Historia nurkowania - początki

Nurkowanie towarzyszy ludzkości właściwie od początku jej istnienia. Pragnienie przebywania pod wodą powodowane było potrzebą zdobywania pożywienia, odkrywania zatopionych skarbów, poławiania pereł, potrzebą naprawiania albo zatapiania statków, czy też motywującą ludzkość chęcią poznania. Pośrednich dowodów na praktykowanie już przez starożytnych nurkowania na zatrzymanym oddechu dostarczają badania archeologiczne potwierdzające fakt używania przez ludzi żyjących tysiące lat temu przedmiotów wyłowionych spod wody (mother-of-pearl ornaments) jak i liczne opisy nurków, utrwalone za pomocą starożytnych rysunków. Wiemy również, iż starogreccy nurkowie poławiali gąbki oraz nurkowali w celach militarnych. Z V w.p.n.e. pochodzi również historia Greka Scyllisa spisana przez greckiego pisarza Herodota. Według niej, w czasie kampanii greckiej został on pojmany przez perskiego króla Kserkesa I i był przetrzymywany na jednym z jego statków. Kiedy zorientował się, że Kserkses planuje atak na grecką flotę chwycił nóż i wyskoczył za burtę. Ponieważ Persyjczycy nie mogli go odnaleźć, uznali że utonął i zaprzestali poszukiwań. Scyllis wynurzył się w nocy i używając do oddychania pustej łodygi trzciny, podpływał i odcinał cumy wszystkich statków floty perskiej, co spowodowało liczne ich uszkodzenia. Następnie przepłynął 15 km i ponownie przyłączył sie do Greków na Przylądku Artemisium.

Trudno jest jednak określić kiedy człowiek zanurzył się pod wodę po raz pierwszy, Za najstarszy dokument traktujący o zejściu człowieka pod wodę uważa się asyryjską płaskorzeźbę z 885 roku p.n.e. przedstawiającą mężczyznę uzbrojonego w coś podobnego do kuszy i oddychającego z czegoś, co dziś nazwalibyśmy butlą nurkową. W 332 r.p.n.e. grecki filozof Arystoteles opisywał dzwon nurkowy używany przez Aleksandra Wielkiego w czasie oblężenia Tyru

Początkowo nurkowanie wykorzystywano głównie w celach militarnych, chociaż wiadomo również, że w I wieku p.n.e. w głównych portach Morza Śródziemnego zawodowo wyławiano zatopione przedmioty. O takiej działalności świadczy na przykład fakt ustalania przez prawo stawek wynagrodzenia nurków. Przypuszcza się, iż już wtedy poławiacze osiągali głębokości dochodzące nawet do 30 m, skąd wyciągano ich na powierzchnię przy pomocy lin. Ciągle jednak nurtowało pytanie, czy możliwe jest wydłużenie czasu przebywania pod wodą. Używanie pustych łodyg trzcin nie pozwalało oddychać na głębokości większej niż 2 m, gdyż ciśnienie działające na płuca na takiej głębokości jest tak duże, że uniemożliwia wzięcie wdechu.

Pierwsze próby zbudowania aparatu do oddychania pod wodą zmierzały w stronę wykorzystania worków z powietrzem. Wszystkie one kończyły się jednak niepowodzeniem z powodu bardzo szybkiego wypełniania się worków wydychanym przez człowieka dwutlenkiem węgla. Autorem pierwszego projektu samodzielnego systemu oddychania pod wodą był Leonardo Da Vinci w 1500 r. Jego rysunki pojawiły się w Codex Atlaticus. Da Vinci zaprojektował zintegrowany system oddychania oraz kontroli pływalności, a wkrótce później pierwszy nurkowy kombinezon. Nie ma jednak dowodów na to, że te projekty zostały kiedykolwiek zrealizowane. Jak wiele jego wynalazków i te miały służyć celom wojskowym. Pod wieloma względami rozwiązania Da Vinci'ego dotyczące skafandrów nurkowych zbliżone były do projektów skórzanych worków oddechowych Kyesera i Taccola.
 
 

Rys.1 projekt L. Da Vinci

Zgodnie z nimi nurek ubrany był w skórzany kaptur z szklanymi okienkami na wysokości oczu, połaczony z dwoma rurkami, wystającymi ponad powierzchnię i zabezpieczonymi przed zanurzaniem przez pływak. (Codex Arundel). Rurki zbudowane były w krótkich drewnianych odcinków, połączonych skórzanymi łącznikami i otoczone czymś w rodzaju sprężyny (rys. 1).

Niektóre projekty Da Vinciego przekonywały o wyraźnych zaletach techniki umieszczania wokół klatki piersiowej oraz bioder obręczy, które miały rzekomo chronić przed negatywnymi skutkami większego ciśnienia, inne próbowały umożliwić efektywne poruszanie się pod wodą, proponując użycie płetw, ale co dziwne zakładanych na ręce, nie na nogi.
 

Również w okresie późnego średniowiecza oraz wczesnego renesansu można doszukać się wzmianek o używaniu aparatury nurkowej. Większość z nich jest dość niejasna i kłopotliwa w interpretacji, ale znane sa przynajmniej kilka dobrze udokumentowanych faktów, potwierdzających taką działalność. Zalicza się do nich wyciąganie z dna Jeziora Nemi zatopionych rzymskich galer przez genuiskich nurków w 1447 r., czy też próbę podniesienia zatopionego okrętu flagowego Henryka VIII - Mary Rose w 1545 r., która przemieniła się w akcję ratowania znajdujących się na pokładzie drogocennych armat oraz innych kosztowności,
 
 

Rys. 2 . Projekt A.Borelli

Kluczowym dla rozwoju nurkowania z użyciem niezależnych aparatów oddechowych wynalazcą był włoski matematyk i fizyk Giovanni Alfonzo Borelli. Jego dzieło, opublikowane dopiero po jego śmierci w 1680 r., zawierało wszystkie jego projekty dzwonów nurkowych, łodzi podwodnych z workami powietrznymi, ale przede wszystkim aparatów nurkowych zintegrowanych z tubami powietrznymi o zmiennej objętości na wzór pęcherzy pławnych u ryb (rys. 2). Według tych projektów nurek ubierał wykonany z gotowanej skóry hełm, połączony ze skórzanym workiem, który zabierał ze sobą pod wodę. Worek zawierał różne składniki chemiczne, które miały regenerować wydychane powietrze tak, aby można było nim ponownie oddychać. Aby zrekompensować dodatnią pływalność nurek miał używać jednometrowego walca z regulowaną objętością.

Ówczesnej fizyce obce było jednak zagadnienie ciśnienia, dlatego urządzenie to nie miało prawa działać. Gdyby zanurzyć człowieka w takiej aparaturze, ciśnienie spowodowałoby zasysanie się worka na głowie nurka, powodując jego śmierć. Tym niemniej jednak Borelliego uważa się za twórcę idei ponownego oddychania wydychanym powietrzem, która jest dziś wykorzystywana w najbardziej zaawansowanych technicznie aparatach oddechowych zwanych automatami o obiegu zamkniętym. Ponadto narysował on dziwne, podobne do szpon stopy nurka, co było wyrazem idei swobodnego poruszania się pod wodą. Spowodowało iż niektórzy uważają go za twórcę płetw nurkowych.

Innym torem rozwoju techniki nurkowania podążali konstruktorzy, próbujący wykorzystać zjawisko dzwonu nurkowego. Polega ono na tym, iż szczelną z jednej strony a otwartą z drugiej beczkę odwraca się do góry dnem, po czym opuszcza na daną głębokość. Podczas zanurzania poziom wody wewnątrz podnosi się, jednak zawsze pod sufitem zostaje pewna ilość powietrza, która może być wykorzystana do zaczerpnięcia wdechu przez przebywającego pod wodą człowieka. To proste urządzenie zostało wynalezione przez Guglielmo de Loreno w 1535 roku, a pierwszy wiarygodny opis użycia tego wynalazku pochodzi z 1538 roku. Wtedy to w hiszpańskim mieście Toledo odbył się pokaz zanurzenia w dzwonie nurkowym. Dwóch greckich nurków zostało opuszczonych na dno rzeki Tag na dwadzieścia minut, co było dla zebranych niewiarygodnym przeżyciem. Na pokazie obecny był cesarz Karol V z całym dworem oraz około dziesięciotysięczna publiczność.
 

Rys. 3. Dzwon Halley’a

Takie rozwiązanie przedłużało co prawda czas pobytu pod wodą, ale zgromadzone powietrze wystarczało na maksymalnie kilkunasto minutową inhalację. Dlatego następne pomysły zmierzały w kierunku umożliwienia wymiany powietrza wewnątrz dzwonu. W 1690 roku Edmund Halley opatentował dzwon, który za pomocą rury połączony był z beczkami wypełnionymi powietrzem (rys. 3). Beczki służyły jako zbiorniki z czystym powietrzem i mogły być wymieniane na powierzchni. Łącznie z dzwonem zanurzane były pod powierzchnię wody, nieco niżej niż dolna krawędź dzwonu dzięki czemu ciśnienie w nich panujące było nieco wyższe niż wewnątrz dzwonu. Po otwarciu przewodu powietrze samo przedostawało się do wewnątrz, jednocześnie wypierając wodę. W ten sposób wymieniano czynnik oddechowy bez konieczności wynurzania całego dzwonu.

System Halleya pozwalał również na podwodne wyprawy poza dzwon. Służył do tego hełm ze skórzanym przewodem pozwalającym nieznacznie się oddalić. Dzwon posiadał również inne patenty: umieszczony w suficie zawór służący do usuwania zużytego powietrza, okna w ścianach bocznych, ławki wokół ścian oraz system balastowy, pozwalający łagodnie osadzić całą konstrukcję na dnie. Zastosowanie takich usprawnień w znacznym stopniu przyczyniło się do upowszechnienia tej techniki nurkowania.

Następne rozwiązania prowadziły w kierunku zasilania dzwonu czynnikiem oddechowym z powierzchni. Podstawowym problemem w tym rozwiązaniu była jednak potrzeba sprężania powietrza na powierzchni do wartości ciśnienia większego, niż panującego na danej głębokości. Im głębiej zanurzymy dzwon, tym ciśnienie panujące wewnątrz będzie większe, a jak wiadomo, powietrze zawsze przemieszcza się z ośrodka o większym ciśnieniu do o środka o mniejszym ciśnieniu. Powstała więc potrzeba skonstruowania kompresora powietrza. Tego zadania podjął się między innymi Von Guericke, który w 1650 roku opatentował pierwszą efektywną pompę powietrza. Takiej pompy używał potem Robert Boyle twórca teorii dekompresji podczas swoich eksperymentów. Urządzenie to umożliwiało pozostawanie nurka pod wodą przez długi czas, ciągle jednak jego pole zasięgu było ograniczone. Mógł on bowiem pracować jedynie w jednym miejscu, oddychając sprężonym powietrzem, albo wypływać z dzwonu, pracować na zatrzymanym oddech po czym wracać, aby zaczerpnąć powietrza. Dlatego w następnej kolejności skupiono się na umobilnieniu nurka pod wodą. Skoro technika pozwalała już na zasilanie z powierzchni, zajęto się zmniejszeniem całego urządzenia. Rozwiązanie takie zastosował Anglik John Lethbridge w 1715 r. budując pierwszy system nurkowy. Składał się on z dębowego walca, zasilanego z powierzchni, z otworami uszczelnionymi skórzanymi mankietami, przez które przeciskało się ręce tak, że znajdowały one się w wodzie. Nurek wchodził do niego, po czym całość opuszczana była w żądane miejsce. Ten system stosowany był z powodzeniem przez wiele lat.

Wynalezienie kombinezonu nurkowego

Oficjalnie wynalezienie kombinezonu nurkowego przypisuje się niemieckiemu naukowcowi, pracującemu w Anglii w XIX w. Augustowi Siebe. Wnikliwsze badania historyczne dowodzą jednak, iż Siebe był jedynie realizatorem projektów braci John’a i Charles’a Deane z lat dwudziestych XIX wieku. W rzeczywistości istnieje wiele wcześniejszych projektów, na których opierali się wspomniani wyżej konstruktorzy.
 

rys. 4 schemat z "Le Plongeur du Chevalier de Beauve”

Z 1715 roku pochodzi francuski dokument zatytułowany "Le Plongeur du Chevalier de Beauve", który posługując się dokładnymi opisami oraz schematami szczegółowo przedstawia projekt zamkniętego skafandra nurkowego, w którym hełm i kombinezon stanowią całość, a wydychane powietrze opuszcza system przez oddzielną rurę i wydostaje się na powierzchnię (rys. 4). Zarówno hełm, jak i korpus były usztywniane, aby zapobiec skutkom ciśnienia. Kończyny nie były jednak osłonięte (rys. 5).

rys. 5. Usztywniony korpus i hełm

Jeden z najlepiej zachowanych skafandrów, stworzonych na podstawie podobnego projektu znajduje się obecnie w a museum in the Finnish seaport of Brahestad. Wykonany jest w całości ze skóry świni, a rurki prowadzące na powierzchnie połączone są skórzanymi łącznikami, podobnie jak w projektach Leonarda Da Vinci. Nurek wchodził do środka poprzez dużą dziurę w centralnym punkcie kombinezonu, a następnie zostawał zaszyty nasmarowanym smołą sznurem. Następnie nakładano na niego osłony. Trudno umieścić w czasie wykonawstwo tego modelu. Szacuje się, że miało to miejsce pod konie XVII w., chociaż rysunki przedstawione przez Szwedzką Admiralicję królowi Fryderykowi I w 1727 roku wydają się być wzorowane na tym projekcie.

rys. 6. Machine Hydrostatergatique doktora Fermineta

W 1772 roku we francuskim mieście Le Havre francuski lekarz Freminet dokonał zanurzenia na głębokość 15 metrów w kombinezonie własnej konstrukcji, który nazwał Machine Hydrostatergatique (rys. 6.) Do wykonania korpusu użył skóry, natomiast hełm wykonał z miedzi. Razem ze sobą zabrał pod wodę miedziany kontener wypełniony skompresowanym powietrzem, które dostarczane było do hełmu poprzez dwie rury. Ferminet twierdził, iż powietrze przepływające przez chłodzone wodą rury regenerowało się i dzięki temu mógł przez dłuższy czas przebywać pod wodą. Kontener posiadał wentylator, działający na sprężynie, dzięki czemu powietrze lepiej krążyło po całym układzie, niwelując martwe przestrzenie. Ferminet twierdził nawet, iż w znacznym stopniu zwiększa to efektywność procesu regeneracji. Pomimo bardzo chwiejnych założeń, które w świetle dzisiejszej nauki byłyby nie do utrzymania wykonano wiele kilkunastominutowych nurkowań z użyciem nazwał Machine Hydrostatergatique i o ile wiadomo żadne z nich nie zakończyło się tragedią.
 

Rys. 7. Ulepszona wersja Machine Hydrostatergatique

W późniejszym czasie Ferminet skonstruował unowocześnioną wersję swojego wynalazku (rys. 7). Kontener zastąpił pojemnikiem, który nurek zabierał ze sobą na plecy. Cyrkulacja powietrza wspomagana była poprzez bellow, napędzany sprężyną, jak w macierzystym wynalazku.
 
 
 

Rys. 8. Mobilna część systemu Klingerta

Rys. 9. Stateczna część systemu Klingerta

Za twórcę pierwszego systemu nurkowego umożliwiającego swobodne poruszanie się pod wodą uznaje się Karla Heinricha Klingerta. W 1797 roku wynalazł on bowiem hełm, który dzięki połączeniu giętkimi rurami z dużym, wypełnionym skompresowanym powietrzem zbiornikiem umożliwiał całkiem spore wycieczki podwodne (rys. 8). Zbiornik posiadał komorę wypornościową, którą dzięki tłokowi można było regulować pływalność (rys. 9). Cały osprzęt był jednak tak ciężki, że w krótkim czasie zdecydowano się na zmniejszenie pojemności zbiornika. Wykorzystując ten wynalazek wykonano szereg nurkowań testowych.

Olbrzymim sukcesem zaowocowało opatentowanie w 1823 roku przez braci braci John’a i Charles’a Deane hełmu strażackiego, który chronił strażaków przed szkodliwymi skutkami wdychania dymu w czasie akcji gaśniczych. Bracia zaatakowali rynek tym wynalazkiem, co stało się przyczyną jego wielkiej popularności. Niedługo potem zwrócili się do Augusta Siebe o przystosowanie go do nurkowania, co też Siebe uczynił. Hełm wykonany był z miedzi a powietrze dostarczano do niego z powierzchni poprzez długie przewody. W pierwotnej wersji nie był zintegrowany z kombinezonem, ale opierał się na barkach nurka jedynie dzięki systemowi ciężarków. Zabezpieczenie przed przewróceniem ograniczało się jedynie do kilku rzemieni, przytwierdzających hełm do korpusu. Działał więc na zasadzie dzwonu nurkowego, co stwarzało dla nurka ryzyko utonięcia w sytuacji gdyby się nieostrożnie pochylił. Mimo tego bracia używając swojego wynalazku przeprowadzili szereg bardzo poważnych akcji wydobywczych, jak również odnaleźli legendarny okręt flagowy Mary Rose.
 

rys. 10. Klasyczny hełm nurkowy braci Deane

Bracia Deane konkurowali z Augustem Siebe o podział rynku, kontrakty rządowe i ewentualnie miejsce w historii. Chociaż przegrali dwie pierwsze bitwy, są dziś przez większość uznawani za twórców otwartego hełmu klasycznego (rys. 10).

Pierwszą praktyczną propozycję autonomicznego systemu nurkowego, składającego się z miedzianego hełmu połączonego z wodoszczelnym, uszczelnianym w pasie skafandrem wysunął Anglik William James w 1825 r. (rys. 11) Doskonałą szczelność zapewniały elastyczne manszety na nadgarstkach. Rozwiązanie to dzisiaj wykorzystywane jest przy produkcji suchych skafandrów. Powietrze transportowane było do hełmu z owalnego pojemnika, który otaczał biodra i klatkę piersiową nurka poprzez zawór, którego otwarcie i zamknięcie sterowane było ręcznie Aby zrekompensować dodatnią pływalność do pojemnika przyczepiano system ciężarków. Nurek brał oddech nosem, a wydech robił do osobnej rury, która odprowadzała zużyte powietrze pod sufit hełmu, skąd przy pomocy zaworu opuszczało go. Cała idea była dość racjonalna i praktyczna, aczkolwiek okres pozostawania nurka pod wodą ograniczał się do zaledwie kilku minut. Podobne rozwiązanie zastosował amerykański konstruktor Charles Condert. Niestety w czasie testów w rzece w Brooklynie pękł przewód, co spowodowało jego śmierć.

Rys. 11. Autonomiczny system W. Jamesa

Projekty zmierzały następnie w stronę zabezpieczenia hełmu przed jakąkolwiek możliwością dostania się do środka wody. W 1834 roku Leonard Norcross testował swój własny wynalazek, zamknięty hełm nurkowy. Do jego budowy użył ołowiu, dzięki czemu ciśnienie nie oddziaływało na głowę nurka. Powietrze dostarczane było do środka z powierzchni, za pomocą pompy i systemu przewodowego. Zaraz po ubraniu nurka, uszczelniano połączenie hełmu z kombinezonem i do tego momentu woda nie miała prawa dostać się do wewnątrz. Od tego momentu rozpoczęły się badania nad rozwojem tego patentu, które trwają do dzisiaj. Dzięki niemu Leonard stał się prawdopodobnie pierwszym konstruktorem zamkniętego hełmu nurkowego. Historia ta jest jednak dość mglista. Nie ma pewności, że kiedykolwiek został użyty w celach nurkowy. W każdym razie nie zachował się ani jeden egzemplarz tego modelu.

. Rys. 12. Projekt L. Norcross

To samo rozwiązanie, tyle że na dużo większą skalę, zastosował pruski inżynier, działający w Londynie , August Siebe w opatentowanym przez siebie stroju nurka klasycznego w 1837 roku, który był w rzeczywistości przystosowaną do nurkowania wersją projektu braci Deane. Zaopatrzona była ona w kostium z gazoszczelnej tkaniny, który okrywał całe ciało nurka. Stroju dopełniały ciężkie buty z ołowianymi podeszwami oraz obciążniki na piersiach i plecach (rys. 13). Do zasilania powietrzem użył opatentowanej przez siebie już w 1828 roku obrotowej pompy, której produkcja przysparzała mu olbrzymich dochodów. W tym skafandrze nurek mógł już w pełni regulować swoją pływalność i opróżniając bądź napełniając skafander powietrzem, przemieszczać się w kierunku pionowym w toni wodnej. Dzięki wielkiej popularności urządzenia braci Deane Siebie nie miał kłopotów z rozpromowaniem swojego patentu. Założył własne przedsiębiorstwo, później przekształcone w Siebe Gorman Ltd., produkującą specjalistyczny sprzęt do prac podwodnych, która wycofała się z rynku dopiero w 1999 roku. Prawdziwą popularność Siebe zdobył w 1840 roku.

Rys. 13. Strój klasyczny

W tym czasie pułkownik brytyjskiej marynarki Charles Pasley wraz z ekipą nurków używali tego kombinezonu podczas akcji wydobywczej na Księciu Georgeu na przylądku Spithead w Anglii. Szybko odkryli zalety używania zamkniętego hełmu. Do tej pory używano jednie otwartych konstrukcji, które uniemożliwiały pochylanie się. W 1840 roku Pasley napisał list do dowództwa, w którym 
zawarł wiele pochlebnych uwag na temat używanego systemu. Twierdził nawet, iż był on najlepszym spośród znanych mu rozwiązań. Dzięki temu twierdzeniu Siebe stał się postrzegany jako producent pierwszego aparatu nurkowego. Popularność i duży kapitał włożony przez Siebe w produkcję pierwszego kompletnego zamkniętego stroju nurkowego sprawiły iż został on okrzyknięty Ojcem nurkowania. Jego patent jako pierwszy umożliwiał bowiem bezpieczne przebywanie człowieka pod wodą przez dłuższy czas. Zaletę tę potwierdza fakt, iż w prawie nie zmienionej postaci używany jest on w dzisiejszych nurkowaniach zawodowych (rys. 14).

Rys. 14. Hełm klasyczny

Przez kilkadziesiąt lat system Siebego uważany był za szczyt techniki oddychania pod wodą. Kilku kolejnych konstruktorów próbowało go zmodernizować, przeróbki jednak tylko nieznacznie modyfikowały oryginał. Przekonanie to zmieniło dopiero opatentowanie Aerophere przez dwóch Francuzów o imieninach Benoit Rouquayrol i Auguste Denayrouse w 1865 r. (rys. 15).

Rys. 15. Aerophere

Nowatorskim rozwiązaniem w tym projekcie było tłoczenie sprężonego powietrza nie bezpośrednio do hełmu, ale do stalowej butli, którą nurek zabierał ze sobą pod wodę. Ciśnienie w takiej butli wynosiło około 30 atmosfer. Powietrze następnie poprzez giętką, czułą na ciśnienie wody panujące na danej głębokości membranę (rys. 16) przedostawało się do hełmu w momencie brania przez nurka wdechu. To w znacznym stopniu zmniejszało opory oddechowe, gdyż membrana podawała powietrze pod ciśnieniem otoczenia.

Rys. 16. Reduktor

Należy podkreślić iż to rozwiązanie z powodzeniem wykorzystywane jest współcześnie we wszystkich akwalungach z tą jedynie różnicą, że butla nie musi być zasilana z powierzchni, ponieważ technika umożliwia sprężanie powietrza do bardzo wysokiego ciśnienia. Aerophere umożliwiała odłączenie przewodu powietrznego i wykorzystanie znajdującego się w butli sprężonego powietrza do krótkiej, całkowicie samodzielnej wycieczki. Model Aerophere został wykorzystany w powieści  Juliusza Verne'a  "20000 mil podmorskiej żeglugi", czym trwale zapisał się w pamięci ludzkości (rys. 18 i 19). Według instrukcji admiralicji francuskiej z 1888 roku, aparat systemu Rouquayrol - Denayrouse mógł być używany do głębokości 50 metrów. System ten jednak nigdy nie zdobył jednak większej popularności wśród praktyków. Przypuszcza się, że stało się to z powodu ciężkich butów, które musiały być noszone.
 
 

Rys. 18. Aerophere

Rys. 19. Nurkowie używający Aerophere
 

W 1909 roku zakłady Draeger z Lubecki w Niemczech, do tej pory znane z produkcji zaworów gazowych, specjalistycznego sprzętu strażackiego oraz ratowniczo - asekuracyjnego sprzętu górniczego zainteresowały się rynkiem nurkowym. W efekcie został stworzony samowystarczalny system nurkowy składający się z ciężkiego hełmu oraz pojemnika ze sprężonym czynnikiem oddechowym. W 1911 roku wprowadzono układ o obiegu zamkniętym, w zasilany wzbogaconym w tlen powietrzem. Przez następnych kilka lat po tym wydarzeniu Draeger stał się praktycznie rzecz biorąc monopolistą w produkcji specjalistycznego sprzętu do prac podwodnych, opatentowywując szereg rozwiązań technicznych. Dopiero w 1917 roku sytuacja ta zmieniła się za sprawą pojawienia się na rynku hełmu Mark V. The U.S. Bureau of Construction & Repair wypuszczając swój produkt zapoczątkowało erę Marka V (MK V), która trwa do dziś. W połączeniu ze skafandrem przeznaczonym do prac na dużych głębokościach oraz przewodem system stał się standardowym wyposażeniem w tego rodzaju nurkowaniach na następne dekady. Był wykorzystywany podczas wszystkich prac ratowniczo-wydobywczych w ciągu II Wojny Światowej zdobywając sobie uznanie U.S. Navy. Dopiero wprowadzenie w 1980 r. następcy MK V - MK12, który zresztą tylko nieznacznie różnił się od pierwowzoru, spowodowało odstawienie MK V na półkę. Podstawowe rozwiązania konstrukcyjne są nadal wykorzystywane w produkcji dzisiejszych hełmów.

Nurkowanie na coraz większe głębokości sprawiło, iż zaczęto poważnie podchodzić do problemu choroby dekompresyjnej. W 1932 r powstał skafander znany jako Neufeldt - Kuhnke, którego konstrukcja zapobiegała negatywnym wpływom ciśnienia na człowieka do głębokości 160 m. Wewnątrz skafandra panowało ciśnienie atmosferyczne, a wykorzystanie obiegu zamkniętego rozwiązywało problem zapasu powietrza. Możliwe było także połączenie telefoniczne z powierzchnią. Sterowanie pływalnością zapewniały komory zalewane wodą, które znajdowały się dookoła skafandra. Wypierając wodę powietrzem nurek mógł sterować swoją pływalnością. Skafander nigdy nie zdobył popularności, głównie z powodu bardzo ograniczonej zdolności manewrowania, co bardzo utrudniało pracę pod wodą.

Rys. 10 Skafander ciśnieniowy z 1932 r.

Początki ery nurkowania sportowego

W roku 1925 pojawił się nowy aparat zbudowany przez Yves'a Le Prieur'a, w którym po raz pierwszy zastosowano (podobne do dzisiaj stosowanych) butle ładowane powietrzem do ciśnienia 150 atmosfer. Le Prieur był zdania, że ustnik przeszkadza nurkowi i dla tego zastosował okrągłą połączoną z aparatem oddechowym maskę zakrywającą prawie całą twarz. Powietrze wpływało do maski z usytuowanej na brzuchu butli ciągłym strumieniem, pod ciśnieniem regulowanym ręcznie. Wydychane powietrze wydostawało się dolną krawędzią maski. Nurek nareszcie stał się całkowicie niezależnym od zasilania z powierzchni i mógł pływać. Wysokie wydatki całego systemu, w którym marnowało się większą część czynnika oddechowego ograniczały dość znacznie czas pobytu pod wodą a bąbelki ograniczały widoczność.

Rys. 11 System Le Prieur'a

Najwspanialszym jednak wynalazkiem, który umożliwił człowiekowi swobodne poruszanie się pod wodą było skonstruowanie automatu oddechowego w 1942 roku przez porucznika marynarki Jacquesa Yves Cousteau wraz z inżynierem Mauricem Gagnan. W swoim patencie wykorzystali oni reduktor powietrza stosowany w popularnych w tamtych czasach samochodach z generatorem gazowym. Ich aqualung (czyli w wolnym tłumaczeniu "płuca wodne") łączył w sobie cechy automatycznego regulatora aparatu Rouquayrola i Denayrouse'a oraz zaopatrzonego w wysokociśnieniowe zbiorniki aparatu Le Prieur'a. Powietrze dostarczane było do ust nurka automatycznie w momencie najmniejszego nawet wdechu. Butlę można było umieścić na plecach, zapewniając mu maksymalną swobodę ruchów. Od powstania Cousteau-Gagnan aparatu minęło pół wieku a współczesne aparaty oddechowe są jedynie wariacjami pierwowzoru. Z roku na rok poprawiane są ich parametry, minimalizowana jest awaryjność ale zasada działania pozostaje niezmiennie ta sama. W styczniu 1943 roku wykonano testy nowego urządzenia w zimnej rzece Marne poza Paryżem. Po drobnej modyfikacji, polegającej na umieszczeniu zaworów wdechowego i wydechowego w tym samym miejscu, za głową nurka, opatentowano Aqua-Lung. Wydarzenie to absolutnie zrewolucjonizowało nurkowanie. Prosta i solidna konstrukcja sprawiła, iż można było produkować i sprzedawać automaty po niskich, dostępnych dla przeciętnych ludzi cenach. Podobnie jak odkrycia nowych lądów w czasach wielkich wypraw w XV urządzenie to zmieniło sposób zapatrywania na naszą planetę . Cousteau i Gagan otworzyli przed ludzkością ogromną, niezbadaną i wspaniałą przestrzeń globu ziemskiego - podwodny świat, otwierając jego wrota zarówno dla szeroko pojętej nauki, jak i zwykłej ludzkiej chęci poznania.

Latem 1943 roku Cousteau z dwoma bliskimi przyjaciółmi Fredericiem Dumas oraz Phillippem Tailliez wykonali ponad 500 nurkowań przy użyciu aqualungów, stopniowo zwiększając osiągane głębokości. W 1946 r. Aqualung został oficjalnie dopuszczony do sprzedaży we Francji, w 1950 r. w Wielkiej Brytanii, w 1951 w Kanadzie, a w 1952 r. w USA.

Przygoda Kapitana Cousteau z nurkowaniem rozpoczęła się tak na prawdę w 1950 r. Znalazł on na Malcie stary trałowiec przebudowany na prom, który odremontował i przystosował do badań oceanograficznych. Statek Calypso rozpoczął długą karierę badawczą na wszystkich oceanach świata. stając się symbolem przygody wypraw w nieznane. Przez 40 lat opłynął całą Ziemię rejestrując na setkach tysięcy metrów taśmy filmowej pełną życia głębię oceanów. Już podczas pierwszej wyprawy na Morze Czerwone i Ocean Indyjski w 1951 r. powstał film zatytułowany "Świat ciszy" (Le Monde du Silence ), nagrodzony Złotą Palmą na festiwalu w Cannes w roku 1956. Książka o tym samym tutyle, wydana w 1953 roku wspólnie z Dumasem ujmowała chronologicznie rozwój i wczesną fazę testowania automatów Aqua Lung, popularyzując nurkowanie wśród społeczności ludzkiej. W USA obraz ten uhonorowany został Oscarem. Kapitan Cousteau badał kolejno Atlantyk, Pacyfik, Ocean Indyjski, Morze Śródziemne, wybrzeże Alaski i Antarktydy. Zorganizował również wyprawy, których celem stały się wielkie rzeki: Amazonka, Missisipi, czy Rzeka Św. Wawrzyńca oraz wiele, wiele innych.

Unowocześnienie aparatu Aqualung miało miejsce w 1958 r. kiedy to Sam Le Cocq zaprojektował pierwszy reduktor na pojedynczym wężu. Projekt ten oparty został na systemie tlenowym używanym przez pilotów i znacznie poprawił wygodę korzystania z aparatu oddechowego pod wodą. Patent nazwany "Waterlung" szybko rozpowszechnił się w społeczności nurkowej. Wcześniej podobnych rozwiązań szukał w 1951r. Amerykanin E. R. Cross. Jego prace nie przyjęły się jednak tak znane. W tym samym czasie unowocześniono również zawór butli, wyposażając go w urządzenie rezerwy. Po wykorzystaniu całego zapasu powietrza w butli nurek mógł otworzyć sobie dodatkową przestrzeń rezerwową, umożliwiając sobie w ten sposób spokojny powrót na powierzchnię. Pomysłodawcą i pierwszym konstruktorem tego urządzenia były prawdopodobnie europejskie fabryki Le Spirotechnique. Pierwszy amerykański katalog produktów nurkowych, wydany w 1953 r., zawiera zawór z rezerwą, nazwany "zaworem J". Zawór bez rezerwy w przemyślne nazywany był "zaworem K".

W 1958 r. Sherwood Manufacturing zakupiło u jednego z wynalazców patent regulatora tłokowego. Konstruktor zażądał podobno w zamian, aby raz do roku prezes zabierał go na lunch. Inżynierowie z Sherwood zmodyfikowali patent na potrzeby nurkowania i zastąpili nim oryginalny regulator stworzony przez Rouquayrola Denayrouzea w 1864. Sherwood rozpoczął produkcję zaworów tłokowych w wielu konfiguracjach, a następnie sprzedaż dla U.S. Divers, Voit, Healthways, Swimaster, Scubapro, Dacor, Nemrod-Seamless Rubber i wielu innych. Różne odmiany tego rozwiązania są do dziś wykorzystywane w produkcji sprzętu nurkowego.

W 1961 r, Podwodna grupa badawcza francuskiej marynarki wojennej wymyśliła pierwsze urządzenie do regulacji pływalności pod wodą. Na wzór pęcherza pławnego u ryb opatentowany został worek wypornościowy o regulowanej objętości, który połączony był z butlą. Dokonał tego Maurice Fenzy. Kompensator pływalności pozwalał na utrzymywanie się na danej głębokości bez potrzeby dużego wysiłku fizycznego. Nurek mógł bowiem umiejętnie dodając, lub zmniejszając ilość gazu zawisnąć w toni. Wkrótce i ten wynalazek stał się bardzo powszechny wśród nurków. Rozwiązanie to zostało później unowocześnione przez założycieli powstałej już w 1963 roku firmy Scubapro - Gustava Valle oraz Dicka Bonin. Dziesięć lat później wprowadzili oni na rynek tzw. Kamizelkę Ratunkowo-Wypornościową, powszechnie znaną jako Jacket. Połączenie plecaka z regulatorem pływalności w znacznym stopniu poprawiło komfort nurkowania i stało się standardowym wyposażeniem nurka.
 
 

Odkrycie choroby dekompresyjnej.

Nurkowaniu zawodowemu od zawsze towarzyszył pewien problem natury medycznej. Otóż u większości osób, wykonujących często to zajęcie zauważano występowanie dziwnych dolegliwości. Nurkowie wykonujący głębokie i długie nurkowania w czasie przebywania na powierzchni cierpieli na silne bóle reumatyczne, dostawali drgawek oraz paraliżów i wykrzywień kończyn. Dolegliwości te znikały w miarę zanurzania.

W 1667 roku angielski fizyk, Robert Boyle, twórca prawa Boyle'a prowadził doświadczenia nad wpływem zmian ciśnienia na organizmy. Wynikiem badań było zaobserwowanie pęcherzyków gazu w oczach węża wystawionego na działanie dużego ciśnienia. Pęcherzyki powstawały w trakcie rozprężania. Źródła podają, że jest to pierwsze naukowe potwierdzenie istnienia choroby dekompresyjnej (The Bends). Nie skojarzono jednak tego odkrycia z występowaniem u nurków bólów reumatycznych.

Problem ten pojawiał się coraz częściej w miarę wykonywania coraz to większej ilości prac podwodnych. W czasie budowy The Brooklyn Bridge szczególnie często poruszano temat dolegliwości, występujących u robotników. Co dziwnego paraliże i bóle ustępowały po zanurzeniu. W 1873 roku Doktor Andrew H. Smith sporządził raport dla The New York Bridge Company. Znalazło się w nim polecenie stosowania komór dekompresyjnych dla nurków wynurzających się po wykonaniu pracy. Nie wyjaśniał on jednak przyczyn występowania opisywanych dolegliwości. W tym samym czasie budowa mostu została jednak ukończona i raport zginął gdzieś w tłumie innych dokumentów.

Dopiero wydanie w 1878 roku 1000 stronicowej pracy Francuza Paula Berta La Pression Barometrique, zawierającej studia nad wpływem powietrza o podwyższonym ciśnieniu na organizm ludzki wyjaśniło przyczynę występowania choroby dekompresyjnej. Autor udowodnił, iż podczas zanurzana ciało nurka pochłania azot zawarty w powietrzu, którym oddycha. Gaz ten rozpuszcza się we krwi i tkankach w ilości proporcjonalnej do głębokości i czasu zanurzenia. Dopóki nurek nie wynurza się zbyt szybko w stosunku do fizjologicznej prędkości wydalania azotu z organizmu, nic mu nie grozi. Przekroczenie jednak tej wartości powoduje, iż pozostały gaz tworzy pęcherzyki, które następnie powodują zator gazowe w naczyniach krwionośnych i limfatycznych, będąc przyczyną bólu i porażeń kończyn. Powtórne zanurzenie sprawia, iż pęcherzyki kurczą się pod wpływem ciśnienia odblokowując zatory. Zjawisko to często porównywane jest do otwarcia butelki z wodą sodową lub szampanem. W momencie nagłego spadku ciśnienia zaobserwować można wydzielanie się pęcherzyków gazu. Jako środek zapobiegawczy polecał on zatem stopniowe wynurzanie się, lub stosowanie komory dekompresyjnej. Bert zauważył również, iż oddychanie sprężonym powietrzem tylko do pewnej wartości jest bezpieczne. Tlen wdychany bowiem pod wysokim ciśnieniem staje się dla człowieka toksyczny, co może spowodować śmierć. Praca oparta została głównie na doświadczeniach Boyla oraz raportach sporządzonych w trakcie wykonywania prac podwodnych w XIXw., a w rezultacie jej opublikowania zbudowano pierwszą na świecie leczniczą komorę dekompresyjną w USA w 1893 roku.s

Wkrótce po opublikowaniu La Pression Barometrique rozpoczęto badania nad metodami zapobiegania chorobie dekompresyjnej. Brytyjski rząd poprosił szkockiego fizjologa Johna Scotta Haldane o wykonanie szeregu doświadczeń związanych z tym tematem. W 1908 roku wspólnie z Arthurem E. Boycottem oraz Guybonem C. Damantem opublikował on kluczowe dzieło dla rozwoju wiedzy na ten temat, zatytułowane "The Prevention of Compressed-Air Illness". Wiedza w nim zawarta oparta została o szereg eksperymentów hiperbarycznych wykonanych na kozłach. Na jego podstawie opracowano tabele dekompresyjne, podające czas i głębokość przystanków, jakie należy wykonywać po odbyciu nurkowania na daną głębokość w danym czasie, które niedługo potem zostały przyjęte przez British Royal Navy oraz US Navy, chroniąc wielu nurków przed chorobą dekompresyjną.
 

Organizacje nurkowe i nurkowanie w mediach

Obniżenie kosztów zakupu i używania aparatów oddechowych rozpoczęło erę nurkowań cywilnych, sportowych i badawczych. Pojawiły się pierwsze kluby i organizacje zrzeszające nurków amatorów. Do jednej z pierwszych organizacji należał założony przez Le Prieur'a w 1936 r. Klub Nurków i Życia Podwodnego. Do tej pory szkolenia odbywały się jedynie w organizacjach wojskowych, z których najstarszą była szkoła Royal Navy, założona w 1843 roku po doświadczeniach zdobytych w trakcie prac na okręcie Royal George.

Po drugiej wojnie światowej na całym świecie pojawiło się więcej organizacji, zrzeszających miłośników podwodnych przygód. Łatwość i bezpieczeństwo korzystania z aparatów oddechowych systemu Cousteau-Gagnana umożliwiają odbywanie podwodnych wypraw zarówno młodym sprawnym mężczyznom jak i kobietom, a nawet dzieciom. W 1959 r, z inicjatywy niezmordowanego komandora Cousteau, powstała międzynarodowa organizacja działalności podwodnej CMAS (Confederation Mondiale des Activites Subaquatiques), której zadaniem było uporządkowanie spraw szkoleniowych, wymiany międzynarodowej, przepisów bezpieczeństwa i rozwoju techniki. Regulamin CMAS przewiduje kilka stopni wtajemniczenia, którym odpowiada określona liczba gwiazdek W Polsce do CMAS należy PTTK, którego organem wykonawczym w sferze płetwonurkowania jest Komisja Działalności Podwodnej. Później powstały inne organizacje. jak NAUI 1960 r., PADI w 1966 r., SSI 1970 r., TDI 1994 r. SDI 1998 r. i inne.

Panujący od stuleci mit jakoby nurkowanie było zajęciem wyłącznie męskim obaliła Amerykanka Zale Parry już w 1954 r, rozpoczynając w telewizji serię programów dokumentalnych "Królestwo morza" oraz pobijając aktualny rekord głębokości w nurkowaniu osiągając 64 m w pobliżu wyspy Catalynii. Stała się również pierwszą kobietą - instruktorem w USA, powodując znaczny wzrost zainteresowania tym sportem.

W 1966 roku Jacques Cousteau podjął współpracę z telewizją ABC owocem czego była sławny na całym świecie serial "Podmorski świat Jacquesa Cousteau", emitowany w telewizjach całego świata w latach 1968-1976. Program ukazywał relacje z wypraw nurkowych do ponad 100 krajów, odrywając przed milionami widzów piękno i delikatność podwodnego świata. W 1980 roku Dr. Peter Bennett założył DAN - Divers Alert Network at Duke University organizację non-profit promującą bezpieczne nurkowanie oraz tworząc sieć szybkiej pomocy w przypadku konieczności udzielenia fachowej pomocy medycznej.

Współcześnie nurkowanie to już nie pełna niebezpieczeństw i tajemniczości profesja, ale dzięki rozwojowi sprzętu i nauki sport, uprawiany bezpiecznie przez miliony ludzi na całym świecie.
 
 

Opracował Łukasz Mrowiec