Обычного аквалангиста легко заметить по цепочке пузырей. При каждом выдохе газ, только что полученный из баллона, уходит в воду. Человеческий организм успевает использовать лишь часть содержащегося в нём кислорода, поэтому вместе с углекислым газом выбрасывается ещё пригодная для дыхания смесь. На глубине потери особенно велики: из-за высокого давления на каждый вдох расходуется больше газа из баллона.

Ребризер работает иначе. Выдох возвращается в аппарат, очищается от углекислого газа, получает новую порцию кислорода и снова поступает к человеку. Выражение «дышать одним и тем же воздухом» упрощает процесс: состав смеси постоянно меняется. Однако значительная часть газа действительно многократно движется по замкнутому контуру.

Почему акваланг расходует так много газа

В аппарате открытого цикла регулятор подаёт воздух под давлением окружающей воды. На поверхности человек вдыхает газ примерно при одной атмосфере, на глубине десяти метров — при двух, а на двадцати — при трёх атмосферах абсолютного давления. Размер лёгких почти не меняется, но для их заполнения на глубине требуется больше газа из баллона.

После выдоха весь этот объём выходит наружу пузырями. В обычном воздухе около 21 % кислорода, а в выдыхаемом его в среднем остаётся примерно 16 %. Точное значение зависит от нагрузки и особенностей дыхания, но принцип очевиден: организм забирает не весь кислород, а открытая система всё равно выбрасывает смесь целиком.

Для непродолжительного погружения такая простота удобна. При глубоких или длительных работах приходится брать дополнительные баллоны или сокращать время под водой. Желание сохранить неиспользованный кислород и привело к созданию аппаратов с повторным использованием выдоха.

Идея, появившаяся раньше современного акваланга

Один из первых практических ребризеров разработал британский инженер Генри Флюсс в 1870-х годах. Аппарат включал кислородный баллон, дыхательный мешок и поглотитель углекислого газа. В 1878 году изобретатель получил патент, а позднее систему применили в затопленном тоннеле под рекой Северн.

Ранние аппараты использовали чистый кислород. Они не создавали заметных пузырей и позволяли обходиться небольшим баллоном, но безопасная глубина была ограничена. Чем сильнее давление воды, тем выше парциальное давление кислорода. На большой глубине чистый кислород становится токсичным и может вызвать судороги и потерю сознания.

Кислородные ребризеры оказались полезны там, где требовалось долго и незаметно двигаться на небольшой глубине, в том числе военным пловцам. Позднее появились полузамкнутые системы со смешанным газом, а датчики и электроника позволили создавать аппараты для глубоких погружений.

Как выдох проходит по замкнутому контуру

Основу ребризера составляет дыхательная петля. От загубника отходят два гофрированных шланга: один принимает выдох, другой возвращает подготовленную смесь. Односторонние клапаны задают направление движения, поэтому газ циркулирует по контуру, а не перемещается хаотично в обе стороны.

Сначала выдох поступает в дыхательный мешок — контрлёгкое. Он принимает газ и изменяет объём в такт дыханию человека, снижая сопротивление внутри аппарата.

Затем смесь проходит через канистру с химическим поглотителем и попадает в часть контура, где контролируется содержание кислорода. Подготовленный газ возвращается к загубнику. Дайвер получает не прежний выдох в неизменном виде, а переработанную смесь.

При погружении газ в петле сжимается, поэтому в неё добавляют разбавитель — воздух, нитрокс или смесь с гелием. При подъёме газ расширяется, и избыток приходится выпускать. Поэтому полностью замкнутый ребризер не бывает абсолютно беспузырьковым во всех ситуациях.

Как поглотитель удаляет углекислый газ

Главная опасность повторного дыхания связана с накоплением углекислого газа. Если просто соединить рот с герметичным мешком, концентрация CO₂ быстро вырастет, вызывая одышку, головную боль, спутанность сознания и потерю способности действовать.

Внутри ребризера выдох проходит через гранулы поглотителя на основе извести. Углекислый газ взаимодействует с влагой и компонентами состава, превращаясь в карбонаты. Реакция выделяет тепло, а газ сохраняет часть влаги, поэтому дышать им комфортнее, чем холодным и сухим воздухом из баллона.

Поглотитель имеет ограниченный ресурс. Его эффективность зависит от температуры, нагрузки, конструкции канистры и правильности укладки гранул. Если материал исчерпан или газ проходит в обход него, углекислый газ возвращается на вдох. Опасность развивается постепенно и не всегда распознаётся вовремя.

Попавшая в канистру вода может образовать с химическим составом едкий щелочной раствор. Поэтому герметичность петли и защита загубника от затопления имеют особое значение.

Кто добавляет кислород в очищенную смесь

После удаления углекислого газа смесь всё ещё нельзя считать безопасной: человек уже израсходовал часть кислорода. Способ его восполнения зависит от типа аппарата.

В простом кислородном ребризере из небольшого баллона поступает чистый кислород. В полузамкнутой системе в контур постоянно или порциями добавляется заранее приготовленная смесь, а часть газа периодически выпускается наружу. Поэтому такой аппарат экономичнее акваланга, но всё же оставляет отдельные пузырьки.

В электронном ребризере замкнутого цикла смесь контролируют кислородные датчики. Они измеряют парциальное давление кислорода, определяющее его воздействие на организм при текущей глубине. Контроллер сравнивает результат с заданным уровнем и открывает электромагнитный клапан, добавляя кислород. Разбавитель поддерживает объём петли и безопасный состав смеси.

Обычно аппарат имеет несколько датчиков, поскольку один элемент может выдавать ошибочные показания. Информация выводится на дисплей и индикатор возле маски, но автоматика не освобождает человека от контроля и умения вручную добавить нужный газ.

Зачем нужны долгие погружения без пузырей

Главное преимущество замкнутого цикла — экономия газа. Расход кислорода определяется прежде всего обменом веществ и физической нагрузкой, а не глубиной. Обычный аквалангист на глубине выбрасывает с каждым выдохом всё больше сжатого газа, тогда как ребризер сохраняет его в петле и заменяет главным образом ту часть кислорода, которую действительно использовал организм.

Это позволяет проводить под водой больше времени с небольшими баллонами и экономить дорогие смеси с гелием. Поддержание выбранного парциального давления кислорода помогает уменьшить поступление инертных газов в ткани и эффективнее управлять декомпрессией, хотя не отменяет её.

Почти полное отсутствие пузырей важно не только для военных. Морские животные меньше пугаются тихого пловца, поэтому ребризеры используют фотографы и исследователи. В пещерах и затонувших объектах пузыри не осыпают со свода ил и ржавчину. Тёплая влажная смесь также снижает дискомфорт во время продолжительного погружения.

Почему ребризер требует постоянного контроля

В открытом акваланге многие неисправности проявляются сразу: воздух перестаёт поступать или резко возрастает сопротивление вдоху. В ребризере газ может продолжать циркулировать и внешне казаться нормальным, оставаясь при этом непригодным для дыхания.

Недостаток кислорода приводит к гипоксии и потере сознания, иногда без выраженного ощущения удушья. Избыток кислорода под давлением способен вызвать судороги. Неисправный поглотитель, ошибочные показания датчиков, закрытый вентиль или неверная смесь превращают преимущество замкнутого цикла в скрытую угрозу.

Перед погружением проверяют герметичность, направление клапанов, датчики, подачу газов и состояние поглотителя. Подготовка проводится для конкретной модели: навыки обращения с одним ребризером нельзя автоматически переносить на другой.

Дайвер также несёт аварийный запас газа открытого цикла. Если состав смеси становится сомнительным, необходимо прекратить дыхание из петли и перейти на резерв — «бейлаут».

Ребризер действительно позволяет многократно использовать одну газовую смесь, но делает это не за счёт простого хранения выдоха. Аппарат непрерывно заменяет работу окружающей атмосферы: удаляет продукт дыхания, возвращает израсходованный кислород и поддерживает нужное давление. Высокая экономичность и почти полная тишина достигаются ценой сложной подготовки и постоянного контроля состава газа. Поэтому ребризер остаётся не просто усовершенствованным аквалангом для более долгого плавания, а отдельной системой жизнеобеспечения со своими возможностями и рисками.