Что делать человеку под водой? Как мы учились погружению

Понять, как научиться плавать на поверхности, просто. Увидел древний человек, что дерево не тонет, и догадался: если его обработать и сесть сверху, можно переплыть реку, а то и отправиться по морю на соседние острова. Но кому и как пришла идея погружаться под воду? Как люди учились опускаться все глубже и глубже, а главное зачем? Обо всем этом на прошедшей в конце июля в рамках Edutainment-проекта «Чертоги разума» лекции «Гениальные идеи человечества: научиться плавать под водой», рассказали создатели цикла Ирина Сергеева и Вячеслав Кузьминский.

Ирина Сергеева

Самые старый способ погружения – использование трубки для дыхания, причем трубки эти были самыми разными, их вид зависел от места действия. Ныряльщики опускались под воду, добывали еду или искали жемчуг, а с помощью трубок получали воздух, не поднимаясь на поверхность.

Использовалась эта технология и в военных целях. Так, например, в 414 году до нашей эры афиняне совершали военные походы в восточное Средиземноморье, и очередной их целью в какой-то момент стали Сиракузы, богатый порт. Военные архитекторы Сиракуз придумывают такую штуку: чтобы задержать афинян, они прямо в дно втыкают заостренные колья таким образом, чтобы вода их покрывала. С поверхности ничего не видно, а внутри – гигантские ежи, на которые греческие корабли должны были напороться и затонуть.

Что сделали греки? Натренировали боевых ныряльщиков, и те в одну из ночей опустились под воду с инструментами (нечто наподобие пил) и срезали эти колья.

На следующий день сиракузяне спокойно сидели, попивая вино, и ожидали гибели афинян. А те взяли да и завоевали не готовый к сопротивлению город.

Самое первое письменное упоминание о подводном судне появляется в древнегерманском эпосе «Салман и Моролф», датируемом 1190 годом. Эпос повествует о множестве приключений Моролфа, в числе прочего соорудившего из кожи лодку для пребывания под водой. Благодаря ей Моролф спасся от врагов, скрываясь на морском дне не менее двух недель. Мне интересно, чем он питался, но эпос на то и эпос, чтобы не вдаваться в такого рода подробности. Первоначально в манускрипте якобы была схема подводной лодки, но она, как водится, утеряна. Так что посмотреть, что там за кожаный мешок сконструировал Моролф, нам, увы, не удастся.

Неугомонные англичане тоже обдумывали возможности погружения, в частности, мой любимый францисканец Роджер Бэкон в начале XIII веке писал, могут, мол «быть сделаны машины для передвижения в морях и реках и даже по дну безо всякой опасности». Наш странный и беспокойный друг Леонардо да Винчи, который, кажется, изобрел все – вертолеты, самолеты, что хочешь, – тоже задумывался о том, как отправить человечество на дно. Но тут существует хитрость.

Есть версия, что именно да Винчи впервые высказал идею создания подводной лодки в военных целях. И даже остался черновой эскиз его аппарата. Но когда Леонардо попросили объяснить, как там дышать и остальную жизнедеятельность производить, он написал следующее: «Как с помощью приспособления многие люди получат возможность оставаться под водой в течение определенного времени, я не публикую и не разглашаю, – мол, фиг вам! – Я не публикую и не разглашаю свой метод по причине злобной природы людей, которые занялись бы предательскими убийствами на дне морей, разрушая корабли в их самых нижних частях и топя их вместе с командой». Вроде такая пацифистская вещь. По-моему, шикарно. Если вы еще учитесь в университете, берите это на заметку для следующей сессии.

Хотя первым собрал волю в кулак и спустился на дно океана еще не кто иной, как Александр Македонский.

Существует теория, согласно которой именно он первым испытал древнейшую технологию – так называемый подводный колокол. Чтобы опуститься под воду и иметь воздух для дыхания в этой бочкообразной конструкции, нужно было перевернуть ее дном кверху, и тогда вода не заполняла колокол полностью, и воздух оставался бы наверху. Удивительно, но подводный колокол и до сих пор используется при погружениях. Но мы перейдем к подлодкам.

Первое упоминание о создании подводной лодки относится к XVII веку и связано с именем голландского изобретателя Корнелиуса Дреббеля. В 1620 году он сделал первое подводное судно, которое могло погружаться на глубину до 4 метров, в к 1624 Дреббелем были сконструированы два более крупных и совершенных аппарата. В каждом могли находиться 24 человека, 8 из которых гребли. Примечательно, что одно из них действительно погрузилось и совершило прогулку по дну Темзы.

В нем было огромное количество инноваций, практически плавучее «Сколково», господа! Лодка могла находиться под водой до 24 часов, на ней работали совершен новые приборы: компас и ртутный барометр, определявший глубину погружения. Современники отмечали большой военный потенциал такого аппарата. И действительно: корабли же не видят, что там по Темзе крадется! Но, как вы могли заметить, современные подлодки и тогдашние сильно различаются (как минимум сегодня о веслах говорить не приходится). В какой-то момент была создана лодка с цельным корпусом.

Американец Дэвид Бушнелл изобрел такую подводную лодку, ее назвали «Черепаха» – довольно удачное, да просто удивительное для своего времени изобретение. «Черепаха» могла погружаться, всплывать, снабжать экипаж воздухом и даже везти наступательное оружие! Корпус лодки представлял собой бочку из дубовых досок, стянутых железными обручами и проконопаченных просмоленной пенькой.

Но это, по крайней мере, была попытка сделать нечто цельное и управляемое.

В верхней части корпуса размещалась небольшая медная башенка с иллюминаторами, чтобы наблюдать за обстановкой. Погружалась лодка при заполнении бака, расположенного на ее дне. Для всплытия было необходимо выкачать из бака воду при помощи помпы. То есть вы понимаете: оказавшись в замкнутом пространстве шара, который кидают на дно, чтобы всплыть, вы еще должны совершать кучу адских действий. Для экстренного всплытия – вдруг сердце прихватило – командир лодки мог отцепить свинцовые грузила, которые крепились ко дну.

Движение лодки осуществлялось при помощи двух винтов на мышечной тяге. Лодка весила около 2 тонн и имела длину корпуса 2,3 метра и ширину 1,8 метра – совсем небольшая штуковина. Но что интересно: она могла находиться под водой около 30 минут, чего было достаточно, по мнению создателей, для выполнения определенной боевой функции.

Друзья, боевая функция приведет вас в восторг! В одном из отсеков лодки находилась мина. Но, понимаете ли, мина сама себя не взорвет, поэтому, чтобы совершить то самое «боевое действие», «Черепаха» должна была максимально близко подплыть к кораблю, пробурить в нем отверстие, сложить бур, убрать его, засунуть в отверстие мину и быстро уплыть. И все это – за 30 минут! То есть боевая функция у «Черепахи», можно спокойно сказать, отсутствовала.

Хотя они пытались! В 1776 году, во время войны с Англией, «Черепаху» попробовали использовать (это была ошибка): 6 сентября лодка сделала попытку прорвать блокаду порта Бостон, объектом атаки стал 64-пушечный фрегат. Представьте, корабль с 64 пушками против «Черепахи» с буром! Атака не удалась, так как фрегат был обшит медными листами, против которых бур оказался бессилен. Вот такая судьба у этой «Черепахи».

А тем временем мы переходим к более мирным историям о том, как человек пытался погружаться под воду сам, без всяких лодок.

Вячеслав Кузьминский

Принцип водолазного колокола, о котором мы уже говорили, взят у природы: паук-серебрянка дышит воздухом, как и мы, но охотится и выводит потомство в воде. Паук плетет очень плотную паутину, крепит ее к водорослям, а потом спускается под воду, неся на себе пузырек воздуха, стряхивает в паутину и таким образом набирает необходимый для поддержания жизни воздух.

Принцип основан на том, что если емкость перевернуть и погрузить вертикально в воду, часть воздуха останется наверху, это заметили еще древние.

Даже наши казаки так поступали: переворачивали челны и подбирались под таким прикрытием к вражеским стенам. Про Македонского мы тоже уже вспоминали. Но мой самый любимый безумный пример – это 1660 год, колокол немецкого физика Штурма, достигавший в высоту четырех метров. Свежий воздух добавлялся туда из бутылок, которые брали с собой и по мере надобности разбивали.

Схема работы водолазного колокола достаточно примитивна. Сами понимаете, по сути-то вы ныряете под воду с горшком, воздух быстро кончается, и долго так не проживешь.

Гораздо совершеннее были другие устройства – скафандры. Принцип протоскафандров люди тоже взяли у природы, если быть точными, у слонов, которые используют под водой хобот как дыхательное средство. По этой же схеме делались самые древние средства для ныряния. Древнеримский военный писатель Вегеций в книге «О правилах военных» описывает устройства из кожи, напоминающие водолазные маски. В прорези для глаз вставлялся прозрачный материал, а дышали через кожаную трубку, которая привязывалась к баллону, накаченному водой. Трубка поэтому не тонула, и можно было дышать под водой. Правда, глубина погружения не превышала одного метра.

Но перейдем к относительно современным устройствам. Мой любимец – водолазный аппарат Клингерта, 1798 год. Он был уже похож на используемые сейчас: имел систему подачи свежего и вывода отработанного воздуха, водолаз даже мог передвигаться и нагибаться. Но выглядел, конечно, аппарат забавно: как батискаф на ножках.

При этом маневренности никакой, двигаться было ужасно тяжело. Над улучшением маневренности долго работали изобретатели.

Я расскажу вам про человека, первым запатентовавшего свое изобретение. Это американец Уильям Джеймс. Он придумал первый дыхательный аппарат, у которого баллон с воздухом располагался за спиной водолаза. Но костюм все равно был громоздким и весил целых 50 кг.

Методом проб и ошибок человеческий изобретательный ум пришел к тому, что мы сейчас называем аквалангом. Его придумали всем известный морской офицер и инженер Жак-Ив Кусто и его коллега Эмиль Гальян, специалист (внезапно!) по газовому оборудованию двигателей внутреннего сгорания. Я сейчас объясню почему.

В устройстве Кусто и Гальяна появился клапан, который позволял ныряльщикам дышать так же, как мы все дышим на земле: вдох – воздух подается, выдох – нет. Можно сказать, Гальян приделал к человеческому рту клапаны от автомобиля – по этому же принципу подается горючее в машине. Так появились современные акваланги.