Подводный дыхательный аппарат. Ребризеры Смесевые аппараты с замкнутым циклом дыхания evolution

Это аппарат, который очищает использованный для дыхания газ. Необходимый для дыхания кислород непрерывно натекает (подается принудительно) в контур смеси газов. Отработанный газ остается в цепи: он проходит через однонаправленный канал и очищается от СО2. После очистки газ вновь подается в мешок вдоха, затем цикл повторяется.

Ребризер: новая технология?

Знаете ли Вы, что первый аппарат для погружений под воду был ребризером? Он был создан в 1878 инженером Флеуссом и состоял из резиновой маски, подсоединенной к дыхательному мешку, который наполнялся кислородом, подаваемым из медного баллона; углекислый газ поглощался "фильтром": переплетенными волокнами, пропитанными каустическим поташем (углекислый калий).В 1915 идея Флеусса была заимствована сэром Робертом Дэвисом при создании аппарата для аварийного всплытия с подводных лодок, который затем начали роизводить во всем мире. Ганс Хасс - первый подводный фотограф, погружавшийся на ребризере.

ARO - (кислородный ребризер замкнутого цикла) родом из Италии, был создан в период между I-ой и II-ой Мировыми войнами. В 1933-34 годах итальянские военные водолазы Teseo Tesei и Elios Toschi по достоинству оценили незаменимость этого аппарата в военных операциях, в устройство были внесены некоторые изменения, и оно стало играть первую скрипку в операциях бойцов отрядов Gamma и Maiali.

После войны ARO использовался военно-морским флотом для тренировки дайверов.

ARO по сей день используется при обучении и для погружений на очень большие глубины.

Между тем, в 1969 году компания Dra"ger разрабатывает очень актуальные нитроксные аппараты полузамкнутого цикла и выпускает FGT (этот аппарат до сих пор используется многими военными водолазами).

Позже вышел FGT III, гелиоксный полузамкнутого цикла, для погружений на глубины до 200 метров.

В последующие годы Dra"ger довел до совершенства систему для обеспечения непрерывного потока и занял лидирующие позиции в производстве этих комплектующих.

В 1995 году стали производиться первые ребризеры полузамкнутого цикла для спорта.

На сегодняшний день существует три основных типа ребризеров - кислородные, полузамкнутые и замкнутые аппараты.

Кислородные ребризеры

Данный тип аппаратов используют чистый кислород и являются полностью замкнутыми. История их создания и использования берет свое начало в 19 веке.Данные аппараты активно использовал Ганс Хаас и его жена Лота Хаас – известнейшие подводные исследователи и фотографы. Во время войны данные аппараты активно использовались подводными диверсантами всех стран участниц войны. В настоящее время кислородные ребризеры претерпели незначительные изменения и применяются в основном военно-морскими силами. Аппараты этого типа являются наиболее компактными,простыми по конструкции и надежными. Как правило они содержат один дыхательный мешок,один баллончик с кислородом и канистру с химическим поглотителем. В дыхательный мешок подается чистый кислород через специальное отверстие-дюзу с определенной скоростью,либо периодически.Далее вы вдыхаете кислород и выдыхаете уже в канистру с содой –где поглощается образовавшийся углекислый газ и все снова по кругу. Никакой электроники, только манометр.Наиболее известные изделия этого класса – LAR-V немецкой фирмы draeger , Oxyng французской компании spirotechnique , изделия итальянцев от OMG и конечно большое количество советских аппаратов - ИПСА, ИДА-64 , ИДА-76 , ИДА -71 и т.д. Основным недостатком этих аппаратов было и есть – ограничение по глубине - 6 метров.

Полузамкнутые ребризеры

Эти аппараты делятся на два типа: aSCR – аппараты с активной подачей газа и pSCR – с пассивной подачей соответственно.

aSCR – эти аппараты были разработаны в пятидесятых годах и использовались,как это всегда обычно бывает военными, в основном водолазами –саперами. Принцип работы предельно прост. В баллоны заправляется nitrox (в основном) , газ поступает постоянным потоком через специальную дюзу (draeger Dolphin, Ray) или через регулируемый игольчатый клапан (Azimuth, Ubs-40) в мешок вдоха,затем вы выдыхаете соответственно в мешок выдоха, далее газ поступает в канистру с химопоглотителем и опять в мешок вдоха. При этих процедурах, как правило возникает избыток газа, который удаляется в воду через специальный клапан.

aSCR –самые популярные рециркуляционные аппараты на любительском рынке, на сегодняшний день. Они просты, надежны и легки в обучении. Основное их преимущество - экономия газа,использование смесей нитрокс и малошумность. На аппаратах, в базовой комплектации, нет никакой электроники и рекомендуемые температурные режимы эксплуатации от -1 до +35 градусов, что тоже является преимуществом. Недостатками являются - ограничение по глубине, отсутствие преимуществ по режимам декомпрессии и большая разница между газом в баллонах и газом в дыхательном контуре, что следует учитывать при планировании. Разница тем больше,чем выше физическая нагрузка и может варьироваться от 5 до 20%.

Наиболее известные модели Mix-55 , Mixegers 78 (Франция) , Aromix OMG (Италия), Draeger FGT I (Германия) , АКА – 60 (Россия).Наиболее известные модели для любительского рынка - Draeger Dolphin (Германия) , Draeger Ray (Германия) – сняты с производства. Fieno (Япония) – снят с производства. Azimuth Pro (Италия) , UBS -40 (Италия) – производятся до сих пор.

pSCR – отличаются от aSCR тем,что газ подается не через дюзу,а через стандартный регулятор в соответствии с минутным потреблением смеси ныряльщика. В результате прямого принудительного добавления газа, состав реальной дыхательной смеси в контуре пассивной системы более постоянный, чем у аппаратов с активной подачей газа и не изменяется значительно при изменении физических нагрузок.

Поскольку аппарат пассивного типа привязан к значению RMV , планирование погружения облегчается.

Основным недостатком этих аппаратов является повышенное сопротивление вдоху –выдоху, поскольку дыхательный мешок располагается в районе поясницы. (имеются ввиду аппараты Halcyon и его клоны – Ron , SF-1 и т.п.). Интересной разработкой этого направления является аппарат K2-advantage (у него дыхательный мешок на груди).

Аппараты данного типа слабо распространены и не сертифицированы в Европе.

Замкнутые ребризеры

Подразделяются на eCCR и mCCR .

eCCR – этот тип аппаратов является наиболее сложным,продвинутым и соответственно дорогостоящим.

Цена изделий колеблется от 9 до 14 тыс.долларов. Это самые тихие аппараты, но самое главное их преимущество – это возможность поддерживать постоянное парциальное давление кислорода, за счет этого происходит эфеективная и быстрая декомпрессия, а также увеличиваются бездекомпрессионные пределы. Как правило, в аппарате используется два баллона- один с кислородом, второй с дилуентом (воздухом,тримиксом,гелиоксом). В ребризере используется электроника для отслеживания парциального давления кислорода и для подачи кислорода в контур по необходимости,через электромагнитный клапан (соленоид). В принципе это все,отличаются аппараты нюансами – количеством датчиков кислорода, расположением дыхательных мешков,наличием встроенных декомпрессиметров и т.д. Наиболее известные и популярные аппараты данного типа - Inspiration Vision (Англия) , Megalodon (США) . В настоящее время на рынке появилось достаточно много электронных аппаратов замкнутого типа – Optima (США) , Sentinel (Англия) , Voyager (Италия) и т.д. Но лидеры остались прежние.

Самое главное - eCCR требуют к себе уважительного отношения,повышенного внимания и очень хорошего обучения. Спуски на замкнутых аппаратах требуют больше дисциплины и ответственности,следовательно их пользователями должны быть люди,регулярно погружающиеся и хорошо разбирающиеся в специфике ребризеров. При работе с CCR существует повышенный риск нарваться на гипоксию или гипероксию.

mCCR - отличаются от электронных аппаратов тем,что у них кислород в контур подается не через соленоид по команде компьютера,а постоянно натекает через дюзу (почти как в SCR или в простом кислородном аппарате) , но подается он в меньшем количестве чем необходимо организму человека, т.е. где-то 0.6-0.7 л/мин. Электроника присутствует для отслеживания значений po2 . Недостаток кислорода подается вручную. Как это обычно и бывает в нашей стране – что имеем не храним, потеряем плачем. Иностранцы брали наши ИДА-71 и делали из них mCCR . На сегодня самыми популярными аппаратами данного типа являются – KISS (Канада) , rEVO (Бельгия) , Submatix (Германия) , Pelagian (Таиланд) .

Цены колеблются от 5 до 8 тыс.долларов.

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.

Ребризер - это рециркуляционный дыхательный аппарат, то есть такой аппарат, в котором в отличие от акваланга (SCUBA) при выдохе дыхательная смесь не удаляется в воду совсем или удаляется не полностью. Вместо этого отработанная смесь обрабатывается для возможности повторного дыхания ей (re-breathe - повторный вдох). Для этого нужно удалить из смеси двуокись углерода (углекислый газ) и добавить в смесь кислород .
Первая задача решается во всех ребризерах одинаково - в их составе всегда имеется включенная в дыхательный контур емкость (поглотительная канистра), которая заполнена химическим веществом, активно поглощающим углекислый газ.
Вторая задача - добавление в смесь кислорода - решается в различных типах ребризеров по разному. Давайте рассмотрим это поподробнее...

Какие бывают ребризеры?

Все ребризеры по принципу действия можно разделить на две большие группы: полузамкнутые и полностью замкнутые .
В замкнутых ребризерах (CCR - Closed Circuit Rebreathers) выдыхаемая смесь полностью поступает на переработку и после удаления углекислого газа в нее добавляется чистый кислород. Нельзя сказать, что смесь у этих типов ребризеров совсем не вытравливается в воду, скорее она не вытравливается при плавании на постоянной глубине. При всплытии, то есть при уменьшении внешнего давления, дыхательная смесь расширяется и ее излишек удаляется в воду через травящий клапан.
Полузамкнутые ребризеры (SCR - Semi Closed Rebreathers) отличаются от замкнутых тем, что смесь из дыхательного контура удаляется даже при плавании на постоянной глубине, но количество удаляемой смеси намного меньше, чем у обычного акваланга. Удаление части смеси необходимо потому, что для поддержания необходимого уровня кислорода в дыхательной смеси здесь используется не чистый кислород, а искуственные дыхательные смеси типа Nitrox, Trimix и Heliox. Поэтому необходимо удалять избыток нейтральных газов: азота и гелия.
В свою очередь и замкнутые и полузамкнутые ребризеры могут быть нескольких типов по принципу, которым поддерживается оптимальный состав дыхательной смеси.
Замкнутые:
1) Кислородные ребризеры (CCOR - Closed Circuit Oxygen Rebreather) работают на чистом кислороде, т.е. дайвер дышит чистым кислородом без примеси любых нейтральных газов. Такой принцип упрощает конструкцию и уменьшает размеры, но и вносит свои ограничения. Мы с Вами знаем, что кислород становиться токсичным при увеличении парциального давления свыше 0.5 бар. При этом токсичность проявляется в двух формах: легочной (исчисляемой в OTU - Oxygen Tolerance Units) и судорожной (исчисляемой по воздействию на центральную нервную систему CNS - Central Nervous System). Максимально безопасным парциальным давлением кислорода для дайверов считается значение 1.6 бара (обычно 1.4 для продолжительных экспозиций) и только в эксренных случаях допускается кратковременное увеличение его до 2.0 бара (3.0 во Французских и Российских ВМФ). С учетом того, что в дыхательном контуре аппарата все равно остается немного нейтрального газа, максимальная глубина погружения в таких аппаратах ограничена 7-ю метрами (10 метров в экстренных случаях).
Другим негативным фактором действия чистого кислорода является то, что он "дает подпитку" любым проявлениям кариеса или других заболеваний ротовой полости. Поэтому при использования таких аппаратов не забывайте регулярно посещать стоматолога (что кстати рекомендуется и всем дайверам) и проблем с зубами у Вас не будет.
Благодаря небольшим размерам, большой автономности и, главное, отсутствию выдыхаемых пузырьков такие аппараты пользуются большой популярностью у военных и подводных биологов.
Наиболее известные представители этого типа: Draeger LAR VI и OMG Castoro C-96.
2) Кислородные ребризеры с химической регенерацией дыхательной смеси (СССR - Closed Circuit Chemical Rebreather). Схожи по конструкции с ребризерами предыдущего типа, но отличаются принципом возобновления содержания кислорода в смеси. Дело в том, что в отличие от поглотительного вещества, которое просто поглощает углекислый газ, в канистры таких аппаратов заряжается регенерирующее вещество, которое при поглощении 1 литра углекислого газа выделяет примерно 1 литр кислорода.
При малых размерах такие аппараты обладают фантастической автономностью. Например, при использовании типичного представителя этой группы советского аппарата ИДА-71 удавалось плавать под водой в течении 6!!! часов.
К сожалению регенеративное вещество очень капризно в использовании. При попадании воды в поглотительную канистру происходит выделение пенообразной щелочи, получается тот самый "каустический коктейль", которым пугают дайверов, говоря о ребризерах (это один из самых распространенных мифов). Этот "коктейль" может очень сильно повредить ротовую полость, гортань, трахею и даже легкие дайвера. Обычное поглотительное вещество ведет себя гораздо спокойнее. Да, щелочь выделяется при намокании, но без бурной реакции и определить поступление воды можно не попробовав смесь на вкус, а просто по затрудненности дыхания.
Такой тип аппаратов применялся только военными и то только двух стран - СССР и Франции. Сейчас из-за сложности обращения с регенеративными веществами этот тип аппаратов отходит в прошлое.
3) Ребризеры на дыхательных смесях с электронным управлением (CCMGR - Closed Circuit Mixed Gas Rebreather). Как ясно из названия, этот тип ребризеров имеет электронную систему управления, которая включает в себя датчик парциального давления кислорода, электронную схему, которая анализирует содерхание кислорода в смеси и дает сигнал электрическому клапану добавить чистый кислород в дыхательный контур до оптимального уровня. Преимущества такой схемы ясны: возможность работы с газовыми смесями (а не чистым кислородом) и как следствие погружаться практически на любую глубину, всегда оптимальное парциальное давление кислорода на любой глубине, отсутствие пузырьков при плавании, максимально возможоая экономия дыхательной смеси и большая автономность. С другой стороны это сложная конструкция с возможностью отказа электроники, сложная и дорогостоящая в обслуживании. Датчики работающие на электрохимическом принципе, имеют ограниченный срок использования при высокой цене и требуют замены как правило не реже раза в год.
Наиболее известные представители типа: Buddy Inspiration, CIS Lunar.
4) Ребризеры на дыхательных смесях с полуавтоматическим управлением (ребризер KISS). Отличаются от предыдущего типа тем, что датчики и электронная схема занимаются только мониторингом парциального давления кислорода, а дайвер сам добавляет кислород в дыхательный контур при необходимости.
Наиболее грамотная схема такого типа аппаратов предусматривает автоматическую постоянную подачу кислорода через дюзу в количествах, меньших чем необходимо дайверу, а дайвер добавляет кислород только для поддержания оптимального уровня парциального давления. В этом случае количество ручных манипуляций с аппаратом сильно сокращается с одной стороны и с другой отсутствует одна из точек отказа - электромагнитный клапан.
Полузамкнутые:
1) С активной подачей дыхательной смеси (CMF SCR - Constant Mass Flow Semi Closed Rebreathers). В этих аппаратах при открытии вентиля баллона, содержащего дыхательную смесь, она начинает непрерывно подаваться через калиброванную дюзу в дыхательный контур. Парциальное давление кислорода поддерживается за счет удаления точно такого же (!!!) количества отработанной смеси в воду. Скорость подачи свежей смеси (литры в минуту) зависит от пропускной способности дюзы и выбирается в зависимости от глубины погружения и состава дыхательной смеси.
Привлекательными чертами в использовании такого типа ребризеров являются простота конструкции, легкость расчетов, и обслуживания. Длительность погружения (по запасам дыхательной смеси) практически не зависит от глубины, потому, что на всех глубинах потребление смеси из баллона меняется очень незначительно, с другой стороны парциальное давление кислорода в дыхательном контуре очень сильно (даже больше чем у обычного акваланга!!!) зависит от двух факторов: глубины погружения и двигательной активности дайвера (то есть потребления кислорода).
Наиболее известные представители типа: Draeger Dolphin и Ray, OMG Azimuth.
2) С пассивной подачей дыхательной смеси (PA SCR - Passive Addition Semi Closed Rebreather). В этом типе ребризеров парциальное давление кислорода также поддерживается за счет вытравливания части отработанной смеси в воду, но (!!!) четко установленное конструкцией количество смеси удаляется из дыхательного контура при каждом выдохе (обычно от 8 до 25% объема выдоха). Вместо удаленной из баллона поступает равное количество свежей дыхательной смеси. Известно, что частота дыхания напрямую связана с потреблением кислорода дайвером, поэтому парциальное давление в дыхательном контуре таких аппаратов практически не зависит от потребления кислорода и зависит только от глубины погружения (также, как в обычном акваланге). По простому можно сказать, что плавая с данным типом ребризера, дайвер использует все расчеты связанные с использованием газовых смесей в обычном акваланге, но имеет при себе запас газа в 4-10 раз (в зависимости от коэффициента стравливания) превышающий реальный объем баллона.
Наиболее известные представители типа: Halcyon RB-80, K-2 Advantage, DC-55.

Как устроены ребризеры?

Все ребризеры без исключения устроены более сложно чем акваланги. Это объяснимо, так как и принцип работы у них сложнее. Тем не менее все они имеют сходные конструктивные особенности, которые и делают возможным их работу.
Во первых в отличие от акваланга, где один шланг, идущий от баллона к загубнику, уже давно стал нормой, в ребризере используются два шланга - один для подачи смеси к загубнику, другой для возврата смеси в дыхательный контур.
Так как дыхательная смесь не выдыхается в воду, а возвращается, то нужна емкость, в которую ее можно вернуть. Кроме того, дыхательная смесь в этой емкости должна иметь такое же давление, как и окружающая вода. Поэтому каждый ребризер имеет один или два дыхательных мешка (breathing bag) из которых дайвер вдыхает и куда выдыхает газовую смесь под давлением, равным давлению окружающей среды. Мешки могут быть мягкими или полужесткими (на полузамкнутых ребризерах с пассивной подачей).
Для очистки смеси от углекислого газа все ребризеры имеют канистру , в которую засыпается химический поглотитель .
Как уже говорилось выше, поглотительное вещество очень не любит, чтобы в канистру попадала вода. Поэтому большинство ребризеров имеют в конструкции ловушки для воды или гидрофобные мембраны. Цель таких устройств перехватить поступившую через загубник воду и не дать ей попасть в поглотитель. Обычно в качестве ловушек используют второй дыхательный мешок (мешок выдоха), который к тому же позволяет уменьшить сопротивление выдоха ребризера.

Преимущества ребризеров.

Говоря о преимуществах нужно начать с очередного мифа о том, что ребризеры дешевле в использовании чем акваланги, потому, что расходуют меньше дыхательной смеси... Это действительно так, но при условии использования смесей на основе гелия (!!!) который дорог. При использовании относительно дешевого Nitrox экономия на расходе смеси может даже перекрываться расходами на поглотитель. Кроме того для сложных типов ребризеров, таких как замкнутые аппараты с электронным управлением нужно принимать во внимание необходимость замены датчиков, которые также недешевы и обеспечения поверхностной группы поддержки на случай непредвиденных обстоятельств!!!
Другой миф - ребризеры позволяют плавать так долго и так глубоко, что это недостижимо с обычным аквалангом. Это тоже правда, но под это правило подходят не все типы ребризеров, а только ребризеры замкнутого цикла работающие на смесях! Все остальные типы ребризеров не попадают под это определение...
Теперь о реальных преимуществах:
1) Меньшая шумность и меньшее количество пузырей, которые обычно распугивают всю осторожную морскую живность;
2) Практически неизменная плавучесть при цикле вдох-выдох. Так как общий объем дыхательной смеси в системе легкие-ребризер остается почти неизменным, то при вдохе дайвера не тянет вверх, а при выдохе не кладет вниз. Очень ценная особенность для подводных фотографов и видеооператоров, не так ли?;
3) При поглощении углекислого газа выделяется некоторое количество водяного пара и теплоты, поэтому дайвер дышит подогретым и увлажненным воздухом. Это повышает комфорт и уменьшает риск декомпрессионной болезни, особенно при плавании в холодной воде. По этой же причине ребризеры не встают на фри-флоу.
4) При организации серьезных экспедиций, требующих применения газовых смесей приходится доставлять на место погружения значительно меньше баллонов с газами. Хотя, как написано выше, Вы вряд ли выиграете в стоимости, но ребризеры расходуют значительно меньшее количество газовых смесей, чем акваланги, поэтому для экспедиции с ребризерами действительно потребуется потребуется меньше газов.

Недостатки ребризеров.

Опять начнем с мифов. Про каустический коктейль мы уже говорили выше, как и про способы борьбы с этим явлением. Остается только отметить, что в современных ребризерах получить такой коктейль очень трудно, даже если специально пытаться. Даже при выпускании загубника из рта он всплывает вверх благодаря положительной плавучести шлангов и начинает стравливать смесь из мешка вдоха, поэтому количество воды, попавшей в мешок выдоха незначителен.
Сложность обучения. Отчасти верно, по крайней мере относительно замкнутых ребризеров на смесях. Обучение на все остальные типы ребризеров безусловно предполагает базовые знания у студента, но ничуть не сложнее, чем любой из курсов подводного плавания.
Сложность обслуживания. Да, на обслуживание любого ребризера уходит больше сил и времени, чем на акваланг, но процедуры стандартные и не вызывают сложностей. Требуется только привычка, впрочем, как и при обслуживании SCUBA.
Самый главный миф - покупка ребризера обойдется значительно дороже, чем акваланга. Действительно, в основном ребризеры дороже среднего комплекта SCUBA, но некоторые модели, особенно полузамкнутые ребризеры с активной подачей, вполне сопоставимы по цене с хорошим комплектом SCUBA.
Теперь перейдем к реальным недостаткам:
1) Ребризер - аппарат не индивидуалистов, он гораздо более чем акваланг требует тренировок и работы в команде. Хотя стоит ли это считать недостатком?
2) Сложность использования одного аппарата двумя дайверами в экстренной ситуации. Хотя сейчас некоторые дайверы отрабатывают такое упражнение, но в основном используется дыхание аварийного дайвера по открытому циклу из отдельного аварийного баллона или баллона с дыхательной смесью ребризера.
3) Больший вес и габариты самого аппарата (не включая баллоны) - сложность при путешествиях.
4) Необходимость обеспечения расходными материалами (газовые смеси и поглотитель) на месте погружения. Хотя газовые смеси используются в основном стандартные, а поглотитель появится тогда, когда ребризеры станут обычными на наших водоемах.

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.

В аппарате с замкнутым циклом дыхания

Я должен сознаться, что пессимистические высказывания Джуда Вандевера, здесь, на борту „Оршиллы“, в нескольких милях от станции Гопкинса, были подобны холодному душу.

Но все же это лучше, чем отступить. Не всегда борьба венчается поражением.

Экологическая битва - дело сложное: тысячу раз потеряешь, тысячу раз начнешь сначала, однако во имя будущих поколений мы должны вести ее беспроигрышно. Мы должны сделать это для самих себя.

Джуд Вандевер согласен с этим полностью. Большая часть его жизни ушла на поиски средств спасения последних каланов, и уж его-то никак не упрекнешь в пораженчестве… Попросту ученый не может опираться только на свои чувства: реалисты должны смотреть правде в лицо.

Интересно, что же хочет сказать мне, именно сейчас, пока я объясняю все это, калан, который смотрит на меня из водорослей метрах в двух от нас…

Ныряльщики „Калипсо“, которые были уже наготове, спускаются в воду. Мгновенная реакция: каланы, еще секунду назад настроенные вполне добродушно, разбегаются в разные стороны. Действительно, до сих пор ныряльщик был их заклятым врагом - он приходил со своим подводным ружьем, чтобы истреблять их. Первый раз каланы имеют дело с посетителями без оружия - но их право на недоверие к человеку вполне законно.

До определенного момента, однако. Есть еще одно обстоятельство.

Нам понадобилось некоторое время, чтобы понять, что вид и шум пузырьков воздуха из наших аквалангов привлекает их и отпугивает одновременно. Если мы действительно хотим приблизиться к каланам в их среде, нам следует найти для этого какой-то другой, более спокойный способ.

Пока пловцы поднимаются на поверхность с пустыми раковинами морского уха - каланы отбросили их, после того как оторвали моллюсков от подводных скал и съели их плоть, - я говорю себе, что существуют лишь два способа приблизиться к каланам, поиграть в прятки среди морских водорослей с этими застенчивыми клоунами - либо аппарат с замкнутым циклом дыхания либо ничего.

Кислородный аппарат с замкнутым циклом дыхания, основным достоинством которого являются отсутствие пузырьков воздуха и полная бесшумность, был создан военными для своих собственных нужд. Благодаря ему бойцы-подводники не выдают себя дыханием и становятся неразличимыми с поверхности.

Мы применяли эту хитрую систему в тех случаях, когда имели дело с дикими зверями, которых гирлянды серебристых пузырьков и шум дыхания пловцов в обыкновенных скафандрах приводили в ужас.

Но я не скрываю, что от этого я ничего не выигрываю. Хотя пловцы „Калипсо“ имеют большой опыт работы со всевозможными подводными аппаратами, я не люблю, когда они пользуются кислородными аппаратами. Кислородный аппарат доставляет многочисленные неприятности даже хорошо подготовленным пловцам. С подобным аппаратом любая ошибка может стать роковой.

Суть аппарата заключается в том, что он снабжен гранулированным веществом, которое регенерирует воздух, выдыхаемый пловцом в дыхательный мешок. Если из системы ничего и не выходит наружу, то следует внимательно следить за тем, чтобы ни одна капля воды туда не проникла: эффективность очистительного резервуара будет нарушена, и это чревато для человека серьезными и болезненными ожогами полости рта.

Каланиха укусила Филиппа Кусто, потому что он ей нравится.

Но основная опасность таится в использовании чистого кислорода. Этот газ, когда он поступает в большом количестве в кровь, - что происходит при увеличении давления воды соответственно глубине погружения, - вызывает серьезные органические нарушения. Он действует на нервную систему, вызывая знаменитое „глубинное опьянение“, которое ведет к судорогам и коме - и в последнем случае к печальному концу.

Пловцы и каланы в заливе Стилуотер.

Глубина, на которой ощущаются первые признаки „кислородного опьянения“, в среднем равняется всего 7 метрам: серьезное ограничение…