Водолазный колокол компании «Тейлор» (США). Как изобретали акваланги? Первые водолазные приспособления

Для этого несложного опыта годится обыкновенный таз; но если вы сможете получить глубокую и широкую банку, опыт проделать удобнее. Кроме того, нам понадобится еще высокий стакан или большой бокал. Это будет ваш водолазный колокол, а таз с водой представит уменьшенное подобие моря или озера.

Едва ли есть опыт проще этого. Вы держите стакан вверх дном, погружаете его на

дно таза, продолжая придерживать рукой (чтобы вода его не вытолкнула). При этом вы легко можете заметить, что вода внутрь стакана почти не проникает: воздух не допускает ее. Это становится гораздо нагляднее, когда под вашим колоколом находится какой-нибудь легко намокающий предмет, например кусочек сахара. Положите на воду пробковый 1 кружок, на него сахар и прикройте сверху стаканом. Теперь опускайте стакан в воду. Сахар очутится ниже уровня воды, но останется сухим, так как вода под стакан не проникнет.

Тот же опыт можно проделать и со стеклянной воронкой если, повернув ее широким концом вниз, плотно закрыть! пальцем ее отверстие и тогда погрузить в воду. Вода под воронку не проникает; но стоит вам отнять палец от отверстия; и тем дать воздуху выход, чтобы вода быстро поднялась в воронке до уровня окружающей воды.

Вы видите, что воздух не есть «ничто», как мы привыкли! думать; он занимает определенное место и не уступает его’ другим вещам, если ему некуда податься.

Эти опыты должны наглядно объяснить вам также, как люди могут находиться и работать под водой в водолазном колоколе или внутри тех широких труб, которые называются «кессоны». Вода не проникает внутрь водолазного колокола или кессона по той же причине, по какой не втекает она под стакан в нашем опыте.

Из почтовой карточки или из листа плотной бумаги вырежьте кружок величиной с отверстие стакана. Затем прорежьте его ножницами по спиральной линии в виде свернувшейся змеи, кончик хвоста змеи наложите, слегка подавив его сначала, чтобы сделать маленькую ямку в бумаге, на острие вязальной спицы, воткнутой в пробку. Завитки змеи при этом опустятся, образуя нечто вроде спиральной…

Легко ли зимой получить бутылку льда? Казалось бы, что может быть легче, если на дворе мороз. Налить воды в бутылку, выставить за окно, а остальное предоставить морозу. Холод заморозит воду, и получится бутылка, полная льду. Однако, если выполнить этот опыт, вы убедитесь, что дело не так просто. Лед-то получается, но бутылки уже не оказывается: она…

Вы, вероятно, слыхали, что куски льда под давлением «смерзаются». Это не значит, что куски льда замерзают еще сильнее, когда на них давят. Как раз наоборот: при сильном давлении лед тает, но, едва только образовавшаяся при этом холодная вода освобождается от давления, она снова замерзает (потому что температура ее ниже 0°). Когда мы сдавливаем куски…

Случалось ли вам наблюдать издали за человеком, рубящим дерево? Или, быть может, вы следили за тем, как вдали от вас работает плотник, вколачивая гвозди? Вы могли заметить при этом очень странную вещь: удар раздается не тогда, когда топор врезается в дерево или когда молот ударяет по гвоздю, а позже, когда топор или молот уже…

В числе материалов, хорошо передающих звуки, я упомянул в предыдущей статье про кости. Хотите убедиться, что кости вашего собственного черепа обладают этим свойством? Захватите зубами колечко карманных часов и зажмите руками уши; вы услышите вполне отчетливо мерные удары балансира, заметно более громкие, нежели тиканье, воспринимаемое ухом через воздух. Эти звуки доходят до вашего уха через…

Хочешь увидеть нечто необычное?..- обратился ко мне старший брат как-то вечером.- Пойдем со мной в соседнюю комнату. Комната была темная. Брат взял свечу, и мы пошли. Отважно шагал я впереди, смело открыл дверь и храбро вступил первым в комнату. Но вдруг я обомлел: со стены глядело на меня какое-то нелепое чудовище. Плоское, как…

«Христофор Колумб был великий человек,- писал один школьник в своем классном сочинении,- он открыл Америку и поставил яйцо». Оба подвига казались юному школьнику одинаково достойными изумления. Напротив, американский юморист Марк Твен не видел ничего удивительного в том, что Колумб открыл Америку. «Было бы удивительно, если бы он не нашел ее на месте». А я…

Свеча на двойном расстоянии светит, разумеется, слабее. Но во сколько раз? В два раза? Нет, если вы поставите на двойном расстоянии две свечи, они не дадут прежнего освещения. Чтобы получить освещение, одинаковое с прежним, надо на двойном расстоянии поставить не две, а дважды две - четыре свечи. На тройном расстоянии придется поставить не три, трижды…

Раскройте зонтик, уприте его концом в пол, закружите и одновременно бросьте внутрь мячик, скомканную бумагу, носовой платок - вообще какой-нибудь легкий и неломкий предмет. Произойдет нечто для вас неожиданное. Зонтик словно не пожелает принять подарка: мяч или бумажный ком сами выползут вверх до краев зонтика, а оттуда полетят по прямой линии. Силу, которая в…

Если в вашей квартире или в квартире ваших знакомых имеется комната с окнами на солнечную сторону, то вы легко можете превратить ее в физический прибор, который носит старинное латинское название «камера-обскура» (по-русски это означает «темная комната»). Для этого понадобится закрыть окно щитом, например, из фанеры или картона, оклеенным темной бумагой, и в нем сделать…

Идея использовать воздух при нырянии владела ныряльщикам давно. Ещё за 500 лет до нашей зры Греодот упоминал об использовании его современниками водолазного аппарата, который опускали на речное дно.

Есть свидетельство Аристотеля, относящееся к четвертому столетию до нашей эры, в котором он свидетельствует о том, что при осаде финикийского города Тира Александр Македонский опускался в водолазном колоколе на дно. Это был перевёрнутый сосуд, наполненный воздухом. По свидетельствам летописца македонский царь, успешно оказавшийся на суше, с восторгом выразил изумление чудесами Божьими. Правда, зачем царь опускался на дно неизвестно.

Так же есть свидетельство летописцев о первой подводной атаке, совершенной защитниками Византии при помощи водолазного колокола, напав на римские галеры, которые блокировали гавань.

Сейчас водолазный колокол является средством для перемещения водолазов и их снаряжения на большие глубины к месту проведения работ и обратно с переводом их в последствие в декомпрессионную камеру.

Поначалу, столетия назад, он был довольно- таки примитивным приспособлением, помогающим человеку опускаться под воду и представлял собой короб или опрокинутую бочку.

Приспособление, внутри которого находился водолаз, спускали под воду. В воздухе, который находился внутри него, было давление, равняющееся давлению воды вкруг него. Воздух, находящийся внутри колокола давал возможность водолазу какое-то время дышать и совершать некоторые действия – выплывать наружу, чтобы осмотреть часть корабля, находящуюся под водой и выполнить какие- то ремонтные работы или осмотреть давно затонувшее судно. По окончании работы водолаз мог вернуться в колокол, который лебедкой поднимали наверх.

Впервые о водолазном колоколе упомянуто примерно в тридцатых годах 15-го столетия, на озере в окрестностях Рима на глубине более 20-ти метров пытались найти затонувшие вместе с кораблями сокровища. Колокол представлял собой цилиндр, в котором были стеклянные иллюминаторы, державшийся у водолаза на плечах при помощи двух опор. В нем водолаз опускался на дно озера Неми. В течение целого часа Лорено пытался обнаружить следы некогда затонувших галер Калигулы. Воздуха в таком сосуде для этого было маловато. С учетом этого под водолазные колокола стали использовать большого размера металлические бочки и деревянные ящики, снизу открытые, с платформой для водолаза.

Под этим колоколом размещался опускающийся водолаз. В процессе спуска под воду уровень воды повышался, давление в воздушной подушке повышалось, а сама подушка уменьшалась.

Водолаз в колоколе находился не более 45 минут. Так как в воздушной подушке идет скопление углекислоты, а содержание кислорода резко падает. Да и организм водолаза никак не защищён от влияния низких температур воды, что тоже не увеличивало время нахождения под водой.

Уже в середине 17-го столетия посредством водолазного колокола подняли с погибшего корабля около 50 пушек, а 19 столетии он уже применялся шире и гораздо успешнее.

Изобретение водолазного колокола явилось новой страницей в летописи водолазных дел. Его применение позволило значительно увеличить время нахождения водолаза под водой в сравнении с ныряниями и одновременно позволяло увеличить глубину погружения по сравнению с использованием для дыхания трубочки из тростника.

Проблема замены воздуха в колоколе, израсходованного водолазом, стояла очень остро, и её по мере сил пытались решить конструкторы и исследователи различными путями.

Во второй половине 17-го столетия немецкий ученый Штурм построил и провел испытания водолазного колокола, воздух в котором добавлял, разбивая по мере надобности бутылки под водой.

Итальянский ученый Джованни Борели, примерно в эти же годы, предлагал подавать вместо использованного воздуха свежий посредством шланга.

А французский ученый Денни Папен Точно описал колокол, в котором газовая среда и поддержка внутреннего давления подачей воздуха насосом. В этом колоколе предусматривалось использовать его главное изобретение – вентиль и невозвратный клапан.

В конце 19 столетия изобретатели Гаузен и Зибе модернизировали водолазный колокол, что позволило считать его примитивным скафандром.

Играл давеча в Assassin"s Creed IV: Black Flag, там довольно красивая анимация этого устройства: снизу, на подсвеченной лучами солнца поверхности видно тушу корабля, затем с характерным звоном падает колокол, и начинает опускаться, за ним прыгает герой, цепляется за кольцо и погружается вместе с колоколом.

Достигнув дна, водолаз подныривает под колокол и, отдышавшись, начинает делать вылазки по дну.

Чтобы увеличить дальность «вылазок», по пути с поверхности сбрасываются пустые бочки с грузом, эдакие «колокола в миниатюре».

Залезть в них нельзя, а вот засунуть голову и сделать несколько вдохов - вполне:

Сам колокол, как видите, все как мы любим: бронза, заклепки, иллюминаторы. Почему так назван - думаю, понятно по форме:)

Экскурс в историю:

Еще в V веке до н.э. Геродот писал о том, что его современники использовали водолазный аппарат, опускавшийся на дно рек. В 332 году до н.э., по свидетельству Аристотеля, Александр Македонский во время осады финикийского города Тира спускался на дно в водолазном колоколе - перевернутом сосуде, наполненном воздухом. Как отмечает летописец, «чудеса Божьи изумления всяческого достойны», произнес царь Македонии, вновь оказавшись на суше.

К сожалению, он не сообщил, зачем царю понадобился такой спуск. О первой подводной атаке с помощью водолазных колоколов, произошедшей в III веке нашей эры, рассказывал лишь Дион Кассий. Он описал, как защитники Византии напали на блокирующие гавань галеры римского императора Люция Септимия Севера.

Что же представлял собой водолазный колокол? В своем труде «Военная архитектура» Франческо де Марчи описывает такое устройство, построенное в 30-е годы XVI века Гульельмо де Лорено. Сосуд цилиндрической формы со стеклянными иллюминаторами держался на плечах водолаза с помощью двух опор. Лорено в своем колоколе, который одновременно смахивал и на первый водолазный скафандр, погружался на дно озера Неми. Целью погружения, длившегося целый час, был поиск затонувших галер Калигулы.

Однако воздуха в малом сосуде было не так уж много. Поэтому в Средние века водолазными колоколами стали служить открытые снизу деревянные ящики или большие бочки с платформой для водолазов. При погружении вода поступала в колокол снизу и сжимала воздух до тех пор, пока не устанавливалось состояние равновесия.

Подобный колокол успешно использовался в 1663 году: шведские водолазы под руководством Альбректа фон Трейлебена при помощи водолазного колокола сумели поднять на поверхность свыше 50 пушек с затонувшего корабля Ваза .

В 1717 году англичанин Галлей предложил использовать дополнительные воздушные резервуары для подачи воздуха в водолазный колокол. Для выпуска отработанного воздуха в корпусе колокола устанавливался выпускной клапан. Галлей лично испытал колокол: вместе с четырьмя водолазами он опустился на глубину 18 м, погружение продолжалось полтора часа.

В XVII в. водолазные колоколы были известны и в России. В книге Волкова под названием «Книга о способах, творящих водохождение рек свободное, напечатанная в царствующем великом граде Москве лета 1708 в иулии месяце» рассказывается о способах погружения в колоколе с целью подъема затонувших ценностей.

Также известно описание успешного применения водолазного колокола в XIX веке для подъёма золотых слитков и монет с затонувшего британского фрегата «Тетис».

В XIX веке ряд изобретателей (механик Гаузен, Зибе) усовершенствовали конструкцию водолазного колокола, создав конструкции которые по праву считаются примитивным водолазными скафандрами. А скафандры - это уже совсем другая история.

Идея использования ныряльщиками для дыхания под водой воздуха, содержащегося в опрокинутых вверх дном прочных сосудах, которые надевались на голову, была более успешно реализована в водолазном колоколе, изобретенном в XVI веке. Водолазный колокол открыл новую страницу в истории водолазного дела. Применение колокола значительно увеличило время пребывания водолаза под водой по сравнению с нырянием и к тому же увеличивало возможную глубину погружения сравнительно с применением для дыхания водолаза тростниковой трубки.

Первое сообщение о применении водолазного колокола относится к 1538 г. На реке Тахо (г. Толедо, Испания) 2 греческих акробата давали представление перед Карлом V, входя внутрь колокола собственной конструкции, выполненного в виде горшка. Свечи, зажженные перед погружением колокола, к изумлению зрителей, продолжали гореть и после его подъема. В 1595 г. Веранцио опубликовал сведения о водолазном колоколе и дал его изображение. Английский государственный деятель и философ Френсис Бэкон (1561-1626) предложил такой способ: когда ныряльщик уже не может больше задерживать дыхание, он засовывает голову в заранее опущенный в воду сосуд с воздухом, чтобы наполнить легкие, после чего выходит из колокола и продолжает работу.

В 1597 г. появился колокол Бонаюто Лорини, близкий по конструкции камере Лорены, но оборудованный платформой для водолаза и предназначенный для фортификационных работ. В 1609 г. Б.Лорини опубликовал в Венеции книгу «Фортификация», в которой указал на пользу аппаратов, предложенных для продолжительного пребывания человека под водой в тех случаях, когда возникает надобность поднять со дна моря артиллерийские орудия или произвести работу на затонувших кораблях. В 1616 г. художник Франц Кесслер из Вецлара сообщил данные о своем изобретении «водной брони» - деревянного водолазного колокола. Человек, находясь внутри прикрепленного к нему колокола, передвигается по дну, катя колокол на специальных шарах-ядрах.

В 1625 г. испанец Франциско Меливан при поиске и подъеме затонувших судов использовал водолазный колокол, изготовленный в Гаване. Колокол медленно тянули над грунтом, а находящийся в нем наблюдатель производил поиск. С затонувшего судна «Святая Маргарита» было поднято 350 серебряных слитков, много монет, бронзовые пушки и медные изделия.

Особенно успешную работу с использованием водолазного колокола проделал английский капитан судна и водолаз Уильям Фипс, который вместе с ныряльщиками-индейцами в 1686-1687 гг. поднял с затонувшего у Багамских островов испанского галеона «Нуэстра сеньора де ла Кансепсьон» золото, серебро и другие сокровища стоимостью 300 тыс. фунтов стерлингов. Применялся примитивный водолазный колокол, покрытый слоем свинца, с окошком в верхней части и сиденьями для водолазов внутри. Фипс был удостоен рыцарского звания, назначен губернатором Массачусетса и получил часть добытых им ценностей на сумму более 11 тыс. фунтов стерлингов.

Первые водолазные колокола представляли собой деревянные или металлические сосуды, опрокинутые вверх дном. Под таким сосудом помещался спускающийся водолаз. По мере погружения под воду уровень воды в колоколе поднимался, воздушная подушка уменьшалась, а давление в ней повышалось. Пребывание водолаза в таком колоколе не превышало 30-40 мин, поскольку в воздушной подушке скапливался углекислый газ и снижалось процентное содержание кислорода. К тому же тело водолаза не было защищено от воздействия низкой температуры воды, что также способствовало уменьшению времени пребывания под водой.

Остро стоящую проблему замены израсходованного в водолазном колоколе воздуха свежим различные исследователи и конструкторы пытались решить по-разному. В 1672-1676 гг. немецкий физик И.Х.Штурм построил и испытал водолазный колокол высотой 4 м, воздух в который добавлялся из бутылок, разбиваемых по мере необходимости под водой. В работе итальянского математика и физика Джиованни Альфонсо Борелли, опубликованной в 1680 г. уже после его смерти, была выдвинута идея удалять из-под колокола использованный воздух, подавая вместо него по шлангам свежий. В 1689 г. французский физик Дени Папен впервые дал точное научное описание колокола, в котором замена газовой среды и поддержание постоянного внутреннего давления может обеспечиваться непрерывной подачей воздуха с поверхности с помощью насоса. В колоколе было предусмотрено использование его главных изобретений - вентиля и невозвратного клапана.

В 1691 г. английский астроном и геофизик Эдмунд Галлей, именем которого названа знаменитая комета, запатентовал изобретенный им водолазный колокол, в 1716г. сделал о нем доклад на заседании Королевского научного общества, а в 1717 г. построил колокол, который имел форму усеченного конуса с толстым стеклом в верхней части для естественного освещения. Он был обшит свинцовыми листами и снабжен тремя металлическими болванками на платформе, находившейся примерно на 1 м ниже входного отверстия. По-видимому, опасаясь обвинения в плагиате колокола Д.Папена, Э.Галлей не воспользовался идеей нагнетания воздуха в колокол, а обновлял воздух в колоколе с помощью бочонков, посылаемых с поверхности. Вместе с четырьмя водолазами Э.Галлей спускался в колоколе и провел полтора часа на глубинах 16-18 м. К счастью для ученого и водолазов, опыт закончился удачно, но если бы они задержались на этих глубинах дольше, то у них могло развиться декомпрессионное заболевание. Следует также отметить, что из-за большой массы колокола его подъем на поверхность происходил достаточно долго, т.е. происходила декомпрессия. Если бы в ходе этого опыта произошел несчастный случай, развитие техники водолазных погружений могло быть надолго задержано.

Воздушный колокол представляет собой отрезок трубы, заваренный сверху, с прорезями для поступления жидкости в его полость. В верхней части трубы вварены два штуцера, к которым подведены две импульсные трубки. По одной из них подается водо-воздушная смесь от эжектора. Вода к эжектору подается из системы водоснабжения насосной станции под давлением 0 1 - 0 2 МПа. Воздух, подаваемый эжектором, обеспечивает компенсацию растворяющегося в сточной воде кислорода, препятствует засорению импульсных трубок и внутренней полости колокола. По второй импульсной трубке через воздушную подушку передается давление столба жидкости в одну из камер дифференциального манометра. Вторая камера дифференциального манометра сообщается с атмосферой. Это давление пропорционально уровню жидкости в резервуаре.  

Фильтр заполнен силикагелем с индикатором влажности, так как в сборник и под кольцевой воздушный колокол должен подаваться совершенно сухой воздух. Продувать необходимо до самой высокой точки подъема колокола; весь процесс повторяется 10 - 15 раз.  

Различают: 1) регуляторы с воздушными колоколами и 2) регуляторы без воздушных колоколов.  

При высоких требованиях к устойчивости работы установки длина водослива или объем воздуха в воздушном колоколе должны быть достаточно большими.  

Успокоитель необходим для поддержания режима работы установки с высокой степенью точности, так чтобы случайные колебания расхода не превышали 3 % их номинальных значений - При таких высоких требованиях к устойчивости работы установки длина водослива или объем воздуха в воздушном колоколе должны быть достаточно большими.  

Насос подает масло в воздушный колокол, служащий аккумулятором энергии. В хороших конструкциях встречаются особые разгрузочные клапаны, которые, по достижении нормального давления в колоколе, переводят автоматически насос на холостую работу. В более простых устройствах часто ограничиваются просто постановкой предохранительного клапана, который при давлении, несколько превышающем нормальное давление в колоколе, выпускает масло обратно в резервуар, откуда оно вновь засасывается насосом.  

К резервуару 2 присоединен воздушный колокол 3 с реле давления 4 и реле уровня или водомерным стеклом. Реле давления обеспечивает задание и поддержание постоянного давления в воздушном колоколе путем подаяи в колокол или выпуска из него сжатого воздуха при отклонениях давления от заданного. Питание сжатым воздухом осуществляется из специального ресивера.  

Разработана схема автоматизации механизмов грабельного помещения, в которой автоматическое управление граблями, ленточными транспортерами и дробилками осуществляется в зависимости от степени засорения решеток. В схеме предусматривается возможность перехода с автоматического на местное или дистанционное управление каждым механизмом. Перепад уровней воды в канале до и после решеток контролируется двумя дифференциальными реле давления, подключенными к воздушным колоколам. Продолжительность par боты грабель задается с помощью реле времени.  

Тарелки клапана придавливаются при этом к седлу давлением пружины или давлением воды, и приподнимание происходит посредством соответствующих рычагов или кулачков. Клапан, включающий трубопровод главного цилиндра для наполнения водой, регулируется гидравлически небольшим аппаратом, действующим посредством воды или масла. Давление воды равно 1 5 - 2кг / см2 и достигается посредством высоко расположенного бзка или соответствующих размеров воздушного колокола. Скорость воды в трубопроводах, находящихся под давлением, равна 15 - 25 м / сек. Превышение этого предела ведет наряду с большими потерями давления к неравномерной работе пресса вследствие ударов воды.  

Страницы:      1