Устройство кислородного аппарата следующее. В двух-трех стальных баллончиках содержится кислород под давлением 150–200 атмосфер. Через редуктор, понижающий давление до заданного значения, кислород поступает по трубке вдоха в дыхательный мешок и оттуда в легкие пловца. А трубка выдоха соединена с небольшой камерой регенерации (прежде она наполнялась каустической содой, теперь содержит более сложный состав). Там поглощается почти вся двуокись углерода (углекислота), этот продукт сгорания потребляемого пловцом "топлива". Неиспользованный легкими кислород, остаток углекислоты и незначительное количество азота обогащаются в дыхательном мешке порцией свежего кислорода и снова подаются к загубнику.
С первого взгляда кажется, что кислородный дыхательный аппарат почти идеален. Однако у него есть серьезный недостаток — ограничение допустимого погружения не более чем 20 метрами. Иначе довольно часто наступает отравление организма кислородом и потеря сознания. Во время войны такое неоднократно случалось с итальянскими подводными диверсантами, стремившимися действовать на предельных глубинах. Более того, в случае переохлаждения или переутомления кислородное отравление бывает и на сравнительно небольшой глубине. Поэтому рекомендуется использовать кислородные аппараты для плавания под водой не глубже 10 метров.
Воздушные аппараты известны под названием "акваланг" (водяные легкие). Первый акваланг создали в 1943 году французы Жак-Ив Кусто и Эмиль Ганьян. Акваланг состоит из одного, двух или трех баллонов с воздухом под давлением 150–200 атмосфер, легочного автомата, шлангов вдоха и выдоха, ремней крепления аппарата к телу человека. Наиболее употребительны баллоны емкостью 5 и 7 литров, но применяются также 10 — и даже 14-литровые. Важной характеристикой, определяющей пригодность баллонов к использованию, является отношение их веса в килограммах к внешнему объему в литрах. Оно не должно превышать единицы, в противном случае имеет место большая отрицательная плавучесть, затрудняющая плавание под водой и самостоятельный подъем пловца на поверхность.
Работа акваланга основана на принципе пульсирующей подачи воздуха для дыхания (только на вдох) по открытой схеме, т. е. с выдохом в воду. При этом исключается перемешивание выдыхаемого воздуха с вдыхаемым или повторное его использование, как это происходит в аппаратах с замкнутым циклом.
Дыхание в акваланге осуществляется по следующей схеме: сжатый в баллонах воздух поступает в легкие через загубник из дыхательного автомата, а выдох производится непосредственно в воду.
Воздух поочередно из каждого баллона идет через стопорные краны в металлический патрубок, соединенный с редукционным клапаном. К патрубку прикрепляется армированная резиновая трубка с манометром, находящимся на груди у пловца. Протянув руку назад и повернув стопорные краны, пловец может определить по манометру, сколько у него осталось воздуха. Манометр для пловца является тем же, чем является указатель уровня бензина для водителя автомобиля: он позволяет пловцу судить, сколько времени может он находиться под водой.
Главная часть конструкции акваланга — дыхательный (легочный) автомат, с помощью которого воздух подается к дыхательным органам человека в необходимом количестве и под давлением, соответствующим давлению окружающей воды. Специальный клапан при вдохе перекрывает трубку выдоха, а при выдохе — трубку вдоха. Тем самым предотвращается потеря свежего воздуха и вдыхание использованного. В первых моделях акваланга трубка выдоха отсутствовала, пока Кусто не обнаружил, что аппарат, прекрасно работавший, когда пловец находился лицом вниз, отказывал, если он переворачивался на спину. Это объясняется тем, что давление воздуха в дыхательном клапане и в выпускном отверстии возле рта пловца было неодинаковым. Выход был найден в том, что посредством трубки выдоха выпускное отверстие передвинули к затылку пловца.
Дыхательные автоматы по своему устройству бывают одноступенчатыми и двухступенчатыми, без разделения ступеней редуцирования воздуха и с разделением. В настоящее время используются, в основном, двухступенчатые автоматы с разделенными ступенями редуцирования. Схема их действия такова:
Редуктор 1 крепится непосредственно на баллоне со сжатым воздухом. Из него воздух по гибкому гладкому шлангу 2 поступает в дыхательный автомат 6, который размещен возле рта пловца. Дыхательный автомат разделен мембраной 5 на внутреннюю (подмембранную) и внешнюю (надмембранную) полости. В корпусе автомата размещен качающийся клапан вдоха 4 со штоком, расположенный под углом к мембране. При вдохе во внутренней полости автомата создается разрежение. Под действием наружного давления, мембрана, прогибаясь во внутреннюю полость, давит тогда на шток клапана вдоха и перекашивает этот клапан 4 относительно седла. Через образовавшийся зазор воздух поступает во внутреннюю полость автомата.