Наверняка большинство профессиональных аквалангистов знают, что использование регуляторов на сжатом воздухе при погружении началось с идеи Ж.-И.Кусто. Финансовых возможностей воплотить идею в жизнь отставной офицер не имел. Но он умел зажечь умы людей своими мыслями. Кусто смог донести до руководства компании Air Liquide (одного из лидеров в сфере поставок различных газов для работы множества отраслей промышленности) мысль о том, что его план имеет будущее. От компании знаменитому аквалангисту был выделен в помощь специалист Эмиль Ганьян. В то время шли военные действия и для вложения денег в различные проекты должны были быть очень веские причины. В тот период для погружений использовалось всего 2 типа оборудования:
1. Традиционное вентилируемое. Принцип действия заключался в подаче воздуха по шлангу с поверхности;
2. Регенеративное. Оборудование работало по принципу замкнутого цикла — вдох и выдох в аппарат. Для дыхания — чистый кислород.
У обоих типов снаряжения имелись серьезные недостатки. Традиционное оборудование обладало излишней громоздкостью и ограничивало свободу передвижения аквалангиста. Оно позволяло лишь ходить по дну. Оборудование второго типа позволяло плавать. При этом его сложно было обслуживать и глубоко с таким снаряжением заплывать было нельзя. Для него требовалось добывать чистый кислород, который к тому же взрывоопасен. Поэтому для нормальной работы под водой стал нужен сжатый воздух. В то время он уже применялся в быту, но баллоны были небольшими — 7 литров, хотя давление для работы имели 150 атмосфер. Для плавания под водой нужен был механизм, который бы автоматически понижал рабочее давление на достаточную величину. Кусто представлял, как сделать такой механизм, когда пришел в 1943 году со своим планом в Air Liquide.
Для осуществления его замысла необходимо было сделать так, чтобы давление газа в оборудовании аквалангиста сравнялось давлению под толщей воды. Уже через пару лет интенсивной работы над проектом был создан регулятор CG45. автор идеи назвал его «aqualung», что в переводе означает — «водные легкие». Несколько позже это «прозвище» стало названием первого производителя оборудования для плавания под водой — Aqua Lung. Вскоре Air Liquide создает дочернюю компанию La Spirotechnique, которая должна была создавать и продавать новое устройство массам. Именно с этого времени берет свое начало период производства и постоянного усовершенствования регуляторов. Новое изделие дало возможность аквалангистам использовать под водой сжатый воздух, погружаясь автономно.
Затем в течении более чем полувека инженеры трудились над созданием идеального регулятора — качественного, недорого, надежного. Самый первый «aqualung» CG45 обладал практически одним единственным достоинством — позволял дышать под водой. При этом качественным процесс дыхания назвать сложно, ведь регулятор имел большое сопротивление дыханию, имел крупные размеры. Дыхание осуществлялось только в одну ступень через гофрированную трубку. Плюс ко всему был дорог, но очень популярен среди ныряльщиков. Поэтому для его продаж головной компанией была создана новая фирма US Divers. Инженеры La Spirotechnique очень плотно занимались модернизацией первого регулятора, и в 1955 году ими был создан Mistral. Этот механизм уступал первому в размерах, но основные недостатки так и не были искоренены.
Так, на глубине погружения в 50 метров, работа дыхания аквалангиста составляла 4.5 Джоуля на литр. Дыхательный процесс так и был оборудован с помощью трубок, а корпус оставлял желать лучшего. В процессе создания регулятора Mistral специалистами La Spirotechnique была разработана система положений. На основе этих положений в дальнейшем строилось все производство регуляторов. У специалистов современной отрасли «регуляторостроения» не вызывает сомнений тот факт, что регулятор должен иметь двухступенчатую структуру. На первом этапе редуктор работает на снижение давления газа в баллонах до средней величины.
По принципу действия редукторы бывают поршневыми или мембранными. На второй ступени давление понижается уже со среднего уровня до уровня, оптимального для дыхания. При этом вдыхание и выдыхание происходит одну камеру, а не в разные, как в Mistral. Согласно этим правилам и был создан первый поршневой регулятор. Он был несбалансированный и назывался Aquamatic (1956). Через 2 года компания выпустила уже сбалансированную модель — Aquilon. Довольно долгий промежуток времени компания Spiro оставалась мировым монополистам в сфере разработок и промышленного производства регуляторов. Несмотря на отсутствие конкурентов, компания продолжала развиваться и разрабатывать новые модели, модернизировать предыдущие.
Следующей сложной проблемой для производителей стала задача о качестве дыхания на глубине. Ведь под водой не менее важно, чем на поверхности дышать свободно и легко. Именно эту задачу производители регуляторов решают до сих пор. Разработчикам нужно было придумать как сделать так, чтобы количество подаваемого ко вдоху воздуха было оптимальным для нормального дыхания. При этом данный принцип должен действовать независимо от глубины погружения. Если воздуха подается больше, то дайвер может получить травму легких (баротравма), если же меньше — обеспечено кислородное голодание и возможна такая же травма. Конечно же, баротравмы — наихудший вариант развития событий, но в любом случае аквалангист испытывает дискомфорт при дыхании.
Одной из серьезных проблем для создателей регуляторов стал эффект Вентури. Плавая с однокамерным автоматом для дыхания, водолаз основную часть времени находится вниз лицом. В этом положении на мембрану давление выше с внешней стороны, чем изнутри. Поэтому мембрана, изгибаясь, действует на рычаг, который в свою очередь открывает клапан. Когда в камеру автомата поступает воздух, то из-за эффекта Вентури взаимодействие между мембраной и клапаном усиливается. И возникает стравливание воздуха. Чтобы избежать стравливания для регулятора Aquamatic был сделан «боковой автомат». Суть его использования в том, что независимо от движений головы пловца давление изнутри дыхательного автомата и снаружи одинаково. Так же при движении вперед вода не давит на мембрану, что купирует самопроизвольное стравливание.
Несмотря на кажущееся решение проблемы, в Spiro были вынуждены отказаться от «боковых» автоматов для дыхания. Причиной для этого послужила дороговизна конечного продукта. Специалисты Spiro вплотную решили заняться проблемой самопроизвольного стравливания. И инжектирование стало полезным процессом, потому что в 1970 году был создан механизм для регулирования воздушного потока в дыхательном автомате. В этот же год была создана новая модель регулятора Alize. В нем в впервые и навсегда клапан для вдоха в автомате стал поточным. До этого принцип действия был противопоточным. Такое строение дыхательного автомата являлось опасным. Потому что при нарушении функций редуктора повышение давления под клапаном могло привести к поломке шланга.
Для предупреждения роста давления применялся предохранительный клапан, который вкручивался в порт среднего давления. Но его использование делало конструкцию дороже. Поэтому и был создан поточный клапан, который мог служить в качестве предохранителя. Затем конструкторам необходимо было решить проблему зависимости функций редуктора от величины давления в баллонах. На малых глубинах и при давлении воздуха в баллонах более 50 атмосфер несбалансированные механизмы работали хорошо. При понижении давления воздух ко вдоху подавался настолько медленно, что дышать было практически нечем.
Выходом из ситуации стало создание первой сбалансированной ступени регулятора. При этом, сбалансированный редуктор, работающий на поршне стал более сложным по конструкции и дорогим для производства. В то время как производство мембранного редуктора и обходилась дешевле, и изменений в конструкции регулятора не требовало. С большой стоимостью поршневого регулятора можно было бы смириться, если бы он обладал лучшими характеристиками, чем мембранный. Но и с уменьшением давления (основной характеристикой) поршневой регулятор справлялся хуже мембранного.
Та величина, которая определяет степень падения давления, показывает, насколько быстро воздух из баллона оказывается в редукторе. Чтобы узнать эту величину необходимо прикрутить в средний порт прибор для определения давления воздуха, собрать снаряжение и сделать вдох. Стрелка прибора, отклонившись, покажет величину падения давления в редукторе. Зависимость падения давления и скорости поступления воздуха такая — чем падение меньше, тем быстрее ко вдоху поступит очередная порция воздуха. Так, в камере любого сбалансированного редуктора на мембране падение давления составляет < 0.5 бар, а у самого хорошего поршневого (тоже сбалансированного) — 1 бар.
При этом давление в редукторе с поршнем либо не подлежит изменению, либо для этого необходимо разбирать полностью весь редуктор. Из-за этого обслуживание этого регулятора является очень сложным технически. Учитывая высокую стоимость сбалансированного редуктора с поршнем, попытки сделать его незамерзающим при глубоководных погружениях привели к еще большему подорожанию таких механизмов на рынке и усложнению их ремонта. Именно поэтому те спортсмены, которые предпочитают экстремальный дайвинг не используют поршневые регуляторы.
Учитывая тот факт, что последние три десятилетия попытки улучшить поршневой редуктор не являются успешными, а его мембранный «коллега» почти не меняется, то будущее за мембранными редукторами. Но, по соотношению качества и цены несбалансированные регуляторы с поршнем останутся популярными у дайверов еще долгое время. Главным образом из-за того, что они недорогие, надежные и простые в эксплуатации. Вспомним, что компания La Spirotechnique долгое время была единственным производителем и разработчиком регуляторов в мире. Все новинки были созданы в результате планомерной работы, а не в борьбе за рынок сбыта.
К 70м годам 20 века производством и разработкой снаряжения для подводного плавания занимается несколько компаний. Каждая из которых привносит что-то новое в эту сферу. Так, Scubapro делает сбалансированный поршневой редуктор практическим совершенным для его конструкции, создает автоматическое управление инжекцией и многое другое. Фирма Poseidon стала применять в Jetstream специальный управляющий клапан, необходимый, чтобы снизить сопротивление при вдохе. При этом все новшества вносились, не выходя из рамок разработанных ранее принципов (две ступени понижения давления, дыхательный аппарат с одной камерой и другие).
Со временем в существующих рамках и при привычных технологиях инженеры уже не смогли предложить принципиально нового в оборудовании. Поэтому появилась необходимость менять привычные устои. Но такие решения даются нелегко в финансовом плане. Выйти из тупика производителям помогли маркетологи. Теперь вместо инженеров над регуляторами начали трудиться дизайнеры, рекламные агенты.
— Atomic создает свой титановый регулятор;
— Poseidon оригинальный по внешнему виду автомат Triton;
— Scubapro обещает, что их продукция не будет ломаться совсем;
— Mares создает подушку клапана из рубина.
Борьба за потребителя идет нешуточная. Производители ссылаются даже на военно-морской флот НАТО, но там использовали регуляторы Mistral практически до конца века. При этом Spiro их не выпускала с конца 60х годов. При этом, ходы «рекламщиков» и дизайнерские «навороты» не получили у спортсменов признания. Так, Atomic наиболее популярен латунный, подушка клапана из рубина слишком твердая и поэтому разбивает седло. Triton же довольно долго не находил любителей изысканных форм. Все эти изменения регуляторов не сделали их дешевле, проще в обслуживании и эксплуатации.
Нужно отдать должное технологам Spiro. В этой компании работа шла в направлении модернизации отдельных деталей системы для дыхания, при этом цена оставалась на прежнем уровне. В последние десятилетия этой компанией был создан необмерзающий регулятор Supra Arctic. Сейчас это Cousteau D Glacia — более усовершенствованный, на базе запатентованной системы теплообменников, а подача воздуха обеспечивалась системой AirTurbo.
К концу 20 века в конструкции регулятора появилась «сухая» камера. Ее функция заключается в защите деталей редуктора от загрязнений и обмерзания. С такой камерой регулятор стал дешевле — теперь заполненные силиконом камеры стали не нужны. Тогда же появляется мембранный редуктор Титан — наиболее компактный сбалансированный редуктор из имеющихся на рынке. В Aqua Lung так же не забыли об удобстве использования продукции — появились механизмы для фильтрации и контроля качества воздуха.
К началу текущего столетия практически все проблемы «регуляторостроения» уже решены. Современное оборудование позволяет подводнику дышать с комфортом на глубине, легко передвигаться. На данный момент есть проблема обеспечения легкого дыхания на большой глубине. Эта задача связана с тем, что с увеличением глубины растет плотность воздуха, а размеры аппаратуры не увеличиваются, как и не меняется установочное давление в редукторе. Таким образом, из-за увеличения сопротивления подаче воздуха, снижается его скорость шлангах. Поэтому за единицу времени ко вдоху поступает меньший объем газа. И любой из ныне существующих регуляторов не в состоянии изменить ситуацию.
Чтобы выйти из положения нужно иметь:
— Сбалансированный автомат для дыхания, не срабатывающий как предохранитель когда установочное давление увеличивается.Редуктор с переменным установочным давлением.
— Такие автоматы для дыхания существуют, но не существует такого редуктора.
