięcia, pozostawiając różnicę ciśnień między wewnętrzną i zewnętrzną częścią hełmu, która może spowodować obrażenia, a czasem skutki zagrażające życiu. Na spotkaniu British Association for the Advancement of Science w 1842 r. Sir John Richardson opisał aparat do nurkowania i leczenie nurka Rodericka Camerona po urazie, który miał miejsce 14 października 1841 r. Podczas akcji ratowniczej.
Pasley odzyskał jeszcze 12 dział w 1839 r., 11 kolejnych w 1840 r. I 6 w 1841 r. W 1842 r. Odzyskał tylko jedną żelazną 12-funtową armatę, ponieważ nakazał nurkom skoncentrować się na usuwaniu drewna z kadłuba, zamiast szukać broni. Inne przedmioty odzyskane w 1840 r. obejmowały chirurga , jedwabne szaty o satynowym splocie, „z których jedwab był doskonały” oraz kawałki skóry; ale bez wełnianej odzieży. Do 1843 roku cały kil i belki denne zostały podniesione, a miejsce uznano za czyste.
Niezależny sprzęt do dostarczania powietrza
Wadą sprzętu zapoczątkowanego przez Deane'a i Siebe'a był wymóg stałego dopływu powietrza pompowanego z powierzchni. Ograniczało to ruchy i zasięg nurka, a także było potencjalnie niebezpieczne, ponieważ dopływ mógł zostać odcięty z wielu powodów. Wczesne próby stworzenia systemów, które umożliwiłyby nurkom noszenie przenośnego źródła gazu oddechowego, nie powiodły się, ponieważ technologia sprężania i przechowywania nie była wystarczająco zaawansowana, aby umożliwić przechowywanie sprężonego powietrza w pojemnikach pod wystarczająco wysokim ciśnieniem. Do końca XIX wieku powstały dwa podstawowe szablony do nurkowania , (niezależny podwodny aparat oddechowy), pojawiły się: nurkowanie z obiegiem otwartym , w którym spaliny nurka są odprowadzane bezpośrednio do wody, oraz nurkowanie z obiegiem zamkniętym , w którym niewykorzystany przez nurka tlen jest filtrowany z dwutlenku węgla i zawracany do obiegu. Zestaw do nurkowania charakteryzuje się pełną niezależnością od powierzchni podczas użytkowania, poprzez dostarczanie gazu oddechowego noszonego przez nurka. Wczesne próby osiągnięcia tej autonomii od powierzchni zostały podjęte w XVIII wieku przez Anglika John Lethbridge, który wynalazł i z powodzeniem zbudował własną maszynę do nurkowania pod wodą w 1715 roku. Powietrze wewnątrz skafandra pozwalało na krótki okres nurkowania, zanim trzeba było je wynurzyć w celu uzupełnienia.
Nurkowanie z obiegiem otwartym
Żaden z tych wynalazków nie rozwiązał problemu wysokiego ciśnienia, gdy konieczne jest dostarczenie nurkowi sprężonego powietrza (jak w nowoczesnych automatach); opierały się głównie na stałym dopływie powietrza. Technologia sprężania i przechowywania nie była wystarczająco zaawansowana, aby umożliwić przechowywanie sprężonego powietrza w pojemnikach pod wystarczająco wysokim ciśnieniem, aby zapewnić użyteczny czas nurkowania.
Wczesny strój do nurkowania wykorzystujący zbiornik ze sprężonym powietrzem został zaprojektowany i zbudowany w 1771 roku przez Sieura Frémineta z Paryża , który wymyślił autonomiczną maszynę do oddychania wyposażoną w zbiornik, ciągniętą za nurkiem lub montowaną na jego plecach. Fréminet nazwał swój wynalazek maszyną hydrostatergatique i używał go z powodzeniem przez ponad dziesięć lat w portach Le Havre i Brest , jak stwierdzono w tekście objaśniającym do obrazu z 1784 roku.
Francuz Paul Lemaire d'Augerville zbudował i używał autonomicznego sprzętu do nurkowania w 1824 r., Podobnie jak Brytyjczyk William H. James w 1825 r. Hełm Jamesa był wykonany z „cienkiej miedzi lub podeszwy ze skóry” z okienkiem w płycie, a powietrze było zasilany ze zbiornika żelaza. Podobny system był używany w 1831 roku przez Amerykanina Charlesa Conderta, który zmarł w 1832 roku podczas testowania swojego wynalazku w East River na głębokości zaledwie 20 stóp (6 m). Po podróży do Anglii i odkryciu wynalazku Williama Jamesa, francuski lekarz Manuel Théodore Guillaumet , z Argentan (w Normandii ) opatentował najstarszy znany mechanizm regulacyjny w 1838 roku. Wynalazek Guillaumeta był zasilany powietrzem z powierzchni i nigdy nie był produkowany masowo ze względu na problemy z bezpieczeństwem.
Ważnym krokiem w rozwoju technologii nurkowania z obiegiem otwartym było wynalezienie regulatora zapotrzebowania w 1864 roku przez francuskich inżynierów Auguste Denayrouze i Benoît Rouquayrol . Ich skafander jako pierwszy dostarczał powietrze użytkownikowi, dostosowując przepływ do wymagań nurka. System nadal musiał wykorzystywać zasilanie powierzchniowe, ponieważ butle magazynujące z lat 60. XIX wieku nie były w stanie wytrzymać wysokich ciśnień niezbędnych do praktycznej samodzielnej jednostki.
Pierwszy system nurkowania z obiegiem otwartym został opracowany w 1925 roku przez Yvesa Le Prieura we Francji. Zainspirowany prostym aparatem Maurice'a Ferneza i swobodę, jaką zapewniał nurkowi, wpadł na pomysł uwolnienia go od rurki prowadzącej do pompy powierzchniowej za pomocą butli Michelin jako źródła powietrza, zawierających trzy litry (0,66 imp gal; 0,79 galona amerykańskiego) sprężonego powietrza do 150 kilogramów na centymetr kwadratowy (2100 psi; 150 barów). Aparat do nurkowania „Fernez-Le Prieur” został zademonstrowany na basenie Tourelles w Paryżu w 1926 roku. Jednostka składała się z butli ze sprężonym powietrzem przenoszonej na plecach nurka, połączonej z regulatorem ciśnienia zaprojektowanym przez Le Prieur, regulowanym ręcznie przez nurka, z dwoma manometrami, jednym do pomiaru ciśnienia w butli i jednym do pomiaru ciśnienia wyjściowego (zasilania). Powietrze dostarczane było do ustnika w sposób ciągły i wyrzucane krótką rurą wydechową wyposażoną w zawór jak w konstrukcji Ferneza, jednak brak regulatora zapotrzebowania i wynikająca z tego mała wytrzymałość aparatu ograniczały praktyczne zastosowanie urządzenia Le Prieur.
Projekt Le Prieur był pierwszym autonomicznym aparatem oddechowym używanym przez pierwsze w historii kluby nurkowe – Racleurs de fond założony przez Glenna Orra w Kalifornii w 1933 roku oraz Club des sous-l'eau założony przez samego Le Prieura w Paryżu w 1935 roku. Fernez wcześniej wynalazł klips na nos , ustnik (wyposażony w zawór jednokierunkowy do wydechu) i gogle do nurkowania , a Yves le Prieur właśnie dołączył do tych trzech elementów Fernez ręcznie sterowany regulator i butlę ze sprężonym powietrzem. Gogle Ferneza nie pozwalały na nurkowanie głębsze niż dziesięć metrów (33 stopy) z powodu „ ściśnięcia maski ”, więc w 1933 roku Le Prieur zastąpił całe wyposażenie Ferneza (gogle, zacisk na nos i zawór) maską pełnotwarzową , bezpośrednio zasilany powietrzem o stałym przepływie z cylindra.
W 1942 roku, podczas niemieckiej okupacji Francji , Jacques-Yves Cousteau i Émile Gagnan zaprojektowali pierwsze udane i bezpieczne nurkowanie z obiegiem otwartym, znane jako Aqua-Lung . Ich system łączył ulepszony regulator zapotrzebowania ze zbiornikami powietrza pod wysokim ciśnieniem. Émile Gagnan, inżynier zatrudniony w Air Liquide , zminiaturyzował i przystosował reduktor do współpracy z generatorami gazu , w odpowiedzi na ciągły brak paliwa, będący konsekwencją niemieckich rekwizycji. Szef Gagnana, Henri Melchior, wiedział, że jego zięć Jacques-Yves Cousteau szukał automatycznego regulatora zapotrzebowania, aby wydłużyć okres użytkowania podwodnego aparatu oddechowego wynalezionego przez komandora le Prieur, więc przedstawił Cousteau Gagnanowi w grudniu 1942 r. Z inicjatywy Cousteau automat Gagnana został przystosowany do nurkowania, a nowy patent Cousteau-Gagnana został zarejestrowany kilka tygodni później w 1943 roku.
.png)
- 1. Wąż
- 2. Ustnik
- 3. Zawór
- 4. Uprząż
- 5. Płyta tylna
- 6. Cylinder
Air Liquide rozpoczęła komercyjną sprzedaż regulatora Cousteau-Gagnan od 1946 r. Pod nazwą scaphandre Cousteau-Gagnan lub CG45 („C” dla Cousteau, „G” dla Gagnana i 45 dla patentu z 1945 r .). W tym samym roku Air Liquide utworzyło dział o nazwie La Spirotechnique , zajmujący się opracowywaniem i sprzedażą automatów oddechowych i innego sprzętu nurkowego. Aby sprzedawać swój automat oddechowy w krajach anglojęzycznych, Cousteau zarejestrował Aqua-Lung , na który po raz pierwszy udzielono licencji US Divers (amerykański oddział Air Liquide), a następnie sprzedawany z La Spirotechnique i US Divers, aby w końcu stać się nazwą firmy Aqua-Lung/La Spirotechnique, obecnie zlokalizowanej w Carros , niedaleko Nicei .
W 1948 roku patent Cousteau-Gagnan został również licencjonowany dla Siebe Gormana z Anglii, [ konieczna weryfikacja ] , kiedy Siebe Gorman był kierowany przez Roberta Henry'ego Davisa. Siebe Gorman mógł sprzedawać w krajach Wspólnoty Narodów, ale miał trudności z zaspokojeniem popytu, a patent USA uniemożliwił innym wytwarzanie produktu. Żądanie to zostało ostatecznie spełnione przez Teda Eldreda z Melbourne w Australii , który rozwijał rebreather o nazwie Porpoise. Kiedy podczas demonstracji nurek stracił przytomność, zaczął opracowywać system nurkowania z obiegiem otwartym z jednym wężem, który oddziela pierwszy i drugi stopień wężem niskociśnieniowym i uwalnia wydychany gaz w drugim stopniu. Pozwoliło to uniknąć patentu Cousteau-Gagnana, który chronił automat do nurkowania z dwoma wężami. [ potrzebne źródło ] W trakcie tego procesu Eldred poprawił również działanie regulatora. [ potrzebne źródło ] [ potrzebne wyjaśnienie ] Eldred sprzedał pierwszego Morświna Model CA z jednym wężem do nurkowania na początku 1952 roku.
W 1957 roku Eduard Admetlla i Lázaro użyli wersji wykonanej przez Nemroda , aby zejść na rekordową głębokość 100 metrów (330 stóp).
Wczesne zestawy do nurkowania były zwykle wyposażone w prostą uprząż składającą się z szelek i pasa biodrowego. Klamry pasa biodrowego były zwykle szybko zwalniane, a paski naramienne czasami miały regulowane lub szybko zwalniane klamry. Wiele uprzęży nie miało tylnej płyty, a butle spoczywały bezpośrednio na plecach nurka. Uprzęże wielu rebreatherów nurkowych firmy Siebe Gorman zawierały duży tylny arkusz wzmocnionej gumy. [ potrzebne źródło ]
Wcześni płetwonurkowie nurkowali bez pomocy wypornościowej. W nagłych wypadkach musieli zrzucić ciężary. W latach sześćdziesiątych XX wieku pojawiły się kamizelki ratunkowe z regulacją pływalności (ABLJ). Jedną z wczesnych marek, od 1961 roku, był Fenzy . ABLJ jest używany do dwóch celów: do regulacji pływalności nurka, aby zrekompensować utratę pływalności na głębokości, głównie z powodu kompresji pianki neoprenowej) i , co ważniejsze, jako kamizelka ratunkowa który utrzyma nieprzytomnego nurka twarzą do góry na powierzchni i który można szybko napompować. Został założony przed założeniem uprzęży butli. Pierwsze wersje były napompowane małą butlą z dwutlenkiem węgla, później małą butlą z bezpośrednio sprzężonym powietrzem. Zasilanie pod niskim ciśnieniem z pierwszego stopnia automatu pozwala sterować kamizelką ratunkową jako środkiem wspomagającym wyporność. Wynalezienie w 1971 roku „systemu bezpośredniego” [ potrzebne źródło ] przez ScubaPro zaowocowało tak zwanym płaszczem stabilizującym lub kamizelka kłująca i jest obecnie coraz częściej znana jako kompensator pływalności (urządzenie) lub po prostu „BCD”. [ potrzebne źródło ]
Nurkowanie w obiegu zamkniętym
Alternatywną koncepcją, opracowaną mniej więcej w tym samym czasie, było nurkowanie w obiegu zamkniętym. Organizm zużywa i metabolizuje tylko część tlenu z wdychanego powietrza na powierzchni i jeszcze mniejszą część, gdy gaz oddechowy jest sprężany , tak jak ma to miejsce w systemach ciśnienia otoczenia pod wodą. Rebreather odzyskuje zużyty gaz oddechowy, jednocześnie stale uzupełniając go z zapasu, aby poziom tlenu nie uszczuplał się niebezpiecznie. Aparat musi również usuwać wydychany dwutlenek węgla, ponieważ nagromadzenie poziomów CO 2 spowodowałoby niewydolność oddechową spowodowaną hiperkapnią .
Najwcześniejszy znany rebreather tlenowy został opatentowany 17 czerwca 1808 roku przez Sieura Touboulica z Brześcia, mechanika Cesarskiej Marynarki Wojennej Napoleona , ale nie ma dowodów na to, że wyprodukowano jakikolwiek prototyp. Ten wczesny projekt rebreathera działał ze zbiornikiem tlenu, dostarczanym stopniowo przez samego nurka i krążącym w obiegu zamkniętym przez gąbkę nasączoną wodą wapienną . Najwcześniejszy praktyczny rebreather odnosi się do patentu Francuza Pierre'a Aimable'a De Saint Simona Sicarda z 1849 roku.
Pierwszy komercyjnie praktyczny aparat do nurkowania z obiegiem zamkniętym został zaprojektowany i zbudowany przez inżyniera nurkowania Henry'ego Fleussa w 1878 roku, kiedy pracował dla Siebe Gorman w Londynie. Jego aparat składał się z gumowej maski połączonej rurką z workiem, z (szacunkowo) 50-60% O2 dostarczanym z miedzianego zbiornika ciśnieniowego i CO2 wchłaniany chemicznie przez przędzę linową w worku nasączonym roztworem żrącego potażu. System pozwalał na użytkowanie przez około trzy godziny. Fleuss przetestował swoje urządzenie w 1879 roku, spędzając godzinę zanurzony w zbiorniku wodnym, a tydzień później nurkując na głębokość 5,5 metra (18 stóp) na otwartej wodzie, przy czym został lekko ranny, gdy jego asystenci nagle wyciągnęli go do powierzchnia. Aparat Fleussa został po raz pierwszy użyty w warunkach operacyjnych w 1880 roku przez głównego nurka projektu budowy tunelu Severn , Alexandra Lamberta , który był w stanie przebyć 1000 stóp (300 m) w ciemności, aby zamknąć kilka zanurzonych śluzy w tunelu; to pokonało najlepsze wysiłki nurków w kaskach ze względu na niebezpieczeństwo zanieczyszczenia ich węży doprowadzających powietrze zanurzonymi gruzami oraz silne prądy wodne w wyrobiskach. Fleuss nieustannie ulepszał swój aparat, dodając regulator zapotrzebowania i zbiorniki zdolne do przechowywania większych ilości tlenu pod wyższym ciśnieniem.
Sir Robert Davis , szef Siebe Gorman, udoskonalił rebreather tlenowy w 1910 r., wynalazł Davis Submerged Escape Apparatus , pierwszy rebreather wyprodukowany w dużych ilościach. Choć przeznaczony głównie jako aparat ewakuacyjny dla podwodnych , wkrótce był również używany do nurkowania, będąc poręcznym aparatem do nurkowania w płytkich wodach o wytrzymałości trzydziestominutowej oraz jako przemysłowy zestaw oddechowy . Aparat Davisa składał się z gumowego worka do oddychania zawierającego pojemnik z wodorotlenkiem baru do szorowania wydychanego dwutlenku węgla i stalową butlę zawierającą około 56 litrów (2,0 stopy sześcienne) tlenu pod ciśnieniem 120 barów (1700 psi), z zaworem umożliwiającym użytkownikowi dodanie tlenu do worka. Zestaw zawierał również awaryjną torbę wypornościową z przodu, aby pomóc użytkownikowi utrzymać się na powierzchni. DSEA został przyjęty przez Royal Navy po dalszym rozwoju przez Davisa w 1927 roku.
Zestaw składał się z gumowego worka oddechowego/wypornościowego zawierającego pojemnik z wodorotlenkiem baru do usuwania wydychanego CO2 oraz , w kieszeni na dolnym końcu worka, stalową butlę ciśnieniową zawierającą około 56 litrów (2,0 stopy sześcienne) tlenu o temperaturze ciśnienie 120 barów (1700 psi). Butla została wyposażona w zawór sterujący i połączona z workiem oddechowym . Otwarcie zaworu butli doprowadzało tlen do worka pod ciśnieniem otoczenia. Zestaw zawierał również awaryjną torbę wypornościową z przodu, która pomaga utrzymać użytkownika na powierzchni. DSEA został przyjęty przez Royal Navy po dalszym rozwoju przez Davisa w 1927 roku.
W 1912 roku niemiecka firma Drägerwerk z Lubeki wprowadziła własną wersję standardowego stroju do nurkowania, wykorzystującą zasilanie gazem z rebreathera tlenowego z wtryskiem i bez zasilania powierzchniowego.
W latach trzydziestych XX wieku włoscy łowcy sportowi zaczęli używać rebreatherów Davisa. Włoscy producenci otrzymali licencję od angielskich posiadaczy patentów na jego produkcję. Ta praktyka wkrótce zwróciła uwagę włoskiej marynarki wojennej . Włosi opracowali podobne rebreathery dla pływaków bojowych Decima Flottiglia MAS , zwłaszcza Pirelli ARO, który był skutecznie używany podczas II wojny światowej. W latach trzydziestych i przez całą II wojnę światową Brytyjczycy , Włosi i Niemcy opracował i szeroko stosował rebreathery tlenowe jako wyposażenie pierwszych płetwonurków . Brytyjczycy używali aparatu Davisa do ucieczki z łodzi podwodnej, ale wkrótce zaadaptowali go dla swoich płetwonurków podczas II wojny światowej. Niemcy używali rebreatherów Dräger, które pierwotnie były również zaprojektowane jako zestawy ratunkowe dla łodzi podwodnych i przystosowane tylko do użytku przez płetwonurków podczas II wojny światowej. Podczas drugiej wojny światowej zdobyte rebreathery włoskich płetwonurków wpłynęły na ulepszone projekty brytyjskich rebreatherów. Niektórzy nurkowie brytyjskich sił zbrojnych używali obszernych, grubych skafandrów do nurkowania zwanych kombinezonami Sladen , którego jedna wersja miała odchylaną płytę czołową, aby umożliwić nurkowi korzystanie z lornetki na powierzchni.
W 1939 roku Christian Lambertsen opracował rebreather tlenowy, który nazwał Lambertsen Amphibious Respirator Unit (LARU) i opatentował go w 1940 roku. Później przemianował go na Self Contained Underwater Breathing Apparatus, który, zakontraktowany przez SCUBA, ostatecznie stał się ogólnym terminem dla obu otwartych autonomiczny sprzęt do oddychania pod wodą z obiegiem i rebreatherem. Lambertson zademonstrował aparat Biuru Służb Strategicznych (OSS), które zatrudniło go do kierowania programem mającym na celu zbudowanie elementu nurkowego ich jednostki morskiej. Po drugiej wojnie światowej płetwonurkowie wojskowi nadal używali rebreatherów, ponieważ nie wytwarzają bąbelków, które zdradzałyby obecność nurków.
Lambertsen później zasugerował, że mieszanki gazów oddechowych azotu lub helu z tlenem większym niż w powietrzu mogą być używane podczas nurkowania w celu zwiększenia zakresu głębokości poza to możliwe przy użyciu rebreatherów z czystym tlenem, jednocześnie zmniejszając zapotrzebowanie na dekompresję. We wczesnych latach pięćdziesiątych Lambertsen opracował aparat do nurkowania z półzamkniętym obiegiem, zwany FLATUS I, który w sposób ciągły dodawał niewielki przepływ mieszanki gazów bogatych w tlen do obwodu rebreathera. Przepływ świeżego gazu uzupełniał tlen zubożony w wyniku zużycia metabolicznego, a wydychany dwutlenek węgla był usuwany w pochłaniaczu. Dodany gaz obojętny nie został zużyty przez nurka, więc taka ilość mieszaniny gazów została usunięta z pętli oddechowej, aby utrzymać stałą objętość i w przybliżeniu stałą mieszaninę w pętli.
Nurkowanie saturowane
Po osiągnięciu nasycenia czas potrzebny do dekompresji zależy od głębokości i wdychanych gazów i nie ma na niego wpływu dłuższa ekspozycja. Pierwsze celowe nurkowanie saturowane zostało wykonane 22 grudnia 1938 roku przez Edgara Enda i Maxa Nohla, którzy spędzili 27 godzin oddychając powietrzem na wysokości 101 stóp (30,8 m) w ośrodku rekompresyjnym County Emergency Hospital w Milwaukee w stanie Wisconsin . Ich dekompresja trwała pięć godzin, pozostawiając Nohla z łagodnym przypadkiem choroby dekompresyjnej, która ustąpiła po rekompresji.
Albert R. Behnke zaproponował w 1942 roku wystawianie nurków na podwyższone ciśnienie otoczenia na tyle długo, aby tkanki nasyciły się gazami obojętnymi. W 1957 roku George F. Bond rozpoczął projekt Genesis w Laboratorium Badań Medycznych Marynarki Wojennej, udowadniając, że ludzie mogą wytrzymać długotrwałe narażenie na różne gazy oddechowe i zwiększone ciśnienie otoczenia. To był początek nurkowania nasyconego i Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych .
Pierwsze komercyjne nurkowania nasycone zostały przeprowadzone w 1965 roku przez Westinghouse w celu wymiany wadliwych stojaków na śmieci na wysokości 200 stóp (61 m) na zaporze Smith Mountain Dam .
Peterowi B. Bennettowi przypisuje się wynalezienie gazu oddechowego trimix jako metody eliminacji zespołu nerwowego wysokiego ciśnienia . W 1981 roku w Duke University Medical Center Bennett przeprowadził eksperyment o nazwie Atlantis III, który polegał na zabraniu nurków na głębokość 2250 stóp (690 m) i powolnej dekompresji na powierzchnię przez okres ponad 31 dni, ustawiając wczesny rekord świata pod względem głębokości procesu.
Po pionierskim okresie komercyjnego nurkowania saturowanego na morzu w przemyśle wydobywczym ropy i gazu, w którym doszło do wielu wypadków śmiertelnych, technologia i procedury nurkowania saturowanego dojrzały do punktu, w którym wypadki są rzadkie, a wypadki śmiertelne bardzo rzadkie. Było to wynikiem systematycznego badania wypadków, analizy przyczyn i stosowania wyników do zmniejszania ryzyka, często kosztem znacznych kosztów, poprzez ulepszanie zarówno procedur, jak i sprzętu w celu usunięcia pojedynczych punktów awarii i możliwości popełnienia błędu przez użytkownika. Poprawa bezpieczeństwa była częściowo spowodowana krajowymi przepisami dotyczącymi zdrowia i bezpieczeństwa, ale także w dużym stopniu była napędzana przez przemysł poprzez członkostwo w organizacjach takich jak IMCA.
Atmosferyczne skafandry do nurkowania
Atmosferyczny skafander do nurkowania to mała jednoosobowa łódź podwodna o antropomorficznej formie z rozbudowanymi złączami ciśnieniowymi umożliwiającymi artykulację przy zachowaniu ciśnienia wewnętrznego jednej atmosfery. Chociaż kombinezony atmosferyczne zostały opracowane w epoce wiktoriańskiej , żaden z nich nie był w stanie przezwyciężyć podstawowego problemu projektowego, jakim było zbudowanie złącza, które pozostałoby elastyczne i wodoszczelne na głębokości bez zacierania się pod ciśnieniem.
Wczesne projekty
W 1715 roku brytyjski wynalazca John Lethbridge skonstruował „kombinezon do nurkowania”. Zasadniczo drewniana beczka o długości około 6 stóp (1,8 m) z dwoma otworami na ramiona nurka zapieczętowanymi skórzanymi mankietami i 4-calowym (100 mm) wziernikiem z grubego szkła. Podobno był używany do nurkowania na głębokość do 60 stóp (18 m) i był używany do wydobywania znacznych ilości srebra z wraku East Indiaman Vansittart , który zatonął w 1718 roku u wybrzeży Wysp Zielonego Przylądka.
Pierwszy pancerz z prawdziwymi łączeniami, zaprojektowany jako kawałki skóry z pierścieniami w kształcie sprężyny (zwany też przegubami akordeonowymi), został zaprojektowany przez Anglika WH Taylora w 1838 roku. Ręce i stopy nurka pokryte były skórą. Taylor opracował również zbiornik balastowy przymocowany do skafandra, który można było napełnić wodą, aby uzyskać ujemną pływalność. Chociaż został opatentowany, kombinezon nigdy nie został wyprodukowany. Uważa się, że jego waga i masa sprawiłyby, że byłby prawie nieruchomy pod wodą.
Lodner D. Phillips zaprojektował pierwszy całkowicie zamknięty ADS w 1856 roku. Jego projekt obejmował górną część tułowia w kształcie beczki z kopulastymi końcami oraz przeguby kulowe w przegubowych ramionach i nogach. Ręce miały stawy barkowe i łokciowe, a nogi kolanowe i biodrowe. Skafander zawierał zbiornik balastowy, iluminator, wejście przez pokrywę włazu na górze, ręcznie obracane śmigło i prymitywne manipulatory na końcach ramion. Powietrze miało być doprowadzane z powierzchni za pomocą węża. Nic jednak nie wskazuje na to, by skafander Phillipsa został kiedykolwiek skonstruowany.
Pierwszy właściwie antropomorficzny projekt ADS, zbudowany przez braci Carmagnolle z Marsylii we Francji w 1882 roku, zawierał zawiłe połączenia składające się z częściowych sekcji koncentrycznych kul uformowanych w celu uzyskania ścisłego dopasowania i utrzymywanych wodoszczelności za pomocą wodoodpornej tkaniny. Kombinezon miał 22 takie stawy: cztery w każdej nodze, sześć w ramieniu i dwa w korpusie skafandra. Hełm posiadał 25 pojedynczych 2-calowych (50 mm) szklanych portów widokowych rozmieszczonych w średniej odległości od ludzkich oczu. Ważący 830 funtów (380 kg) Carmagnole ADS nigdy nie działał prawidłowo, a jego złącza nigdy nie były całkowicie wodoodporne. Jest teraz wystawiany w tzw Francuskie Narodowe Muzeum Marynarki Wojennej w Paryżu.
Inny projekt został opatentowany w 1894 roku przez wynalazców Johna Buchanana i Alexandra Gordona z Melbourne] w Australii. Konstrukcja została oparta na ramie ze spiralnych drutów pokrytych wodoodpornym materiałem. Projekt został ulepszony przez Alexandra Gordona poprzez przymocowanie skafandra do hełmu i innych części oraz włączenie przegubowych prętów promieniowych w kończynach. W rezultacie powstał elastyczny kombinezon, który mógł wytrzymać wysokie ciśnienie. Kombinezon został wyprodukowany przez brytyjską firmę Siebe Gorman i przetestowany w Szkocji w 1898 roku.
Amerykański projektant MacDuffy skonstruował pierwszy kombinezon wykorzystujący łożyska kulkowe do zapewnienia ruchu stawów w 1914 roku; został przetestowany w Nowym Jorku na głębokość 214 stóp (65 m), ale nie odniósł dużego sukcesu. Rok później Harry L. Bowdoin z Bayonne w stanie New Jersey stworzył udoskonalony ADS z przegubami obrotowymi wypełnionymi olejem. Połączenia wykorzystują mały kanał do wnętrza złącza, aby umożliwić wyrównanie ciśnienia. Kombinezon został zaprojektowany tak, aby miał cztery stawy w każdej ręce i nodze oraz po jednym stawie w każdym kciuku, w sumie osiemnaście. Cztery porty widokowe i lampa na piersi miały wspomagać widzenie pod wodą. Niestety, nie ma dowodów na to, że skafander Bowdoina został kiedykolwiek zbudowany lub że zadziałałby, gdyby tak było.
Atmosferyczne skafandry do nurkowania zbudowane przez niemiecką firmę Neufeldt i Kuhnke zostały użyte podczas wydobywania złota i srebra z wraku brytyjskiego statku SS Egypt , 8000-tonowego liniowca P&O , który zatonął w maju 1922 roku. komorę obserwacyjną na głębokości wraku i był z powodzeniem używany do kierowania mechanicznymi chwytakami, które otwierały magazyn złota. W 1917 roku Benjamin F. Leavitt z Traverse City w stanie Michigan zanurkował na SS Pewabic , który zatonął na głębokość 182 stóp (55 m) w jeziorze Huron w 1865 r., wydobywając 350 ton rudy miedzi. W 1923 roku udał się na ratunek wraku brytyjskiego szkunera Cape Horn , który leżał na 220 stóp (67 m) wody u wybrzeży Pichidangui w Chile , ratując miedź wartą 600 000 dolarów. Garnitur Leavitta był jego własnym projektem i konstrukcją. Najbardziej innowacyjnym aspektem skafandra Leavitta był fakt, że był on całkowicie samowystarczalny i nie wymagał pępowiny, a mieszanina oddechowa była dostarczana ze zbiornika zamontowanego z tyłu skafandra. Aparat oddechowy zawierał płuczkę i regulator tlenu i mógł działać do pełnej godziny.
W 1924 roku Reichsmarine przetestowała drugą generację skafandra Neufeldt i Kuhnke do 530 stóp (160 m), ale ruch kończyn był bardzo trudny i uznano, że stawy nie są bezpieczne w przypadku awarii, nie istniała możliwość naruszenia integralności skafandra. Jednak kombinezony te były używane przez Niemców jako nurkowie pancerni podczas II wojny światowej, a po wojnie zostały zabrane przez zachodnich aliantów .
W 1952 roku Alfred A. Mikalow skonstruował ADS wykorzystujący przeguby kulowe, specjalnie w celu lokalizowania i ratowania zatopionego skarbu. Kombinezon był podobno zdolny do nurkowania na głębokość 1000 stóp (300 m) i był z powodzeniem używany do nurkowania na zatopionym statku SS City of Rio de Janeiro na głębokości 328 stóp (100 m) w pobliżu Fort Point w San Francisco . Kombinezon Mikałowa miał różne wymienne instrumenty, które można było zamontować na końcach ramion w miejsce zwykłych manipulatorów. Zawierał siedem butli wysokociśnieniowych o pojemności 90 stóp sześciennych, które zapewniały gaz do oddychania i kontrolowały pływalność. Przedział balastowy zakrywał butle z gazem. Do komunikacji skafander wykorzystywał hydrofony .
Trytonia Peressa
Chociaż w epoce wiktoriańskiej opracowano różne kombinezony atmosferyczne, żaden z nich nie był w stanie przezwyciężyć podstawowego problemu projektowego, jakim było zbudowanie złącza, które pozostałoby elastyczne i wodoszczelne na głębokości bez zacierania się pod ciśnieniem. [ potrzebne źródło ]
Pionierski brytyjski inżynier nurkowania, Joseph Salim Peress , wynalazł pierwszy prawdziwie użyteczny skafander atmosferyczny Tritonia w 1932 roku, a później był zaangażowany w budowę słynnego skafandra JIM . Mając naturalny talent do projektowania inżynieryjnego, rzucił sobie wyzwanie skonstruowania ADS, który utrzymywałby nurków w stanie suchym i pod ciśnieniem atmosferycznym, nawet na dużych głębokościach. W 1918 Peress rozpoczął pracę dla WG Tarrant w Byfleet , Wielka Brytania, gdzie otrzymał przestrzeń i narzędzia do rozwijania swoich pomysłów na temat budowy ADS. Jego pierwszą próbą był niezwykle złożony prototyp wykonany z litej stali nierdzewnej .
W 1923 roku Peress został poproszony o zaprojektowanie skafandra do prac ratowniczych na wraku statku SS Egypt , który zatonął w kanale La Manche . Odmówił, argumentując, że jego prototypowy skafander był zbyt ciężki, aby nurek mógł go z łatwością obsługiwać, ale zachęciła go prośba o rozpoczęcie pracy nad nowym skafandrem z lżejszych materiałów. Wierzył, że do 1929 roku rozwiązał problem wagi, używając odlewanego magnezu zamiast stali, a także udało mu się ulepszyć konstrukcję połączeń skafandra, używając uwięzionej poduszki olejowej, aby powierzchnie poruszały się płynnie. Olej, który był praktycznie nieściśliwy i łatwo przemieszczalny, pozwalał stawom kończyn na swobodne poruszanie się na głębokości 200 sążni (1200 stóp; 370 m), gdzie ciśnienie wynosiło 520 psi (35 atm). Peress twierdził, że skafander Tritonia może działać na wysokości 1200 stóp (370 m), chociaż nigdy nie zostało to udowodnione.
W 1930 roku Peress ujawnił garnitur Tritonia. W maju zakończył próby i został publicznie zademonstrowany w czołgu w Byfleet. We wrześniu asystent Peressa, Jim Jarret, zanurkował w skafandrze na głębokość 123 m (404 stóp) w Loch Ness . Skafander spisał się doskonale, stawy okazały się odporne na nacisk i swobodnie poruszały się nawet na głębokości. Kombinezon został zaoferowany Królewskiej Marynarce Wojennej, która go odrzuciła, stwierdzając, że nurkowie Marynarki Wojennej nigdy nie musieli schodzić poniżej 90 m (300 stóp). W październiku 1935 Jarret wykonał udane nurkowanie głębokie na ponad 90 m (300 stóp) na wraku RMS Lusitania u wybrzeży południowej Irlandii, a następnie płytsze nurkowanie do 60 metrów (200 stóp) w kanale La Manche w 1937 r., po czym z powodu braku zainteresowania skafander Tritonia został wycofany.
Rozwój kombinezonów ciśnieniowych uległ stagnacji w latach czterdziestych do sześćdziesiątych XX wieku, kiedy wysiłki koncentrowały się na rozwiązywaniu problemów nurkowania głębokiego poprzez rozwiązywanie fizjologicznych problemów nurkowania pod ciśnieniem otoczenia, zamiast ich unikania poprzez izolowanie nurka od ciśnienia. Chociaż postęp w nurkowaniu pod ciśnieniem otoczenia (w szczególności ze sprzętem do nurkowania) był znaczący, ograniczenia spowodowały ponowne zainteresowanie rozwojem ADS pod koniec lat sześćdziesiątych.
Garnitur JIM
Kombinezon Tritonia spędził około 30 lat w magazynie firmy inżynieryjnej w Glasgow , gdzie został odkryty, z pomocą Peressa, przez dwóch partnerów z brytyjskiej firmy Underwater Marine Equipment, Mike'a Humphreya i Mike'a Borrowa, w połowie lat 60. UMEL później sklasyfikował kombinezon Peressa jako „ADS Type I”, system oznaczeń, który firma będzie kontynuować dla późniejszych modeli. W 1969 roku Peress został poproszony o zostanie konsultantem nowej firmy utworzonej w celu opracowania skafandra JIM, nazwanej na cześć nurka Jima Jarreta.
Kombinezon Tritonia został zmodernizowany do pierwszego skafandra JIM, ukończonego w listopadzie 1971 r. Skafander ten przeszedł próby na pokładzie HMS Reclaim na początku 1972 r., Aw 1976 r. Kombinezon JIM ustanowił rekord najdłuższego nurkowania roboczego poniżej 490 stóp (150 m), trwające pięć godzin i 59 minut na głębokości 905 stóp (276 m). Pierwsze skafandry JIM zostały zbudowane z odlewanego magnezu ze względu na wysoki stosunek wytrzymałości do masy i ważyły około 1100 funtów (500 kg) w powietrzu, łącznie z nurkiem. Mieli 6 stóp 6 cali (2,0 m) wysokości i maksymalną głębokość operacyjną 1500 stóp (460 m). Kombinezon miał dodatnią wyporność od 15 do 50 funtów (6,8 do 22,7 kg). Balast był przymocowany do przodu skafandra i można go było wyrzucić od wewnątrz, umożliwiając operatorowi wynurzenie się na powierzchnię z prędkością około 100 stóp (30 m) na minutę. Kombinezon zawierał również łącze komunikacyjne i możliwe do odrzucenia połączenie pępowinowe. Oryginalny kombinezon JIM miał osiem pierścieniowych przegubów uniwersalnych obsługiwanych olejem, po jednym na każdym ramieniu i przedramieniu oraz po jednym na każdym biodrze i kolanie. Operator JIM otrzymał powietrze przez maskę ustno-nosową, która była podłączona do skrubera napędzanego płucami, który zapewniał podtrzymanie życia przez około 72 godziny. Operacje w warunkach arktycznych przy temperaturze wody -1,7°C przez ponad pięć godzin były z powodzeniem prowadzone przy użyciu wełnianych ochraniaczy termicznych i neoprenowych butów. Zgłoszono, że w wodzie o temperaturze 30 ° C kombinezon był nieprzyjemnie gorący podczas ciężkiej pracy.
Wraz z rozwojem technologii i wzrostem wiedzy operacyjnej firma Oceaneering unowocześniła swoją flotę JIM. Konstrukcja magnezowa została zastąpiona tworzywem sztucznym wzmacnianym włóknem szklanym (GRP), a pojedyncze przeguby segmentowymi, z których każdy umożliwia siedem stopni ruchu, a po zsumowaniu daje operatorowi bardzo duży zakres ruchu. Ponadto kopułkowa górna część skafandra z czterema portami została zastąpiona przezroczystą akrylową, zaczerpniętą z Wasp, co pozwoliło operatorowi znacznie poprawić pole widzenia. Próby przeprowadziło również Ministerstwo Obrony na latającym skafandrze Jima zasilanym z powierzchni kablem pępowinowym. W efekcie powstał kombinezon hybrydowy, który może pracować zarówno na dnie morskim, jak i toni wodnej.
Późniejsze wydarzenia
Oprócz ulepszeń projektu JIM, skonstruowano inne odmiany oryginalnego skafandra. Pierwszy, nazwany kombinezonem SAM (Designated ADS III), był całkowicie aluminiowym modelem. Mniejszy i lżejszy skafander był bardziej antropomorficzny niż oryginalne JIM i miał głębokość do 1000 stóp (300 m). Starano się ograniczyć korozję poprzez zastosowanie chromowej powłoki anodowej nakładanej na stawy rąk i nóg, co nadało im niezwykły zielony kolor. Kombinezon SAM miał 1,91 m wysokości i podtrzymywał życie przez 20 godzin. Tylko trzy kombinezony SAM zostałyby wyprodukowane przez UMEL, zanim projekt został odłożony na półkę. Drugi, nazwany kombinezonem JAM (Designated ADS IV), został zbudowany z GRP i miał głębokość około 2000 stóp (610 m).
Phil Nuytten opracował „ Newtsuit ” . Kombinezon Newtsuit jest skonstruowany tak, aby działał jak „łódź podwodna, którą można założyć”, umożliwiając nurkowi pracę przy normalnym ciśnieniu atmosferycznym nawet na głębokości ponad 1000 stóp (300 m). Wykonany z kutego aluminium, miał w pełni przegubowe przeguby, dzięki czemu nurek może łatwiej poruszać się pod wodą. System podtrzymywania życia zapewnia od sześciu do ośmiu godzin powietrza, z awaryjnym zapasem na dodatkowe 48 godzin. Newtsuit został użyty do uratowania dzwonu z wraku SS Edmunda Fitzgeralda w 1995 roku. Nowszym projektem Nuyttena jest Exosuit, stosunkowo lekki kombinezon przeznaczony do badań morskich. Po raz pierwszy został użyty w 2014 roku podczas podwodnych ekspedycji badawczych Bluewater i Antykithiry.
ADS 2000 został opracowany wspólnie z OceanWorks International i Marynarką Wojenną Stanów Zjednoczonych w 1997 roku jako ewolucja kombinezonu Newtsuit w celu spełnienia wymagań Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. ADS2000 zapewnia zwiększone możliwości głębokościowe dla programu ratownictwa okrętów podwodnych Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych. Wykonany z kutego stopu aluminium T6061 wykorzystuje zaawansowaną konstrukcję przegubu opartą na przegubach Newtsuit. Zdolny do działania na głębokości do 2000 stóp (610 m) wody morskiej podczas normalnej misji trwającej do sześciu godzin, ma niezależny, automatyczny system podtrzymywania życia. Dodatkowo zintegrowany system podwójnych sterów strumieniowych umożliwia pilotowi łatwą nawigację pod wodą. Stał się w pełni sprawny i certyfikowany przez Marynarkę Wojenną Stanów Zjednoczonych u wybrzeży południowej Kalifornii 1 sierpnia 2006 r., Kiedy nurek zanurzył się na głębokość 2000 stóp (610 m).
Widok z boku egzoszkieletu
Widok egzoszkieletu z tyłu
Odkrycia fizjologiczne
Zmiana ciśnienia może mieć natychmiastowy wpływ na uszy i zatoki, powodując ból i prowadząc do przekrwienia, obrzęku, krwotoku oraz tymczasowego lub trwałego uszkodzenia słuchu. Efekty te były znane nurkom na wstrzymanym oddechu od starożytności i unika się ich dzięki technikom wyrównywania. Zmniejszenie ciśnienia otoczenia podczas wynurzania może spowodować nadciśnienie w wewnętrznych przestrzeniach gazowych, jeśli nie pozwoli się na swobodne wyrównanie. Skutki zdrowotne u nurków obejmują uszkodzenia stawów i kości podobne do objawów przypisywanych chorobie kesonowej u pracowników sprężonego powietrza, co okazało się być spowodowane zbyt szybką dekompresją do ciśnienia atmosferycznego po długim narażeniu na działanie sprężonego powietrza
Kiedy nurek zanurza się w słupie wody, ciśnienie otoczenia wzrasta. Gaz oddechowy jest dostarczany pod takim samym ciśnieniem jak otaczająca woda, a część tego gazu rozpuszcza się w krwi nurka i innych tkankach. Gaz obojętny jest nadal pobierany, dopóki gaz rozpuszczony w nurku nie znajdzie się w stanie równowagi z gazem oddechowym w płucach nurka ( patrz : „ nurkowanie saturowane ”) lub nurek podniesie się w słupie wody i zmniejszy ciśnienie otoczenia gazu oddechowego, aż gazy obojętne rozpuszczone w tkankach osiągną wyższe stężenie niż stan równowagi i ponownie zaczną dyfundować. Rozpuszczone gazy obojętne, np azot lub hel mogą tworzyć pęcherzyki we krwi i tkankach nurka, jeśli ciśnienie cząstkowe rozpuszczonych gazów u nurka stanie się zbyt wysokie w porównaniu z ciśnieniem otoczenia. Pęcherzyki te i produkty urazów spowodowanych przez bąbelki mogą powodować uszkodzenia tkanek znane jako choroba dekompresyjna lub zgięcia . Bezpośrednim celem kontrolowanej dekompresji jest uniknięcie rozwoju objawów tworzenia się pęcherzyków w tkankach nurka, a celem długoterminowym jest również uniknięcie powikłań wynikających z subklinicznego urazu dekompresyjnego.
Wiadomo, że objawy choroby dekompresyjnej są spowodowane uszkodzeniami wynikającymi z tworzenia się i wzrostu pęcherzyków gazu obojętnego w tkankach oraz zablokowania dopływu krwi tętniczej do tkanek przez pęcherzyki gazu i inne zatory w konsekwencji tworzenia się pęcherzyków i uszkodzenia tkanek. Dokładne mechanizmy powstawania pęcherzyków i powodowanych przez nie uszkodzeń były przedmiotem badań medycznych od dłuższego czasu, a kilka hipotez zostało wysuniętych i przetestowanych. Zaproponowano, przetestowano i wykorzystano tabele i algorytmy do przewidywania wyników harmonogramów dekompresji dla określonych ekspozycji hiperbarycznych i zwykle okazały się one przydatne, ale nie do końca wiarygodne. Dekompresja pozostaje procedurą obarczoną pewnym ryzykiem, ale zostało ono ograniczone i jest ogólnie uważane za akceptowalne dla nurkowań w dobrze przetestowanym zakresie nurkowań komercyjnych, wojskowych i rekreacyjnych.
Pierwszą zarejestrowaną pracę eksperymentalną związaną z dekompresją przeprowadził Robert Boyle , który poddał zwierzęta doświadczalne obniżonemu ciśnieniu otoczenia za pomocą prymitywnej pompy próżniowej. W najwcześniejszych eksperymentach badani umierali z powodu uduszenia, ale w późniejszych eksperymentach zaobserwowano oznaki tego, co później stało się znane jako choroba dekompresyjna. Później, gdy postęp technologiczny pozwolił na zastosowanie zwiększania ciśnienia w kopalniach i kesonach w celu wykluczenia wnikania wody, zaobserwowano, że górnicy wykazywali objawy choroby kesonowej, zakrętów i choroby dekompresyjnej. Kiedy uznano, że objawy były spowodowane przez pęcherzyki gazu i że rekompresja może złagodzić objawy, dalsze prace wykazały, że możliwe jest uniknięcie objawów poprzez powolną dekompresję, a następnie wyprowadzono różne modele teoretyczne do przewidywania profili dekompresji niskiego ryzyka i leczenie choroby dekompresyjnej.
Pod koniec XIX wieku, gdy operacje ratownicze stawały się głębsze i dłuższe, niewyjaśniona choroba zaczęła nękać nurków; mieli trudności w oddychaniu, zawroty głowy, bóle stawów i paraliż, czasem prowadzący do śmierci. Problem był już dobrze znany wśród robotników budujących tunele i stopy mostów pracujących pod ciśnieniem w kesonach i początkowo nazywano go „ chorobą kesonową ”, ale później „zagięciami”, ponieważ ból stawów powodował zazwyczaj pochylanie się chorego . Wczesne doniesienia o chorobie pojawiły się w czasie operacji ratunkowej Pasleya, ale naukowcy nadal nie znali jej przyczyn. Wczesne metody leczenia obejmowały powrót nurka do warunków ciśnieniowych poprzez ponowne zanurzenie w wodzie .
Francuski fizjolog Paul Bert jako pierwszy zrozumiał to jako chorobę dekompresyjną. Jego klasyczna praca, La Pression Barometrique (1878), była kompleksowym badaniem fizjologicznych skutków ciśnienia powietrza, zarówno powyżej, jak i poniżej normy. Ustalił, że wdychanie sprężonego powietrza powoduje rozpuszczanie azotu w krwioobiegu ; szybkie obniżenie ciśnienia spowodowałoby następnie uwolnienie azotu do jego naturalnego stanu gazowego , tworząc pęcherzyki, które mogłyby zablokować krążenie krwi i potencjalnie spowodować paraliż lub śmierć. Toksyczność tlenu w ośrodkowym układzie nerwowym została również po raz pierwszy opisana w tej publikacji i jest czasami określana jako „efekt Paula Berta”.
John Scott Haldane zaprojektował komorę dekompresyjną w 1907 roku, aby zapewnić bezpieczeństwo nurkom głębinowym, a pierwsze tabele dekompresyjne dla Royal Navy stworzył w 1908 roku po szeroko zakrojonych eksperymentach na zwierzętach i ludziach. Tablice te ustaliły metodę dekompresji etapami - do dziś pozostaje ona podstawą metod dekompresji. Zgodnie z zaleceniem Haldane'a maksymalna bezpieczna głębokość operacyjna dla nurków została zwiększona do 200 stóp (61 m).
Badania nad dekompresją kontynuowała Marynarka Wojenna Stanów Zjednoczonych. Tabele C&R zostały opublikowane w 1915 roku, a duża liczba nurkowań eksperymentalnych została wykonana w latach trzydziestych XX wieku, co doprowadziło do powstania tabel z 1937 roku. W latach trzydziestych XX wieku badano również dekompresję powierzchniową i zużycie tlenu, a tabele Marynarki Wojennej Stanów Zjednoczonych z 1957 r. Opracowano w celu rozwiązania problemów znalezionych w tabelach z 1937 r.
W 1965 roku Hugh LeMessurier i Brian Hills opublikowali artykuł pt. Podejście termodynamiczne wynikające z badań nad technikami nurkowania w Cieśninie Torresa , w którym zasugerowali, że dekompresja za pomocą konwencjonalnych modeli skutkuje tworzeniem się pęcherzyków, które są następnie eliminowane przez ponowne rozpuszczanie na przystankach dekompresyjnych, co jest wolniej niż odgazowanie, gdy jest jeszcze w roztworze. Wskazuje to na znaczenie minimalizacji fazy bąbelkowej dla skutecznej eliminacji gazu.
MP Spencer wykazał, że ultradźwiękowe metody dopplerowskie mogą wykryć pęcherzyki żylne u bezobjawowych nurków, a Andrew Pilmanis wykazał, że przystanki bezpieczeństwa zmniejszają tworzenie się pęcherzyków. W 1981 roku DE Yount opisał Model Zmiennej Przepuszczalności , proponując mechanizm powstawania pęcherzyków. Potem pojawiło się kilka innych modeli bąbelków .
