Развитию горноспасательного дела в мире способствовало создание и активное развитие аппаратов, позволяющих работать в непригодной воздушной среде. Дыхательные аппараты для горноспасательных работ были разработаны в нескольких странах в конце девятнадцатого и начале двадцатого веков. Небольшой обзор существующих аппаратов на 1907 год был приведен в предыдущих выпусках. Что произошло за пятилетие, по состоянию на 1913 год включительно?
Во-первых, прошло время одиночек изобретателей, над совершенствованием аппаратов работали солидные фирмы и компании, которые приобрели уже известность. Их не трудно перечислить: DrägerWerk из города Lübek, Westfalia AG из города Gelzenkirhen, Siebe, Gorman & Co из города London, Neupert из города Wien, Tissot из горда Paris, Meco из Sheffield и некоторые другие.
Во вторых, началась активная коммерческая конкуренция между производителями, в результате которой определились лидеры в производстве спасательного оборудования. Это прежде всего фирма Dräger (далее Дрегер), чтобы там не заявляли конкуренты. Она безоговорочно выигрывала коммерческое «соревнование». Число произведенных аппаратов, начиная с модели 1904/1909 г, исчислялось тысячами, у конкурентов было на порядок меньше. Их стоимость была на 30-40 % дешевле, чем у конкурентов. Их использовали практически во всех странах, в которых была организована спасательная служба на каменноугольных рудниках.
Тем не менее, конкуренты не дремали, в ход шли любые методы: плагиат изобретений и патентные барьеры, навязчивая реклама и недостоверные сведения, подлоги и запреты. В коммерческую борьбу вовлекались различные игроки: сами коммерческие компании, общественные деятели и горные инженеры, академические ученые, персонал спасательных станций. Процесс этот отчетливо проявился при становлении горноспасательного дела в Великобритании и во время дискуссий на заседаниях горной секции II-го Международного Конгресса спасателей.
В-третьих, приходило понимание, что все производимые аппараты были ещё далеки о совершенства. И все большее значение стало придаваться подготовке спасателей: технической, физической, психологической и т.д. Стали публиковаться различного рода пособия и наставления по подготовке спасателей и тактики их действия при несчастных случаях на рудниках. Например, второе издание «Предлагаемых правил» («Suggested Rules») Гартфорта, вышедшее в 1909 году и имевшее широкое распространение. В «правилах» подчеркивались преимущества обучения, планирования, командной работы, четкой коммуникации и творческого мышления. Знание того, что должно быть сделано, и способность справляться с неожиданностями были не менее важны для управления стихийными бедствиями, чем новейшие дыхательные аппараты. Стали проявляться явные попытки закрепить подобные рассуждения законодательно в виде обязательных правил. Этому процессу стали сопротивляться инженеры-практики, имеющие отношение к спасательному делу, которые хорошо понимали уникальность каждого несчастного случая. И считали, что загонять все случаи в одни нормативные рамки вредно. Аналогичные рассуждения преобладали и в Донбассе.
Важным инструментом, способствующим совершенствованию респираторов, были публикации в специальной литературе и журналах на данную тему. Они обеспечивали важнейший форум для обмена информацией и идеями. Таким образом, были задействованы элементы коллективного изобретения, но было бы преувеличением утверждать, что члены этого форума пользовались неограниченным доступом к технологиям друг друга, потому что некоторые усовершенствования были защищены патентами. Открытый доступ к информации касающийся использования респираторов, при ликвидации несчастных случаев на рудниках, был закреплен в Постановлении I-го Международного Конгресса спасателей.
На тему создания и развития дыхательных аппаратов для спасательных работ на рудниках можно написать большую монографию, но ограничимся представленной информацией и рассмотрим подробнее произошедшие конструктивные изменения основных производимых аппаратов, а также попытки создать принципиально новые модели. В этом выпуске приведем сведения об аппаратах на сжатом кислороде.
Самый массовый аппарат Дрегера, модель 1904/09 года на сжатом кислороде, уже удовлетворял физиологическим требованиям дыхания. Его техническая конструкция также являлась унифицированной и близка к безупречной. Но понятно, что за годы, прошедшие с момента создания, были высказаны некоторые пожелания, и опыт эксплуатации подсказывал необходимость усовершенствования. Происходил поиск новой конструкции аппарата, в которой все пожелания и замечания могли бы быть учтены и объединены в единое целое, при сохранении проверенных принципов. С этой точки зрения следует рассматривать новый спасательный аппарат Дрегера, модели 1910/11 годов.
Основные отличия этой модели от предыдущей, были следующие:
- вместо 2-х однолитровых баллонов с давлением 125 атмосфер, стал использоваться один двухлитровый с давлением 150 атмосфер;
- манометр был соединен с баллоном эластичной трубкой и расположен спереди;
- регенеративный патрон стал тоже в единственном экземпляре, но больших размеров;
- предусмотрена возможность замены баллона и патрона в течение 1 минуты;
- применена новая конструкция шлема, в которой металл заменен на кожу;
- дыхательные клапаны перенесены в мундштучную коробку или вмонтированы в стенку шлема. Осуществлялись попытки интегрировать в аппарат светильник и систему проводной связи.
Другим немецким аппаратом аналогичной принципиальной схемы, что и Дрегер, но выпускаемым механическим заводом в Гельзенкирхене был респиратор «Вестфалия». Его исполнение и некоторые особенности отличали его от Дрегера, в частности в модели 1908 года, калийный патрон особой формы располагался на груди, а не сзади как у Дрегера. Но в модели 1912 года он был перенесен за спину. Оба немецких респиратора были инжекторными, т.е. особое устройство создавала принудительную циркуляцию в дыхательном контуре, что облегчало дыхание.
Как уже говорилось, немецкие респираторы, особенно Дрегера, нашли широкое распространение во всем мире, в том числе и за океаном, в Америке и Канаде. Имя Дрегера там стало нарицательным и спасателей на местных рудниках стали называть «дрегерменами».
Клоном респиратора Вестфалия (а до этого Шамрок) в Великобритании был респиратор Мeco, производимый Горной Инженерной Компанией (The Mining Engineering Co, Ltd) в Шефилде.
Аппараты новых моделей Дрегера 1910/1911 гг нашли употребление и в России, но не вытеснили модель 1904/1909 гг. На фотографиях донецких спасателей этих лет, представлены исключительно аппараты ранней модели. Это говорит о том, что новые респираторы до революции, да и первые годы после были скорее исключением, чем правилом. Например, по сведениям 1913 года, аппараты Дрегер 1910/1911 года стояли на вооружении рудничной спасательной станции Новороссийского общества в Юзовке. Модели 1910 года и 1911 года испытывалась на Макеевской центральной спасательной станции, недостатки и замечания были доведены до разработчиков, которые возможно были учтены в следующих моделях. Более широкому распространению новых моделей, да и развитию спасательного дела в России, помешала война, начавшаяся в 1914 году.
Основным конкурентом немецких респираторов на сжатом кислороде, был улучшенный респиратор Флейсса –Девиса «Прото», производимый лондонской фирмой Siebe,Gorman & Co. Дыхание в нём осуществлялось силой легких и это в отличие от инжекторных респираторов выдавалось за гарантию его безопасности.
Регенерация выдыхаемого воздуха происходила в дыхательном мешке. Регенеративное вещество в виде палочек едкого натра «рассыпухой» загружалось в нижнюю часть дыхательного мешка, и отверстие закрывается металлической пластиной с помощью винтов. Была у респиратора этой модели одна «фишка», которая впоследствии «перекочевала» и в современные респираторы: возможность подачи кислорода в систему, минуя редуктор; которая, так и называется в современных аппаратах - «байпас» (от англ. «bypass» - «обход»).
Фирма вела активную и порой агрессивную рекламную компанию, играя на теме «инжектора» и привлекая в союзники известных академических ученых (профессоров Кэдмана и Холдейна). Аппарат «Прото» самими англичанами был признан самым совершенным, получил золотую медаль Royal Society of Arts в Лондоне в 1911 году, но был распространен в основном в Англии и некоторых англоязычных странах. Несмотря на эти «достижения», по данным на 1913 год, число респираторов в Великобритании двух основных конкурирующих фирм было примерно поровну. В России английский аппарат использовался только в качестве опытного образца, на Макеевской спасательной станции.
Инжектор в немецких респираторах стал объектом критики, английских физиологов дыхания, в результате развернулась жаркая дискуссия на II-ом Международном Конгрессе спасателей. Некоторая информация уже была предоставлена в выпуске о Конгрессе, дополним эти сведения.
Инжекторные устройства, к обсуждаемому времени, широко использовались, особенно в Германии и Чехословакии, России, а также в Канаде и США. В Великобритании они были распространены наряду с английскими аппаратами. На почве исследований, проведенных профессором доктором Джоном Кэдманом (1877-1941) (John Cadman) из Бирмингема, возникла дискуссия о безопасности инжекторных спасательных аппаратов.
В октябре 1912 года в шахте Cae Duke в Лонгхоре, Южный Уэльс, погиб управляющий шахтой при ликвидации несчастного случая. На погибшем был респиратор с инжектором фирмы Дрегер. После тщательного осмотра, проведенного Кэдманом, обнаружилось, что в патроне были проделаны два отверстия, вероятно, из-за гвоздей упаковочной коробки. Возможно, из-за этой утечки, вызванной отрицательным давлением в системе респиратора, произошло всасывание угарного газа, вызвавшее отравление и смерть спасателя. А поскольку, во всех респираторах с инжекторами создавалась зона отрицательного давления, то существовала опасность всасывания вредных газов из рудничного воздуха при повреждении респиратора. На этом основании инжекторые респираторы были признаны небезопасными.
Исследования Кэдмана вызвали бурную полемику среди физиологов и горных инженеров. Последовала серия экспериментов с респираторами различных систем. Результаты и их научный анализ были представлены на Конгрессе в Вене. Опыты, проведенные немецкими горными экспертами Форстманном и Граном, показали, что риски, связанные с использованием инжекторного оборудования, могут быть устранены с помощью предписанных процедур подготовки респираторов. И отметил, что дыхательные аппараты без инжектора также могут пропускать наружный воздух. Опыты показали, что при повреждениях в аппарат без инжектора Флейсса, проникает даже больше воздуха, чем при тех же обстоятельствах в любой точке инжекторного устройства.
Инжектор, конечно, создавал отрицательное давление в системе респиратора, но являлось ли оно причиной имевших место несчастных случаев, после применения респираторов, не доказано. Несмотря на это, немецкие конструкторы сразу нашли выход и устранили отрицательное давление в системе респираторов. Дрегер - путем переноса инжектора в линию выдоха, а Вестфалия - путем установки дополнительного демпфирующего дыхательного мешка перед инжектором. Новые аппараты стали известны как респираторы модели 1913 года. На приведенных схемах указаны конструктивные изменения в новых моделях.
Дискуссии на Конгрессе закончились безрезультатно, никакого соглашения достигнуто не было. Впоследствии, на стороне противников инжектора, выступил известный английский физиолог профессор Джон Скотт Холдейн (1860-1936), который заявил в 1914 году, что инжектор, как тонкое устройство, может стать неисправным и стать источником серьезных осложнений. Вместо инжекторного оборудования Холдейн предпочел оборудование фирмы английской компании Siebe, Gorman & Co, разработавшей респиратор "Прото". На основании исследований Холдейна, получившее широкое распространение немецкое инжекторное оборудование, было запрещено в Великобритании.
Хотя в США и высказали аналогичное мнение о немецком инжекторном устройстве, его продолжали использовать в большом количестве в местной горнодобывающей промышленности и пожарных службах. В дальнейшем после замены инжекторных аппаратов, легочными автоматами, дискуссия об опасности инжекторов «сошла на нет».
Представленное положение дел в респираторостроении наглядно отражала растущую конкуренцию между производителями спасательного оборудования, в частности между Siebe, Gorman & Co и DrägerWerk. Что интересовало участников этого процесса больше, забота о безопасности или экономическая борьба за рынки, сказать сложно.
Совершенствовались и менее распространенные модели респираторов, такие как французский Тиссот и английский ВЕГ (WEG). Первый аппарат избавился от системы дыхания через нос, которая вызывала большие нарекания из-за болезненных травм носа, после его применения. Аппарат рекламировался Таффанелем на II-ом Международном Конгрессе спасателей за его легкий вес. Аппаратом были оборудованы некоторые французские станции, но более широкого применения респиратор не нашел. В Германии и Австрии предъявлялись более высокие требования в толщине стенок стальных баллонов, а этим были обусловлены преимущества аппарата Тиссот по весу.
Респиратор, созданный под руководством английского корифея спасательного дела У. Гартфорта, нашел применение на нескольких станциях в Великобритании, в частности в Шотландии. Его особенностью была автоматическая регулировка подачи кислорода, в зависимости от дыхательной нагрузки. Это был «дедушка» легочного автомата современных респираторов. Гартфорт был сторонником объединения усилий различных английских производителей для создания совершенного аппарата, тем не менее, отказался передавать технологию автоматического редукционного клапана сторонним организациям.
О совершенствовании аппаратов на жидком воздухе в следующем выпуске.