Погружение с ребризером
-
Погружение с ребризером
- Подводное плавание с использованием ребризеров для рециркуляции дыхательного газа
- Преимущества: повышенная газоустойчивость, низкий уровень шума, отсутствие пузырьков
-
Преимущества ребризеров
- Экономичное использование газа
- Возможность длительных и глубоких погружений
- Отсутствие пузырьков и шума
- Оптимизация содержания инертных газов
- Комфортное дыхание и меньшее обезвоживание
-
Недостатки ребризеров
- Высокая стоимость и сложность эксплуатации
- Более критичные пути выхода из строя
- Риск отравления кислородом на больших глубинах
- Сложность обслуживания и тестирования
- Необходимость иметь дополнительные баллоны для спасения
-
Сравнение с аквалангами
- Ребризеры удерживают большую часть выдыхаемого газа для повторного использования
- Экономия газа пропорциональна давлению окружающей среды
- Ребризеры добавляют газ для компенсации сжатия и выпускают газ для предотвращения расширения
-
Требования к безопасности
- Понимание систем и тщательное обслуживание
- Приобретение практических навыков эксплуатации и устранения неисправностей
- Отказоустойчивая конструкция для снижения риска выхода из строя
-
Альпинизм и ребризеры
- Альпинизм с ребризерами не рекомендуется из-за высокого риска смерти при отказе ребризера.
- Основное различие между ребризерами и аквалангами — точный контроль нейтральной плавучести.
-
Функция ребризера
- Ребризер удаляет углекислый газ, восполняет кислород и подает рециркулированный газ.
- Продолжительность дыхания скруббера зависит от типа и размера скруббера, температуры и давления.
-
Контроль качества смеси
- Основная задача ребризера — поддерживать парциальное давление кислорода в смеси.
- Гипоксия смертельно опасна для дайверов с ребризерами.
-
Типы ребризеров
- Кислородные ребризеры: смесь становится статичной при 100% кислорода, парциальное давление зависит от глубины.
- Полузакрытые ребризеры: состав контура зависит от типа системы подачи газа и газовой смеси.
- Замкнутые ребризеры: дайвер контролирует газовую смесь вручную.
-
Заданные значения
- Заданное значение — предельное значение парциального давления кислорода.
- Система управления активирует электромагнитный клапан для корректировки содержания кислорода.
-
Стойкость к воздействию газа
- Газовыделение зависит от системы управления впрыском.
- Используемая модель управления влияет на срок службы газа.
-
Расчет сочетания циклов
- В полузакрытых ребризерах газовая смесь зависит от настроек и нагрузки водолаза.
- Парциальное давление кислорода регулируется расходом газа и потреблением кислорода.
-
Постоянный массовый расход
- Парциальное давление кислорода регулируется расходом подаваемого газа и потреблением кислорода.
- Изменение доли кислорода описывается дифференциальным уравнением.
-
Уравнение для расчета кислородной фракции в замкнутом контуре
- Уравнение для расчета кислородной фракции в замкнутом контуре включает параметры подачи газа, расхода газа и объем кислорода.
- Формула: F_{O2loop} = (Qfeed × FO2feed — VO2) / (Qfeed — VO2).
-
Пассивное добавление кислорода
- В пассивном добавлении кислорода парциальное давление контролируется дыхательным ритмом дайвера.
- Клапан подачи газа открывается при пустом баллоне, что позволяет поддерживать постоянный объем газа в контуре.
- Изменение кислородной фракции описывается дифференциальным уравнением.
-
Расчет кислородной фракции в пассивном добавлении
- Уравнение для расчета кислородной фракции в пассивном добавлении включает параметры подачи газа, расхода газа и объем кислорода.
- Формула: F_{O2loop} = (Qdump + VO2) × FO2feed — VO2 / Qdump.
-
Влияние температуры на кислородную фракцию
- Температура в контуре может влиять на кислородную фракцию, что требует коррекции.
- Коррекция учитывает температуру газа в контуре и может привести к снижению кислородной фракции.
-
Максимальная рабочая глубина
- Максимальная рабочая глубина (MOD) для замкнутых контуров обычно основана на MOD разбавителя.
- Для SCRs MOD рассчитывается на основе полной силы подачи газа.
- Для пассивных систем MOD может быть рассчитан на основе расчетных значений кислородной фракции.
-
Безопасность дайвинга с ребризерами
- Дайверы должны быть готовы к немедленному реагированию на критические отказы оборудования.
- Ребризеры имеют повышенный риск механических и электрических отказов, но это можно снизить с помощью хорошего дизайна и обучения.
- Важно соблюдать пред- и пост-дисковое обслуживание, чтобы избежать критических отказов.
-
Риски и опасности
- Дайверы с ребризерами подвержены риску внезапного обморока из-за гипоксии.
- Возможны судороги из-за кислородной токсичности.
- Неправильная конфигурация или неисправность скруббера могут вызвать дисбаланс углекислого газа.
-
Проблемы с углекислым газом
- Углекислый газ может накапливаться быстрее, чем поглотитель может справиться.
- Это происходит при тяжелой работе, быстром плавании или на большой глубине.
- Решение: снизить усилия и дать поглотителю догнать.
-
Эффективность скруббера
- Эффективность скруббера может снижаться на глубине из-за давления.
- Низкие температуры в скруббере также замедляют реакцию.
- Гиперкапния может вызвать когнитивные нарушения.
-
Рекомендации по дыханию
- Дивер должен постоянно дышать, чтобы поддерживать постоянный поток газа.
- Избегать прерывистого дыхания, как при использовании открытого контура.
- Постоянное дыхание смешивает газ, предотвращая образование кислородных и безкислородных объемов.
-
Проблемы с химическими реагентами
- «Едкий коктейль» может образоваться при контакте воды с содой.
- Дивер должен немедленно перейти на открытый контур и прополоскать рот.
- Медленный запуск химических реагентов, таких как Chemox, требует использования хлорат-свечи.
-
Загрязнение дыхательной системы
- Дыхательная система может загрязняться патогенами при неправильной очистке.
- Патогены могут заразить последующих пользователей.
-
Ограничения типов ребризеров
- Каждый тип ребризера имеет свои ограничения по безопасной рабочей глубине и специфическим опасностям.
- Кислородные ребризеры просты и надежны, но имеют ограниченную глубину из-за токсичности кислорода.
- Активные добавки SCR имеют высокий риск гипоксии при отказе системы.
- Постоянные массовые потоки SCR имеют фиксированную выносливость, но требуют мониторинга кислорода.
- Контролируемые по требованию SCR обеспечивают стабильную кислородную фракцию, но требуют предупреждения о прекращении подачи газа.
- Пассивные добавки SCR предупреждают о снижении объема газа, но могут быть неэффективны при быстром подъеме.
- Некомпенсированные пассивные добавки SCR имеют ограниченную глубину и требуют переключения на открытый контур.
- Компенсированные пассивные добавки SCR обеспечивают более стабильную кислородную фракцию, но требуют точного расчета экстракции.
-
Объем газа в системе
- Объем газа, сбрасываемого системой, фиксирован для данной глубины.
- Отношение объема газа к объему дыхания изменяется обратно пропорционально давлению.
- Эффект: количество газа, сбрасываемого системой, остается постоянным, независимо от глубины.
-
Ограничения системы
- Механическая сложность и масса оборудования.
- Линейность компенсации ограничена структурными соображениями.
- Система может обеспечить почти идентичный дыхательный газ на большой глубине.
-
Смешанный газ CCR
- Обеспечивает оптимизированную газовую смесь для любой глубины и длительности.
- Требует контроля состояния системы и принятия мер при отклонении от заданного состояния.
- Необходимы датчики и системы управления.
-
Машинно управляемый CCR
- Требует внимания и навыков дайвера для поддержания газовой смеси.
- Использует электрохимические датчики и электронные приборы.
- Дайвер должен постоянно проверять состояние оборудования.
-
Электронно управляемый CCR
- Использует электронные схемы для мониторинга состояния газа в реальном времени.
- Эффективен, но возможны критические неисправности.
- Требует нескольких датчиков для предотвращения фатальных последствий.
-
Режимы отказа
- Отказ скруббера: неплотная упаковка абсорбента, загрязнение уплотнений, недостаточное время реакции.
- Исчерпание активного ингредиента: недостаточное время реакции, низкая температура, высокая нагрузка.
- Замораживание абсорбента: предотвращает доступ углекислого газа к абсорбенту.
- Заливание скруббера: может вызвать ожоги и увеличить сопротивление дыханию.
-
Последствия отказов
- Неудачное удаление углекислого газа приводит к гиперкапнии.
-
Проблемы с углекислым газом
- Углекислый газ может накапливаться в баллоне, что приводит к гиперкапнии.
- Симптомы гиперкапнии включают сильное желание дышать и невозможность контролировать дыхание.
- Для предотвращения этого используется клапан аварийного переключения.
-
Мониторинг температуры
- Температура в баллоне может указывать на состояние реакции между углекислым газом и содой.
- Однако, это не всегда точно, так как датчики измеряют только вдоль линии.
-
Обучение и проверка
- Дайверы должны планировать и контролировать время работы абсорбента.
- Перед погружением необходимо проверить работу баллона, чтобы убедиться в отсутствии утечек.
-
Датчики углекислого газа
- Датчики углекислого газа не всегда полезны для мониторинга состояния баллона.
- Они должны использоваться как аварийное устройство для предупреждения о необходимости аварийного переключения.
-
Кислородный мониторинг
- Кислородные датчики могут быть чувствительны к воде и износу.
- Рекомендуется использовать несколько датчиков для повышения надежности.
-
Управление отказами датчиков
- Использование нескольких датчиков с независимой схемой снижает риск одновременного отказа.
- Голосовая логика позволяет определить неисправный датчик, но не гарантирует полную надежность.
-
Факторы, влияющие на надежность
- Статистическая зависимость датчиков может быть уменьшена путем использования датчиков разных производителей и калибровки с разными газами.
- Периодическая калибровка датчиков во время погружения также может повысить надежность.
-
Калибровка и проверка
- Метод позволяет калибровать систему при более высоком парциальном давлении кислорода.
- Проверка включает сравнение показаний датчика с известными значениями.
- Тест проверяет датчик, датчик давления и газовую смесь.
-
Отказ системы контроля подачи кислорода
- Отказ системы может привести к гипоксии или гиперксии.
- Возможны два подхода: дублирование системы или ручное управление.
- Большинство систем имеют ручной режим управления.
-
Затопленность контура
- Затопленный контур может увеличить сопротивление дыханию.
- Важно проверять утечки и избегать повреждений.
- Некоторые системы имеют механизмы для удаления воды.
-
Утечка газа
- Утечка газа может быть признаком повреждения.
- Важно проверять уплотнения и заменять компоненты.
- Мелкие утечки могут быть терпимы, крупные требуют выхода из воды.
-
Засорение отверстия CMF
- Засорение отверстия может привести к гипоксии.
- Важно проверять и чистить отверстие перед каждым погружением.
- Некоторые системы используют два отверстия для снижения риска.
-
Риски и статистика
- Использование ребризеров увеличивает риск смерти.
- Статистика показывает, что риск смерти при использовании ребризеров в 100 раз выше, чем при использовании открытого контура.
- EN 14143 требует анализа отказов, но большинство производителей не публикуют результаты.
- Анализ показывает, что риск отказа оборудования в 23 раза выше, чем у открытого контура.
- Человеческий фактор также является важным фактором аварий.
-
Проблемы и надежность электроники
- Электронные компоненты в подводных аппаратах часто выходят из строя, но ошибки людей встречаются чаще.
- Современные модели электронных компьютеров для дайвинга стали более надежными.
-
Система управления ребризером
- Система управления ребризером включает датчики давления, кислорода, температуры, часы и другие компоненты.
- Система уязвима к критическим отказам, таким как отказ питания, датчика кислорода, соленоида или блока управления.
-
Резервирование и надежность
- Механические компоненты относительно надежны, но электронные датчики и системы управления требуют улучшения.
- Использование нескольких датчиков кислорода и резервирование цепей управления повышают надежность.
-
Программное обеспечение и безопасность
- Программное обеспечение включает модули для измерения давления, контроля кислорода, расчета декомпрессии и пользовательского интерфейса.
- Разделение пользовательского интерфейса и блока управления повышает надежность системы.
-
Статистика и причины смертей
- В 94% случаев смерти от использования ребризеров причиной является утопление.
- В военных случаях утопление после потери сознания встречается реже благодаря протоколам безопасности.
-
Меры по снижению рисков
- Использование ремней для удержания мундштука снижает риск утопления.
- Полнолицевые маски и байпасные клапаны также снижают риск гиперкапнии.
- Мониторинг углекислого газа и использование аварийных сигналов улучшают безопасность.
-
Процедурные меры
- Использование электронных чек-листов и проверка каждого этапа подготовки важны для безопасности.
- Статистика показывает, что смертность от использования ребризеров снизилась, но данные ограничены.
-
Стандартные процедуры
- Перед использованием ребризера необходимо заполнить абсорбирующий материал и проверить герметичность.
- Проводятся тесты на герметичность при положительном и отрицательном давлении.
-
Проверка и калибровка
- Проверка на утечку газа и воды
- Калибровка кислородных датчиков
- Автоматические проверки на электронных устройствах
-
Подготовка к использованию
- Заполнение канистры содалаймом
- Проверка на утечку
- Проверка на положительное давление
-
Предотвращение затопления
- Закрытие клапана перед снятием мундштука
- Использование одной руки для закрытия клапана
-
Мониторинг кислорода
- Контроль парциального давления кислорода
- Автоматические системы контроля на электронных устройствах
- Ручная регулировка смеси при необходимости
-
Мониторинг углекислого газа
- Отсутствие электронного контроля на большинстве устройств
- Необходимость постоянного наблюдения за признаками проблемы
-
Промывка петли
- Временное восстановление газовой смеси
- Снижение уровня углекислого газа
-
Вентиляция петли
- Выпуск газа для снижения давления
- Методы сброса газа вручную или через нос
-
Спуск и подъем
- Компрессия газа при спуске
- Использование автоматического клапана для предотвращения повреждений
- Расширение газа при подъеме
- Необходимость ручного добавления кислорода
-
Контроль плавучести
- Использование сухого костюма или компенсатора плавучести
- Настройка центра плавучести с помощью трим-весов
-
Послепогружные проверки и обслуживание
- Осмотр на износ и повреждения
- Промывка, сушка и хранение
- Плановое обслуживание и замена компонентов
-
Аварийные процедуры
- Знание и выполнение аварийных процедур
- Использование системы аварийного дыхания
-
Система аварийного дыхания
- Необходимость в альтернативном источнике дыхания
- Типы систем аварийного дыхания: «dilout», «oxygen bailout», независимая система
-
Дополнительные баллоны и их преимущества
- Большие баллоны позволяют перевозить больше газа, обеспечивая защиту при подъеме.
- Газовая смесь должна быть тщательно подобрана для всех глубин подъема.
- При длительных погружениях могут потребоваться несколько спасательных баллонов.
-
Система аварийного ребризера
- Независимая система аварийного ребризера подключается к основному мундштуку.
- Система спасения зависит от профиля погружения и квалификации дайвера.
- Контур ребризера должен быть изолирован от воды для предотвращения затопления.
-
Предохранительный клапан
- Спасательный клапан (BOV) переключает с первичного замкнутого контура на аварийный.
- Предохранительный клапан разомкнутого контура может заменять закрытое состояние клапана на поверхности.
- Подача газа в BOV может осуществляться из бортового баллона или внешнего газа.
-
Выход из системы для разомкнутого контура
- Переход к разомкнутому контуру возможен при неопределенности проблемы.
- Процедура спасения зависит от конструкции ребризера и оборудования.
- Можно использовать полнолицевую маску с дополнительным отверстием для впускного клапана.
-
Спасение команды
- Использование аварийного газа для спасения одного дайвера.
- Вероятность отказа дыхательного аппарата у второго дайвера невелика.
-
Катапультирование для восстановления дыхания
- Альтернатива подключению к разомкнутому контуру — подключение к ребризеру.
- Это не спасает от разомкнутого контура, но имеет логистические преимущества.
-
Подготовка и тестирование
- Правильная подготовка и тестирование перед погружением важны.
- Необходимо проверять состояние спасательного контура во время спуска и подъема.
-
Программное обеспечение для спасения
- Некоторые электронные контроллеры CCR могут быть несовместимы с работой в режиме ожидания.
- Эффективное использование спасательного ребризера требует практики.
-
Конфигурации аварийного ребризера
- Симметричный: основные и аварийные устройства устанавливаются сзади или сбоку.
- Асимметричный: основное устройство устанавливается сзади, аварийное — сбоку или наоборот.
-
Обучение
- Обучение использованию ребризеров включает теорию и специальные процедуры.
- Военные организации используют ограниченное количество моделей.
- Рекреационные и научные дайверы проходят обучение у агентств по сертификации технических дайверов.
-
Применение и сертификация
- Рекреационное и научное дайвинг используют различные модели ребризеров.
- Сертификация зависит от навыков инструкторов и требований производителей.
- Рекомендуется минимум 12 погружений в год для поддержания квалификации.
-
Стандарты и обучение
- В США три набора стандартов для научного дайвинга: AAUS, NPS и NOAA.
- Обучение включает теорию, практические навыки и управление оборудованием.
- Rebreather Training Council и RESA координируют стандарты и обучение.
-
История и развитие
- Первый ребризер был разработан Генри Флюссом в 1878 году.
- В 1910 году Роберт Дэвис создал первый массовый ребризер.
- В 1939 году ВМС США разработали систему Mark V для гелиево-кислородного дайвинга.
-
История ребризеров
- В 1930-х годах англичане, итальянцы и немцы использовали кислородные ребризеры для боевых пловцов.
- В 1952 году Кристиан Ламбертсен изобрел SCUBA, что стало общим термином для автономного дыхательного оборудования.
-
Эпоха технического дайвинга
- В конце 1980-х и начале 1990-х годов возник интерес к ребризерам на смешанном газе.
- В 1994 году состоялся первый форум по ребризингу, где обсуждались проблемы и перспективы.
- В 1995 году Dräger представила ребризер Atlantis для любителей.
-
Развитие и внедрение
- В 1996 году Cis-Lunar Development Labs и Ambient Pressure Diving начали продавать ребризеры.
- В 1998 году французский дайвер Оливье Ислер использовал ребризер RI 2000.
- В 2012 году уровень безопасности ребризеров продолжал повышаться.
-
Применение ребризеров
- Ребризеры используются в техническом, рекреационном, научном и военном дайвинге.
- В военном дайвинге ребризеры применяются тактическими дайверами и для аварийно-спасательных систем.
- В техническом дайвинге ребризеры используются для смешивания газов и оптимизации декомпрессии.
- В рекреационном дайвинге ребризеры не получили широкого распространения.
- В научных и археологических погружениях ребризеры используются с конца 1960-х годов.
-
Статистика погружений
- За период зарегистрировано 1,675,350 погружений с общим временем 1,148,783 часов.
- Погружения на ребризерах составляют около 0.7% от общего числа и 0.9% от времени погружений.
- 52% погружений были для научных целей, 48% для тренировок.
- 23% погружений требовали декомпрессионных остановок.
-
Преимущества ребризеров
- Обеспечивают бесшумность и отсутствие визуальных помех.
- Позволяют проводить длительные погружения без необходимости возвращаться на поверхность.
- Сокращают затраты на гелий и позволяют проводить многоуровневые погружения.
-
История и развитие
- Уолтер Старк изобрел первый электронный ребризер для биологических исследований.
- В середине 1980-х интерес к ребризерам возрос в связи с техническим дайвингом.
- В 1990-х ребризеры стали более доступными, что увеличило их использование в научных целях.
-
Проблемы и риски
- Необходимость высокого уровня компетентности в управлении ребризером.
- Сложность управления несколькими моделями ребризеров.
- Необходимость наличия второго члена команды для мониторинга и снижения риска.
-
Смешанные режимы и платформы
- Смешанные режимы включают использование разных режимов погружения на одном погружении.
- Смешанные платформы включают использование разных моделей ребризеров на одном погружении.
- Необходимость обучения и инструктажа для обеспечения безопасности и совместимости.