В начале 70-х годов XX века в СССР на базе Харьковского физико-технического института низких температур создан новый тип автономного дыхательного устройства — криогенный дыхательный аппарат с открытой схемой дыхания АК-3 (авторские свидетельства №478489, 503152, 505141). Он предназначался для работы на глубинах до 45 метров с использованием сжиженного воздуха или воздушно-кислородной смеси, которая сохранялась при температуре —140°С в сосудах Дьюара. АК-3 был изготовлен из нержавеющего, немагнитного материала. Запас жидкой дыхательной смеси позволял находиться под водой почти в четыре раза дольше, чем при использовании сжатого воздуха, и составлял 6900 литров при пересчете на газовое состояние.
По мнению разработчиков АК-3, проведенные испытания аппарата в барокамере с имитацией глубины 60 метров в пресной и морской воде с экспозицией ее величины 45 метров и при температурах 0—24°С показали его значительные преимущества перед аквалангом. Несомненно, перспективная разработка криогенного дыхательного аппарата не получила дальнейшее развитие, хотя представляла интерес и с точки зрения боевого подводного плавания. Его антимагнитная конструкция и большое время экспозиции под водой позволяли эффективно осуществлять противоминные работы. Относительная сложность устройства АК-3 и, видимо, трудоемкость обслуживания стали причиной исключения аппарата из перечня серийных моделей. Отечественные специалисты продолжали совершенствование автономных дыхательных систем жизнеобеспечения под водой традиционной конструкции на сжатом воздухе. Однако, несмотря на их надежность, советские акваланги заметно уступали зарубежным образцам в области дизайна, оперативного введения в их конструкции новых композиционных материалов и ноу-хау разработок. Впрочем, это касалось и ряда других видов отечественного подводного снаряжения.
В то же время за рубежом были созданы и быстро развили успех в разработке различных видов водолазного оборудования десятки фирм, из перечня которых сразу выделились лидеры: Spiro, Sporasub, Beuchat, Tusa, Agualung, U.S. Divers, Scubapro. С начала 90-х годов XX века их изделия заполнили рынки государств бывшего СССР и Восточной Европы, пользуясь спросом не только у любителей подводного плавания, но и у профессионалов. И все же, несмотря на широкое распространение акваланга во всех сферах подводной деятельности человека, ведущие зарубежные фирмы продолжали разработку более перспективного вида автономного снаряжения с закрытой или полузамкнутой схемой дыхания. Наконец, именно это оборудование более всего интересовало военных специалистов в области использования боевых пловцов и подводных диверсантов.
Автономное водолазное кислородное снаряжение с замкнутой схемой дыхания теоретически позволяло использовать 100% запаса кислорода. Но последний взрывоопасен при соединении с маслом, а под высоким давлением нес патологическую угрозу здоровью человека. Данное явление впервые было обосновано в докладе Поля Бэра, сделанном им во Французской академии наук в феврале 1873 года. Оно получило название «эффект Поля Бэра», или гипероксии. Его симптомами является усиленное потоотделение, тошнота, расстройство зрения, судороги, потеря сознания и смерть. Поэтому в силу токсичности кислорода при его давлении около 1,7 атм данное оборудование используют, как правило, на глубинах не более 20 метров. На больших ее значениях у человека возникает тяжелое поражение—кислородное отравление, получившее в патофизиологии название «эффекта Лоррена-Смита». Учитывая данное обстоятельство, были разработаны нормы безопасности при дыхании чистым кислородом Причем за рубежом они гораздо жестче, чем в отечественном ВМФ. В американском военном флоте, например, парциальное давление кислорода, работающего в аппарате, принято считать рекомендуемым величине 1,6 атм, тогда как в российском оборудовании подобного типа — 3,0 атм. К отечественным разработкам автономного кислородно-регенеративного снаряжения относятся модели аппаратов типа ИДА. За рубежом их называют рециркуляционными (rebreathers).
В ИДА-51, ИДА-57, ИДА-59, ИДА-64 для дыхания применяется чистый кислород с последующей его регенерацией через химический поглотитель по замкнутому циклу. Кроме этого типа снаряжения существуют еще три: аппараты полузамкнутого режима работы, функционирующие на предварительно приготовленных газовых смесях, аппараты полузамкнутого типа, действующие на газовых смесях, приготавливаемых самим аппаратом, и аппараты замкнутого цикла, работающие на газовых смесях, приготавливаемых также самим аппаратом. Само снаряжение имеет различные варианты технического исполнения.
Допустимое время работы водолаза под водой при дыхании чистым кислородом
Примечание. При выполнении тяжелой работы на глубинах 10—20 метров необходимо обязательно учитывать индивидуальную предрасположенность водолаза к токсическому действию кислорода.
В снаряжении с замкнутым циклом дыхания, например, в аппарате ИДА-59 может использоваться второй баллон с азотно-гелио-кислородной смесью, и даже дополнительный третий баллон с гелием. Он применяется для выхода с аварийной подводной лодки на глубинах более 100 метров (ИСП-60). В качестве регенеративного вещества для этих аппаратов, как правило, используется гранулированный известковый химический поглотитель (ХПИ-ГОСТ 6755—53) или вещество О-3. ХПИ представляет собой зерна размером 2,5—5,5 мм.
Один килограмм ХПИ способен связать около 100 литров углекислого газа. Данные конструкции дыхательного снаряжения более экономичны и перспективны. В ряде аппаратов с замкнутым циклом дыхания используются и другие специальные регенеративные вещества, которые не только поглощают, но и выделяют кислород (вещество О-3).
Наиболее приемлемыми в военном деле принято считать автономное снаряжение с закрытой схемой дыхания и автоматической регулировкой состава дыхательной смеси. Оно экономично, позволяет сравнительно длительное время работать на большом диапазоне глубин без демаскирующих признаков. В различное время боевыми советскими пловцами и подводными диверсантами использовались аппараты специального назначения: ИДА-63, ИДА-64, ЛВЧ-57, ИДА-57, ИДА-59П, ИДА-85, АДА-61, ИДА-74, ТП, АКА-60, ИДА-66 и другие. Из отечественного снаряжения подобного типа в боевом подводном плавании в 90-х годах XX века наибольшее распространение получил аппарат ИДА-71, входящий в комплект оборудования СЛВИ-71.
Разновидностью снаряжения с замкнутым циклом дыхания являются аппараты с полузамкнутым режимом работы. Их используют на глубинах 60—100 и более метров. Дыхание осуществляется по схеме: газ из баллона подается через дюзу и блок с химическим поглотителем, потом в дыхательный мешок, а оттуда при вдохе в легкие человека. Во время выдоха газовая смесь вновь проходит через химический поглотитель, где происходит ее очистка от углекислого газа, и поступает в дыхательный мешок. Туда же подается дыхательная смесь из баллона. Ее избыток стравливается в окружающую пловца водную среду. Выравнивание давления в дыхательном мешке с окружающим осуществляется с помощью байпаса, а парциальное давление кислорода поддерживается в пределах 0,02—0,12 мПа.
Конструктивно в аппараты это типа могут входить весьма сложные узлы. Это различного рода программные устройства, автоматически регулирующие оптимальный состав газовой смеси в соответствии с глубиной погружения, датчики кислорода и дыхательной смеси, исполнительные механизмы, поддерживающие ее состав на заданном уровне. Разработка, модернизация дыхательных аппаратов полузамкнутого типа — предмет постоянной заботы отечественных и зарубежных производителей («Дженерал Электрик», «Биомарин», «Бекман Инструменте», «Драгер»).
Большой популярностью за рубежом пользуется аппарат, выпускаемый с 1996 года немецкой фирмой «DRAEGER» модели «ATLANTIS» (модификация — «Dolphin»), работающий на предварительно приготовленной газовой смеси. Его применяют не только боевые пловцы спецподразделений, но и любители подводного плавания. Эта же фирма производит аппарат с полузамкнутым циклом дыхания модели М-100М, в котором используется механизм автоматической коррекции газовой смеси. В государствах Юго-Восточной Азии широко распространен аппарат типа «FIENO» японской фирмы «GRAND BLEU», действующий на предварительно подготовленной газовой смеси, однако дальнейшее его производство находится под вопросом.
Среди различных зарубежных моделей аппаратов, работающих по замкнутому циклу дыхания с автоматическим механизмом коррекции дыхательной газовой смеси, можно выделить новейшую разработку известной шотландской фирмы «DIVEX» — «STEALH». Аппарат рассчитан на глубину погружения около 100 метров. Его дисплей позволяет контролировать текущее среднее парциальное давление кислорода в диапазоне глубин, время погружения, давление кислорода и компонента в баллонах, степень разряженности аккумуляторов, используется система аварийной сигнализации.
