Позволит дышать под водой 45 минут на максимальной глубине 4 м. Эффект искусственных жабр создают микропористые половолоконные мембраны и фильтры, расположенные в боковых ответвлениях маски. Поры мембран настолько малы, что пропускают только воздух, но не молекулы воды. Микрокомпрессор сжимает кислород и сохраняют его, что позволяет дышать под водой в течение получаса.
При таких невероятных возможностях устройство очень невелико. Его длина составляет всего 29 см, а ширина - 12 см. Однако создатели Triron уверяют, что все чудеса объясняются инновационной микропористой технологией и микрокомпрессором с мощной литий-ионной батареей.
Кампания по сбору средства на Indiegogo была запущена в марте этого года и уже собрала почти $700 000 из заявленных $50 000. Первые поставки Triron запланированы на декабрь, но стоит ли ожидать чуда?
Эксперты не советуют поддерживать кампанию, так как эффективность устройства не доказана и вызывает много вопросов. Нил Поллок, научный сотрудник Центра гипербарической медицины и экофизиологии при Университете Дьюка, не рекомендует вкладываться в Triton.
В интервью Tech Insider он обозначил три главных проблемы при разработке так называемых искусственных жабр. Во-первых, устройство должно собирать большое количество кислорода из воды, чтобы его хватило для дыхания, а для этого придется отфильтровать большую массу жидкости. В таком случае понадобился бы мощный насос для откачивания воды, который в разы превосходил бы размер самого устройства.
Вторая проблема - сохранение кислорода и его сжатие, для которого нужна система с большой мощностью. Triton оснащен небольшим контейнером и крошечным компрессором - собственной разработкой стартапа. Но если эта система реально работает, то она не может сравниться ни с одной другой системой на рынке - а о таком прорыве давно бы уже говорили. Как заметил исследователь глубоководной экологии Дэвид Талер, это примерно как открыть методику холодного ядерного синтеза и использовать ее для настольной лампы.
Triton
И, наконец, третья проблема - дайвер не сможет дышать только с помощью крошечного контейнера. Необходимая целая экосистема, как в профессиональной экипировке водолазов, которая отмеряет определенное количество кислорода, но также задействует гелий или азот.
На критические вопросы пользователей создатели Triton отметили, что комментарии экспертов относятся к первой версии разработки, которая уже была усовершенствована. Но как именно - никто не сообщает.
Стоит отметить, что правила использования Indiegogo не требуют от создателей кампаний наличия реального рабочего прототипа, поэтому скорее всего, искусственные жабры пока останутся объектом научной фантастики. Интересно только, что будет с Triton в декабре, когда начнутся поставки устройства.
Году эдак в 2014 в сети появилась информация о концепте Triton, который представляет из себя компактный дыхательный аппарат, позволяющий дышать под водой. Своего рода искусственные жабры, нечто подобное было показано в фильме «Thunderball» о Джеймсе Бонде 1965 года. Тогда устройство было исключительно на уровне концепта. Похоже, что разработчикам удалось добиться результатов за это время и они уже запустили кампанию для сбора денег на IndieGoGo , которая уже собрала более $850 000 из $50 000, которые были запланированы изначально.
По утверждению разработчиков, устройство Triton позволяет свободно дышать под водой на протяжении 45 минут не используя какого-либо вспомогательного оборудования типа аквалангов. Triton представляет из себя устройство 29х12 см. Внутри: литий-ионный аккумулятор, светодиодный модуль и вибромотор для сигналов, клапан для вывода воздуха, небольшая воздушная камера и микрокомпрессор, нагнетающий кислород. Исходя из официального описания, в боковых трубках размещены водные фильтры с микропористой мембраной, поры которой меньше молекул воды, что позволяет «вытягивать» кислород непосредственно из воды.
Там же расположен модуль со специальным химическим составом, который смешивается с кислородом для получения дыхательной смеси (как мы помним, при большой концентрации кислорода, можно получить кислородное отравление). Искусственные жабры Triton позволяют свободно дышать под водой на протяжении 45 минут (время работы аккумулятора), глубина погружения - не более 4.5 метров. На большей глубине устройство начнет подавать предупредительные сигналы, а дышать станет сложнее.
Предзаказ на Triton можно сделать за $300, розничная цена будет $400, начало поставок планируется на декабрь.
Indiegogo.
Искусственные жабры
Первоначально кампания по сбору средств на гаджет Triton была запущена в середине марта 2016 года. Разработчики устройства позиционировали его как «искусственные жабры», которые позволяют без привычного тяжелого оборудования аквалангистов дышать под водой в течение 45 минут на глубине до 4,5 метров.
Гаджет, которого не может быть
За полмесяца Triton собрал на Indeigogo около $900 тысяч, однако СМИ довольно быстро обратили внимание на невозможность функционирования подобного гаджета в земных условиях (в том виде, в котором он описывался на Indiegogo), назвав его «чем-то из научной фантастики» (что иронично, учитывая, что подобная технология с похожим дизайном была показана в первом эпизоде киносаги «Звездные войны»).
В частности, эксперты внимание, что для должного обеспечения пользователя кислородом гаджет должен перерабатывать 90 литров воды в минуту, для чего требуется довольно мощный насос. Компактный дизайн устройства, очевидно, подобного насоса не подразумевает.
Другая проблема Triton – это сжатие кислорода для его хранения, которое при заявленных характеристиках и задачах гаджета потребовало бы более мощной батареи, чем позволяет современный уровень развития технологий, Tech Insider эколога Эндрю Талера (Andrew David Thaler):
«Система батарейного питания Triton должна быть на порядки более эффективной, чем что-либо, присутствующее на рынке. Это заставляет задуматься – почему они подали продукт как навороченные «жабры», а не продали свою батарейную технологию. Это выглядит как решение проблемы холодного термоядерного синтеза только для того, чтобы использовать ее для питания новенькой лампы в форме клоуна», – сказал Талер.
Третья проблема – это система контроля за объемами поступаемого пользователю кислорода, которая также, по мнению экспертов, нереализуема с учетом компактных размеров устройства.
Подробно о технологических проблемах Triton можно прочитать в американского биолога и дайвера Алистера Доува (Alistair Dove).
Бэкеры хотят верить
После появления множества статей с разоблачениями «невозможной» технологии в различных СМИ, 1 апреля авторы Triton решили вернуть бэкерам всю собранную сумму и начать кампанию заново, обновив информацию о самом принципе работы устройства. В частности, теперь в описании гаджета на Indiegogo упоминается, что Triton использует для работы заранее встроенные сменяемые сосуды с «жидким кислородом».
Дезинформацию в изначальном варианте описания в Triton объяснили тем, что беспокоились о защите своей интеллектуальной собственности. Рассказать о своей технологии «жидкого кислорода» более подробно авторы гаджета планируют позже, говорится в обновленном описании на Indiegogo.
Отметим, что несмотря на разразившийся из-за публикаций в СМИ скандал и возвращение всех средств бэкерам, новая кампания Triton за три дня со своего старта собрала более $240 тысяч.
Дыхание под водой
Произошел ли человек в процессе эволюции или явился результатом Божественного Творения - в любом случае умение плавать пришло к людям в глубокой древности или было унаследовано от диких предков. Умение нырять под воду, видимо, появилось немногим позже. Упоминания о подводных ныряльщиках имеются в летописях, датированных задолго до Рождества Христова. Герой месопотамских мифов царь Гильгамеш опускался на дно моря за растением, заключавшим в себе тайну вечной жизни. В древней Греции ныряльщики брали с собой под воду козьи меха, заполненные воздухом.
Согласно древним рукописям, Александр Македонский спускался под воду в специально сконструированном стеклянном ящике - вероятно это был первый прообраз водолазного колокола. Принцип его действия весьма прост: если мы возьмем любой сосуд с одним отверстием (например, обычный стакан), перевернем его отверстием вниз и опустим в воду, воздух останется в сосуде, и его давление будет равно давлению окружающей воды. Вспомним закон Бойля - Мариотта: воздух сжимается во столько раз, во сколько увеличится его давление. Таким образом, на глубине 10 м, где давление воды 2 атм. (см. главу 1.1), стакан или водолазный колокол наполовину заполнится водой. Известны упоминания о подводных колоколах времен средневековья. Одна из таких конструкций принадлежит знаменитому ученому Галлею, чье имя носит известная всем комета. В наше время водолазные колокола используются для спуска и подъема профессиональных водолазов и для иных технических задач. Сжатый воздух из баллонов или подающийся с поверхности по шлангу позволяет "поддувать" обитаемое пространство колокола при погружении и сохранять, таким образом, его объем.
Работа дыхательной системы человека, как Вы помните из главы 1.2, возможна лишь при равенстве (почти равенстве) давления вдыхаемого воздуха давлению внешней среды, действующему на грудную клетку. Поэтому, дыхание под водой из трубки, соединяющей пловца с поверхностным воздухом, возможно лишь на очень небольшой глубине, измеряемой сантиметрами. Уже на глубине 20 - 30 см подобное занятие кроме быстрой усталости может принести и неприятные последствия для здоровья (подробнее - см. главу 3.2). Первое снаряжение с использованием сжатого воздуха, подаваемого водолазу под давлением, равным давлению окружающей среды, было предложено в 1865 г. Рукайролом и Денайрузом (RouquayrolиDenayrouze).
С начала XX века и до настоящего времени для выполнения различных подводно-технических задач используется вентилируемое снаряжение - просторный комбинезон из прочной резины, герметично соединенный с металлическим шлемом. Такой костюм полностью изолирует тело водолаза от контакта с водой. К шлему подсоединяется шланг, по которому производится постоянная подача воздуха с поверхности, например, с помощью ручной или автоматической помпы. В задней части шлема имеется стравливающий клапан, срабатывающий при легком нажатии на него головой. Принцип действия прост: стравливая необходимое количество воздуха, водолаз изменяет объем костюма, тем самым регулируя собственную плавучесть. Давление воздуха внутри костюма, естественно, равняется давлению окружающей воды. Если водолаз перестает нажимать на стравливающий клапан, его плавучесть увеличивается вместе с раздуванием костюма, что может привести к всплытию на поверхность.
Вентилируемое снаряжение обеспечивает ни с чем не сравнимый комфорт при выполнении работ, не требующих активного передвижения под водой. Его недостатки - низкая мобильность, необходимость громоздкой материальной базы (помпа, шланг и т.д.), обязательное соединение водолаза с берегом или судном, наличие нескольких квалифицированных помощников.
Новая эпоха в развитии водолазного дела началась с изобретением акваланга. Э. Ганьян и Ж. - И. Кусто создали подводный аппарат, удобный и практичный в обращении, позволяющий человеку автономно перемещаться под водой, имея при себе достаточно большой запас воздуха. Слово "Акваланг" (Aqualung)буквально переводится как водное (aqua)легкое (lung).Так назывался первый подводный аппарат. Это слово прижилось и используется для обозначение всех последующих конструкций аналогичного типа. Другим популярным названием акваланга стало английское - SCUBA - Self-Contained Underwater Breathing Apparatus(автономный подводный дыхательный аппарат).
Сегодня существуют различные конструкции подводного снаряжения и способы его классификации по разным признакам. Например, все виды водолазного снаряжения можно разделить по типу схемы дыхания: с открытой, полузакрытой и закрытой. При открытой схеме дыхания выдыхаемый газ выводится в окружающую среду, при закрытой - направляется в специальное устройство, очищающее его от углекислоты и обогащающее кислородом, откуда опять поступает на вдох. Подобное обновление выдыхаемого газа называется регенерацией. При полузакрытой схеме часть выдыхаемого газа идет в окружающую среду, часть - на регенерацию. Если весь запас воздуха находится в баллонах, несомых самим подводником, такое снаряжение называется автономным. Для выполнения многих технических работ удобнее шланговое снаряжение. Основное количестно воздуха подается водолазу по шлангу с поверхности, а за плечами у подводника лишь небольшой резерв.
В настоящей книге мы рассматриваем технику, наиболее часто используемую подводными пловцами-любителями, а именно - автономное снаряжение с открытой схемой дыхания, т.е. акваланг. За пределами этой книги также остается снаряжение, приспособленное к работе на газовых смесях, а не на сжатом воздухе, так как эта тема относится к более профессиональной сфере знания, чем подразумевает настоящее издание.
Общее устройство акваланга
Любой акваланг состоит из баллонного блока и регулятора
(рис. 2.4 А). Баллонный блок имеет один или два (очень редко - три) баллона со сжатым воздухом, снабженных вентилем. Широкое используются баллоны, рассчитанные на 150, 200, 230 и 300 атм. Давление в баллонах называется высоким давлением. Как Вы помните (глава 1.2), человек может сделать вдох, если вдыхаемый им воздух находится под тем же давлением, что и грудная клетка. Для подачи воздуха подводнику под давлением окружающей среды служит регулятор, подсоединяющийся к выходу из баллонного блока. Подавляющее большинство регуляторов состоит из двух элементов, в которых редукция (уменьшение) давления воздуха происходит поэтапно. Такая схема редукции называется двухступенчатой. Устройство, именуемое редуктором, осуществляет первую ступень редукции - уменьшает давление воздуха до величины, превышающей давление окружающей среды на 5-10 атм. Это давление называетсяпромежуточным, или средним. Легочный автомат (легочник) осуществляет вторую ступень редукции - выравнивая давление сжатого воздуха до давления окружающей среды, которое именуетсянизким давлением*.
* иногда давление на выходе из редуктора называют низким давлением, тогда давление на выходе из легочника можно называть окружающим давлением
Специалисты компании Blu3 разработали портативное недорогое устройство для погружения, которое они назвали Nemo. Главное его достоинство – никаких громоздких баллонов с воздухом. Nemo состоит из системы подачи воздуха и источника питания, которые обеспечивают погружение на глубину до трех метров в течение часа. Комплект весом 4,5 кг упаковывается в маленький рюкзак, который можно приобрести дополнительно.
Nemo – это по сути плавающий воздушный компрессор, который подстраивается под ваше дыхание: подача воздуха осуществляется только тогда, когда это необходимо, что обеспечивает экономичную работу источника питания емкостью 74 ватт-часа. К компрессору прикреплен 10-метровый воздушный шланг, соединенный с дыхательным устройством Smart Reg, которое вставляется в рот.
Датчики и силиконовая диафрагма внутри Smart Reg внимательно отслеживают частоту дыхания дайвера и передают информацию на компрессор, а тот, в свою очередь, формирует оптимальный режим подачи воздуха – столько, сколько нужно и в определенное время. Как утверждают разработчики, по сравнению с уже действующими аналогичными системами Nemo затрачивает всего 10 % энергии, что и обеспечивает ему уникальную компактность.
О скорой разрядке батареи дайвер под водой узнает по специальному звуковому сигналу. А чтобы не оказаться «жертвой» любителей водных лыж или проплывающих катеров, к компрессору крепится плавающее кольцо с ярким красным флажком.
Nemo уже можно заказать на Kickstarter за 399 долларов. Если кампания по продвижению окажется успешной, то поставки устройства могут начаться уже в декабре этого года.
