Ребризер для дайвинга

Водолазный ребризер Водолазный ребризер Поглощает углекислый газ из выдыхаемого воздуха   Обеспечивает повторное дыхание кислорода и инертного содержимого   Отличается от дыхательного […]

Водолазный ребризер

  • Водолазный ребризер

    • Поглощает углекислый газ из выдыхаемого воздуха  
    • Обеспечивает повторное дыхание кислорода и инертного содержимого  
    • Отличается от дыхательного аппарата с открытым контуром  
  • Цели и применение

    • Увеличение продолжительности дыхания при ограниченном запасе газа  
    • Скрытое военное использование и наблюдение за подводной жизнью  
    • Портативное устройство, носимое пользователем  
  • Типы и технологии

    • Полузакрытый ребризер, газовый расширитель  
    • Системы жизнеобеспечения подводных лодок и батискафов  
    • Системы утилизации газа для извлечения гелия  
  • Сложности и опасности

    • Технологическая сложность и дополнительные опасности  
    • Масса и объем могут быть больше или меньше, чем у акваланга  
    • Электронные системы поддерживают парциальное давление кислорода  
  • Приложения

    • Подводное плавание с аквалангом  
    • Наполнители для подводного плавания с надводным питанием  
    • Спасательные системы для подводного плавания  
    • Системы утилизации газа для глубоких погружений  
  • История

    • Первые попытки создания ребризеров в 1878 году  
    • Вторая мировая война и расширение применения в военных целях  
    • Современные автоматические и полуавтоматические ребризеры  
  • Общая концепция

    • Потребление кислорода и выделение углекислого газа  
    • Рециркуляция выдыхаемого газа для поддержания концентрации кислорода  
    • Удаление углекислого газа с помощью скруббера  
  • Конструктивные ограничения

    • Водонепроницаемая и устойчивая к коррозии конструкция  
    • Нейтральная плавучесть и обтекаемость  
    • Низкая нагрузка на дыхание и отсутствие критических отказов  
    • Специальные требования для специальных применений  
  • Ограничения на использование кислородных ребризеров

    • Кислородные ребризеры ограничены глубиной 6 метров (20 футов) из-за токсичности кислорода.  
    • ВМС США ограничивают использование кислородных ребризеров до 50 футов (15 м) в течение 10 минут.  
    • Кислородные ребризеры больше не используются в любительском дайвинге, но широко применяются в боевых действиях.  
  • Ребризеры для смешанного газа

    • Ребризеры полузамкнутого контура (SCR) используют смешанный газ с высоким содержанием кислорода.  
    • SCR могут быть пассивными или активными, с компенсацией глубины или без.  
    • SCR с постоянным массовым расходом имеют ограничения по глубине.  
    • Регулируемая по требованию подача активного газа обеспечивает надежную подачу, но сложна в управлении.  
    • Пассивная добавка с компенсацией глубины подачи обеспечивает надежную подачу, но сложна.  
  • Ребризеры замкнутого контура

    • Ребризеры замкнутого контура ограничены физиологическими ограничениями дайвера.  
    • Использование разбавителя, обогащенного гелием, может увеличить диапазон глубин.  
    • Работа дыхательного аппарата зависит от плотности газа и турбулентного течения.  
  • Дыхательные аппараты для отдыха

    • Некоторые агентства выделяют ребризеры для любительского дайвинга, не требующие декомпрессии.  
    • Эти ребризеры имеют электронные подсказки, автоматическое регулирование уставок и другие функции.  
    • Эти ограничения делают ребризеры менее опасными, но не снижают риск до уровня оборудования с открытым контуром.  
  • Костюмы для атмосферного ныряния

    • Атмосферный водолазный костюм использует кислородный ребризер с замкнутым контуром.  
    • Циркуляция воздуха через скруббер осуществляется за счет дыхания водолаза.  
    • Срок службы зависит от производительности скруббера и подачи кислорода.  
  • Архитектура ребризеров

    • Основные компоненты включают резервуар для дыхательного газа, дыхательные шланги, скруббер и клапаны.  
    • Существуют две основные конфигурации газохода: петля и маятник.  
    • Маятниковая система проще, но содержит больше нерассасывающегося газа.  
    • Конфигурация с противовесом может быть на выдохе или вдохе.  
  • Типы ребаферов

    • Раздельные скрубберы: газ проходит через скруббер при выдохе и вдохе, что приводит к высокому сопротивлению потоку.  
    • Двойные скрубберы: два мешка для дыхания, что уменьшает сопротивление потоку и увеличивает время пребывания газа в скруббере.  
  • Конструкция и расположение

    • Компоненты могут быть в жестком корпусе для защиты и обтекаемости.  
    • Корпус должен быть вентилируемым и дренажным для предотвращения скопления воздуха или воды.  
    • Компоненты могут быть установлены на раме или внутри корпуса.  
  • Типы крепления

    • Спинные ребаферы: тяжелые, поддерживают вес, но могут создавать отрицательное давление.  
    • Грудные ребаферы: легкие, компактные, но могут создавать положительное давление.  
    • Боковые ребаферы: подходят для узких пространств, но чувствительны к ориентации и могут иметь проблемы с гидростатическим сопротивлением.  
  • Системы и варианты

    • Ребаферы делятся на гипербарические и другие, используемые при различных давлениях.  
    • Смешанные газовые ребаферы: полузакрытые и закрытые, используются для подводных погружений.  
    • Полузакрытые ребаферы: используют один газ, который пополняется по мере использования.  
    • Пассивные полузакрытые ребаферы: добавляют свежий газ для компенсации уменьшенного объема.  
  • Газовая выносливость и кислородная фракция

    • Газовая выносливость в 10-4 раза выше, чем у открытого контура, и зависит от частоты дыхания и глубины.  
    • Кислородная фракция зависит от коэффициента расхода и частоты дыхания.  
    • После промывки кислородная фракция может приблизиться к фракциям газа, используемого для открытого контура.  
  • Системы компенсации глубины

    • Системы компенсации глубины изменяют коэффициент расхода в зависимости от глубины.  
    • Полностью компенсированные системы обеспечивают постоянную кислородную фракцию независимо от глубины.  
    • Частично компенсированные системы обеспечивают высокий коэффициент расхода на поверхности, но не фиксированы.  
  • Активные системы добавления газа

    • Активные системы добавляют газ в дыхательный контур, избыток сбрасывается в окружающую среду.  
    • Используются системы с постоянным массовым расходом газа и системы с контролем по требованию.  
  • Кислородные ребризеры

    • Кислородные ребризеры используют только кислород, не требуют контроля газовой смеси.  
    • Некоторые модели имеют параллельные механизмы подачи кислорода, другие используют клапаны по требованию.  
  • Закрытые системы смешанного газа

    • Закрытые системы смешанного газа используют кислород и разбавитель, такие как воздух, нитрокс, гелиокс или тримикс.  
    • Контролируют парциальное давление кислорода, предупреждая о гипоксии и гиперксии.  
    • Используют электрогальванические топливные элементы для измерения парциального давления кислорода.  
  • Управление смесью газов

    • Дивер может вручную контролировать смесь газов, добавляя разбавитель или кислород.  
    • Добавление разбавителя предотвращает слишком высокую концентрацию кислорода, а добавление кислорода увеличивает концентрацию.  
    • В полностью автоматических системах электронный клапан впрыскивает кислород при падении давления кислорода ниже требуемого уровня.  
    • В случае сбоев системы можно переключиться на ручное управление.  
  • История и развитие

    • В 1912 году немецкая фирма Drägerwerk представила систему с кислородным ребрером и без поверхностного снабжения.  
    • В 1939 году ВМС США разработали систему Mark V для гелиево-кислородного дайвинга.  
    • В 1960-х годах были разработаны криогенные ребреры, использующие жидкий кислород для удаления углекислого газа.  
  • Компоненты и подсистемы

    • Дивер дышит через рот или маску, соединенную с системой гибкими шлангами.  
    • В маске обычно есть запорный клапан, клапан для переключения между поверхностью и под водой, а также клапан для аварийного выхода.  
    • В ЕС и Великобритании обязательным элементом является удерживающий ремешок для маски.  
    • Гибкие шланги из синтетического каучука обеспечивают свободное движение головы и низкое сопротивление потоку газа.  
    • В системе есть противолегкие, которые изменяют объем при дыхании, поддерживая постоянный объем газа в легких и системе.  
  • Безопасность и эффективность

    • Противолегкие должны быть расположены так, чтобы минимизировать гидростатическое сопротивление дыханию.  
    • В горизонтальном положении противолегкие должны быть под меньшим гидростатическим давлением, чем легкие.  
    • Современные системы используют электронику для контроля давления кислорода и автоматического впрыска кислорода.  
  • Конструкция и работа противогазов

    • Противогазы различаются по расположению и форме, что влияет на гидростатическое давление и сопротивление дыханию.  
    • Резиновые противогазы должны быть защищены от солнца.  
  • Концентрические противогазы

    • Используются для контроля газовой смеси, удаляя фиксированный объем выдыхаемого газа и заменяя его свежим газом.  
    • Состоят из двух концентрических мембран, одна из которых соединена с внешней средой.  
  • Химический скруббер

    • Удаляет углекислый газ из газовой смеси, оставляя кислород и другие газы для повторного использования.  
    • Используются различные абсорбенты, такие как Atrasorb Dive, Sofnolime, Dragersorb, Sodasorb и RPC.  
  • Дизайн и размер скруббера

    • Компромисс между объемом, стоимостью и работой дыхания.  
    • Обычно используется один скруббер, но есть конфигурации с двумя скрубберами.  
  • Поток газа и размер зерен

    • Поток газа может быть осевым или радиальным.  
    • Размер зерен влияет на пористость и скорость потока, что влияет на время работы скруббера.  
  • Влияние температуры на скруббер

    • Скорость реакции абсорбента снижается при низких температурах.  
    • Тепло от реакции поглощается стенками канистры, что ускоряет прорыв углекислого газа.  
  • Вентиляция и дренаж

    • Во время подъема газ должен иметь выход, чтобы избежать травм.  
    • Используются клапаны и диффузоры для контроля давления и маскировки пузырьков.  
    • В некоторых противогазах есть ловушки для воды, чтобы предотвратить попадание воды в скруббер.  
  • Источники газа

    • Противогазы должны иметь источник кислорода, обычно в виде чистого кислорода или дыхательной газовой смеси.  
    • Для глубоких погружений используется цилиндр с разбавляющим газом, таким как сжатый воздух или нитрокс.  
  • Состав и функции газа-разбавителя

    • Газ-разбавитель влияет на плотность газа и работу дыхания на глубине.  
    • Газ-разбавитель добавляется в дыхательный контур при необходимости изменения состава газа.  
  • Автоматические клапаны разбавителя

    • Автоматические клапаны разбавителя (ADV) добавляют газ при снижении объема в контуре.  
    • ADV могут быть управляемыми диафрагмой или верхней частью мехов.  
  • Ручное добавление газа

    • В замкнутых контурах ребазеров газ добавляется вручную.  
    • В кислородных ребазерах добавляется только кислород, в смешанных газах — кислород и разбавитель.  
  • Постоянный массовый поток

    • Используется в активных полузакрытых ребазерах и многих замкнутых контурах.  
    • Обеспечивает постоянный поток газа при постоянной глубине.  
  • Пассивное добавление газа

    • В пассивных полузакрытых ребазерах газ добавляется при опустошении мехов.  
    • Не требует отдельного ADV, но может иметь два клапана для надежности.  
  • Электронно управляемые клапаны

    • В электронно управляемых замкнутых контурах кислород подается через постоянный массовый поток, а контроль давления осуществляется соленоидными клапанами.  
  • Альтернативный газ

    • В некоторых технических ребазерах можно подключить альтернативный газ через систему быстрого подключения.  
  • Аварийный газ

    • Аварийный газ и процедура аварийного выхода тесно связаны.  
    • Аварийный газ должен быть достаточным для безопасного возвращения на поверхность.  
  • Контроль газовой смеси

    • Основные требования: удаление углекислого газа и поддержание безопасного уровня кислорода.  
    • В кислородных ребазерах смесь статична при 100% кислорода.  
    • В полузакрытых ребазерах смесь зависит от типа системы добавления газа и работы.  
    • В замкнутых контурах с ручным управлением дивер контролирует смесь и объем.  
    • В электронно управляемых контурах датчики контролируют парциальное давление кислорода.  
  • Индикация и сигнализация

    • Индикация может варьироваться от минимального давления до сложных электронных контроллеров.  
    • Сигнализации могут включать отказ системы, датчиков, низкое или высокое парциальное давление кислорода, наличие других газов в системе.  
    • При срабатывании сигнализации рекомендуется добавить разбавитель для поддержания пригодности газа.  
  • Работа дыхания

    • Работа дыхания — это усилие, необходимое для дыхания.  
    • Включает физиологические факторы, механику аппарата и характеристики газа.  
    • Высокая работа дыхания может привести к накоплению углекислого газа и снижению физической активности.  
    • В экстремальных случаях работа дыхания может превысить аэробную способность дайвера.  
  • Компоненты работы дыхания

    • Сопротивление дыханию связано с ограничениями потока газа и сопротивлением газа.  
    • Гидростатическое сопротивление дыхания связано с разницей давлений между легкими дайвера и противолегкими аппарата.  
    • Дизайн аппарата может ограничить механическое сопротивление, особенно через конструкцию скруббера, противолегких и дыхательных шлангов.  
  • Влияние на работу дыхания

    • Выбор газовой смеси и глубина влияют на работу дыхания.  
    • Гелий снижает работу дыхания, а увеличение глубины увеличивает её.  
    • Избыточная влажность скруббера и слишком мелкий размер абсорбента также увеличивают работу дыхания.  
  • История и развитие

    • Полузакрытые системы, такие как Drägerwerk и Mark V Heliox, использовали инжекторную систему для циркуляции газа через шлем и скруббер.  
    • Эти системы не подходили для высоких скоростей дыхания.  
  • Безопасность

    • Проблемы безопасности связаны с работой оборудования и окружающей средой.  
    • Методы решения включают инженерные и оперативные подходы.  
    • Работа дыхания ограничивает максимальную глубину работы.  
  • Опасности

    • Гипоксия может возникнуть при недостаточной продувке системы.  
    • Гиперксия может возникнуть при спуске на глубину или неисправности кислородного датчика.  
    • Неисправность источника питания и использование неправильного разбавителя также могут привести к проблемам.  
    • Накопление углекислого газа может произойти при отсутствии или износе скруббера.  
    • Чрезмерная работа дыхания может привести к накоплению углекислого газа.  
    • Высокие концентрации кислорода увеличивают риск пожара.  
    • Заливание воды в скруббер может вызвать «каустический коктейль», вызывающий химические ожоги.  
  • Режимы отказа

    • Отказ скруббера может произойти из-за полного потребления активного ингредиента или обхода абсорбента.  
    • Неправильная упаковка или установка скруббера также может привести к его неэффективности.  
    • На глубине требуется больший скруббер из-за более плотной упаковки молекул газа.  
  • Проблемы с абсорбентом углекислого газа

    • Смешивание абсорбента с водой может образовывать едкий коктейль.  
    • Чрезмерное увлажнение снижает скорость удаления углекислого газа.  
    • Современные ребризеры не выделяют едкую жидкость при намокании.  
  • Затопление контура

    • Утечка в нижней точке контура может привести к затоплению.  
    • Загубник может смещаться без предварительного закрытия клапана.  
    • Некоторые ребризеры оснащены системой удаления воды.  
  • Утечка газа

    • Утечка может произойти из компонентов высокого и среднего давления.  
    • Последствия зависят от серьезности утечки.  
  • Сбой контроля содержания кислорода

    • Отказ электрогальванических датчиков кислорода.  
    • Сбой в логике голосования и отображении.  
    • Последствия включают гипоксию, гипероксикоз и неверную информацию о декомпрессии.  
  • Неисправность системы впрыска газа

    • Засорение отверстия для подачи кислорода.  
    • Неисправность цепи управления инжектором.  
    • Возможны два подхода к предотвращению потери доступности.  
  • Неисправность автоматического клапана разбавителя

    • ADV может застревать в открытом состоянии или не открываться.  
    • Свободный поток быстро израсходует разбавитель.  
  • Мониторинг скруббера

    • Планирование погружений и плановая замена абсорбента.  
    • Контроль температуры для измерения положения фронта реакции.  
  • Отказоустойчивый дизайн

    • Отказоустойчивость важна для систем высокой доступности.  
    • Базовый кислородный ребризер имеет серьезные эксплуатационные ограничения.  
    • Мониторинг состава газа требует электрических датчиков.  
  • Ребризер с электронным управлением

    • Блок управления получает данные от нескольких датчиков.  
    • Система уязвима при минимальном eCCR.  
    • Критические неисправности могут иметь фатальные последствия.  
  • Проблемы с кислородными элементами

    • Сбои в работе кислородных элементов могут привести к серьезным последствиям.  
    • Использование многократного резервирования повышает надежность.  
  • Проблемы с кислородными датчиками

    • Высокая стоимость и короткий срок службы датчиков.  
    • Непредсказуемое время выхода из строя и чувствительность к окружающей среде.  
  • Методы обнаружения неисправностей

    • Калибровка датчиков по известному газу.  
    • Сравнение нескольких ячеек для выявления неисправностей.  
  • Архитектура отказоустойчивого ребризера

    • Аппаратное резервирование, надежное ПО и система обнаружения неисправностей.  
    • Совместное использование цифровых сигналов для изоляции неисправных компонентов.  
  • Характеристики безопасности

    • Полная автоматизация системы управления.  
    • Высоконадежная система кислородных датчиков.  
    • Система обнаружения неисправностей датчиков.  
  • Технологические инновации

    • Спасательные клапаны и системы спасения по замкнутому циклу.  
    • Встроенные декомпрессионные компьютеры.  
    • Системы контроля срока службы скруббера и уровня углекислого газа.  
  • Проблемы и решения

    • Точное измерение парциального давления кислорода.  
    • Многократное резервирование и логика голосования.  
    • Пассивная проверка датчиков (PSV) и активная проверка датчиков (ASV).  
  • Проверка датчиков

    • Проверка датчиков может выявить несколько режимов отказа, включая неправильные показания температуры, конденсацию на датчике кислорода, дефектный датчик кислорода и другие причины.  
    • Гиперксическая линейность теста (HLT) использует кислород как промывочный газ на глубине 6 м для проверки линейности датчика до 1.6 бар PO2.  
  • Мониторинг углекислого газа

    • Гиперкапния является распространенной причиной фатальных случаев при использовании ребризеров.  
    • Методы контроля включают использование метаболического кислорода и температуры активной зоны абсорбента.  
    • Прямые измерения CO2 в дыхательной системе могут быть более точными, но требуют дополнительных затрат и сложности.  
  • Автоматизированные предпогружные проверки

    • Cis-Lunar Development Laboratories внедрили электронные предпогружные проверки в свои ребризеры, что снизило риск ошибок.  
    • Система включает автоматическую калибровку кислородных датчиков и внутренние диагностики.  
  • Head-up дисплеи

    • Интерфейс управления ребризером может быть улучшен для снижения риска ошибок.  
    • Эффективные сигналы тревоги должны быть направлены на разные чувства, чтобы избежать привыкания и снижения внимания.  
  • Эффективный дисплей

    • Обеспечивает нужную информацию в нужное время  
    • Помогает избежать путаницы и стресса  
    • Использует несколько дисплеев или представлений  
  • Спасение по замкнутому циклу

    • Уменьшает объем спасательного оборудования  
    • Поддерживает систему спасения на любой глубине  
    • Включает мониторинг парциального давления кислорода  
  • Регистрация данных

    • Помогает анализировать несчастные случаи и разрабатывать ребризеры  
    • Регистрирует данные для обучения дайверов  
    • Увеличивает точность и детализацию данных  
  • Производители и модели

    • Кислородные дыхательные аппараты: FROGS, LAR-5, LAR-6, LAR-V, Mark IV Amphibian, CDBA, Davis Submerged Escape Apparatus, Salvus, IDA71, SDBA  
    • Ребризеры для смешанного газа: Inspiration, BioMarine CCR 1000, Viper, Carleton CDBA, Cis-Lunar, Dräger Dolphin, Dräger Ray, Halcyon PVR-BASC, Halcyon RB80, Interspiro DCSC, KISS, JJ CCR, Divesoft Liberty, Poseidon MkVI, Prism 2, SF2, Siebe Gorman CDBA, Oceanic, Juergensen Defense Corporation, Orca ECR, Мегалодон, rEvo III, O2ptima CM  
  • Основные термины

    • Скруббер углекислого газа  
    • Аварийный дыхательный аппарат  
    • Основная система жизнеобеспечения  
    • Ребризер  
    • Погружение с ребризером  
    • Автономный дыхательный аппарат (SCBA)  
  • Погружение с ребризером

    • Подводное плавание с использованием автономного аппарата для рециркуляции дыхательного газа  
    • Автономный дыхательный аппарат (SCBA)  
  • Автономный дыхательный аппарат

    • Система подачи дыхательного газа, которую носит с собой пользователь  
    • Включает поверхностные (промышленные) дыхательные аппараты, включая ребризеры  
  • Рекомендации

    • Цитируемые работы  
    • Внешние ссылки  
  • Средства массовой информации

    • Водолазные ребризеры на Викискладе  

Полный текст статьи:

Ребризер для дайвинга

Оставьте комментарий

Прокрутить вверх