جهاز التنفس للغوص

معلومات تاريخية

ما يميز جهاز التنفس تحت الماء أثناء الغوص هو استقلاله التام عن السطح كجهاز تنفس، عن طريق نقل الهواء الصحي للتنفس أو الأنواع الأخرى من غاز التنفس.

القرن الثامن عشر

تم إجراء أولى المحاولات للوصول إلى هذه الاستقلالية عن السطح في القرن الثامن عشر عن طريق الإنجليزي جون ليثبريدج (John Lethbridge)، والذي اخترع آلة الغوص تحت الماء وصممها بنجاح في عام 1715.
تم تصميم أول بدلة للغوص تستخدم خزان الهواء المضغوط بنجاح في عام 1771 عن طريق سير (وهو الاستخدام القديم في الفرنسية لكلمة "السيد") فريمينت (Fréminet)، وهو رجل فرنسي من باريس. وبعد إجراء بحث على الغوص المتعلق بالسطح توصل إلى تصور لآلة تنفس مستقلة ومجهزة بخزان، يتم سحبها عن طريق الغواص وخلفه، على الرغم من أن فريمينت وضعها لاحقًا على ظهره. أطلق فيرمينت على اختراعه اسم ماشين هيدروستاتيك (machine hydrostatergatique) واستخدمها لأكثر من 10 أعوام بنجاح في ميناءي لوهافر وبريست، كما ذُكر في النص التفسيري في عام 1784.

القرن التاسع عشر

قام الفرنسي بول لومير دي أجيرفيل (Paul Lemaire d'Augerville) بتصميم جهاز غوص مستقل واستخدمه بنجاح في عام 1824،  وقام بذلك أيضًا البريطاني ويليام جيمس في عام 1825. وكانت الخوذة التي اخترعها جيمس من "النحاس الرفيع أو الجلد فقط" ومزودة بلوحة زجاجية أما بالنسبة للهواء فكان يتم إمداده من خلال خزان حديدي.
تم استخدام نظام مشابه في عام 1831 بواسطة الأمريكي تشارلز كوندرت (Charles Condert)، والذي توفي في عام 1832 أثناء اختبار اختراعه في النهر الشرقي (East River) في عمق يصل إلى 20 قدم (6 م) فقط.
تم اختراع جهاز إعادة التنفس باستخدام الأكسجين في 17 يونيو 1808 بواسطة سير توبوليك (Touboulic) من بريست، وهو ميكانيكي في أسطول نابليون الإمبراطوري، ولكن لا يوجد أي دليل على تصنيع أي نموذج أولي. يعمل جهاز إعادة التنفس الأولي هذا من خلال خزان أكسجين، بحيث يصل الأكسجين بشكل مستمر من خلال الغواص نفسه ويدور في دائرة مغلقة من خلال إسفنج منقوع في ماء الجير. أطلق توبوليك على اختراعه اسم إشتيوأندري (Ichtioandre) (وهي كلمة يونانية مقابلة لرجل الصيد (fish-man)).‌
ويعود أقدم جهاز إعادة تنفس عملي إلى عام 1849 من خلال براءة اختراع الفرنسي بيير إميبل دي سينت سيمون سيكارد (Pierre Aimable De Saint Simon Sicard).‌
ولم تحل أي من هذه الاختراعات مشكلة الضغط العالي عندما يلزم إمداد الغواص بالهواء المضغوط (كما يتوافر في المنظمات الحديثة)؛ حيث كانت تعتمد في الغالب على الإمداد عن طريق التدفق الثابت للهواء. بعد سفره إلى إنجلترا واكتشافه لاختراع ويليام جيمس، سجّل الطبيب مانويل تيودور جيلوم (Manuel Théodore Guillaumet) وهو فرنسي من آرجينتان (Argentan) (نورماندي)، في عام 1838 براءة اختراع آلية المنظم القديمة. وكان اختراع جيلوم عبارة عن إمداد هواء من السطح ولم يتم أبدًا إنتاجه بشكل شامل بسبب مشاكل تتعلق بالأمان.
وتم إنتاج منظم شامل أكثر أمانًا ونجاحًا في فرنسا في الفترة من 1865 إلى 1965 (برغم توقف الإنتاج لمرتين خلال هذه الفترة): وقام بالاختراع الثنائي بنوا روكايرول (Benoît Rouquayrol) في عام 1860 للنجاة في المناجم المغمورة وتم إعداده للغوص في عام 1864 بمساعدة من ضابط البحرية الفرنسية أوجست دينايروز (Auguste Denayrouze). وبرغم استقلال الجهاز عن السطح لفترة قصيرة جدًا، فإن الجهاز الذي اخترعه روكايرول ودينايروز اكتسب شهرة عالمية بعدما تم ذكره بواسطة جول فيرن (Jules Verne) في كتاب المغامرات عشرون ألف فرسخ تحت الماء (Twenty Thousand Leagues Under the Sea)؛ ولكن جول فيرن بالغ بشكل كبير في فترة الغوص دون استخدام إمداد هواء خارجي. ويعد هذا الجهاز هو أول منظم موثوق يتم إنتاجه بشكل شامل، كما اكتسب صفة الاستخدام كجهاز التنفس القياسي بواسطة الأسطول الإمبراطوري الفرنسي منذ 1865. عانى الخزان الحديدي من نقص في الاستقلالية بسبب عدم قدرة التقنية المستخدمة في هذا الوقت على توفير صمامات وأوعية ضغط موثوقة عند ضغط الغاز بصورة مرتفعة. ولهذا السبب لم يتمكن خزان روكايرول ودينايروز في ستينيات القرن التاسع عشر إلا من احتواء 30 وحدة ضغط جوي من الضغط الداخلي، وهو ما كان يعني السماح بوصول هواء كافٍ إلى الغواص في فترة لا تزيد على 30 دقيقة في عمق لا يزيد عن 10 أمتار. وفضل الغواصون الفرنسيون في هذه الفترة ارتداء بدلة الغوص المعروفة. عند استخدامه في تكوين متصل بالسطح، كان خزان هواء روكايرول ودينايروز يستخدم من أجل المساعدة في حالة تعطل الخرطوم. كانت آلية روكايرول ودينايروز فعالة ولكن اعتمدت استقلاليتها بشكل كبير على الخزانات الضعيفة للضغط العالي في هذا الوقت. للحصول على استقلالية أطول وأكثر أمانًا من السطح، كان لزامًا على التكنولوجيا الانتظار حتى القرن العشرين إلى أن تظهر أسطوانات هواء مضغوط أقوى وتحظى بالثقة.

القرن العشرون

تم اختراع أول جهاز للغوص يجمع بين أسطوانة الضغط العالي وجهاز التنفس (على الرغم من أنه لم يكن منظمًا للشهيق كما كان جهاز روكايرول ودينايروز) بشكل منفصل بواسطة الياباني أوجوشي (Ohgushi) في عام 1918 والفرنسيين موريس فرنز (Maurice Fernez) وإيف لوبريور (Yves le Prieur) في عام 1926. واعتمد الاختراعان على الإمداد عن طريق التدفق الثابت للهواء. تم نسيان اختراع أوجوشي خلال فترة قصيرة، بينما تم إنتاج جهاز فرنز ولوبريور إنتاجًا شاملًا في الثلاثينيات من القرن العشرون واعتُمدته بشكل أساسي البحرية الفرنسية. وكان الجهاز هو أول جهاز تنفس مستقل حيث تم استخدامه أولًا عن طريق أول فرق الغوص تحت الماء في التاريخ وهي (راكليه دو فوند (Racleurs de fond) في كاليفورنيا، عام 1933والذي أسسه جلين أور (Glenn Orr) ونادي Club des sous-l'eau في باريس، عام 1935 والذي أسسه لوبريور بنفسه). وكان فرنز قد اخترع في وقت سابق مشبك الأنف وقطعة الفم (وهي مجهزة بصمام ذي اتجاه واحد للزفير) ونظارات الغطس, ثم قام إيف لوبريور بإضافة قطعتين لهذه الأجزاء الثلاثة التي اخترعها فرينز، وهي منظم يمكن التحكم فيه باليد، وأسطوانة هواء مضغوط. ولكن نظارات فرينز لم تكن تسمح للغواص بالغوص لأعمق من 10 أمتار بسبب "ضغط القناع الشديد", لذلك، وفي عام 1933، قام لوبريور باستبدال معدات فرينز كلها (النظارات، ومشبك الأنف، والصمام) بقناع كامل للوجه, يغذيه مباشرة تيار هواء متدفق مستمر من أسطوانة الهواء.
خلال الثلاثينيات من القرن التاسع، عشر قام الرواد الفرنسيون فيليب تاييه (Philippe Tailliez) وجاك يف كوستو (Jacques-Yves Cousteau) باستخدام واختبار موسع لمعدات لوبريور قبل أن يقوم إيميل جانييه (Émile Gagnan) وكوستو بالعمل سويًا على اختراع المنظم الحديث في عام 1943. وكان ذلك خلال الحرب العالمية الثانية حيث تم تطوير المنظم وتقنيات التنفس لتصبح على شكلها المعروف حاليًا.
من الأمور التي حفزت "كوستو" على تطوير عدة غطس توفر حرية السباحة وكفاءة جهاز التنفس حادثتا تسمم الأكسجين اللتان تعرض لهما عام 1939 عن طريق أجهزة التنفس، وقد كانت الحادثة الأولى على عمق 17 مترًا، ولكن تلك الحوادث كان سببها أنه غطس إلى عمق بعيد مع استخدام أوكسجين نقي. ثم أصبح اختراع منظم الغطس الحالي ممكنًا حين قابل "كوستو" المهندس "إيميل جانييه". سنة 1942، في باريس, ومع أحداث قيود استخدام الوقود الصارمة الناتجة عن الاحتلال الألماني لفرنسا، قام إيميل جانييه، موظف يعمل في شركة آير ليكويد (Air Liquide)، بتصغير وتعديل منظم روكوايرول دينايروز (Rouquayrol-Denayrouze) (المملوك لشركة بيرنارد بيل (Bernard Piel) منذ عام 1942) لمولدات الغاز. قرر رئيس جانييه في العمل وصاحب شركة إير ليكويد، هنري ملكيور Henri Melchior، أن يعرف "جانييه" على "جاك إيف كوستو"، زوج ابنته، وذلك لأنه كان يعلم أن كوستو يبحث عن مُنظِم طلب آلي كفء. التقى الرجلان بالفعل في باريس في ديسمبر 1942 وتمت الموافقة على مُنظِم جانييه لأسطوانة الغطس. وفي عام 1943، وبعد إصلاح بعض المشاكل التقنية، حصلا على براءة الإختراع للمُنظِم الحديث.
منذ عام 1934 وحتى عام 1944 قامت عائلة كومينيس (رينيه وابنه جورج)، من آلزاس باختراع مُنظِم جديد واختباره بنجاح، ولكن المخترع الأساسي، جورج، قُتل عام 1944 أثناء أحداث استقلال ستراسبورج لذلك لم يكن هناك منافس آخر امام منظم كوستو بعد الحرب مباشرة. في عام 1943، بلغ جورج كومينيس عمق 53 مترًا في ميناء مارسيليا مُجهزًا بجهاز التنفس الخاص به (جي سي 42، GC42)‌ حيث ترمز (جي G) إلى جورج، و(سي C) إلى كومينيس، و42 إلى عام 1942. وبسبب عدم علمه بهذا الحدث, قام فريدريك دوماس Frédéric Dumas (وهو صديق مقرب من كوستو) بالوصول إلى عمق 62 مترًا من ساحل لي ݘود Les Goudes, وهو ليس ببعيد عن مارسيليا، في أكتوبر 1943 مستخدمًا نموذج المُنظِم الذي اخترعه كوستو وجانييه. وشعر حينها بما يُطلق عليه اليوم التخدر النيتروجيني.
وفي نفس هذا الوقت، قفز تطور أجهزة التنفس قفزةً تكنولوجيةً كبيرة. وخلال الثلاثينيات من القرن العشرون وأثناء الحرب العالمية الثانية، قام كل من البريطانيون واليابانيون والإيطاليون والألمان بتطوير نوع جديد من أجهزة إعادة دفق الأكسجين ليتناسب مع استخدام رجال الضفادع البشرية الأوائل. استخدم البريطانيون جهاز ديفيس (والذي تم اختراعه عام 1910 بواسطة روبرت هنري ديفيس Robert Henry Davis وتم إنتاجه بشكل موسع بواسطة سايب جورمان Siebe Gorman) هذا الجهاز كان مُصممًا لهروب رجال الغواصات، ولكنهم قاموا بتعديله ليتلاءم مع تجهيز رجال الضفادع البشرية خلال الحرب العالمية الثانية. كما طور الألمان نوعًا جديدًا من أجهزة إعادة دفق الأكسجين وهو نوع درايجر Dräger في عام 1912. في بداية الأمر عدلوها بحيث تتناسب مع معدات الهروب من الغواصات والخوذات، ولكن فيما بعد عدلوها فقط لتتلاءم مع استخدام رجال الضفادع البشرية خلال الحرب العالمية الثانية. أما الإيطاليون فقد طوروا جهاز تنفس أكسجين مماثلاً لرجال الضفادع البشرية (السباحين المقاتلين من الوحدة المعروفة بوحدة الوحدة العاشرة الخفيفة للأسطول), وخاصةًمعدات أروالتي طورتها شركة بيريللي الشهيرة. في الولايات المتحدة الأمريكية، قام الرائد كريستيان جا لامبرستن Christian J. Lambertsen الذي كان يخدم في الفيالق الطبية بجيش الولايات المتحدة منذ عام 1944 وحتى عام 1946 كطبيب مُعالج، باختراع جهاز تنفس لإعادة دفق الأكسجين يوفر حرية السباحة تحت الماء في عام 1939. وأطلق عليه اسم جهاز التنفس ثم عرضه على سلاح البحرية الأمريكية، الذي رفضه. فقام الرائد لامبرستن بتقديمه إلى مكتب الخدمات الاستراتيجية (OSS). بعد ذلك قام مكتب الخدمات الاستراتيجية OSS بتعيين الرائد لامبرستن في قيادة برنامج بناء معدات الغطس للوحدة البحرية. ثم في عام 1952 سجل براءة الاختراع عن التعديل الذي أجراه على جهازه، وهذه المرة أطلق عليه الاسم المعروف؛ جهاز التنفس تحت الماء SCUBA. وعلى الرغم من أن الرائد لامبرتسن حصل على امتياز أكثر كلمات اللغة الإنجليزية شيوعًا للتعبير عن معنى معدات الغطس الحديثة، إلا أنه لم يقم باختراع معدات الغطس المستخدمة حاليًا والتي يُطلق عليها هذا الاسم. فقد قام لامبرتسن بتصميم سلسلة من أجهزة إعادة دفق الأكسجين للتنفس وحصل على براءة اختراع لها في الفترة من السادس عشر من ديسمبر 1940 وحتى الثاني من مايو عام 1944.
وبعد الحرب العالمية الثانية، استمر رجال الضفادع البشرية من كل الدول في استخدام أجهزة تنفسإعادة دفق الأكسجين (حيث إنها لا تُصدر فقاعات وبالتالي فهي لا يمكن رؤيتها من سطح الماء) وبدأت شركة آير ليكويد في البيع التجاري الواسع لمُنظِم كوستو جانييه Cousteau-Gagnan بدءًا من عام 1946 تحت اسم جهاز التنفس المائي كوستو جانييه أو CG45 (حيث ترمز C إلى Cousteau كوستو، وترمز G إلى Gagnan جانييه، و45 ترمز إلى براءة الاختراع الجديدة التي تمت في عام 1945). وفي نفس العام قامت شركة آير ليكويد بانشاء قسم يُسمى لاسبيروتيكتونيك, ليختص بتطوير وبيع المُنظِمات ومعدات الغطس الأخرى. ولكي يبيع كوستو المُنظِم الخاص به في الدول المُتحدثة باللغة الإنجليزية قام بصك علامة أكوا لانج Aqua-lungالتجارية والتي تم ترخيصها أولًا لصالح شركة يو إس دايفرز U.S. Divers (والتي تمثل الشعبة الأمريكية من شركة آير ليكويد Air Liquide في الولايات المتحدة الأمريكية) وقد تم بيعها فيما بعد إلى جانب قسم لاسبيرتيكتونيك في سبيل إنشاء مؤسسة تحمل اسم العلامة التجارية، أكوا لانج/لاسبيروتيكتونيك، وهي تقع حاليًا في مدينة كارو , بالقرب من نيس . وفي عام 1948 تم ترخيص حق التصرف في براءة اختراع المُنظِم كوستو جانييه إلى شركة سايب جورمان في إنجلترا،  حين كان يديرها حينئذٍ روبرت هنري ديفيس. وتم السماح لشركة سايب جورمان بالبيع في دول رابطة الشعوب البريطانية (الكومنولث Commonwealth)، ولكنها واجهت صعوبات في تلبية طلبات المنتج وأيضًا قام جهاز الولايات المتحدة لبراءات الاختراع بمنع أي طرف آخر من تصنيع المنتج. ولكن نجح تيد إلدريد Ted Eldred من ميلبورن , بأستراليا, في تلبية الطلب على هذا المنتج عن طريق تطوير المُنظِم ذي الخرطوم الواحد الذي نستخدمه اليوم. باع تيد المُنظِم الأول من نموذج الدولفين ذي الخرطوم الواحد في أوائل عام 1952.
قبل عام 1971 (حين قامت شركة سكوبابرو Scubapro باستثمار تجاري من خلال إنتاج أول سترة لحفظ التوازن) كانت كل أجهزة التنفس تحت الماء تأتي وهي مُجهزة بعدة بسيطة مكونة من مجموعة أشرطة من المشابك والأبازيم تشبه تلك الموجودة في حقيبة الظهر أو خزان الرذاذ المحمول على الظهر. وهذه المشابك عادة ما تكون سريعة التحرر. والعديد منها لم يحتوِ على لوحة حقيبة الظهر، حيث كانت أسطوانات التنفس تُحمل مباشرة على ظهر الغواص. أما أجهزة التنفس تحت الماء الرياضية فغالبًا ما يكون لها أربطة سريعة الفك بدلًا من المشابك العادية. كما أن العديد من تجهيزات أجهزة دفق الأكسجين التي صنعها سايب جورمان احتوت على لوح للظهر من المطاط القوي المعزز.
في البداية كان الغواصون يقومون بالغوص دون أي مساعدة طفوية. في حالات الطوارئ كان عليهم التخلص من الوزن الزائد. في الستينيات من القرن العشرون، أصبحت سترة النجاة الطافية القابلة للتعديل(ABLJ) من نوعية أجهزة التنفس تحت الماء متاحةً؛ وكانت من الطراز القديم، منذ 1961، طراز فينزي Fenzy. تُستخدم سترة النجاة الطافية القابلة للتعديل لغرضين: أحدهما هو معادلة طفو الغواص لتعويض فقدان القدرة على الطفو الذي يتعرض له (وهو يحدث غالبًا بسبب الضغط الناتج عن بذلة الغطس المصنوعة من مطاط النيوبرين) والاستخدام الأكثر أهميةً هو استخدامها كسترة نجاة والتي يمكنها أن تنتفخ بفعل الهواء سريعًا حتى عند المستويات شديدة العمق. وقد تم تزويد عدة الغطس بهذه السترة قبل أن يتم تزويد أسطوانة الهواء بالمزيد من التجهيزات. سترة النجاة الطافية الأولى كانت مصممة لتنتفخ بفعل ثاني أكسيد الكربون القادم من أسطوانة صغيرة، وفيما بعد احتوت هذه الأسطوانة على هواء وليس على ثاني أكسيد الكربون. وتستقبل سترة النجاة تجهيزًا إضافيًا من مُنظِم المرحلة الأولى والذي يسمح بالتحكم في سترة النجاة كأداة مساعدة على الطفو. في عام 1971، تسبب اختراع ما يسمى بـ "النظام المباشر"، بواسطة شركة سكوبا برو ScubaPro في إنتاج ما أُطلق عليه سترة التوازن أو سترة معادلة الوزن، والتي تُعرف الآن بشكل متزايد باسم [ جهاز] الطفو، أو ببساطة BCD.

جهات مُصنّعة جديرة بالذكر

نورمالاير (Normalair ) هي مؤسسة تدخل الآن كجزء من شركة هانيويل (Honeywell) ومقرها في يوفيل (المملكة المتحدة). وقد قامت هذه الشركة بتصنيع نموذج مبكر من جهاز التنفس تحت الماء ذي الخرطوم الواحد ويتصل به قناع كامل للوجه كقاعدة ثابتة. وقد قامت نورمالاير بتوفير وإنتاج معدات التنفس لأجهزة إعادة دفق الأكسجين حتى عمق 500 متر والتي استخدمها العميل السري الخيالي جايمس بوند James Bond 007 في الفيلم المُنتج عام 1981 فقط من أجل عينيك For Your Eyes Only.‌
قام القبطان تريفور هامبتون Captain Trevor Hampton في الفترة ما بين الخمسينيات والستينيات من القرن العشرون بتصميم جهاز للتنفس تحت الماء ذي خرطوم واحد وقناع كامل للوجه يتضمن نافذة مستديرة كبيرة جدًا، وبالتالي تطلب ذلك وجود حاجز حساس جدًا لمُنظِم الطلب. وعلى الرغم من ذلك، فإنه حين أقدم على الحصول على براءة الاختراع لجهازه، قامت البحرية بمصادرة براءة الاختراع، والوقت الذي وجدت فيه البحرية أنه ليست هناك استفادة تُذكر من براءة الاختراع وأطلقت سراحه، كانت السوق قد تقدمت ولم يستفد هامبتون منه بأي شكل. 
أول معدات لأجهزة التنفس تحت الماء أحادية الخرطوم اخترعها تيد إلدريد من ميلبورن، أستراليا، (جهاز الدولفين, 1952) وذلك على الرغم من أن الكثير من الأشخاص كانوا يعملون على حل نفس المشكلة في نفس التوقيت.
ثاني الشركات التي قامت بتصنيع جهاز التنفس تحت الماء أحادي الخرطوم كانت أيضًا تقع في ميلبورن. حيث قام جيم إيجر المالك لشركة آير دايف المحدودة Air Dive Pty., Ltd. بتصينعه وأطلق عليه اسم نحلة البحر Sea Bee عام 1955. وما زال جيم يقوم بتصنيع المُنظِمات وهو يعد أكبر مُصنع قام بتصنيع أجهزة التنفس تحت الماء أحادية الخرطوم بشكل مستمر لأطول فترة في العالم.

جهاز التنفس تحت الماء ذو الدفق المستمر للهواء

أجهزة التنفس تحت الماء ذات التيار المستمر لا يوجد فيها مُنظِم للنفس؛ حيث يتدفق غاز التنفس بمعدل ثابت ومستمر، إلا في حالة أن يقوم الغواص بفتحه وغلقه باليد. وهذه الأجهزة غالبًا ما تستنفد الهواء بسرعة أكبر من أجهزة الأكوا لانج. كانت هناك محاولات لتخطيط هذا النوع من أجهزة التنفس واستخدامه في الغطس وفي الأغراض الصناعية ولكن ذلك كان قبل أن يصبح جهاز التنفس من نوع كوستو جهازًا شائعًا تجاريًا (حوالي عام 1950). أمثلة على هذا النوع من أجهزة التنفس معدات تشارلز كونديرت Charles Condert في الولايات المتحدة الأمريكية (عن عام 1831)، "جهاز تنفس أوجوشي منقطع النظير" في اليابان (مُنظِم يعمل بالتحكم اليدوي، عن عام 1918)، ومنظم القائد لوبريور الذي يعمل بالتحكم اليدوي في فرنسا (عن عام 1926)؛ انظر الخط الزمني لتكنولوجيا الغطس.

مُنظِم الطلب ثنائي الخرطوم

يعتبر هذا النوع هو النوع الأول من صمامات الطلب الذي شاع استخدامه، وهو النوع الذي يمكنك أن تراه في مغامرات الغطس التقليدية التي كانت تُعرض في التلفزيون في الستينيات من القرن العشرون، مثل مغامرة مطاردة بحرية Sea Hunt. وغالبًا ما يحمل هذا النوع أسطوانتين للتنفس.
في هذا النوع من أجهزة التنفس، نجد أن مرحلتي المُنظِم (أو أحيانًا المخرج الواحد أو المخارج الثلاثة)  تكون موجودةً في صمام دائري كبير موضوع في أعلى ظهر أسطوانة التنفس. يحتوي هذا النوع على أنبوبتي تنفس تشبهان-منفاخ الهواء والتي تشبهتلك الأنابيب الموجودة في أجهزة إعادة دفق الهواء الحديثة، إحداهما للشهيق والأخرى للزفير. ونلاحظ أن أنبوبة الارتجاع ليست لإعادة دفق غاز التنفس، ولكن لأن هواء الزفير يجب أن يكون في أقرب نقطة ممكنة لحاجز المُنظِم الموصول بالمخرج الثاني, وذلك لتجنب اختلافات الضغط، والتي يمكن أن تتسبب في تيار حر من غاز التنفس، أو مقاومة زائدة لعملية التنفس، وفقًا لاتجاه الغواص ووضعه في الماء؛ سواء كان متجهًا لأعلى، أو متجهًا لأسفل، وكذلك وفقًا لمستواه. ولكن في معدات الغطس أحادية الخرطوم الحديثة، يتم تجنب هذه المشكلة عن طريق تغيير موضع مخرج المُنظِم الثاني إلى قطعة الفم التي يستعملها الغواص. كما نجد أن أجهزة التنفس ثنائية الخرطوم أتت ومعها قطعة الفم كجزء أساسي، أما قناع الغطس الكامل للوجه فكان اختياريًا. كما يوجد جزء آخر إضافي وهو قطعة الفم الموصول بها أنبوب للتنفس تحت الماء وصمام للتبديل بين التنفس عن طريق الجهاز مباشرةً أو التنفس عن طريق الأنبوب. 
لاحظ التصميم الصحيح لهذا النوع، في الصورة الموجودة على الجانب الأيمن. حيث إن هناك الكثير من التصورات غير الصحيحة في الرسومات الكوميدية لشكل جهاز التنفس (الأكوا لانج) ثنائي الخرطوم وثنائي الأسطوانة، وتُظهِر تلك التصورات الخاطئة أن الجهاز يحتوي على أنبوبتي تنفس كبيرتين، تأتي كل منهما مباشرة من قمة أسطوانة التنفس مع عدم وجود مُنظِم: انظرمنظم الغطس#ثنائي الخرطوم مع عدم وجود صمام مرئي للمُنظِم (خيالي).

المُنظِم أحادي الخرطوم

تحتوي معظم معدات أجهزة التنفس تحت الماء الحديثة على منظم غطس يتكون من صمام أحادي المخرج لخفض الضغط موصول بصمام خرج أسطوانة الغطس. يقوم المُنظِم بخفض الضغط الآتي من أسطوانة التنفس، والذي يمكن أن يرتفع ليصل إلى bars 300 ‌ (4,400 psi), ويحوله إلى ضغط أقل، ما بين 9 إلى 11 بار أعلى من الضغط المحيط، والذي يستخدم في الجزء منخفض الضغط من النظام ككل. ويقوم خرطوم منخفض الضغط بتوصيله بمُنظِم المرحلة الثانية، أو "صمام الطلب" والذي يُثبت على قطعة الفم. ويحدث الزفير عبر حاجز الصمام ذي الاتجاه الواحد في غرفة صمام الطلب، ومنه مباشرةً إلى المياه حيث يكون قريبًا جدًا من فم الغواص. الشكل الأول لهيئة مُنظِم أجهزة التنفس تحت الماء كان نموذج الدولفين, والذي تم تصنيعه في ميلبورن، أستراليا بواسطة تيد إلدريد. هناك بعض الأنواع التي أنتجت في وقت مبكر من أجهزة التنفس أحادية الخرطوم والتي تتضمن وجود قناع كامل للوجه بدلاً من قطعة الفم، كتلك التي قام بتصنيعها ديسكا Desco و سكوت أفيياشين Scott Aviation (والذي ما زال يُصنّع وحدات التنفس التي لها نفس الشكل ليستخدمهارجال الإطفاء).
تخصص المُنظِمات الحديثة منافذ ضغط عالِ لأجهزة استشعار الضغط الموجودة في أجهزة كمبيوتر الغوص الآلية وأجهزة قياس الضغط القابلة لغمرها بالماء، وكذلك منافذ إضافية لخراطيم خفض الضغط مخصصة من أجل انتفاخ البذلات الجافة وأجهزة مُعادل الطفو.
التصميم الأول لمعدات جهاز التنفس تحت الماء من نوع الدولفين كان عبارة عن جهاز لإعادة دفق الهواء، ولكن عندما تسبب استخدام نموذج تجريبي في حالة إغماء لأحد الغواصين، بدأ إلدريد في تطوير آلية عمل جهاز التنفس تحت الماء مفتوح الدائرة أحادي الخرطوم.  حيث كان يجب أن يتم فصل المرحلتين الأولى والثانية من منظمه لتجنب براءة اختراع كوستو جانييه، والذي كان يحمي جهاز التنفس تحت الماء مزودج الخرطوم.  في هذه العملية, نجح إلدريد في تحسين أداء الجهاز. 

صمام طلب ثانوي في المنظم

لدى أغلب معدات الغوص الحديثة صمام طلب ثانوي ثنائي المرحلة في الخرطوم المنفصل،  حيث تسمى التكوينات المختلفة لصمام الطلب "بالثانوية" أو "الأخطبوطية" أو "مصدر هوائي متغير" أو "ثانوي آمن" أو "ثانٍ آمن". وغالبًا ما يكون أصفر اللون، مما يشير إلى أنه جهاز يستخدم في حالات الطوارئ أو جهاز احتياطي كما أن رؤيته أسهل. يتم ارتداؤه في كثير من الأحيان داخل ملقط في معادل الطفو (BC) أو سدادة الاحتكاك الخاصة المربوطة بمنطقة الصدر بالغواص، حيث يتم إزالتها بكل سهولة أو يتم تقديمها للغواص الثاني ذي النفس القصير. يقوم الغواصون الآخرون بتأمينها أثناء الغطس بحلقة منزلقة من الخرطوم في غطاء حزام الكتف لمعادل الطفو للسترة أو جعلها تتدلى لتكون تحت الذقن في دائرة منفصلة بها حبل مرن تُعرف بالقلادة. تسمح هذه الطرق أيضًا بسهولة الدخول والحفاظ على الصمام الثانوي من التعلق في الوحل أو التمزق في القاع، وهو أمر شائع عندما يتعطل الصمام الثاني في نهاية الخرطوم. سيخزن بعض الغواصين فيها معادل الطفو لكنه سيقلل من توفره في حالة الطوارئ. من خلال توفير صمام الطلب الثانوي تنتفي الحاجة إلى التنفس بقطعة الفم نفسها عندما تتم مشاركة الهواء. وهذا يقلل من الضغط الموجود على الغواصين الذين هم بالفعل في وضع مجهد، كما أنه بدوره سيحد من استهلاك الهواء أثناء عملية الإنقاذ . يستمر بعض مدربي الغوص في تعلم التنفس مع الزميل بصمام الطلب الأحادي كتقنية مهملة ولكنها لا تزال مفيدة، بعد ذلك يوضحون الطريقة التي تحل محله، نظرًا لتوافر المخرج الثاني لكل غواص في الغوص الاستجمامي. 
ولدت الفكرة الأصلية للأخطبوط عن طريق رائد الغوص في الكهوف Sheck Exley كطريقة للغوص في الكهوف لتبادل الهواء أثناء السباحة مع أشخاص مصفوفين في أنبوب ضيق   لكنه أصبح الآن معيارًا في الغوص الاستجمامي.
في بعض الأحيان يتم الجمع بين المنظم المزود بمخرج ثانِ ثانوي مع النافخ وتجميع عادم مُعادل الطفو. يلغي هذا المزيج الحاجة إلى خرطوم ضغط منخفض للـ BC (على الرغم أنه يجب أن يكون خرطوم الضغط المنخفض للاستخدام المشترك أكبر من خراطيم نفخ مُعادل الطفو المخصصة، لأنها بحاجة إلى صمام الطلب حيث سيكون أعلى إذا تم استخدامه للتنفس). في هذا التكوين، يُعد صمام الطلب الثانوي جزءًا لا يتجزأ من جهاز معادل الطفو، المستخدم بدلاً من الخرطوم المنفصل وصمام الطلب.
بصرف النظر عن نوعية تكوين صمام الطلب الثانوي المُستخدَم، فإن العديد من مدارس التدريب على الغوص الآن تقترح أن يقدم   الغواص بشكل روتيني إلى الغواص الآخر قطعة الفم الأساسية الخاصة به إذا كان يواجه مشكلة في قطعة الفم أي ، الموجودة في فمه ثم استخدام صمام الطلب الثانوي الخاص بهما سويًا. إن الفكرة خلف هذه التقنية أن قطعة الفم الأولية معروفة في العمل وعلى الغواص الذي يتبرع بالهواء أن يكون لديه مزيد من الوقت لفرز معداته بعد فقده القدرة على التنفس مؤقتًا. في العديد من الأمثلة، يُخرج الغواصون المصابون بالذعر لفقدهم الهواء المنظمات الأولية بعيدًا من فم الغواصين الآخرين،  لكي تتغير منظمات التنفس بشكل مفاجئ في حالات طوارئ فقد الهواء حيث من الضروري إنقاذ الغواص في أي حالة. ومع استخدام المنظمات المدمجة/تصميمات منفاخ معادل الطفو، يكون صمام الطلب الثانوي في طرف خرطوم أقصر (قطعة فم معادل الطفو/الزفير) مما هو عليه في صمام الطلب الأخطبوطي التقليدي، لذلك فإن الاستخدام المتعقل للمنظم الأساسي والخرطوم لمساعدة غواص آخر أصبح أكثر مناسبة وأهمية، خاصة عند استخدام تكوين المنظم ذي معادل الطفو المُدمج.

سائل التبريد

كانت هناك تصميمات لجهاز التنفس تحت الماء ذات دائرة تبريد مفتوحة تحتوي على خزانات الهواء المسال بدلاً من الأسطوانات. شارك المصور السينمائي تحت الماء جوردن كلاين (Jordan Klein)، من ولاية فلوريدا في تصميم مثل هذا الجهاز للتنفس تحت الماء في عام 1967، والمسمى"ماكو" "Mako"، وقد قدم على الأقل نموذجا أوليا له. 
الكلمة الروسية Kriolang (مشتقة من اليونانية cryo- (= "الصقيع" ينظر إليها على أنها بمعنى "بارد") + الكلمة الإنجليزية "الرئة") تم نسخها من جهاز التنفس تحت الماء ذي دائرة التبريد المفتوحة المسمى ماكو (Mako) الذي قام بصنعه جوردن كلاين. يعرض موقع Janwillem Bech's rebreather صورًا لجهاز التنفس Kriolang المصنوع عام 1974.من المحتمل أن تصل مدة الغوص به إلى عدة ساعات. لا بد من تعبئته قبل الاستخدام على الفور.

مقارنة بين أجهزة التنفس تحت الماء ذات الدوائر المفتوحة والمغلقة

مدة الغطسات باستخدام الأجهزة ذات الدائرة المفتوحة تكون أقصر منها باستخدام جهازإعادة دفق الأكسجين، وذلك تبعًا لوزن وحجم الجهاز.
يمكن للجهاز ذي الدائرة المفتوحة أن يكون اقتصاديًا بدرجة أقل من جهاز إعادة دفق الأكسجين عندما يُستخدم مع خلائط الغازات المكلفة مثلهيليوكس وتريمكس (trimix ).‌

الجهاز ذو الدائرة المفتوحة

يعتمد بقاء الغاز في جهاز التنفس تحت الماء ذو الدائرة المفتوحة على عوامل مثل السعة (حجم الغاز) في أسطوانة الغوص، وعمق الغطسة ومعدل تنفس الغواص، والذي يعتمد على مقدار الجهد المبذول واللياقة البدنية والحجم المادي للغواص، وكذلك الخبرة والتي تعتبر من بين تلك العوامل. يستهلك الغواصون الجدد كل كمية الهواء في الأسطوانة القياسية "الألومنيوم 80" في 30 دقيقة أو أقل وذلك في الغطسة النمطية الواحدة، في حين أن الغواصين ذوي الخبرة كثيرًا ما يغوصون لمدة 60 إلى 70 دقيقة إلى نفس العمق المتوسط، وذلك باستخدام سعة الأسطوانة نفسها، وذلك لأنهم قد تعلموا تقنيات الغوص الأكثر كفاءة.
الغواص الذي يستخدم الجهاز ذا الدائرة المفتوحة، والذي يكون معدل تنفسه على السطح (الضغط الجويهو 15 لترًا من الغاز في الدقيقة، سوف يستهلك 3 × 15 = 45 لترًا من الغاز في الدقيقة في عمق 20 مترًا. [‌(20‌ م/10 م في البار) + 1 بار من الضغط الجوي] × 15 لترًا/دقيقة = 45 لترًا/دقيقة). إذا تم استخدام أسطوانة تسع لـ 11 لترًا من الغاز ومملوءة بـ 200 بار حتى يكون الاحتياطي 17٪ سيكون هناك (83٪ × 200 × 11) = 1826 لترًا. عند 45 لتر/دقيقة سوف يصل عمق الغطسة إلى الحد الأقصى 40.5 دقيقة (1826/45). هذه الأعماق والأوقات تعتبر نمطية بالنسبة إلى الغواصين الرياضيين ذوي الخبرة لاستكشاف الشعاب المرجانية على مهل باستخدام أسطوانات الألمونيوم الـ 200 بار المستأجرة من الإدارة التجارية لرياضة الغوص في أغلب الجزر الاستوائية أو المنتجعات الساحلية.

جهازإعادة دفق الأكسجين ذو الدائرة شبه المغلقة

يمكن لجهاز إعادة دفق الأكسجين ذي الدائرة شبه المغلقة أن يحتفظ بالأكسجين لمدة تصل إلى حوالي من 3 إلى 10 مرات أكثر مما يمكن أن يحتفظ به الجهاز ذي الدائرة المفتوحة في الغطسة الواحدة، كما أنه يكون أقل تأثرًا بالعمق؛ لأن الغاز يعاد تدويره ولكن يجب الحقن بالغاز الجديد باستمرار ليحل محل الأكسجين المستخدم على الأقل، ويجب تصريف أي غازات زائدة عن ذلك. على الرغم من أن هذا الجهاز يستخدم الغاز بشكل أكثر اقتصادًا، إلا أن وزن معدات إعادة التنفس يعني أن الغواص يحمل أسطوانات أصغر. ومع ذلك، فإن معظم الأنظمة شبه المغلقة تسمح على الأقل بضعف مدة أنظمة الدائرة المفتوحة (حوالي ساعتين) وغالبًا ما تكون محدودةً من خلال البقاء في جهاز تنقية الغاز.

أجهزةإعادة دفق الأكسجين ذات الدائرة المغلقة

يستهلك الغواص المستخدم جهاز إعادة دفق الأكسجين أو الغواص المستخدم جهازإعادة دفق الأكسجين ذا الدائرة المغلقة تمامًا حوالي 1 لتر من الأكسجين في الدقيقة. باستثناء فترة الصعود أو النزول، فإن جهازإعادة دفق الأكسجين ذي الدائرة المغلقة تمامًا والذي يعمل بشكل صحيح لا يستخدم المخففات أو يستخدم القليل جدًا منها. لذلك، فإن الغواص الذي يستخدم أسطوانة أكسجين بسعة 3 لترات مملوءة بـ 200 بار والذي يترك 25% في الاحتياطي سوف يكون قادرًا على القيام بغطسة لمدة 450 دقيقة = 7.5 ساعات ( 3 لترات × 200 بار × 0.75 / 1). من المحتمل أن يكون عمر جهاز تنقية الغاز الذي يستخدم جير الصودا أقل من هذا ويكون ذلك عاملاً مقيدًا للقيام بالغطسة.
عمليًا، يتأثر عدد مرات الغوص في جهازإعادة دفق الأكسجين غالبًا بعوامل أخرى، مثل درجة حرارة المياه، والحاجة إلى الصعود الآمن (انظر إزالة الضغط (الغوص))، وينطبق هذا أيضًا بشكل عام على أجهزة الدائرة المفتوحة ذات السعة الكبيرة.

الملحقات

في الأجهزة الحديثة للتنفس تحت الماء، يعتمد جهاز معادل الطفو (BC) أو جهاز التحكم في الطفو (BCD)، مثل الجناحالمحمول على الظهر أو سترة التوازن (معروفة أيضًا بسترة التثبيت)، على حمالة الأمان لجهاز التنفس تحت الماء. على الرغم من أن هذا بالمعنى الدقيق للكلمة ليس جزءًا من جهاز التنفس، إلا أنه عادةً ما يتصل بعملية إمدادات الهواء للغواص، من أجل توفير عملية النفخ السهل للجهاز. ويمكن عادةً أن يتم هذا أيضًا بشكل يدوي عن طريق الجزء الذي يوضع في الفم، من أجل توفير الهواء بينما تكون على السطح. وتمتلئ أكياس الهواء داخل جهاز التحكم في الطفو (BCD) بالهواء عن طريق "جهاز التلقيم المباشر" لتزيد من حجم معدات التنفس تحت الماء وتمكن الغواص من الطفو. هناك زر آخر لتفريغ الهواء من جهاز التحكم في الطفو (BCD) ويقلل ذلك من حجم المعدات ويؤدي إلى غرق الغواص. بعض الأجهزة المعينة للتحكم في الطفو (BCD) تسمح بالوزن المتكامل، مما يعني أن جهاز التحكم في الطفو (BCD) لديه جيوب خاصة للأوزان التي يمكن التخلص منها بسهولة في حالة الطوارئ. والهدف من استخدام جهاز التحكم في الطفو (BCD)، عند استخدامه تحت الماء، هو الحفاظ على تعويم الغواص بطريقة محايدة، أي أنه لا يطفو إلى أعلى أو يغرق لأسفل. يستخدم جهاز التحكم في الطفو (BCD) للتعويض عن انضغاط بدلة الغوص المبللة، وللتعويض عن انخفاض كتلة الغواص لأن الهواء الموجود في الأسطوانة يتم تنفسه بعيدًا.
أنظمة الأثقال المستخدمة في عملية الغوص، التي تتراوح من 2 إلى 15 كيلوجرامًا، وتزيد كثافة الغواص المستخدم جهاز التنفس تحت الماء لمعادلة طفو معدات الغوص، وتسمح بغمر الغواص بالكامل تحت الماء بكل سهولة من خلال الحصول على الطفو المحايد أو السلبي قليلاً. في حين أن أنظمة الأوزان هي في الأصل مكونة من كتل رصاصية صلبة مثبتة في الحزام الموجود حول خصر الغواص، فإن بعض أنظمة الأثقال المستخدمة في عملية الغوص الحديثة يتم دمجها الآن في جهاز التحكم في الطفو (BCD). تستخدم هذه الأنظمة أكياس النايلون الصغيرة المملوءة بحبيبات طلقات الرصاص التي يتم توزيعها في جميع أنحاء جهاز التحكم في الطفو (BCD)، مما يسمح للغواص بالحصول على أفضل توزيع للوزن الإجمالي ويؤدي زيادة أفقية الغواص في الماء. هناك أوزان من الرصاص تكون في شكل لولبي على الأشرطة التي تحمل الأسطوانة في جهاز التحكم في الطفو (BCD).
العديد من أجهزةإعادة دفق الأكسجين الحديثة تستخدم الإلكترونيات المتقدمة لرصد تكوين غاز التنفس وتنظيمه.
بعض أجهزة التنفس تحت الماء تقوم بدمج الأسطوانات متعددة المراحل الإضافية، كوسيلة إنقاذ في حالة نفاد الإمداد بغاز التنفس الرئيسي، أو حدوث خلل في الجهاز، أو أنه يتضمن غاز التنفس الرئيسي خليط آخر من الغاز. إذا كانت هذه الأسطوانات الإضافية صغيرة الحجم، فهي تُسمى أحيانًا "الأسطوانات الملحقة الصغيرة". وغالبًا ما تكون هذه الأسطوانات مجهزة بـمنظمات الطلبالخاصة بها وقطع الفم المستقلة، وإذا كان الأمر كذلك، فإنها من الناحية التقنية تعتبر أجهزة غوص إضافية مميزة.
قد يحمل الغواص اثنين أو أكثر من أجهزة معدات التنفس لتوفير مزيد من أنظمة الغاز البديل في حال فشل استخدام الغاز الآخر أو استنزافه. وحدات الغطس الترفيهية الحديثة في معظم الأحيان يكون لها منظمان متصلان بأسطوانة واحدة، في حالة تعطُل المنظم الأساسي أو وجود غواص آخر قد نفد منه الهواء. يقوم بعض الغواصين بدلاً من ذلك بتوصيل المنظمات الاحتياطية الخاصة بهم "بالأسطوانة الملحقة الصغيرة" للمزيد من السلامة، وهناك أيضًا أنظمة الطوارئ التي تركب منظمًا بسيطًا مباشرةً في أعلى الأسطوانة الصغيرة. الغواصون الذين يستخدمون جهازإعادة دفق الأكسجين غالبًا ما يحملون جهاز "إنقاذ" ذا دائرة مفتوحة معلقًا في الجانب ليتم استخدامه في حال تعطُل جهاز إعادة دفق الأكسجين.
في عملية الغوص التقني، قد يحمل الغواص معدات مختلفة من أجل المراحل المختلفة من الغوص، ربما يتم استخدام بعض الخلائط من غاز التنفس فقط في العمق، مثل تريمكس (trimix) وغيره، مثل الأكسجينالنقي، والذي قد يتم استخدامه فقط أثناء توقفات إزالة الضغط في المياه الضحلة. وبشكل عام يتم حمل أثقل الأسطوانات على الظهر بدعم من اللوح الخلفي الحامي للظهر في حين تكون الأسطوانات الأخرى معلقة في الجانب في نقاط قوية على اللوح الخلفي الحامي للظهر.
تكون هناك مشكلة عندما يحمل الغواص العديد من أسطوانات الغوص، وخاصة تلك المصنوعة من الصلب، والتي تفتقر إلى القدرة على الطفو. وتستخدم الأجهزة المعادلة للطفو (BCS) ذات القدرة العالية لتسمح للغواص بالتحكم في العمق الذي يريده أو تريده.
الأنابيب والوصلات الزائدة التي تمر عبر المياه تؤدي إلى انخفاض الأداء في عملية الغوص من خلال التسبب في السحب الهيدروديناميكي في السباحة.
تقوم بعض منظمات تدريب الغواصين ومجموعات الغواصين بتدريس تقنيات، مثل الغوص بأسلوب (افعلها بطريقة صحيحة) DIR من أجل تركيب معدات الغوص.