Примерно одновременно с разработкой шлемовидного водолазного снаряжения, снабженного шлангом, появились также конструкции автономных водолазных аппаратов, в которых применялся чистый кислород и регенерировался дыхательный газ. Однако эти аппараты не нашли применения у водолазов и служили лишь спасательным снаряжением в горном деле. В 1879 г. англичанин Флюсс предложил циркуляционно-кислородный аппарат, который стал основой для всех последующих аппаратов с циркуляцией. Принцип его очень прост. Высвобождающийся при дыхании углекислый газ становится химически связанным, а необходимый кислород пополняется из запасного резервуара. Таким образом, дыхательный газ используется полностью.

В современном исполнении эти аппараты легки, имеют небольшие габариты и, несмотря на это, позволяют длительное время находиться под водой. Однако их эксплуатация требует основательной подготовки. Прежде всего это связано с техникой безопасности. Во-первых, при повреждении аппарата возможен недостаток кислорода и, во-вторых, чистый кислород при повышенном парциальном давлении действует, как яд. По этим причинам аппараты с циркуляцией кислорода применяются на глубинах не больше 12–13 м. Мы не будем детально останавливаться на этом вопросе. Отметим только, что применение подобных аппаратов в основном ограничивается военными целями. Их использование спортивными водолазами запрещено в ГДР и некоторых других странах по соображениям техники безопасности. Вряд ли они играют какую-либо роль и при решении научных задач.

Аппараты с замкнутой циркуляцией, которые работают не на чистом кислороде, а на газовых смесях, в будущем смогут занять свое место в технике глубоководных исследований и в гражданском секторе. При работах на больших глубинах значительную роль играют газовые смеси из кислорода и гелия. Но так как гелий очень дорог, стараются как можно полнее использовать газовую смесь, что говорит в пользу применения циркуляционных аппаратов.

Над созданием автономного водолазного снаряжения со сжатым воздухом также работали давно. Решающий скачок удалось сделать в 1942 г. французскому морскому офицеру Кусто. Вместе с инженером Ганьяном он создал «Акваланг» — автономный прибор, работающий на воздухе под высоким давлением. Принцип этого прибора сохранился во всех дальнейших разработках.

Конструкция этих аппаратов очень проста. Воздух для дыхании находится в сильно уплотненном состоянии (чаще всего под давлением в 200 атм) в прочных резервуарах. Регулятор — легочный автомат — снижает давление сжатого воздуха до давления окружающего водяного столба и подает его водолазу в необходимом количестве. При повышенных физических нагрузках водолаз должен сам регулировать сильно возрастающую в этом случае потребность в воздухе и уверенно действовать в сложных условиях. При этом вдыхаемый воздух до возможности должен иметь точно такое же давление, какое (в зависимости от глубины погружения) соответствует давлению в легких, так как даже небольшие различия в давлении вызывают значительные затруднения в дыхании, а это приводит к преждевременному переутомлению водолаза. При быстром изменении глубины регулятор должен быстро приспосабливаться к новому давлению. Через клапан выдыхаемый воздух выпускается в воду.

Первые спуски водолазов с этим аппаратом были предприняты в 1943 г. в Средиземном море. Преимуществами акваланга были — простая конструкция, незначительные затраты в людях и технике, необходимые для его эксплуатации, и большая маневренность под водой. После второй мировой войны акваланг пользовался большой популярностью сначала у водолазов-спортсменов, а затем и у ученых. В настоящее время многие океанографические институты создали свои водолазные группы. Профессиональные водолазные предприятия, которые раньше использовали только шлемовидные водолазные аппараты, стали применять акваланги для самых различных работ под водой. Одним из первых ученых, который использовал акваланг Кусто как производственное оборудование, был французский морской биолог Драх (1951).

Если раньше спуски водолазов для океанографических исследований составляли исключение, то акваланг сделал их ценным вспомогательным средством океанологии.

Как и раньше, при применении шлемовидного водолазного снаряжения, морская биология во все возрастающих масштабах использует погружения с научными целями. Особенно в районах скалистых побережий, коралловых рифов, а также в областях с твердым грунтом, где качественный и количественный состав запасов можно определить только с помощью прямых наблюдений. Поэтому биологи должны сами и отбирать пробы под водой и производить подсчеты или измерения.

Аквалангисты (легкие водолазы) неоднократно участвовали также в рыболовно-биологических исследованиях — они наблюдали поведение некоторых пород рыб и оценивали их реакцию на внешние раздражители, такие, как звук или свет. Кроме того, для многих аспектов «аквакультуры» — искусственного разведения полезных морских организмов — важное значение имеют контрольные наблюдения, осуществляемые водолазами.

В решении многочисленных задач морской геологии водолазы тоже играют заметную роль. Так, для картографических работ на морском дне необходимы прямые наблюдения. Водолазы устанавливают своеобразные подводные салазки, которые затем буксируются лодкой. Подобным способом можно обследовать обширные районы.

Легкие водолазы оказывают большую помощь и при исследовании переноса осадочных материалов в прибрежной зоне. Они могут наблюдать перемещение наносов, а также участвовать в работах с цветным песком, когда передвижение отложений прослеживается по окрашенным песчинкам.

Водолазы успешно использовались и в решении задач физической океанологии, хотя и не в таких масштабах, как в биологических или геологических работах. В этой области морских наук одних наблюдений недостаточно: они должны сопровождаться точными измерениями. Здесь водолазы играют важную роль прежде всего при установке и контроле измерительных устройств.

С тех пор как в 1954 г. водолазы из группы Кусто по поручению британской нефтяной фирмы впервые собрали пробы грунта и провели измерения поля силы тяжести, вряд ли можно представить себе разведку и разработку морского минерального сырья без их помощи. В особенности это относится к морской технике — весьма молодой ветви морских наук, создающей технические средства и устройства для разведки и эксплуатации морских ресурсов.

В связи с интенсивным использованием морских ресурсов к обычным техническим задачам водолазов добавились многочисленные новые, такие, например, как разведка местоположения и сооружение буровых установок и других добывающих агрегатов в море, прокладка трубопроводов или строительство нефтехранилищ на морском дне. Периодический контроль за работой подводных сооружений и их техническое обслуживание относятся к задачам водолазов, так же как и испытание новых строительных материалов и аппаратуры.

Если для научных исследований сотрудники соответствующих учреждений зачастую сами овладевают техникой погружения, то обслуживание аппаратуры — дело водолазов-профессионалов. С проникновением на большие глубины повышаются требования к производственным возможностям водолазов, а также увеличиваются технические издержки. Кроме того, постоянно расширяющиеся области применения морской техники ведут к росту числа водолазов, участвующих в работах.

При применении акваланга в спортивных целях, а также в океанографии и морской технике выявился ряд проблем, возникающих в результате реакции человеческого организма на окружающую среду.

Наиболее важным фактором является повышенное давление. Водолаз находится в море, т. е. в среде, плотность которой примерно в 840 раз больше плотности воздуха. Однако человеческое тело практически несжимаемо, так как в его состав входит значительное количество жидкости. Легкие, дыхательные пути и носоглотка при использовании акваланга с легочным автоматом заполняются дыхательным газом под давлением, которое соответствует давлению воды. Когда образуется разница в давлении между заполненными воздухом полостями тела и окружающей средой, например при погружении, могут возникнуть болезненные ощущения в среднем ухе, в околоносовых полостях, а также в легких.