Рост популярности.
Современные дыхательные аппараты открытого цикла, или обычные акваланги, начали активно использоваться после 1943 года, когда их изобрёл Жак Ив Кусто и Эмиль Гальяно. Аппараты замкнутого цикла долгое время оставались невостребованными.
В 1987 году в рамках проекта «Wakulla springs» под руководством доктора наук Вильяма Стоуна при исследовании пещерной системы длиной в 5 км был опробован CisLunar Mark I - аппарат замкнутого типа, который продемонстрировал определённые преимущества перед аквалангами. С этого времени интерес к данному виду дыхательных аппаратов стал возрастать.
Ребризеры и их основные типы
Дыхательные аппараты замкнутого типа называют обычно ребризерами, от английского слова «rebreather», то есть «перевдыхатель». Отработанный дыхательный газ в них не отводится в воду, а, освобождаясь от углекислого газа, обогащается кислородом, затем вновь подаётся для дыхания. Поэтому устроены ребризеры сложнее аквалангов.
Помимо шланга, соединяющего баллон с загубником, имеется второй - для возврата отработанной смеси в контур. Обязательно присутствует полужесткий или мягкий мешок с ловушкой для воды для приёма выдыхаемой смеси, давление которой должно быть равно внешнему давлению воды. Далее смесь подаётся в канистру, в которой углекислый газ из неё удаляется химическим поглотителем. Последующее добавление кислорода осуществляется в каждом типе аппарата своим способом.
Основным критерием классификации ребризеров является степень замкнутости дыхательного цикла. Есть аппараты полностью замкнутого цикла, или CCR-ребрирезы, в которых выдыхаемая смесь полностью идёт на переработку. Газ в них отводится в воду, но лишь при всплытии, через травящий клапан. Уменьшающееся давление приводит к расширению смеси, поэтому её излишки удаляются.
Полузамкнутые аппараты, называемые SCR-ребризерами, предусматривают использование искусственных дыхательных смесей (Trimix, Nitrox, Heliox), а не чистого кислорода, поэтому появляющуюся избыточную часть азота и гелия необходимо периодически удалять из дыхательного контура.
Ребризеры замкнутого цикла
Конструкция ребризера, работающего на чистом кислороде, наиболее проста и легка, аппарат не оставляет пузырьков в воде, поэтому популярен у биологов и военных. Однако использование одного кислорода вносит ограничения. При увеличении давления он становится токсичным, негативно воздействуя на дыхательную и нервную системы. В связи с этим глубина для погружений не должна превышать 7-10 м. Кислород, к тому же, способствует быстрому развитию кариеса.
Одна из разновидностей кислородного ребризера - аппарат с химической регенерацией смеси для дыхания. В поглотительной канистре происходит выделение объёма кислорода, равного поглощённому углекислому газу, что позволяет пробыть под водой рекордное количество времени - до 6 часов. Из-за опасности регенерирующего вещества, выделяющего щёлочь при попадании в него воды, такие аппараты уже почти не используются.
Существуют ребризеры, позволяющие работать с искусственными смесями для дыхания, что позволяет погружаться на довольно большие глубины. В одних аппаратах используется электронная система управления подачей кислорода в дыхательный контур, слабым местом которой являются электрохимические датчики, требующие регулярной замены, и электромагнитный клапан. Известные представители - CIS Lunar, Buddy Inspiration. В других управление полуавтоматическое, где поступление кислорода контролируется дайвером.
Полузамкнутые ребризеры
Различие в конструкции ребризеров полузамкнутого цикла заключается в том, как происходит подача дыхательной смеси. В аппаратах с активной подачей дыхательная смесь при открытии вентиля на баллоне непрерывно подаётся в дыхательный контур через дюзу с пропускной способностью, меняющейся с глубиной и от применяемой смеси. Такие ребризеры просты конструктивно и в обслуживании, рассчитать план погружения с ними легко, так как расход смеси на любой глубине примерно одинаков. Возможно, поэтому они и получили наибольшую популярность среди других типов ребризеров. Известные аппараты этого типа - Ray и Draeger Dolphin, Atlantis и Azimuth.
В аппаратах с пассивной подачей смеси количество удаляемого и поступающего газа не регулируется в зависимости от давления, то есть от глубины, поэтому рассчитывать расход газовой смеси приходится как для обычного акваланга. Но у ребризера, в отличие от акваланга, запас времени нахождения под водой в несколько раз больше, так как в нём стравливается не весь объём выдыхаемого газа, а примерно от 10 до 30 процентов. Известные аппараты данного типа - это Halcyon RB-80 (аналог - европейский RB2000).
Ребризер или акваланг?
Ребризеры выигрывают у обычных аквалангов меньшей шумностью и меньшим количеством пузырей, неизменной плавучестью при вдохе и выдохе, так как объём смеси не уменьшается, или почти не уменьшается на выдохе. Поглощение углекислого газа приводит к выделению влаги и теплоты, которые делают вдыхаемый дайвером воздух более приятным, что повышает устойчивость к декомпрессионной болезни. Кроме того, время нахождения под водой с ребризером увеличивается, а доставка газовых смесей к месту погружения за счёт снижения их требуемого объёма не доставляет столько хлопот. Ребризеры замкнутого цикла на смесях позволяют достичь больших глубин, чем пороговые 40 м для остальных аппаратов.
Почему же ребризеры не вытеснили обычные акваланги? У них имеются свои недостатки. Эти аппараты дороже стоят, сложнее в обслуживании, имеют больший вес и размеры, они неудобны для использования двумя дайверами в критических ситуациях, требуют обеспечения расходными материалами, такими как поглотитель и различные датчики. Кроме того, ребризер удобнее использовать в команде.
Как видно, преимущества каждого типа дыхательных аппаратов уравновешиваются его недостатками, поэтому и ребризеры, и акваланги достойны того, чтобы находить своё применение. При выборе следует чётко знать, для чего будет использоваться аппарат, какого типа аппараты используются в команде. Выбор в пользу ребризера не заставит разочароваться в нём. Они не зря начинают завоёвывать в последнее время популярность в России
по материалам сайта aqua-globus.ru
Энциклопедичный YouTube
1 / 5
✪ Взрываем РП-4 | Делаем большой бум
✪ Донецкий завод горноспасательной аппаратуры
✪ разборка респиратора Р-30,Р-34
✪ Deutscher Sauerstoff Selbstretter SAR 30 review (ger.)
✪ Разведопрос: Юрий Бычков о работе пожарного
Субтитры
Ребризёры замкнутого цикла
Кислородный ребризёр замкнутого типа - O2-CCR
Это родоначальник ребризёров вообще. Первый такой аппарат был создан и применен британским изобретателем Генри Флюссом в середине XIX века при работе в затопленной шахте. Кислородный ребризёр замкнутого цикла имеет все основные детали, характерные для ребризёра любого типа: дыхательный мешок, канистра с химпоглотителем, дыхательные шланги с клапанной коробкой, байпасный клапан (ручной или автоматический), травящий клапан и баллон с редуктором высокого давления. Принцип работы следующий: кислород из дыхательного мешка поступает через невозвратный клапан в легкие водолаза, оттуда, через другой невозвратный клапан кислород и образовавшийся при дыхании углекислый газ попадает в канистру химпоглотителя, где углекислый газ связывается каустической содой , а оставшийся кислород возвращается в дыхательный мешок. Кислород, заменяющий потребленный водолазом, подается в дыхательный мешок через калиброванную дюзу со скоростью примерно 1 - 1,5 литра в минуту или же добавляется водолазом с помощью ручного клапана. При погружении обжим дыхательного мешка компенсируется либо за счет срабатывания автоматического байпасного клапана, либо с помощью ручного клапана, управляемого самим водолазом. Надо заметить, что, несмотря на название «замкнутый», любой ребризёр замкнутого цикла выпускает через травящий клапан пузырьки дыхательного газа во время всплытия. Чтобы избавиться от пузырей, на травящие клапаны устанавливают колпачки из мелкой сетки или поролона. Это простое устройство весьма эффективно и снижает диаметр пузырьков до 0,5 мм. Такие пузырьки полностью растворяются в воде уже через полметра и не демаскируют водолаза на поверхности.
Ограничения, присущие кислородным ребризёрам замкнутого цикла, обусловлены в первую очередь тем, что в данных аппаратах применяется чистый кислород, парциальное давление которого и является ограничивающим фактором по глубине погружения. Так, в спортивных (рекреационных и технических) системах обучения этот предел составляет 1,6 ата, что ограничивает глубину погружения 6-ю метрами в теплой воде при минимальной физической нагрузке. В военно-морском флоте ФРГ такой предел составляет 8 метров, а в ВМФ СССР - 22 метра.
Ребризёр замкнутого цикла с ручной подачей кислорода - mCCR или KISS
Эта система называется ещё K.I.S.S. (Keep It Simple Stupid) и изобретена канадцем Гордоном Смитом. Это ребризёр замкнутого цикла с приготовлением смеси «на лету» (selfmixer), но в максимально простом исполнении. Принцип работы аппарата состоит в том, что используются 2 газа. Первый, называемый дилюэнтом, автоматически или вручную подается в дыхательный мешок аппарата через легочной автомат или байпасный клапан соответственно для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении. Второй газ (кислород) подается в дыхательный мешок через калиброванную дюзу с постоянной скоростью, меньшей, однако, чем темп потребления кислорода водолазом (примерно 0,8-1,0 литров в минуту). При погружении водолаз обязан сам контролировать парциальное давление кислорода в дыхательном мешке по показаниям электролитических датчиков парциального давления кислорода и добавлять недостающий кислород с помощью ручного клапана подачи. На практике это выглядит так: перед погружением водолаз добавляет в дыхательный мешок какое-то количество кислорода, устанавливая по датчикам требуемое парциальное давление кислорода (в пределах 0,4-0,7 ата). В процессе погружения для компенсации по глубине в дыхательный мешок автоматически или вручную добавляется газ-дилюэнт, снижая концентрацию кислорода в мешке, но парциальное давление кислорода всё равно остается относительно стабильным из-за роста давления водяного столба. Достигнув запланированной глубины, водолаз с помощью ручного клапана устанавливает какое-либо парциальное давление кислорода (обычно 1,3) работает на грунте, раз в 10-15 минут контролируя показания датчиков парциального давления кислорода и добавляя при необходимости кислород для поддержания необходимого парциального давления. Обычно за 10-15 минут парциальное давление кислорода снижается на 0,2-0,5 ата в зависимости от физической нагрузки.
В качестве газа-дилюэнта может использоваться не только воздух, но и тримикс или гелиокс , что позволяет погружаться с таким аппаратом на весьма приличные глубины, однако относительное непостоянство парциального давления кислорода в дыхательном контуре затрудняет точный расчет декомпрессии. Обычно с аппаратами, имеющими только индикацию парциального давления кислорода в контуре, погружаются не глубже 40 метров. Если же к контуру подключен компьютер, способный отслеживать парциальное давление кислорода в контуре и рассчитывать декомпрессию на лету, то глубина погружения может быть увеличена. Самым глубоким погружением с аппаратом подобного типа можно считать погружение Матиаса Пфайзера, нырнувшего в Хургаде на 160 (сто шестьдесят) метров. Кроме датчиков парциального давления кислорода Матиас использовал ещё и компьютер VR-3 с кислородным датчиком, который отслеживал парциальное давление кислорода в смеси и рассчитывал декомпрессию с учетом всех изменений дыхательного газа.
Существует большое количество переделок коммерческих, военных и спортивных ребризёров под систему K.I.S.S., но всё это, разумеется, неофициально и под личную ответственность переделавшего и использующего их водолаза.
Ребризёр замкнутого цикла с электронным управлением - eCCR
Собственно, настоящий ребризёр замкнутого цикла (electronicaly controled selfmixer). Первый в истории такой аппарат был изобретен Вальтером Старком и назывался Electrolung. Принцип функционирования состоит в том, что газ-дилюэнт (воздух или тримикс или гелиокс) подается ручным или автоматическим байпасным клапаном для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении, а кислород подается с помощью электромагнитного клапана, управляемого микропроцессором. Микропроцессор опрашивает 3 кислородных датчика, сравнивает их показания и усредняя два ближайших, выдает сигнал на соленоидный клапан. Показания третьего датчика, отличающиеся от двух других сильнее всего - игнорируются. Обычно соленоидный клапан срабатывает раз в 3-6 секунд в зависимости от потребления водолазом кислорода.
Погружение выглядит примерно так: водолаз вводит в микропроцессор два значения парциального давления кислорода, которые электроника будет поддерживать на разных этапах погружения. Обычно это 0,7 ата для выхода с поверхности на рабочую глубину и 1,3 ата для нахождения на глубине, прохождения декомпрессии и всплытия до 3 метров. Переключение осуществляется тумблером на консоли ребризёра. В процессе погружения водолаз обязан контролировать работу микропроцессора для выявления возможных проблем с электроникой и датчиками.
Конструктивно ребризёры замкнутого цикла с электронным управлением практически не имеют ограничений по глубине и реальная глубина, на которой возможно их использование, обусловлена в основном погрешностью кислородных датчиков и прочностью корпуса микропроцессора. Обычно предельная глубина составляет 150-200 метров. Других ограничений электронные ребризёры замкнутого цикла не имеют. Основным недостатком этих ребризёров, существенно ограничивающим их распространение является высокая цена самого аппарата и расходных материалов. Важно помнить, что обычные компьютеры и декомпрессионные таблицы не подходят для погружений с электронными ребризёрами, поскольку парциальное давление кислорода остается неизменным на протяжении практически всего погружения. С ребризёрами такого типа должны использоваться либо специальные компьютеры (VR-3, VRX, Shearwater Predator, DiveRite NitekX, HS Explorer) или же погружение должно рассчитываться предварительно с помощью таких программ, как Z-Plan или V-Planer по минимально возможному парциальному давлению кислорода (при этом необходимо очень строго следить, чтобы значение парциального давления не снижалось ниже расчётного, иначе риск получить ДКБ многократно возрастает). Обе программы рекомендованы для применения производителями и создателями всех электронных ребризёров.
Ребризёры полузамкнутого цикла
Ребризёр полузамкнутого цикла с активной подачей - aSCR
Это наиболее распространенный в спортивном дайвинге тип ребризёра. Принцип его действия в том, что в дыхательный мешок с постоянной скоростью подается через калиброванную дюзу дыхательная смесь EANx Nitrox . Скорость подачи зависит только от концентрации кислорода в смеси, но не зависит от глубины погружения и физической нагрузки. Таким образом, концентрация кислорода в дыхательном контуре остается постоянной при постоянной физической нагрузке. Очевидно, что при таком способе подачи дыхательного газа возникают его излишки, которые удаляются в воду через травящий клапан. Вследствие этого ребризёр полузамкнутого цикла выпускает несколько пузырьков дыхательной смеси не только при всплытии, но и при каждом выдохе водолаза. Стравливается примерно 1/5 часть выдыхаемого газа. Для повышения скрытности на травящие клапаны могут устанавливаться колпачки-дефлекторы, аналогичные применяемым в кислородных ребризёрах замкнутого цикла.
В зависимости от концентрации кислорода в дыхательной смеси EANx (Nitrox)скорость подачи может варьироваться в пределах от 7 до 17 литров в минуту, таким образом, время нахождения на глубине при использовании ребризёра полузамкнутого цикла зависит от объёма баллона с дыхательным газом. Глубина погружения ограничивается парциальным давлением кислорода в дыхательном мешке (не должно превышать 1,6 ата) и установочным давлением редуктора. Дело в том, что истечение газа через калиброванную дюзу имеет сверхзвуковую скорость, что позволяет сохранять подачу неизменной до тех пор, пока установочное давление редуктора превышает давление окружающей среды в два или более раз.
Ребризёр полузамкнутого цикла с пассивной подачей - pSCR
Принцип работы аппарата состоит в том, что часть выдыхаемого газа принудительно стравливается в воду (обычно это 1/7 до 1/5 от объёма вдоха), а объём дыхательного мешка заведомо меньше объёма легких водолаза. За счет этого на каждый вдох через легочной автомат в дыхательный контур подается свежая порция дыхательного газа. Такой принцип позволяет использовать в качестве дыхательной смеси любые газы, кроме воздуха и весьма точно поддерживать парциальное давление кислорода в дыхательном контуре вне зависимости от физической нагрузки и глубины. Поскольку подача дыхательного газа осуществляется только на вдох, а не постоянно, как в случае с ребризёрами с активной подачей, то ребризёр полузамкнутого цикла с пассивной подачей ограничен по глубине только парциальным давлением кислорода в дыхательном контуре. Существенным отрицательным моментом в конструкции ребризёров полузамкнутого цикла с пассивной подачей является то, что автоматика приводится в действие за счет дыхательных движений водолаза, а значит, тяжесть дыхания заведомо больше чем на аппаратах другого типа. Аппараты, использующие подобный принцип работы, предпочитают использовать подводные спелеологи и последователи учения DIR в дайвинге.
Механический селфмиксер - mSCR
Весьма редкая конструкция ребризёра полузамкнутого цикла. Первый такой аппарат был создан и испытан Drägerwerk в 1914 году. Принцип работы следующий: имеются 2 газа (кислород и дилюэнт), которые подаются через калиброванные дюзы в дыхательный мешок, как в ребризёре полузамкнутого цикла с активной подачей. Причем, подача кислорода осуществляется с постоянной объемной скоростью, как в замкнутом ребризёре с ручной подачей, а дилюэнт поступает через дюзу с дозвуковой скоростью истечения, причем количество подаваемого дилюэнта увеличивается с увеличением глубины. Компенсация обжима дыхательного мешка осуществляется подачей дилюэнта через автоматический байпасный клапан, а избытки дыхательной смеси стравливаются в воду так же, как в случае с ребризёром полузамкнутого цикла с активной подачей. Таким образом, только за счет изменения давления воды в процессе погружения происходит изменение параметров дыхательной смеси, причем в сторону уменьшения концентрации кислорода при увеличении глубины. Механическим селфмиксерам свойственно изменение концентрации кислорода в дыхательном мешке при изменении физической нагрузки, и это прямое следствие того, что их принцип действия очень схож с принципом, по которому построены полузамкнутые ребризёры с активной подачей.
Ограничения по глубине для механического селфмиксера такие же, как для ребризёра полузамкнутого цикла с активной подачей с тем исключением, что только установочное давление кислородного редуктора должно превышать давление окружающей среды в 2 и более раз. По времени же селфмиксер в основном ограничен объёмом газа-дилюэнта, скорость подачи которого увеличивается с глубиной. В качестве газа-дилюэнта могут использоваться воздух, Trimix и HeliOx .
Ребризёр полузамкнутого цикла с активной подачей с приготовлением смеси в процессе подачи
Очень редкая конструкция ребризёра полузамкнутого цикла. Данный тип ребризёра по своему принципу работы полностью аналогичен ребризёру полузамкнутого цикла с активной подачей за исключением того, что дыхательная смесь приготавливается не заранее, а в процессе работы ребризёра. Принцип работы следующий: имеются 2 газа (кислород и дилюэнт), которые подаются через калиброванные дюзы в дыхательный мешок, так же как в ребризёре полузамкнутого цикла с активной подачей. Подача и кислорода и дилюэнта происходит с постоянной скоростью независимо от глубины, при этом газы смешиваются в дыхательном мешке. В зависимости от скорости подачи кислорода и дилюэнта, мы получаем нужный нам газ. Данному типу ребризёра присущи все недостатки, что и ребризёру полузамкнутого типа с активной подачей, кроме того, он сложнее конструктивно и требует как минимум два баллона с газами (в то время как для нормальной работы aSCR необходим только один баллонон с газом). Преимущество ребризёров этого типа состоит в том, что нет нужды заранее готовить дыхательную смесь и есть возможность задавать нужный газ в контуре (регулируя скорость подачи О2 и дилюэнта) не меняя исходные газы, а лишь их пропорцию. В качестве газа-дилюэнта могут использоваться: воздух, Trimix и HeliOx .
Регенеративные ребризёры
Регенеративные ребризёры могут работать как по замкнутой, так и по полузамкнутой схеме дыхания. Основное их отличие в том, что кроме (вместо) обычного поглотителя углекислого газа используется регенеративное вещество: О3 (о-три), ВПВ или ОКЧ-3 созданное на основе пероксида натрия . Регенеративное вещество способно не только поглощать углекислый газ, но и выделять кислород. Принцип работы регенеративного ребризёра состоит в том, что потребление кислорода водолазом компенсируется не только за счет подачи свежей дыхательной смеси из баллона, но и за счет выделения кислорода регенеративным веществом.
Классическими представителями регенеративных ребризёров можно назвать аппараты ИДА-59, ИДА-71, ИДА-72, ИДА-75, ИДА-85.
Отдельно, как наиболее удачную конструкцию можно отметить аппараты типа ИДА-71, которые до сих пор используются в подразделениях боевых пловцов и водолазов-разведчиков. Конструкция аппарата и принцип его работы просты и доступны. При грамотной эксплуатации он очень надёжен. Несмотря на его «почтенный» возраст (в принципе, аппарат считают морально устаревшим) считается наиболее удачной конструкцией аппаратов подобного типа и выпускается до сих пор (завод «Респиратор»). Аппараты ИДА-75 и ИДА-85 были выпущены опытной серией, но в связи с развалом СССР в серию так и не пошли. После развала СССР конструкторские бюро пока не изобрели аппарата превосходящего по своим характеристикам ИДА-71.
При спусках в аппаратах замкнутого цикла на чистом кислороде не используются режимы декомпрессии. Согласно Правилам водолазной службы ВМФ, спуски на чистом кислороде разрешены на глубины до 20 метров. При использовании смесей типа АКС и ААКС бездекомпрессионные спуски допускаются на глубины до 40 метров - в аппарате ИДА-71, и до 60 метров в аппаратах ИДА-75 и ИДА-85. Максимально допустимое бездекомпрессионное время пребывания на этих глубинах составляет 30 минут. При превышении указанного времени пребывания выход осуществляется с соблюдением режима декомпрессии.
Подводный дыхательный аппарат относится к области водолазной техники, а именно к подводным дыхательным аппаратам, и может использоваться при проведении водолазных спусков, подводно-спасательных работ, подводных технических работ. Задачей полезной модели является расширение возможностей использования подводного дыхательного аппарата открытого цикла дыхания, повышение безопасности водолазных спусков, упрощение переоборудования подводного дыхательного аппарата и, как следствие, его удешевление. Техническим результатом от использования полезной модели является мобильность размещения поглотительного патрона и баллонов в конструкции подводного дыхательного аппарата открытого цикла.
Полезная модель относится к области водолазной техники, а именно к подводным дыхательным аппаратам, и может использоваться при проведении водолазных спусков, подводно-спасательных работ, подводных технических работ.
Известен подводный дыхательный аппарат открытого цикла (Памятка подводного пловца. Ресурс «Библиотека Черноморского пловца» http://divinginfo.narod.ru/library/Rukovodstvo_dlia_plovtsov_kmas.doc), включающий в свой состав баллон с запорным устройством, редуктор, понижающий давление газовой смеси в баллоне; основные элементы конструкции данного аппарата имеют модульный характер, как следствие, могут размещаться в различных местоположениях, необходимых для конкретной задачи проведения подводных спусков, а именно могут быть размещены на спине, на боку или на груди водолаза, а также могут быть присоединены к основному дыхательному аппарату в качестве резерва. Данный аппарат принят за наиболее близкий аналог заявляемой полезной модели. Недостатком аппарата является то, что он имеет небольшое время защитного действия, обусловленное открытым циклом дыхания.
Известен подводный дыхательный аппарат замкнутого цикла дыхания APDiving Vision (Inspiration. Closed Circuit Rebreather. User Instruction Manual. http://www.apdiving.com/ , http://www.smrebreathers.ru/rebreathers/review/Inspiration_Evolution.htm), содержащий баллоны с запорными устройствами, редуктор, подвесную систему, поглотительный патрон, корпус, клапанную коробку, дыхательные мешки, емкость компенсации плавучести, запасной легочный автомат, выносной манометр. К преимуществам данного аппарата относятся: высокая физиологичность - водолаз, дыша из данного аппарата влажной, теплой, насыщенной кислородом газовой смесью, значительно меньше устает, мерзнет и обезвоживается, чем водолаз в аналогичных условиях, дышащий из аппарата открытого цикла холодным сухим воздухом; большее время защитного действия при сопоставимых с подводными аппаратами открытого цикла дыхания размерах и массе; снижение затрат на проведение спусков за счет экономии дорогих газовых смесей; увеличение бездекомпрессионного предела; обеспечение возможности проведения глубоководных автономных водолазных спусков; обеспечение высокой скрытности погружения, необходимой для выполнения военных задач.
Недостатком данного аппарата является расположение поглотительного патрона и баллонов путем закрепления в жестком корпусе, задаваемое при изготовлении аппарата. Жесткий корпус делает невозможным применение баллонов, имеющих размеры, большие, чем используемые в стандартной комплектации аппарата. Таким образом, конструкция аппарата не может быть изменена пользователем для обеспечения конкретных условий проведения водолазного спуска.
Анализ известных запатентованных решений выявил стремление разработчика к повышению автономности аппарата (патент на изобретение № SU 1722222 от 23.07.1986 г.), улучшению характеристик регенеративных веществ в водолазном дыхательном аппарате (патент на изобретение № RU 2225322 от 30.08.2001 г.), к повышению безопасности использования аппарата замкнутого цикла за счет количества входящих в его состав регенеративных патронов (патент № на изобретение RU 2302973 от 31.12.2002 г.), к улучшению управления формированием дыхательной смеси, поступающей в аппарат (патент на изобретение № RU 2236983 от 11.04.2002 г.), упрощению процедуры переснаряжения регенеративного продукта (патент на изобретение № RU 2254263 от 07.05.2004 г.).
Задачей полезной модели является расширение возможностей использования подводного дыхательного аппарата открытого цикла дыхания, повышение безопасности водолазных спусков, упрощение переоборудования подводного дыхательного аппарата и, как следствие, его удешевление.
Техническим результатом от использования полезной модели является мобильность размещения поглотительного патрона и баллонов в конструкции подводного дыхательного аппарата открытого цикла.
Также техническим результатом является обеспечение механической и тепловой защиты поглотительного патрона, используемого в конструкции подводного дыхательного аппарата.
Задача решается с помощью конструкции подводного дыхательного аппарата открытого цикла дыхания, содержащего баллон с запорным устройством, редуктор, отличающегося тем, что содержит поглотительный патрон, по меньшей мере один, дыхательный мешок, клапанную коробку, соединительные шланги низкого давления.
Также задача решается тем, что устройство содержит чехол для поглотительного патрона.
Также задача решается с помощью размещения баллона на чехле поглотительного патрона.
Также задача решается тем, что устройство содержит ремни крепления баллонов, стропу, хомуты, притягивающие стропу к корпусу патрона, лямки на дыхательных мешках.
Также задача решается тем, что устройство содержит легочный автомат.
Также задача решается тем, что устройство содержит подвесную систему.
Также задача решается с помощью размещения поглотительного патрона на подвесной системе.
Также задача решается тем, что устройство содержит манометр.
Также задача решается тем, что устройство содержит емкость компенсатора плавучести.
Также задача решается с помощью размещения поглотительного патрона на месте расположения баллона.
Также задача решается с помощью размещения поглотительного патрона на баллоне.
Также задача решается с помощью размещения поглотительного патрона сбоку от баллона.
Предлагаемая полезная модель поясняется следующими чертежами:
Фиг.1 Общая схема подводного дыхательного аппарата;
Фиг.2 Подводный дыхательный аппарат с использованием чехла;
Фиг.3 Подводный дыхательный аппарат с использованием стропы и хомутов.
Подводный дыхательный аппарат состоит из следующих узлов и деталей:
Подвесной системы 1, предназначенной для монтажа на ней узлов аппарата и его крепления на теле водолаза;
Клапанной коробки 2 с гофрированными шлангами вдоха и выдоха - обеспечивающей возможность дыхания газовой смесью из аппарата, а также атмосферным воздухом при нахождении на поверхности;
Комплекта дыхательных мешков: вдоха 3 - для снабжения необходимым объемом газовой смеси на вдохе используемой для дыхания водолаза, выдоха 4 - для сбора выдыхаемого воздуха;
Баллона с запорным устройством 5 или двух баллонов с запорными устройствами, предназначенных для содержания запаса газовых смесей;
Редуктора 6 - для понижения давления дыхательной смеси, поступающей из баллона;
Компенсатора плавучести, «крыла» 7, предназначенного для компенсации отрицательной плавучести водолаза, как в момент погружения, так и в момент пребывания на поверхности;
Легочного автомата со шлангом 8 - для дыхания водолаза непосредственно от баллона аппарата в аварийной ситуации;
Выносного манометра 9 - для визуального контроля за давлением газовой смеси в баллоне;
Индикатора кислорода 10 - для визуального контроля парциального давления кислорода;
Поглотительного патрона 11 - для очистки выдыхаемого газа от содержащегося в нем СO2;
Шлангов 12 вдоха и выдоха патрона;
Т-коннекторов 13;
Шланга поддува инфлятора 14;
Шланга поддува мешка вдоха 15;
Шланга поддува мешка выдоха 16;
Шланга подачи газа от редуктора к коллектору 17;
Шланга подачи дыхательной смеси в патрон 18;
Ремней 19;
Чехла 20 (для исполнений с чехлом).
Для расположения поглотительного патрона 11 на спине водолаза его закрепляют на компенсаторе плавучести 7, штатные ремни компенсатора продеваются в петли на боковой поверхности чехла 20 таким образом, чтобы патрон оказался притянутым аналогично баллону аппарата с открытой схемой дыхания. В отличие от последнего, благодаря наличию чехла нет необходимости притягивать патрон с усилием, аналогичным усилию, которое требуется для надежного крепления баллона - благодаря наличию петель поглотительный патрон оказывается надежно закреплен.
Для фиксации баллона малого объема 5 к поглотительному патрону 11, закрепленному на компенсаторе плавучести, в петли чехла поглотительного патрона продеваются ремни для крепления баллонов, которые охватывают баллон малого объема таким образом, чтобы поглотительный патрон оставался снаружи петли ремня.
Для закрепления поглотительного патрона на баллоне с дыхательной смесью, расположенном либо на компенсаторе плавучести на спине водолаза, либо на боковой подвеске, используются ремни того же типа, что и для закрепления баллона на компенсаторе плавучести. Для этого ремни продеваются через петли чехла поглотительного патрона так, что бы они охватывали баллон, к которому будет закреплен патрон, а сам патрон оставался снаружи петли из ремня.
Для непосредственного закрепления поглотительного патрона на боковой подвеске, к петлям чехла при помощи веревок привязываются карабины, которые крепятся к узлам крепления компенсатора плавучести.
Чехол поглотительного патрона состоит из матерчатой сумки, размеры которой точно соответствуют размерам поглотительного патрона и элементов, обеспечивающих его стыковку с другими элементами снаряжения. Горловина сумки, через которую патрон вставляется внутрь, имеет приспособление для стягивания, состоящие из веревки и фиксатора. Для надежной фиксации патрона внутри чехла горловина чехла имеет также стропы с замками.
Для крепления к другим элементам снаряжения чехол поглотительного патрона имеет петли из стропы на боковой и нижней торцевой поверхности (дне «сумки»).
Для перевода аппарата с открытого цикла на замкнутый либо полузамкнутый циклы дыхания, без применения в конструкции аппарата специального чехла, на поглотительном патроне 11 располагаются три стальных хомута, притягивающих стропу к корпусу патрона, таким образом, что бы она образовывала две петли, в которые могут быть продеты ремни крепления баллонов. На чехлах дыхательных мешков 3 имеется несколько пар лямок с креплением для обхвата наплечных лямок подвесной системы аппарата открытого цикла. Стропа с пряжками-фастексами обеспечивает плотную фиксацию дыхательных мешков на теле водолаза.
Поглотительный патрон при этом крепится к аппарату двумя способами:
Установкой патрона сбоку от заспинного баллона. Это обеспечивается путем продевания баллонных ремней подвесной системы в петли на поглотительном патроне;
Установкой патрона на место заспинного баллона. При этом баллонные ремни также продеваются в петли, но при этом ремни охватывают патрон, аналогично тому, как это делается при установке баллона.
Предлагаемое в качестве полезной модели техническое решение, используемое в конструкции подводного дыхательного аппарата, позволяет размещать поглотительный патрон аппарата в различных местах снаряжения, а именно:
На спине водолаза, путем фиксации на компенсаторе плавучести;
На спине водолаза или на боковой подвеске, при фиксации на баллоне с дыхательной смесью;
На боку водолаза, путем крепления непосредственно за крепежные узлы подвесной системы компенсатора плавучести.
Кроме того, при использовании легких тканевых материалов решение позволяет крепить баллоны малого объема непосредственно к чехлу поглотительного патрона, достигается уменьшение размеров и веса соединительного узла аппарата, обеспечивается механическая и тепловая защита поглотительного патрона.
Возможность перевода аппаратов открытого цикла на замкнутый и полузамкнутый цикл увеличивает время защитного действия аппарата, при этом для выполнения простых задач имеется возможность перевести аппарат обратно на работу по открытому циклу, сняв модуль расширения.
Изготовлены и переданы в эксплуатацию дыхательные аппараты производства ОАО «КАМПО», в которых реализуется заявляемое в качестве полезной модели техническое решение. Аппарат может быть изготовлен в условиях серийного машиностроительного производства с использованием оборудования общего применения без дополнительных капитальных вложений.
Формула полезной модели
1. Подводный дыхательный аппарат открытого цикла дыхания, содержащий баллон с запорным устройством, редуктор, отличающийся тем, что содержит поглотительный патрон, по меньшей мере, один дыхательный мешок, клапанную коробку, соединительные шланги низкого давления.
2. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит чехол для поглотительного патрона.
3. Устройство по п.2, отличающееся тем, что баллон размещен на чехле поглотительного патрона.
4. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит ремни крепления баллонов, стропу, хомуты, притягивающие стропу к корпусу патрона, лямки на дыхательных мешках.
5. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит емкость компенсатора плавучести.
6. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит легочный автомат.
7. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит подвесную систему.
8. Устройство по п.7, отличающееся тем, что поглотительный патрон размещен на подвесной системе.
9. Устройство по п.1, отличающееся тем, что содержит манометр.
10. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поглотительный патрон размещен на баллоне.
11. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поглотительный патрон размещен на месте расположения баллона.
12. Устройство по п.1, отличающееся тем, что поглотительный патрон размещен сбоку от баллона.
Враг не пройдет! Даже под водой
Схема работы и органы управления ребризера «Inspiration»
Тем не менее масштаб выполняемых им задач был огромен. В день «X» советский морской спецназ должен был высадиться с многочисленных подводных лодок, самолетов, вертолетов, с коммерческих и промысловых кораблей под чужими флагами. Черные призраки, внезапно появившиеся из-под воды, должны были вывести из строя всю систему противолодочной обороны в Атлантике, Тихом океане и Средиземном море, уничтожить центры управления и связи морских соединений NATO, заблокировать передовые базы, захватить важные стратегические объекты и удержать их до момента высадки главного десанта. Готовился морской спецназ очень даже серьезно, участвуя в многочисленных боевых действиях по всему миру — Анголе, Вьетнаме, Египте, Никарагуа, Эфиопии, совершая «круизы» по иностранным портам с целью рекогносцировки и постоянно тренируясь на кораблях Академии наук СССР и в секретных отсеках плавучих рыбоконсервных заводов. По данным NATO, советский подводный спецназ нелегально высаживался только на побережье Швеции и Норвегии более 150 раз. Большинство же вылазок остались незамеченными. Диверсанты не оставляли за собой следов. Даже таких эфемерных, как пузыри на воде.
Следы на воде
Пузыри на воде — вот первое, что притягивает взгляд внешнего наблюдателя, когда он глазеет на любительские подводные погружения. Отсутствие пузырей — тревожный признак и обычно сопровождается активными действиями по подготовке и началу спасательной операции. Однако есть одно исключение — погружение с ребризерами (от англ. «rebreather»). Дайвер с ребризером в воде практически бесшумен, как и обитатели подводного царства, — он не выпускает булькающих пузырей, и водоплавающие принимают его «за своего».
Широко распространенный
в качестве основного оборудования для погружений акваланг конструкции Кусто-Ганьяна является дыхательным аппаратом открытого цикла: ныряльщик вдыхает воздух из баллона, а выдыхает его в воду. При этом во вдыхаемом воздухе содержится 21% кислорода, а в выдыхаемом около 16% (при нормальном атмосферном давлении, то есть на поверхности воды). Таким образом, большая часть воздуха просто расходуется впустую. Если же выдыхаемый воздух очистить от углекислого газа и обогатить кислородом, его можно использовать повторно. Это осуществляется химпоглотителями и добавлением небольших порций кислорода (а вообще, с увеличением глубины потребность в кислороде уменьшается за счет увеличения его парциального давления). Парциальное давление — давление компонента газовой смеси, которое он оказывал бы, если бы один занимал объем всей смеси.
Немного истории
На этих принципах и основаны дыхательные аппараты закрытого или полузакрытого цикла — ребризеры. Не стоит думать, что это достижение современных технологий. Первый ребризер был разработан англичанином Генри Флеуссом еще в 1876 году. Ребризер Флеусса представлял собой прорезиненную матерчатую оболочку, дыхательный мешок, медный цилиндр с кислородом и поглотителем углекислого газа. В качестве поглотителя использовалась пенька, пропитанная едким натром (гидроксидом натрия). При необходимости кислород добавлялся вручную. Хотя этот аппарат сейчас кажется примитивным — для тех времен он работал весьма неплохо, позволяя проводить под водой до 3 часов. Глубина погружения с аппаратом Флеусса была ограничена из-за использования чистого кислорода (чистый кислород токсичен уже при погружении на 5−7 м, но в то время этот факт не был известен). Тем не менее в 1880 году известный английский водолаз Александер Ламберт погрузился в аппарате Флеусса, чтобы загерметизировать люк в затопленном туннеле. Люк находился в 300 м от входа в туннель на глубине 20 м!
В 1907 году немецкая компания Draeger представила ребризер для спасения людей с тонущих подводных лодок. Этот ребризер, как и аппарат Флеусса, во многом послужил основой для разработки в 1911 году англичанином Робертом Дэвисом, директором компании Siebe Gorman, аппарата собственной конструкции, названного «Davis False Lung» («Искусственное легкое Дэвиса»). В 1915 году съемочная группа первого подводного фильма, снятого по книге Жюля Верна «Двадцать тысяч лье под водой», использовала во время съемок именно модифицированные ребризеры Флеусса-Дэвиса.
С началом Второй мировой войны появляется необходимость в тайных подводных операциях и ребризеры прочно занимают ведущее место среди подводного оборудования военно-морских флотов многих стран.
В 1968-м доктор Уолтер Старк разрабатывает Electrolung — первый дыхательный аппарат замкнутого цикла, управляемый электроникой. Это был качественный шаг вперед в технологии, которая до этого оставалась традиционной и базировалась на механическом дозировании газов.
До середины 1990-х годов основными пользователями ребризеров были военные, исследователи и профессиональные водолазы. Военные ценили в аппаратах закрытого цикла малозаметность и бесшумность (присутствие боевых подводных пловцов не выдают пузыри), немагнитность (ребризер может быть изготовлен из немагнитных материалов). Исследователи подводного мира — отсутствие пузырей (обитатели подводного мира не пугаются, их легче фотографировать и изучать). Водолазам ребризеры давали возможность погружаться на большие глубины и проводить там большее время, увеличивая эффективность работы.
С середины 1990-х годов ребризеры на газовых смесях начали потихоньку завоевывать рынок любительского дайвинга. Сейчас выпускается довольно много моделей ребризеров для любительских погружений, и хотя стоимость их достаточно высока (от $2−5 тыс. за полузакрытые системы до $8−15 тыс. за системы с закрытым циклом), они приобретают все большую популярность.
Закрытая дыхательная система
Дыхательный аппарат полностью закрытого цикла состоит из двух небольших баллонов и системы поглощения углекислого газа. Один баллон содержит кислород, второй — газ-разбавитель (дилюент). Существует системы, работающие на чистом кислороде (без разбавителя), но глубина погружения с ними ограничена 5−7 м (из-за токсичности чистого кислорода), в основном такими были старые военные системы.
В качестве поглотителя обычно используются гидроксид натрия (едкий натр), или гидроксид кальция (гашеная известь), или их смесь. Выдыхаемый воздух пропускается через поглотитель и попадает в дыхательный мешок (counterlung — противолегкое). Вдох осуществляется из дыхательного мешка. Иногда он разделен на две части — для вдоха и для выдоха. Датчики давления и содержания кислорода и углекислого газа дают сигналы электронной системе, которая с помощью электромагнитных клапанов при необходимости производит добавление кислорода и газа-разбавителя (система управления старается в любых условиях поддерживать парциальное давление кислорода в безопасных пределах).
При необходимости можно подавать кислород из одного баллона или газ-разбавитель из другого вручную. В качестве газа-разбавителя можно использовать в зависимости от стоящих задач воздух, нитрокс (смесь кислорода и азота с большим, чем 21%, содержанием кислорода), или специальные смеси (например, для сверхглубоких погружений используют Trimix («тримикс») — смесь, состоящую из гелия, азота и с невысоким содержанием кислорода).
Система закрытого цикла при нахождении на постоянной глубине не выпускает никаких пузырей. При уменьшении глубины объем дыхательной смеси в дыхательном мешке возрастает и излишки стравливаются через клапан. При увеличении глубины дыхательный мешок автоматически или вручную пополняют газом-разбавителем для поддержания постоянного объема.
Полузакрытая дыхательная система
Отличается от закрытой наличием всего одного баллона с дыхательной смесью. Обычно в качестве такой смеси используется нитрокс (смесь кислорода и азота с большим, чем 21%, содержанием кислорода). Чтобы компенсировать расход кислорода (азот не расходуется в процессе дыхания), в полузакрытых системах часть смеси при выдохе выпускается в воду (до 25% от объема выдоха). Для снижения шума перед выпуском смесь пропускается через специальный фильтр, который «дробит» пузырьки на более мелкие и рассеивает их за спиной дайвера.
Надежность
Отказ какого-либо из компонентов ребризера под водой может привести к смерти дайвера. Поэтому производители принимают все возможные меры для повышения их надежности. Датчики, индикаторы и электромагнитные клапаны многократно дублируются. Кроме этого, в ребризере обычно предусмотрена независимая аварийная система — на случай полного отказа. В качестве аварийной системы обычно выступает аппарат открытого цикла (точнее, редуктор-регулятор), присоединенный к баллону ребризера с дыхательной смесью или независимому маленькому баллону. Это дает возможность дайверу даже при полном отказе или аварии ребризера всплыть на поверхность.
Преимущества
Первый основный плюс ребризера — большое время погружения. Одной зарядки ребризера хватает, в зависимости от модели, глубины погружения и интенсивности дыхания, на 2−5 часов погружений.
Ребризеры также значительно увеличивают бездекомпрессионные пределы. Некоторые наиболее сложные закрытые кислородно-управляемые системы могут даже оптимизировать содержание кислорода для дыхания в газовой смеси согласно профилю погружения.
Еще одно преимущество ребризеров — сохранение тепла и влаги. В системах с открытой схемой дыхания, особенно в условиях холодной воды, расходуется тепло на согревание вдыхаемого воздуха и происходит обогащение его водяными парами. В ребризерах при поглощении углекислого газа выделяется тепло. Поскольку выдох не происходит в воду, тепло и водяной пар сохраняются в пределах замкнутого цикла.
Как уже было сказано выше, ребризеры производят значительно меньше шума и пузырей, что позволяет приближаться даже к самым пугливым обитателям морских глубин и наблюдать за их жизнью (с обычным аквалангом это зачастую просто невозможно).
Недостатки
За преимущества ребризеров приходится платить высокую цену. Прежде всего, в прямом смысле этого слова. Стоимость полузакрытых систем составляет от $2 до $8 тыс., полностью закрытых — от $8 до $15 тыс. И надежды, что они подешевеют в ближайшем будущем, довольно мало.
Ребризеры требуют регулярного технического обслуживания после каждого погружения — более-менее простого у полузакрытых систем (проверка и замена поглотителя углекислого газа, очистка шлангов) и более сложного у закрытых. Электронные датчики парциального давления кислорода должны регулярно проверяться и периодически калиброваться.
Обучение плаванию с ребризерами также находится пока еще в зачаточном состоянии, хотя ситуация меняется довольно быстро. Все производители подобных аппаратов имеют собственные требования к подготовке. В настоящее время есть 4 организации (IANTD, TDI, PSA, ANDI), стандартизировавшие курсы обучения. Теперь аппараты закрытого цикла достаточно доступны. Можно после нескольких часов инструктажа совершить только одно погружение или пройти полный глубоководный курс с сертификацией (3−7 дней, $500−1500, стоимость обучения часто входит в цену аппарата).
Аппарат соответствует требованиям ГОСТ Р 53256-2009. Автономный дыхательный аппарат замкнутого цикла, работающий на сжатом кислороде с избыточным подмасочным давлением предназначен для защиты органов дыхания и зрения человека при долгосрочном использовании в задымленной или токсичной газовой среде. Применяется при спасательных работах в шахтах, на пожарах, в замкнутом пространстве, во время спасательных работ в тоннелях и работе с вредными веществами.
Все модификации АП "Альфа" выполнены в виде ранца, нагрузка от которого при ношении распределяется на плечи и бедра. Аппарат снабжен манометром, который показывает оставшееся количество кислорода и производит два визуальных тревожных сигнала и один звуковой сигнал, показывающие состояние системы.
Система замкнутого цикла обеспечивает переработку выдыхаемого воздуха, устраняет двуокись углерода, возмещает потребленный кислород, поглощает конденсат и охлаждает вдыхаемый и выдыхаемый воздух.
Избыточное давление обеспечивает внутреннее давление под маской немного выше наружного атмосферного давления. Это обеспечивает 100% защиту органов дыхания и зрения от попадания внешней атмосферы под маску.
| Технические характеристики | |
|---|---|
| Тип респиратора | Автономный, замкнутого цикла, со сжатым кислородом. |
| Время защитного действия | До 4 часов |
| Габариты | 584 x439 x178 мм |
| Масса снаряженного аппарата (без заряда хладоагента и защитных чехлов) |
Не более 14 кг |
| Условия работы | |
| Температура | от минус 40°С до +60°С |
| Относительная влажность | 0 -100% |
| Аккумулятор | |
| Срок службы | 200 часов или 6 месяцев |
| Тип | могут применяться только типы, приведенные ниже:
|
| Поглотитель углекислого газа |
|
| Дыхательный объем | > 6,0 литров |
