Historie potápění

Nejstarší záznamy

První dochované zmínky o potápěčských zařízeních, která z fyzikálního hlediska mohla úspěšně fungovat, jsou dnes staré přibližně šest tisíciletí. Jednalo se o zásobníky vzduchu v podobě pružných kožených vaků, z nichž potápěči pod vodou dýchali. S přibývající hloubkou zmenšoval vak svůj objem úměrně tlaku vodního prostředí, takže vzduch ve vaku měl vždy stejný tlak jako okolní voda.
(Ve splnění podmínky shodnosti tlaku dýchacího média s tlakem okolí se tedy kožený aqualung nelišil od soudobých dýchacích přístrojů, které ovšem daný problém řeší na podstatně vyšší technické úrovni.

Potápěčský zvon

Potápěčský zvon je v principu rozměrná nádoba obrácená dnem vzhůru, zatížená tak, aby se pod vodou nepřevrhla a připevněná k lanu či k řetězu, na němž se spouští do pracovní hloubky. Zmínky o podobných zařízeních pocházejí již z období antiky, kdy se potápěči nadechovali z ponořených sudů, aby déle vydrželi pod vodou. Potápěčský zvon v obvyklém pojetí byl podle dochovaných pramenů poprvé úspěšně vyzkoušen okolo roku 1530.
Používání zvonů doznalo značného rozvoje zejména v 17. století. Byly vyráběny ze dřeva s olověnou zátěží připevněnou po obvodu spodního okraje, odlévány z kovu, případně měly dřevěné stěny potažené pláštěm z olova. Vyskatly se též zvony v podobě skleněných bání. Posádku zpravidla tvořili jeden až tři muži.
Zásadní nevýhodou této původní konstrukce zvonů spočívala v neúprosném fungování fyzikálního zákona pojmenovaného po svých objevitelích Boylovi a Mariottovi. Zákon pojednává o vztahu mezi tlakem a objemem izolovaného množství plynu nebo plynné směsi. Přitom platí, že objem se zmenší tolikrát, kolikrát se zvýší tlak. Při potápění stlačovala voda odspodu vzduch uvnitř potápěčského zvonu o to více, čím větší byla hloubka, a tím zmenšovala suchou část jeho vnitřního objemu. Deset metrů pod hladinou bylo takové zařízení zaplaveno přibližně z poloviny, ve dvacetimetrové hloubce již ze dvou třetin a pokud se někdo odvážil sestoupit do hloubky čtyřiceti metrů, zůstala nezaplavena pouhá pětina původního objemu u samého stropu potápěčského zvonu.

Potápěčský skafandr

Nejznámějším konstruktérem těchto zařízení byl nepochybně Augustus Siebe. Jeho skafandr z roku 1819 měl kovovou přílbu, přívod vzduchu hadicí od pumpy umístěné na hladině, avšak kombinéza sahala pouze k pasu a byla dole otevřená. Skafandr fungoval dobře, pokud se uživatel držel ve vzpřímeném postoji. Siebe svůj vynález dále vylepšoval a s konečnou verzí přišel roku 1837.
Klasický potápěčský skafandr si dodnes udržel prakticky tutéž podobu. V odborném názvosloví se mu říká střední souprava nebo lehký skafandr. Těžkým skafandrem se nazývá pancéřový skafandr, který je konstruován tak, aby chránil potápěče před okolním tlakem.

Vzduch versus kyslík

Siebeho skafandr vnesl do potápění výrazný pokrok, ale těžké boty a přívodní hadice potápěče silně omezovaly. Volnějšího pohybu pod vodou se dalo dosáhnout jedině s lehčím zařízením vybaveným vlastním zdrojem dýchacího média.
V roce 1863 sestrojili Auguste Denayrouze a Benoit Rouquayrol zařízení nazvané Aérophore. Potápěč byl vybaven maskou se skleněným zorníkem, která kryla celý obličej. Na nádech nesl nevelkou nádrž se stlačeným vzduchem. K tomuto zásobníku byl připojen regulátor, jenž dodával hadicí do masky vzduch v množství závislém na okolním tlaku a na potřebách potápěče. Ani přes technicky vyspělé řešení se Aérophore nikdy nestal zcela nezávislým zařízením. Slabinou byla malá kapacita zásobníku na zádech.

Henry Fleuss se při konstruování nezávislého dýchacího přístroje rozhodl pro čistý kyslík, poněvadž jeho spotřeba se pohybuje kolem jednoho litru za minutu, zatímco minutová spotřeba vzduchu jde do několika desítek litrů. Při použití vzduchových přístrojů také do okolní vody uniká značné množství kyslíku obsaženého ve výdechu potápěče. Zbývalo odpovědět na otázku co s vydechovaným CO2 , jehož nahromadění by způsobilo otravu. Řešením bylo vybavení přístroje pohlcovačem schopným oxid uhličitý zachytit. Fleuss použil konopnou cupaninu napuštěnou roztokem draselného louhu. Přístroj vyzkoušel roku 1879 a sním pod vodou vydržel celou hodinu.
Dýchací přístroj Fleussovy konstrukce byl vybaven měděnou tlakovou lahví s kyslíkem přiváděným do pružného dýchacího vaku, odkud jej potápěč nadechoval hadicí. Výdech usměrňovala jiná hadice do pohlcovače, kde byl zbaven oxidu uhličitého. Zbylý kyslík se vracel zpět do dýchacího vaku.
Princip, s nímž Henry Fleuss přišel již v poslední čtvrtině 19. století, se u kyslíkových dýchacích přístrojů uplatňuje dodnes. Jako výhody nabízí zejména fakt, že z něho nevystupují bibliny, což s nehodí při různých diverzních akcích. Nevýhody spočívají ve složitější obsluze a údržbě a také v omezení bezpečné použitelnosti hloubkou okolo 10 metrů. Dýchání čistého kyslíku pod touto hranicí vyvolává prudkou otravu spojenou s rychlým nástupem bezvědomí.

Akvalung

Výraz doslova znamená „vodní plíce“ a vznikl kolem roku 1940. Obecně je použitelný pro všechny nezávislé potápěčské přístroje vybavené zásobníkem regulujícím jeho dodávku v závislosti na okolním tlaku a potřebách potápěče. Od padesátých let se však tímto termínem prakticky označuje potápěčský dýchací přístroj na stlačený vzduch. Takovýmto zařízením mohl být již Aérophore, ale tehdejší strojírenství nedokázalo poskytnout tlakové lahve schopné pojmout dostatečnou zásobu vzduchu.
V roce 1912 sestrojil nezávislý dýchací přístroj M. Fernez. Potápěče vybavil kovovou zásobní lahví nesenou na zádech. Vzduch nepřetržitě proudil přes jednoduchý redukční ventil do náústku.
Výdechovým ventilem umístěným rovněž do náustku odcházel nejen vzduch vydechovaný potápěčem, nýbrž i velmi podstatné množství nespotřebovaného dýchacího média. Frernezův aparát proto mohl nabídnout jen krátkodobý pobyt v nevelké hloubce.
Roku 1924 vybavil Yves de Prieur tlakovou láhev se vzduchem ručně ovládaným dávkovačem. Ve srovnání s Fernezovým přístrojem umožňovalo toto uspořádání lépe využít zásobu vzduchu, který potápěč do celoobličejové masky napouštěl jen podle potřeby. Le Prieurův přístroj se zásobníkem neseným na prsou umožňoval přibližně čtvrthodinové ponory do dvanácti metrové hloubky. Obsluha dávkovače však potápěče příliš zaměstnávala, proto se začalo uvažovat o automatickém dávkovači vzduchu.
Spolehlivě fungující automatický regulátor přívodu vzduchu sestavili v roce 1943 J.Y.Cousteau a Émile Gagnan. Krátce po druhé světové válce přispěly dýchací přístroje systému Cousteau-Gagnan rozhodující měrou k rozvoji sportovního potápění na celém světě.
Výhody tohoto akvalungu spočívají ve snadné dostupnosti dýchacího média i v jednoduché údržbě a obsluze. Pro regulátor přívodu vzduchu se u nás vžil název automatika, což je doslovný překlad německého lungenautomat.
Technické řešení tohoto zařízení prošlo četnými inovacemi, avšak jeho princip zůstal nedotčen. Tlak vzduchu ze zásobníku je automaticky regulován na takovou hodnotu, která odpovídá tlaku okolí v dané hloubce. Při nádechu proudí vzduch přes náústek do plic potápěče, každý výdech provázejí vystupující bubliny. Z hlediska obecného zařazení se jedná o otevřený dýchací okruh.