С активной подачей дыхательной смеси. Что такое ребризер. Ребризёр замкнутого цикла с электронным управлением - eCCR

Если рассматривать технический дайвинг
как вершину подводных погружений,
то ребризеры – это просто полный улёт в космос!

Мало кто знает, что ребризеры или аппараты замкнутого цикла дыхания пришли к нам намного раньше чем обычный акваланг, для этого всего лишь нужно заглянуть в историю изобретения ребризера и тем не менее, только в наше время технический прогресс помог сделать эти погружения на системах замкнутого цикла, повсеместно доступными дайверскому сообществу, а не только профессионалам из специализированных военных и научных организаций.

Вам порядком надоел грохот выдыхаемого воздуха, а груда тяжеловесного железа с очертаниями навешанных баллонов не выглядит столь эстетично как в первый раз, и конечно вы давно зотели оптимизировать свой декомпрессионный режим, то путь в ребризеры - ваш путь!

выглядит следующим образом:

Считается самым удачным и потому самым распространенным ребризером полузамкнутого цикла с пассивной подачей дыхательной смеси.

Разработан немецкой фирмой Draeger и является модификацией более ранней модели Atlantis I. Эту модель отличается простотой в эксплуатации и надежностью в применении.

Используя стандартные найтроксные смеси, он позволяет погружаться до глубины 40 метров. Существует модификация с использованием тримикса, что увеличивает разрешенную глубину до 80м.

Обучение работе с данным аппаратом занимает 2–3 дня. Четыре погружения на открытой воде позволяют в полном объеме отработать необходимые упражнения и получить полное представление о специфике погружений в ребризере. Мы весьма рекомендуем этот курс как предварительный для курса Inspiration.

Это первый в мире смесевой замкнутый ребризер, выпускаемый серийно. Кроме того, Inspiration является первым и на сегодняшний день единственный в своем классе аппарат, получивший сертификацию европейского агентства по стандартизации. Этот сертификат санкционирует безопасное использование аппарата на глубинах до 50 метров с воздухом в качестве дилуента и как минимум до 100 метров с использованием тримиксных смесей.

дает нам возможность использовать все преимущества найтроксных смесей, причем на все 100%. Блок контроля автоматически поддерживает постоянное парциальное давление кислорода в дыхательном контуре независимо от глубины, соответственно постоянно меняя процентный состав смеси. Другими словами, аппарат обеспечивает оптимальную дыхательную смесь (best mix) на любой глубине в течение всего погружения вплоть до подачи чистого кислорода на последних декомпрессионных остановках.

Это означает беспрецедентную универсальность: затонувшее на большой глубине судно или мелководный прибрежный риф, нет никакой разницы,- стандартно подготовленный аппарат обеспечит вас оптимальной смесью на любой глубине. Он позволяет в полной мере реализовать все преимущества best mix, такие как расширение NDL, минимизация декомпрессионных режимов и т.д., но без муторного предварительного планирования, связанного с подбором газовой смеси в зависимости от конкретной глубины погружения, расчета запаса газов, выбором конфигурации снаряжения, этапных баллонов и т.п. Кроме того, вы избавлены от необходимости переключения со с меси на смесь под водой.

Погружение на Inspiration – это максимально эффективное использование газов. Особенно ярко эта эффективность проявляется на значительных глубинах, где расход газовой смеси в системах, работающих по открытой схеме дыхания, становится катастрофическим. Отсюда – высокая популярность ребризера среди технических дайверов.

Наряду с уже перечисленными преимуществами следует отметить и такие положительные качества как минимизация затрат на дорогостоящий гелий, компактность аппарата, легкость регулирования плавучести, дыхание теплым увлажненным газом и, наконец, полное отсутствие выдыхаемых пузырей, что делает погружение комфортным, тихим и не вызывающим стрессового состояния у подводных обитателей.

Inspiration произвел настоящую революцию в дайвинге. Будучи первым серийным аппаратом этого класса и, что самое главное, доступным, он широко продается в более чем 40 странах по всему миру. Пройдя жесткие испытания в специализированных организациях Великобритании и США, аппарат производится в строгом соответствии со стандартами и требованиями качества, обеспечивается его сервисное обслуживание и заводское снабжение запасными частями.

- Выдыхаемый газ направляется невозвратным клапаном по шлангу в мешок выдоха. С этого начинается цикл.
- Затем газ, освободившись от возможных остатков воды, попадает в патрон поглотителя. Здесь он вступает в химическую реакцию с абсорбентом (Sofnolime), где освобождается от двуокиси углерода.
- В зоне смешения в верхней части патрона расположены три независимых кислородных датчика, измеряющие парциальное давление кислорода в смеси, позволяя электронному регулятору с высокой точностью поддерживать заданное значение РО2 путем впрыскивания из баллона дополнительного количества чистого кислорода по мере его потребления организмом.
- Очищенная и обогащенная кислородом смесь проходит по шлангу в мешок вдоха, и далее через клапанную коробку к загубнику. Цикл завершен.

Дилуент

Inspiration имеет два трехлитровых баллона. В одном баллоне находится чистый кислород, другой содержит так называемый дилуент – газ-разбавитель. До глубин 50 м это обычно воздух, глубже – тримикс или гелиокс. Дилуент имеет несколько функций:

Вручную или через легочный автомат (если он установлен) дилуент подается в дыхательный контур для компенсации возрастающего с увеличением глубины давления и предотвращения «схлопывания» мешков.

Он также используется для поддува BCD и сухого гидрокостюма. Расход дилуента крайне незначителен, порядка 30 – 40 бар за все погружение.

Как разбавитель, он является основной составляющей дыхательной газовой смеси, поддерживая ее в безопасных с точки зрения кислородного отравления пределах.

Одной из важнейших функций дилуента является возможность его использования в качестве резервного запаса для вентиляции контура либо для перехода на дыхание по открытой схеме в случае чрезвычайной ситуации.

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.

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.

Подводный дыхательный аппарат содержит рабочий блок с химическим источником кислорода, маску и дыхательную трубку, соединяющую маску с рабочим блоком. Рабочий блок выполнен в виде открытой снизу емкости, снабженной расположенной в верхней части этой емкости решеткой для размещения на ней химического источника кислорода в виде брикета вещества, выделяющего кислород при взаимодействии с водой, стабилизатором вертикального положения, индикатором отработки источника кислорода и газовым отводом для дыхательной трубки. Стабилизатор вертикального положения выполнен в виде трубки с газовой емкостью на верхнем конце и прозрачным нижним концом. Индикатор расположен в упомянутой прозрачной части трубки и поджат пружиной к верхнему торцу указанного брикета. Такое выполнение аппарата обеспечивает снижение его массообъемных характеристик, снижение ассортимента расходуемых продуктов, упрощение их состава и индикацию отработки продукта. 2 з.п. ф-лы, 1 ил., 1 табл.

Рисунки к патенту РФ 2240257

Изобретение относится к подводным дыхательным аппаратам индивидуального типа, использующим химические источники кислорода. Аппарат предназначен для погружения и работы под водой на малых средних глубинах.

В настоящее время широко используется аппарат с баллонами на сжатом воздухе с открытой схемой дыхания (акваланг). Для наполнения баллонов акваланга необходима привязка к воздушным компрессорным установкам. Перевозить заполненные баллоны на большие расстояния независимо от вида транспорта запрещено. Длительное хранение заполненных баллонов затруднительно из-за утечек и небезопасно из-за высокого давления, кроме того, баллоны должны подвергаться периодическому освидетельствованию через каждые 5 лет. Масса и объем акваланга, как правило, велики и неудобны для транспортирования по суше. Акваланг сложен в изготовлении (баллоны, автомат подачи воздуха) и поэтому стоит очень дорого. Все вместе взятое делает его малодоступным для рядового туриста (Справочник водолаза/ Под общ. ред. Е.П.Шиканова. - М.: Воениздат, 1973, стр. 88).

Известны шахтерские респираторы для горноспасателей, которые в принципе могут быть использованы для погружения в воду. В качестве источника кислорода в этом аппарате применяется сжатый кислород, а в качестве поглотителя углекислого газа - химический поглотитель известковый (ХПИ). Массогабаритные характеристики респиратора также велики [Диденко Н.С. Регенеративные респираторы для горноспасательных работ. - М.: Недра, 1984, стр. 156].

Наиболее близким по технической сущности и достигаемому результату к предлагаемому аппарату является кислородный изолирующий дыхательный аппарат типа ИДА-64 с замкнутым циклом дыхания (Справочник водолаза/ Под общ. ред. Е.П.Шиканова. - М.: Воениздат, 1973, стр. 71).

Аппарат содержит рабочий блок, состоящий из регенеративных коробок с химическим источником кислорода на основе надперекиси калия и дыхательного мешка, баллон с кислородом, трубки вдоха и выдоха, клапанную коробку и маску.

Включение в аппарат осуществляется после полного удаления из мешка воздуха и заполнения его чистым кислородом из баллона. Включаясь, следует сделать полный выдох в атмосферу, после чего начать дышать в аппарат. Выдыхаемая газовая смесь из клапанной коробки поступает в регенеративные коробки. Проходя через вещество, она очищается от углекислого газа и обогащается кислородом. Очищенная смесь поступает в дыхательный мешок готовой для очередного вдоха. При недостатке газовой смеси в мешке во время погружения и в других случаях она пополняется чистым кислородом из баллона дыхательным автоматом. Давление в кислородном баллоне контролируется по выносному манометру. Избыток газовой смеси при уменьшении глубины вытравливается из мешка травяще-предохранительным клапаном. В качестве химических продуктов используются хемосорбционные блоки на основе перекисного соединения и поглотителя углекислого газа ХПИ.

Недостатками этого аппарата являются относительно высокие массо-объемные характеристики, затрудняющие транспортабельность аппарата с запасом химических продуктов (запасом кислорода) по суше. Кроме того, использование целого набора дефицитных переснаряжаемых компонентов фактически исключает возможность переснаряжения аппарата в полевых условиях. Существенным недостатком ИДА является также принципиальная невозможность контроля отработки продукта, т.е. времени защитного действия аппарата. Все это делает недоступным использование этого аппарата в массовом масштабе.

Указанные недостатки аппарата ИДА обусловлены тем, что хемосорбционная схема работы химических продуктов предъявляет особые требования к их составу и структуре. В результате резко снижается количество выделяемого кислорода от теоретического, степень уплотнения продуктов, и фактически невозможен контроль отработки (время защитного действия аппарата). Технология изготовления химических продуктов усложнена, что приводит к их удорожанию.

Задачей изобретения является снижение массообъемных характеристик аппарата, снижение ассортимента расходуемых продуктов, упрощение их состава и индикация отработки продукта.

Задача решается предлагаемым изобретением, согласно которому в аппарате, включающем рабочий блок с химическим источником кислорода, маску и дыхательную трубку, рабочий блок выполнен в форме открытой снизу емкости, снабженной газовым отводом для дыхательной трубки, стабилизатором вертикального положения и индикатором отработки источника кислорода.

В качестве химического источника кислорода используются надперекиси щелочных металлов или перекиси щелочно-земельных металлов или продукты на их основе.

Сущность изобретения поясняется чертежом. На чертеже изображен общий вид аппарата в разрезе. Аппарат содержит маску 1, фильтр 2, дыхательную трубку 3, выполненную в теплоизоляционном исполнении, и рабочий блок 4 с брикетом химического источника кислорода 5. Теплоизоляция дыхательной трубки 3 необходима для подогрева вдыхаемого воздуха. В верхней части рабочего блока 4 имеется стабилизатор 6 вертикального положения рабочего блока 4. Стабилизатор 6 представляет собой трубку 7, на верхнем конце которой имеется газовая емкость 8. Элементы стабилизатора 7 выполнены из материала с плотностью меньше единицы (полипропилен, полиэтилен). Нижний конец трубки 7 сделан прозрачным с целью фиксации положения индикатора отработки 9, прижатого пружиной к верхнему торцу брикета. Брикет 5 расположен на решетке в верхней части емкости рабочего блока 4. Нижняя часть рабочего блока 4 выполнена из материала с плотностью больше единицы (сталь) и открыта для сообщения с водной средой. Верхняя часть рабочего блока 4 всегда имеет положительную плавучесть (всплывает), нижняя часть блока имеет отрицательную плавучесть (тонет).

Масса рабочего блока 4 сбалансирована таким образом, чтобы средняя результирующая плавучесть его при дыхании была немного положительной. При этом центр результирующей подъемной силы, расположенной по вертикали рабочего блока 4, всегда выше центра тяжести. Благодаря такой конструкции рабочий блок 4 всегда занимает в воде устойчивое вертикальное положение и при случайных колебаниях или наклонах автоматически быстро возвращается в исходное вертикальное положение по принципу "Ваньки-встаньки".

Рабочий блок 4 соединен с маской 1 гибкой дыхательной трубкой 3 с краном 10 и крепится к поясу или спине тросиком 11 (~0,6 м). Такое крепление рабочего блока обеспечивает пловцу достаточную свободу для кантования при сохранении блока 4 в вертикальном положении. Вертикальное положение блока 4 дает также надежную ориентацию пловца в пространстве.

Роль дыхательного мешка выполняет частично гибкая газовая емкость 8 стабилизатора 6 и частично колебание жидкости в нижней части рабочего блока 4.

Аппарат имеет также сборник осадка соды 12. Дыхательная смесь из аппарата не выбрасывается.

Аппарат работает следующим образом. Для дыхания используется кислород, выделяемый брикетом 5 при его контакте с водой. В качестве химического источника кислорода используются надперекиси щелочных металлов, или перекиси щелочно-земельных металлов, или продукты на их основе. Поглощение углекислого газа осуществляется водным раствором продуктов гидролиза. Аппарат при дыхании работает в автоматическом маятниковом режиме.

Снаряжение аппарата брикетом 6 производится непосредственно перед спуском. Для захода в воду достаточно открыть кран 10 и одеть маску 1 с фильтром 2.

При вдохе вода через открытое снизу пространство входит внутрь рабочего блока 4 и реагирует с брикетом источника 5 с получением кислорода. При избытке кислорода вода вытесняется газом от брикета 5 вниз, и реакция прекращается.

При выдохе газ через дыхательную трубку 3 поступает в рабочий блок 4, жидкость отступает вниз и обеспечивает поглощение углекислого газа с образованием соды. Часть соды растворяется в водной среде, а часть оседает в сборнике 12. Концентрация соды в сбрасываемом растворе много ниже предельно допустимой и таким образом совершенно безопасна для человека.

Контроль степени отработки брикета производится по изменяющейся высоте брикета 5 с помощью индикатора 9.

Для примера брикет 6 из надперекиси натрия массой 250-260 г и объемом 140-150 см 3 обеспечивает работу аппарата под водой в течение одного часа. Масса осадка при растворении такого брикета составляет примерно 160 г.

Стабилизатор 6 всегда автоматически устойчиво обеспечивает вертикальное положение всего рабочего блока.

Газовая емкость 8 стабилизатора 6 может быть гибкой и частично выполнять роль дыхательного мешка.

Для исключения непосредственного контакта надперекисного продукта с руками и окружающими предметами при снаряжении брикет 6 герметично покрыт тонким слоем (0,5-2 мм) специального вещества, не влияющего на работоспособность брикета 5 в аппарате. До снаряжения брикеты герметично хранятся в легкой полиэтиленовой таре.

После всплытия перекрывается кран 10 и маска 1 снимается. Процедура переснаряжения аппарата предельно упрощена и сокращена до 1-2 мин.

Длина тросика 11 и место его крепления на теле пловца выбираются из целей удобства.

Указанный принцип действия аппарата проверен экспериментально на макетном образце.

Такое техническое решение дает возможность

1. Использовать надперекись натрия как наиболее эффективный кислородоноситель фактически в чистом виде;

2. Использовать кислородоноситель в предельно компактной (уплотненной) форме;

3. Использовать окружающую водную среду для поглощения углекислого газа и растворения отходов.

4. Использовать выделяемое реакцией тепло для подогрева дыхательной смеси, поступающей на вдох.

В результате существенно снижается масса и объем химического источника кислорода на единицу объема получаемого кислорода. Упрощается конструкция аппарата. По расчетным данным (см. табл.) масса аппарата снижается в 4,7 раза, а объем аппарата - в 2,8 раза. Расходуемая масса продукта, приходящаяся на 1 м 3 кислорода, меньше чем для аппарата ИДА в 2,8 раза, а объем - в 4,3 раза. Если бы пришлось перевозить аппараты с запасом продукта (кислорода) на 6 часов работы под водой (запас кислорода 400-411 л), то для предлагаемого аппарата по сравнению с аппаратом ИДА транспортируемая масса необходима в 4 раза меньше, а объем - почти в 2,5 раза меньше.

Вместо трех дефицитных, относительно дорогих расходуемых компонентов (хемосорбционные блоки на основе перекисного соединения, поглотителя ХПИ и сжатого кислорода в баллоне) можно пользоваться одним брикетом из чистой надперекиси натрия или калия. Процедура переснаряжения аппарата упрощается и сокращается (в течение 1-2 мин).

Сравнительная простота конструкции предлагаемого аппарата и отсутствие баллонов делает их изготовление недорогим. По расчетам в 10-30 раз дешевле акваланга и 3-5 раз дешевле аппарата ИДА. Стоимость 1 м 3 кислорода, получаемого из брикета надперекиси натрия, становится в 5-8 раз дешевле стоимости кислорода, получаемого в аппарате ИДА.

В результате все перечисленные преимущества предлагаемого аппарата делают его доступным для массового использования.

ФОРМУЛА ИЗОБРЕТЕНИЯ

1. Подводный дыхательный аппарат, содержащий рабочий блок с химическим источником кислорода, маску и дыхательную трубку, соединяющую маску с рабочим блоком, отличающийся тем, что рабочий блок выполнен в виде открытой снизу емкости, снабженной расположенной в верхней части этой емкости решеткой для размещения на ней химического источника кислорода в виде брикета вещества, выделяющего кислород при взаимодействии с водой, стабилизатором вертикального положения, индикатором отработки источника кислорода и газовым отводом для дыхательной трубки, при этом стабилизатор вертикального положения выполнен в виде трубки с газовой емкостью на верхнем конце и прозрачным нижним концом, а индикатор расположен в упомянутой прозрачной части трубки и поджат пружиной к верхнему торцу указанного брикета.

2. Подводный дыхательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что в качестве химического источника кислорода используются надперекиси щелочных металлов или перекиси щелочноземельных металлов или продукты на их основе.

3. Подводный дыхательный аппарат по п.1, отличающийся тем, что дыхательная трубка выполнена в теплоизоляционном исполнении.

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…