Дыхательные аппараты полузамкнутого и замкнутого цикла. В аппарате с замкнутым циклом дыхания Полузакрытая дыхательная система

Изолирующий дыхательный аппарат ИДА-59М (рис. 9) предс­тавляет собой автономный дыхательный аппарат регенеративного типа с замкнутым циклом дыхания. Аппарат изолирует органы дыхания подводника от окружающей среды и предназначен для обеспечения дыхания подводника при выходе из апл, а также для временного поддержания жизнедеятельности в отсеках аварийной пл. Основные составные части аппарата ИДА-59М показаны на рис. 9:

1. Нагрудник 1 с пришитым нижним брасом 6 и поясным ремнем 16.

3. Азотно-гелиево-кислородный баллон 3 с редуктором 5 и крестовиной 4.

4. Кислородный баллон 14 с редуктором 13 и переключателем 12.

5. Клапанная коробка 9 с гофрированными трубками вдоха и выдоха.

6. Кольцевой дыхательный мешок 10, на котором распо­лагается дыхательный автомат 8 и предохранительный клапан 11.

Нагрудник с поясным ремнем и нижним брасом служит для монтажа узлов аппарата и закрепления на туловище подводника. Регенеративный патрон (рис. 10). Его двустенный корпус вмещает 1,7…1,8 кг зернистого регенеративного вещества О-3. На верхней крышке имеются штуцера 1, 2 для присоединения к дыхательному мешку, на нижней – зарядный штуцер с колпачковой гайкой 8. Донышки внутреннего корпуса 6 оборудованы решетками 3, 7. Кольцевые полочки 5 препятствуют проходу выды­хаемой смеси вдоль стенок патрона. Выдыхаемая газовая смесь через штуцер выдоха 2 посту­пает в патрон, проходит через решетку 3 через слой вещества О-3, где ос­вобождается от углекислого газа и обогащается кислородом, за­тем через нижнюю решетку 7 поступает в зазор между внутрен­ней и наружной стенками и далее через штуцер вдоха 1 в ды­хательный мешок. Азотно-гелиево-кислородный баллон (рис. 9) емкостью 1 литр служит для хранения искусственно приготовленной газовой смеси, содержащей 60% азота, 15% гелия и 25% кислорода при давлении 180…200 кгс/см2 (при учебных спусках допускается давление не менее 100 кгс/см2). Баллон имеет трехцветную окраску: черную с буквой «А» (азот), коричневую с буквой «Г» (гелий) и голубую с буквой «К» (кислород). К баллону с помощью резьбовых соединений подсоединены редуктор 5 и крестовина 4. Азотно-гелиево-кислородный редуктор 5 предназначен для по-нижения давления азотно-гелиево-кислородной смеси, находящейся в баллоне, до давления на 5,3 ¸ 6,6 кгс/см2 большего, чем давление окружающей среды.

Рис. 9. Аппарат изолирующий дыхательный ИДА-59М

1 – нагрудник; 2 – регенеративный патрон; 3 – азотно-гелиево-кислородный баллон; 4 – крестовина; 5 – редуктор; 6 – брасовый ремень; 7 – ремень с карабином; 8 – дыхательный автомат; 9 – клапанная коробка; 10 – дыхательный мешок; 11 – предохранительный клапан; 12 – переключатель; 13 – редуктор; 14 – кислородный баллон; 15 – карабин;16 – поясной ремень

Рис.10. Регенеративный патрон

1 – штуцер вдоха; 2 – штуцер выдоха; 3, 7 – решетки; 4 – наружный корпус; 5 – кольцевая полочка; 6 – внутренний корпус; 8 – колпачковая гайка

Азотно-гелиево-кислородный редуктор

Азотно-гелиево-кислородный редуктор состоит из запорного вентиля и редуктора, размещенных в одном корпусе. Запорный вентиль с малым крутящим моментом открывается вращением про­тив часовой стрелки, закрывается по часовой стрелке. На корпусе редуктора имеются два штуцера: штуцер высокого давления, закрытый колпачковой гайкой и служащий для зарядки баллона АГК смесью, и штуцер низкого давления, который под­соединяется к соединительной трубке дыхательного автомата. Редуктор работает следующим образом (рис. 17). Через открытый кла­пан вентиля газовая смесь из баллона АГК попадает под кла­пан редуктора и через отверстие в седле клапана напол­няет камеру низкого давления 2. Камера редуктора сверху закрыта резиновой мембраной 6, над которой помещается ре­гулировочная пружина 7 и металлический колпачок с отверстиями. По мере наполнения камеры низкого давления резиновая мембрана 6 прогибается и сжимает регулировочную пружину 7, освобождая толкатель клапана, который в свою очередь дает возможность клапану 3 редуктора под дейст­вием пружины перемещаться вверх до полного перекрытия отверстия в седле клапана редуктора. Приток газа в камеру низ­кого давления прекращается, если газ из камеры низкого давле­ния не расходуется. При истечении газа мембрана 6 прогибается вниз, клапан 3 редуктора под действием толкателя снова открывается и пропускает газ в камеру низкого давления. Из камеры низкого давления через канал и фильтр газ попадает в крестовину 1. Крестовина служит для соединения камеры низкого давления азотно-гелиево-кислородного редуктора с пускателем 4 ДГБ и дыхательным (легочным) автоматом 13, для чего к крестовине присоединены соединительная трубка дыхательного автомата и шланг 10 с ниппелем байонетного замка 9 от ДГБ (см. рис. 16). В одном из штуцеров крестовины расположен предохраните­льный клапан, стравливающий азотно-гелиево-кислородную смесь из камеры низкого давления редуктора АГК при давлении на 14…17 кгс/см2 больше окружающего. Кислородный баллон емкостью 1 литр служит для хранения медицинского кислорода (99%, не более 1% азота) при давлении 180…200 кгс/см2 (при учебных спусках допускается дав­ление не ниже 100 кгс/см2). На баллоне имеются редуктор 23 с запорным вентилем и переключатель 20 (см. рис. 17). Кислородный редуктор по устройству аналогичен азотно-гелиево-кислородному редуктору, но в отличие от него имеет гер­метичный колпачок. Поэтому под колпачком на любой глубине сохраняется атмосферное давление в 1 кгс/см2. В связи с этим давление в камере низкого давления кислородного редуктора также остается постоянным – 5,5 ¸ 6,5 кгс/см2 – в течение все­го периода работы редуктора и не зависит от величины окружаю­щего давления. На глубине 55…65 м, когда давление окру­жающей среды становится равным давлению в камере редуктора, истечение кислорода в дыхательный мешок полностью прекращает­ся.

Клапанная коробка (рис. 11) с гофрированными трубками вдоха и выдоха служит для:

– присоединения дыхательного аппарата к гидрокомбинезону;

– обеспечения во время дыхания циркуляции газовой смеси в аппарате по замкнутому циклу;

– для включения на дыхание в аппарат и переключения на дыхание в атмосферу.

Клапанная коробка состоит из корпуса, слюдяных клапанов вдоха 5 и выдоха 3, прижимаемых пружинами, и пробкового крана 8.

Рис.11. Клапанная коробка:

1 – патрубок выдоха; 2 – направляющая клапана; 3 – клапан выдоха; 4 – прокладка; 5 – клапан вдоха; 6 – патрубок вдоха; 7 – штуцер; 8 – пробковый кран

Клапанная коробка трубкой вдоха с патрубком 6 соеди­нена с дыхательным мешком, трубкой выдоха с патрубком 1 с регенеративным патроном. При вдохе в клапанной коробке создается разряжение, вследствие чего клапан выдоха 3 закрывается, а клапан вдо­ха 5 открывается и дыхательная смесь поступает в легкие. При выдохе в клапанной коробке давление повышается, клапан вдоха 5 закрывается, а клапан выдоха 3 открывается и пропускает выдыхаемую газовую смесь в регенеративный патрон. С помощью пробкового крана 8 производится включение в ап­парат (ручка крана при этом поворачивается в сторону кислородного баллона) или переключение на дыхание в атмосферу (ручка крана при этом поворачивается в сторону АГК-баллона). Клапанная коробка имеет штуцер 7 для подсоединения к маске с переговорным устройством или гидрокомбинезону СГП-К при помощи накидной гайки.

Дыхательный мешок (рис. 12) имеет кольцевую форму и выполнен в виде воротника, облегающего шею подводника. Такая форма дыхательного мешка улучшает остойчивость, что особенно важно при свободном всплытии, и поддерживает голову подводника над поверхностью воды после всплытия. Вместимость дыхательного мешка 6…8 л. Изготовлен он из мягкой прорезиненной ткани и крепится к нагруднику с помощью шлевок. В верхней части дыхательного мешка (на тыльной стенке) размещен автоматический пускатель (дыхательный автомат) 3. В нижней части закреплены гофрированные трубки выдоха 5 и вдоха 1, предохранительный клапан 6, два штуцера 8 с накидными гайками для присоединения регенеративного патро­на, штуцера 7 и 9 для присоединения кислородного и азотно-гелиево-кислород-ного баллонов. Внутри мешка имеется тройник 10, соединяющий трубку вдоха 1 с отрезком трубки от регене­ративного патрона и дыхательной трубкой 4, имеющей боковые отверстия по всей длине. Эти отверстия обеспечивают поступле­ние газовой смеси на вдох из мешка при любом положении под­водника. Соединительная трубка 2 подводит газовую смесь из АГК-баллона под клапан дыхательного автомата. Дыхательный автомат (автоматический пускатель) (рис. 13) обеспечивает автоматическое пополнение дыхательного мешка азотно-гелиево-кислородной смесью при погружении или вырав-нивании давления с окружающим в необходимом для дыхания подводника объеме.

Рис. 12. Дыхательный мешок:

1 – трубка вдоха; 2 – соединительная трубка; 3 – дыхательный автомат; 4 – дыхательная трубка; 5 – трубка выдоха; 6 – предохранительный клапан; 7, 8, 9 – штуцеры; 10 – тройник

Внутренняя полость дыхательного автомата изолируется от окружающей среды эластичной мембраной 1, прижимаемой к корпусу защитной крышкой 2 с резьбовым кольцом 3. Газовая смесь через штуцер 6 с фильтром 7 подводится к клапану 5, который прижимается к седлу пружиной 8. Усилие на шток клапана передается рычагами 11 и 12, высота расположения которых регулируется винтом 4 и гайкой 13. Усилие открытия регулируется винтом 9, сжимающим пружину 10. В дыхательный мешок газовая смесь поступает через вырезы в днище корпуса. Дыхательный автомат перепускает газовую смесь при разря-жении в мешке 110…160 мм вод.ст. Предохранительный клапан (рис. 14) обеспечивает сброс избытка газовой смеси из дыхательного мешка аппарата как в процессе его использования, так и при хранении на подводной лодке.

Рис.13. Дыхательный автомат:

1 – мембрана; 2 – крышка; 3 – резьбовое кольцо; 4, 9 – винты; 5 – клапан; 6 – штуцер; 7 – фильтр; 8, 10 – пружины; 11, 12 – рычаги; 13 – гайка

Рис.14.Предохранительный клапан

1 – крышка; 2, 3 – пружины; 4 – шток; 5 – клапан-мембрана; 6 – обратный клапан; 7 – корпус; 8, 9 – гайки

Он устанавливается в нижней части дыхательного мешка и закрепляется накидной гайкой 8. Конструктивно он представляет собой сочетание двух клапанов: основного – клапана-мембраны 5 и обратного резинового клапана 6. При повышении давления в дыхательном мешке мембрана 5, преодолевая усилия пружин 2, 3, отходит от седла и открывает выход избыточной газовой смеси через боковые отверстия в корпусе 7. Дыхание подводника в аппарате (см. рис. 9) осуществляется через клапанную коробку 9, которая присоединяется к ниппелю шлема гидрокомбинезона СГП-К. Необходимый для дыхания состав газов в дыхательном мешке 10 обеспечивается за счет поглощения уг­лекислого газа и выделения кислорода химическим веществом регенеративного патрона 2, подачи кислорода через кислородный переключатель 12, а также подачи азотно-гелиево-кислородной сме­си через легочный автомат 8. Все узлы аппарата ИДА-59М смонтированы на нагруднике 1, с помощью которого аппарат закрепляется на туловище подвод­ника поверх гидрокомбинезона СГП-К. На брасовом ремне 6 наг­рудника закрепляется ремень с карабином 7, который служит для удержания подводника в люке подводной лодки в процессе шлюзования при выходе свободным всплытием через спасательные люки, оснащенные блоком подачи воздуха. Карабин аппарата 15 предназначен для удержания подводника при выходе из подводной лодки на буйрепе около мусинга. Ремень карабина 15 закреплен на поясном ремне 16 аппарата. С помощью штуцера крестовины 4 аппарат ИДА-59М сое­диняется с ДГБ (см. рис. 16). Предварительно со штуцера отвертывается колпачковая гайка.

В комплекте аппарата имеется маска (рис. 15), предназ­начен-ная для использования аппарата ИДА-59М без гидрокомби­незона СГП-К в сухих и частично затопленных отсеках подводной лодки. Маска позволяет дышать в аппарате и обеспечивает изоляцию органов дыхания и глаз от окружающей газовой или водной среды.

Рис. 15. Маска:

1 – лямки; 2 – очки; 3 – переговорное устройство; 4 – угольник; 5 – накидная гайка; 6 – прокладка

С помощью угольника 4 и накидной гайки 5 с прокладкой 6 маска присоединяется к клапанной коробке аппарата. Для крепления и плотного прилежания маски по контуру лица она имеет лямки 1, которые позволяют подогнать маску по размеру головы. Маска выпускается трех размеров:

1 – малый,

2 – средний,

3 – большой.

Дополнительный гелиевый баллон (рис. 16) используется совместно с аппаратом ИДА-59М для выхода подводников с глубин более 100 м при обеспечении силами. Поисково-спасательной службы ВМФ. Баллоны ДГБ поставляются в сборе с редуктором, пускателем, соединительными шлангами и арматурой. Баллон 1 с гелием заключен в чехол 7. В кармане 6 чехла размещен пускатель, соединенный шлангом 5 с тройником 3 ре­дуктора. Шлангом 10 с байонетным замком 9 и накидной гайкой 8

Рис. 16. Дополнительный гелиевый баллон:

1 – баллон; 2 – редуктор; 3 – тройник; 4 – карабин; 5, 10 – шланги; 6 – карман чехла; 7 – чехол; 8 – накидная гайка; 9 – байонетный замок

Баллон ДГБ подсоединяется к крестовине азотно-гелиево-кислород-ного баллона. Редуктор 2 с запорным вентилем ввернут в горловину баллона. Карабином 4 баллон закрепляется к поясному ремню аппара­та. Габаритные размеры ДГБ и его деталей в сборе не превышают 330×160×110 мм, масса баллона 3,2 кг, вместимость 1,3 л, рабочее давление 20 МПа (200 кгс/см2). Редуктор гелиевого баллона по устройству и принципу дей­ствия аналогичен редуктору азотно-гелиево-кислородного бал­лона, но в отличие от него отрегулирован на установочное давление 1…1,2 МПа (10…12 кгс/см2).

Принципиальная схема действия

При вдохе (рис. 17) газовая смесь из дыхательного меш­ка 17 через гофрированную трубку 8 и клапан вдоха 9 посту­пает в органы дыхания. При выходе газовая смесь через клапан выдоха 14 и гофрированную трубку 16 поступает в регенератив­ный патрон 27 с химическим веществом О-3. Очищенная от угле­кислого газа и обогащенная кислородом газовая смесь поступает в дыхательный мешок 17, где смешивается с газами, поступающи­ми из баллонов аппарата и ДГБ через механизмы подачи газовых смесей 13 и 20. Кислородный редуктор 23 и переключатель 20 на глубинах от 0 до 55…65 м обеспечивают непрерывную подачу кислорода в дыхательный мешок 17 из кислородного баллона. Подача кислорода зависит от глубины и режимов работы аппарата «погружение-всплытие». B период повышения давления окружающей среды на глуби­нах от 0 до 20 м клапан 21 переключателя открыт, седло 24 перекрыто мембраной 26, кислород через дюзы Д1, Д2 и Д3 пос­тупает в дыхательный мешок. Подача кислорода определяется тарировкой дюзы Д1 и сос­тавляет 0,3…0,6 л/мин. На глубине 20…24 м давление в полости воздействует на мембрану 19 прогибает ее, преодолевая усилие пружины 18, вследствие чего клапан 21 под воздействи­ем пружины 22 закрывается, подача кислорода осуществляется через дюзы Д1 и Д3 (около 1 л). На глубинах 25…30 м мембрана 26 под воздействием этого давления, преодолевая уси­лие пружины 25, открывает седло 24, кислород из редуктора поступает через отверстие седла 24. Так как проходное сечение отверстия седла 24 намного больше проходного сечения дюз Д2 и Д3, то давление, действующее на мембрану 26, возрастает до значения давления кислорода на выходе из редуктора. Усилие от воздействия давления на поверхность мембраны 26 становится значительно больше усилия пружины 25, и седло 24 остается открытым в процессе дальнейшего погружения и всплытия. При подъеме на поверхность подача кислорода из кислород­ного баллона возобновляется на глубине 55…65 м. Подача кис­лорода осуществляется через дюзу Д3 (около 1 л/мин). По мере подъема подача кислорода увеличивается. На глубине 20…24 м усилие пружины 18 преодолевает газовое давление на мембрану 19, клапан 21 открывается, начинается поступление кислорода в дыхательный мешок через дюзы Д2 и Д3 (3,0…4,4 л/мин). Такая подача кисло­рода остается и после подъема на поверхность. При повышении окружающего давления или при возникновении разрежения в дыхательном мешке 17 мембрана 2 дыхательного автомата 3, прогибаясь, через систему рычагов открывает кла­пан 11 и обеспечивает поступление газовой смеси в дыхатель­ный мешок. Таким образом, при выходе с глубин менее 100 м при компрессии в шлюзовом устройстве дыхатель­ный мешок 17 пополняется 25%-ой азотно-гелиево-кислородной сме­сью, поступающей из АГК-баллона через редуктор, тройник 1 и клапан 11 дыхательного автомата 13. В случае выхода с глубин более 100 м дыхательный аппарат работает совместно с ДГБ. В этом случае в дыхательный мешок 17 подается гелий, по­ступающий из ДГБ через редуктор 5, пускатель 4 и дыха­тельный автомат 13. Так как давление на выходе из редуктора 5 (10…11 гс/см2) больше давления, создаваемого редуктором АГК-баллона (5,3…6,6 кгс/см2), то мембрана 6 под воздействием давления поступаю­щего гелия, преодолевая усилие пружины 7, прогибается и обес­печивает закрытие клапана 3. Подача азотно-гелиево-кислородной смеси к дыхательному автомату 13 прекращается на глубинах 75…90 м, и взамен ее в дыхательный мешок подается гелий.

Рис. 17. Принципиальная схема действия аппарата ИДА-59М:

1 – крестовина; 2 – камера редуктора; 3,11,21 – клапаны; 4 – пускатель ДГБ; 5,23 – редукторы; 6,12,19,26 – мембраны; 7,18,22,25 – пружины; 8 – трубка вдоха; 9 – клапан вдоха; 10 – клапанная коробка; 13 – дыхательный автомат; 14 – клапан выдоха; 15 – предохранительный клапан; 16 – трубка выдоха; 17 – дыхательный мешок; 20 – кислородный переключатель; 24 – седло клапана; 27 – регенеративный патрон

Характеристика регенеративных веществ и газов, применяемых для дыхания в аппарате ИДА-59М

Для регенерации газовой среды в изолирующем дыхательном аппарате ИДА-59М используют гранулированное регенеративное вещество О-3 на основе надперекиси калия К 2 О 4 . Химическая реакция поглощения углекислого газа и влаги из выдыхаемой подводником газовой смеси и насыщения ее кислородом может быть представлена в следующем виде:

К снаряжению регенеративных патронов допускают регенера-тивные вещества, содержащие кислорода не менее 130 л/кг и двуокиси углерода – не более 15 л/кг. В качестве поглотителя двуокиси углерода используется химический поглотитель известковый (ХПИ). Вещество ХПИ используется в основном при отработке личным составом учебных задач в условиях учебно-трениро­вочных станций и комплексов. Процесс поглощения двуокиси углерода может быть представлен в виде:

К использованию допускается поглотитель с содержанием двуокиси углерода не более 20 л/кг. Вещество О-3 является химически активным. Оно бурно реагирует с водой, маслом, спиртом и жидким топливом. Поэтому при работе с веществом О-3, а также при хранении заряженных аппаратов на пл следует соблюдать строжайшие меры предос­торожности во избежание взрывов и пожаров. Для анализа регенеративного вещества О-3 на содержание кислорода и двуокиси углерода и поглотителя ХПИ на содер­жание двуокиси углерода применяется прибор кальциметр. Пробы на анализ гранулированного регенеративного вещест­ва или химического поглотителя отбираются из каждого вновь вскрываемого барабана (емкость для транспортировки и хране­ния вещества). Из трех различных мест барабана отбирают не менее трех проб. Для дыхания в аппарате ИДА-59М используется меди­цинский газообразный кислород (99% О2 и 1% N2), ГОСТ 5583−78. Пользоваться техническим кислородом для дыхания водолазов запрещается. Кислород получают с завода и в транспортных бал­лонах доставляют на учебно-тренировочные станции и комплек­сы, где им набивают кислородные баллоны аппаратов ИДА-59М. Для набивки АГК-баллонов используют 25% азотно-гелиево-кислородную смесь, которая содержит 25% кислорода, 15% гелия и 60% азота. При этом максимальное парциальное давление кислорода, приме­няемое при спасении подводников из аварийной подводной лодки, несколько превышает установленное для водолаз-ных спусков (1,3…1,8 ата). Поэтому сроки пребывания на глубинах 80…100 м при дыхании 25% азотно-гелиево-кислородной смесью для предупреждения кислородного отравления ограничены 15…20 мин. Использование 25% АГК-смеси благодаря повышенному пар­циальному давлению кислорода обеспечивает некоторое увеличение сроков пребывания под водой под наибольшим давлением при выходе с глубин до 100 м включительно без опасности возникновения у под­водников декомпрессионной болезни. В то же время выход лично­го состава из аварийной подводной лодки на этой смеси методом подъема по буйрепу позволяет применить более короткие ре­жимы. При выходе с глубины более 100 м эта смесь для дыхания непригодна из-за опасности кислородного отравления и должна разбавляться в дыхательном мешке аппарата чистым гелием из ДГБ. Проведение анализов воздуха на содержание вредных веществ, проверка состава газовых смесей по кислороду произ­водится через каждые три месяца эксплуатации компрессорных установок, перед началом эксплуатации вновь установленных или отремонтированных компрессоров, воздушных магистралей и баллонов. Заключение о пригодности регенеративных веществ, химпогло-тителя, газовых смесей и воздуха для дыхания водолазов не­зависимо от места выполнения анализов дает врач-спецфизио­лог (врач) корабля (организации ВМФ) или лицо, осуществляющее медицинское обеспечение водолазных спусков.

Рост популярности.

Современные дыхательные аппараты открытого цикла, или обычные акваланги, начали активно использоваться после 1943 года, когда их изобрёл Жак Ив Кусто и Эмиль Гальяно. Аппараты замкнутого цикла долгое время оставались невостребованными.

В 1987 году в рамках проекта «Wakulla springs» под руководством доктора наук Вильяма Стоуна при исследовании пещерной системы длиной в 5 км был опробован CisLunar Mark I - аппарат замкнутого типа, который продемонстрировал определённые преимущества перед аквалангами. С этого времени интерес к данному виду дыхательных аппаратов стал возрастать.

Ребризеры и их основные типы
Дыхательные аппараты замкнутого типа называют обычно ребризерами, от английского слова «rebreather», то есть «перевдыхатель». Отработанный дыхательный газ в них не отводится в воду, а, освобождаясь от углекислого газа, обогащается кислородом, затем вновь подаётся для дыхания. Поэтому устроены ребризеры сложнее аквалангов.

Помимо шланга, соединяющего баллон с загубником, имеется второй - для возврата отработанной смеси в контур. Обязательно присутствует полужесткий или мягкий мешок с ловушкой для воды для приёма выдыхаемой смеси, давление которой должно быть равно внешнему давлению воды. Далее смесь подаётся в канистру, в которой углекислый газ из неё удаляется химическим поглотителем. Последующее добавление кислорода осуществляется в каждом типе аппарата своим способом.

Основным критерием классификации ребризеров является степень замкнутости дыхательного цикла. Есть аппараты полностью замкнутого цикла, или CCR-ребрирезы, в которых выдыхаемая смесь полностью идёт на переработку. Газ в них отводится в воду, но лишь при всплытии, через травящий клапан. Уменьшающееся давление приводит к расширению смеси, поэтому её излишки удаляются.

Полузамкнутые аппараты, называемые SCR-ребризерами, предусматривают использование искусственных дыхательных смесей (Trimix, Nitrox, Heliox), а не чистого кислорода, поэтому появляющуюся избыточную часть азота и гелия необходимо периодически удалять из дыхательного контура.

Ребризеры замкнутого цикла

Конструкция ребризера, работающего на чистом кислороде, наиболее проста и легка, аппарат не оставляет пузырьков в воде, поэтому популярен у биологов и военных. Однако использование одного кислорода вносит ограничения. При увеличении давления он становится токсичным, негативно воздействуя на дыхательную и нервную системы. В связи с этим глубина для погружений не должна превышать 7-10 м. Кислород, к тому же, способствует быстрому развитию кариеса.

Одна из разновидностей кислородного ребризера - аппарат с химической регенерацией смеси для дыхания. В поглотительной канистре происходит выделение объёма кислорода, равного поглощённому углекислому газу, что позволяет пробыть под водой рекордное количество времени - до 6 часов. Из-за опасности регенерирующего вещества, выделяющего щёлочь при попадании в него воды, такие аппараты уже почти не используются.

Существуют ребризеры, позволяющие работать с искусственными смесями для дыхания, что позволяет погружаться на довольно большие глубины. В одних аппаратах используется электронная система управления подачей кислорода в дыхательный контур, слабым местом которой являются электрохимические датчики, требующие регулярной замены, и электромагнитный клапан. Известные представители - CIS Lunar, Buddy Inspiration. В других управление полуавтоматическое, где поступление кислорода контролируется дайвером.

Полузамкнутые ребризеры

Различие в конструкции ребризеров полузамкнутого цикла заключается в том, как происходит подача дыхательной смеси. В аппаратах с активной подачей дыхательная смесь при открытии вентиля на баллоне непрерывно подаётся в дыхательный контур через дюзу с пропускной способностью, меняющейся с глубиной и от применяемой смеси. Такие ребризеры просты конструктивно и в обслуживании, рассчитать план погружения с ними легко, так как расход смеси на любой глубине примерно одинаков. Возможно, поэтому они и получили наибольшую популярность среди других типов ребризеров. Известные аппараты этого типа - Ray и Draeger Dolphin, Atlantis и Azimuth.

В аппаратах с пассивной подачей смеси количество удаляемого и поступающего газа не регулируется в зависимости от давления, то есть от глубины, поэтому рассчитывать расход газовой смеси приходится как для обычного акваланга. Но у ребризера, в отличие от акваланга, запас времени нахождения под водой в несколько раз больше, так как в нём стравливается не весь объём выдыхаемого газа, а примерно от 10 до 30 процентов. Известные аппараты данного типа - это Halcyon RB-80 (аналог - европейский RB2000).

Ребризер или акваланг?

Ребризеры выигрывают у обычных аквалангов меньшей шумностью и меньшим количеством пузырей, неизменной плавучестью при вдохе и выдохе, так как объём смеси не уменьшается, или почти не уменьшается на выдохе. Поглощение углекислого газа приводит к выделению влаги и теплоты, которые делают вдыхаемый дайвером воздух более приятным, что повышает устойчивость к декомпрессионной болезни. Кроме того, время нахождения под водой с ребризером увеличивается, а доставка газовых смесей к месту погружения за счёт снижения их требуемого объёма не доставляет столько хлопот. Ребризеры замкнутого цикла на смесях позволяют достичь больших глубин, чем пороговые 40 м для остальных аппаратов.

Почему же ребризеры не вытеснили обычные акваланги? У них имеются свои недостатки. Эти аппараты дороже стоят, сложнее в обслуживании, имеют больший вес и размеры, они неудобны для использования двумя дайверами в критических ситуациях, требуют обеспечения расходными материалами, такими как поглотитель и различные датчики. Кроме того, ребризер удобнее использовать в команде.

Как видно, преимущества каждого типа дыхательных аппаратов уравновешиваются его недостатками, поэтому и ребризеры, и акваланги достойны того, чтобы находить своё применение. При выборе следует чётко знать, для чего будет использоваться аппарат, какого типа аппараты используются в команде. Выбор в пользу ребризера не заставит разочароваться в нём. Они не зря начинают завоёвывать в последнее время популярность в России

по материалам сайта aqua-globus.ru

Враг не пройдет! Даже под водой

Схема работы и органы управления ребризера «Inspiration»

Тем не менее масштаб выполняемых им задач был огромен. В день «X» советский морской спецназ должен был высадиться с многочисленных подводных лодок, самолетов, вертолетов, с коммерческих и промысловых кораблей под чужими флагами. Черные призраки, внезапно появившиеся из-под воды, должны были вывести из строя всю систему противолодочной обороны в Атлантике, Тихом океане и Средиземном море, уничтожить центры управления и связи морских соединений NATO, заблокировать передовые базы, захватить важные стратегические объекты и удержать их до момента высадки главного десанта. Готовился морской спецназ очень даже серьезно, участвуя в многочисленных боевых действиях по всему миру — Анголе, Вьетнаме, Египте, Никарагуа, Эфиопии, совершая «круизы» по иностранным портам с целью рекогносцировки и постоянно тренируясь на кораблях Академии наук СССР и в секретных отсеках плавучих рыбоконсервных заводов. По данным NATO, советский подводный спецназ нелегально высаживался только на побережье Швеции и Норвегии более 150 раз. Большинство же вылазок остались незамеченными. Диверсанты не оставляли за собой следов. Даже таких эфемерных, как пузыри на воде.

Следы на воде

Пузыри на воде — вот первое, что притягивает взгляд внешнего наблюдателя, когда он глазеет на любительские подводные погружения. Отсутствие пузырей — тревожный признак и обычно сопровождается активными действиями по подготовке и началу спасательной операции. Однако есть одно исключение — погружение с ребризерами (от англ. «rebreather»). Дайвер с ребризером в воде практически бесшумен, как и обитатели подводного царства, — он не выпускает булькающих пузырей, и водоплавающие принимают его «за своего».

Широко распространенный

в качестве основного оборудования для погружений акваланг конструкции Кусто-Ганьяна является дыхательным аппаратом открытого цикла: ныряльщик вдыхает воздух из баллона, а выдыхает его в воду. При этом во вдыхаемом воздухе содержится 21% кислорода, а в выдыхаемом около 16% (при нормальном атмосферном давлении, то есть на поверхности воды). Таким образом, большая часть воздуха просто расходуется впустую. Если же выдыхаемый воздух очистить от углекислого газа и обогатить кислородом, его можно использовать повторно. Это осуществляется химпоглотителями и добавлением небольших порций кислорода (а вообще, с увеличением глубины потребность в кислороде уменьшается за счет увеличения его парциального давления). Парциальное давление — давление компонента газовой смеси, которое он оказывал бы, если бы один занимал объем всей смеси.

Немного истории

На этих принципах и основаны дыхательные аппараты закрытого или полузакрытого цикла — ребризеры. Не стоит думать, что это достижение современных технологий. Первый ребризер был разработан англичанином Генри Флеуссом еще в 1876 году. Ребризер Флеусса представлял собой прорезиненную матерчатую оболочку, дыхательный мешок, медный цилиндр с кислородом и поглотителем углекислого газа. В качестве поглотителя использовалась пенька, пропитанная едким натром (гидроксидом натрия). При необходимости кислород добавлялся вручную. Хотя этот аппарат сейчас кажется примитивным — для тех времен он работал весьма неплохо, позволяя проводить под водой до 3 часов. Глубина погружения с аппаратом Флеусса была ограничена из-за использования чистого кислорода (чистый кислород токсичен уже при погружении на 5−7 м, но в то время этот факт не был известен). Тем не менее в 1880 году известный английский водолаз Александер Ламберт погрузился в аппарате Флеусса, чтобы загерметизировать люк в затопленном туннеле. Люк находился в 300 м от входа в туннель на глубине 20 м!

В 1907 году немецкая компания Draeger представила ребризер для спасения людей с тонущих подводных лодок. Этот ребризер, как и аппарат Флеусса, во многом послужил основой для разработки в 1911 году англичанином Робертом Дэвисом, директором компании Siebe Gorman, аппарата собственной конструкции, названного «Davis False Lung» («Искусственное легкое Дэвиса»). В 1915 году съемочная группа первого подводного фильма, снятого по книге Жюля Верна «Двадцать тысяч лье под водой», использовала во время съемок именно модифицированные ребризеры Флеусса-Дэвиса.

С началом Второй мировой войны появляется необходимость в тайных подводных операциях и ребризеры прочно занимают ведущее место среди подводного оборудования военно-морских флотов многих стран.

В 1968-м доктор Уолтер Старк разрабатывает Electrolung — первый дыхательный аппарат замкнутого цикла, управляемый электроникой. Это был качественный шаг вперед в технологии, которая до этого оставалась традиционной и базировалась на механическом дозировании газов.

До середины 1990-х годов основными пользователями ребризеров были военные, исследователи и профессиональные водолазы. Военные ценили в аппаратах закрытого цикла малозаметность и бесшумность (присутствие боевых подводных пловцов не выдают пузыри), немагнитность (ребризер может быть изготовлен из немагнитных материалов). Исследователи подводного мира — отсутствие пузырей (обитатели подводного мира не пугаются, их легче фотографировать и изучать). Водолазам ребризеры давали возможность погружаться на большие глубины и проводить там большее время, увеличивая эффективность работы.

С середины 1990-х годов ребризеры на газовых смесях начали потихоньку завоевывать рынок любительского дайвинга. Сейчас выпускается довольно много моделей ребризеров для любительских погружений, и хотя стоимость их достаточно высока (от $2−5 тыс. за полузакрытые системы до $8−15 тыс. за системы с закрытым циклом), они приобретают все большую популярность.

Закрытая дыхательная система

Дыхательный аппарат полностью закрытого цикла состоит из двух небольших баллонов и системы поглощения углекислого газа. Один баллон содержит кислород, второй — газ-разбавитель (дилюент). Существует системы, работающие на чистом кислороде (без разбавителя), но глубина погружения с ними ограничена 5−7 м (из-за токсичности чистого кислорода), в основном такими были старые военные системы.

В качестве поглотителя обычно используются гидроксид натрия (едкий натр), или гидроксид кальция (гашеная известь), или их смесь. Выдыхаемый воздух пропускается через поглотитель и попадает в дыхательный мешок (counterlung — противолегкое). Вдох осуществляется из дыхательного мешка. Иногда он разделен на две части — для вдоха и для выдоха. Датчики давления и содержания кислорода и углекислого газа дают сигналы электронной системе, которая с помощью электромагнитных клапанов при необходимости производит добавление кислорода и газа-разбавителя (система управления старается в любых условиях поддерживать парциальное давление кислорода в безопасных пределах).

При необходимости можно подавать кислород из одного баллона или газ-разбавитель из другого вручную. В качестве газа-разбавителя можно использовать в зависимости от стоящих задач воздух, нитрокс (смесь кислорода и азота с большим, чем 21%, содержанием кислорода), или специальные смеси (например, для сверхглубоких погружений используют Trimix («тримикс») — смесь, состоящую из гелия, азота и с невысоким содержанием кислорода).

Система закрытого цикла при нахождении на постоянной глубине не выпускает никаких пузырей. При уменьшении глубины объем дыхательной смеси в дыхательном мешке возрастает и излишки стравливаются через клапан. При увеличении глубины дыхательный мешок автоматически или вручную пополняют газом-разбавителем для поддержания постоянного объема.

Полузакрытая дыхательная система

Отличается от закрытой наличием всего одного баллона с дыхательной смесью. Обычно в качестве такой смеси используется нитрокс (смесь кислорода и азота с большим, чем 21%, содержанием кислорода). Чтобы компенсировать расход кислорода (азот не расходуется в процессе дыхания), в полузакрытых системах часть смеси при выдохе выпускается в воду (до 25% от объема выдоха). Для снижения шума перед выпуском смесь пропускается через специальный фильтр, который «дробит» пузырьки на более мелкие и рассеивает их за спиной дайвера.

Надежность

Отказ какого-либо из компонентов ребризера под водой может привести к смерти дайвера. Поэтому производители принимают все возможные меры для повышения их надежности. Датчики, индикаторы и электромагнитные клапаны многократно дублируются. Кроме этого, в ребризере обычно предусмотрена независимая аварийная система — на случай полного отказа. В качестве аварийной системы обычно выступает аппарат открытого цикла (точнее, редуктор-регулятор), присоединенный к баллону ребризера с дыхательной смесью или независимому маленькому баллону. Это дает возможность дайверу даже при полном отказе или аварии ребризера всплыть на поверхность.

Преимущества

Первый основный плюс ребризера — большое время погружения. Одной зарядки ребризера хватает, в зависимости от модели, глубины погружения и интенсивности дыхания, на 2−5 часов погружений.

Ребризеры также значительно увеличивают бездекомпрессионные пределы. Некоторые наиболее сложные закрытые кислородно-управляемые системы могут даже оптимизировать содержание кислорода для дыхания в газовой смеси согласно профилю погружения.

Еще одно преимущество ребризеров — сохранение тепла и влаги. В системах с открытой схемой дыхания, особенно в условиях холодной воды, расходуется тепло на согревание вдыхаемого воздуха и происходит обогащение его водяными парами. В ребризерах при поглощении углекислого газа выделяется тепло. Поскольку выдох не происходит в воду, тепло и водяной пар сохраняются в пределах замкнутого цикла.

Как уже было сказано выше, ребризеры производят значительно меньше шума и пузырей, что позволяет приближаться даже к самым пугливым обитателям морских глубин и наблюдать за их жизнью (с обычным аквалангом это зачастую просто невозможно).

Недостатки

За преимущества ребризеров приходится платить высокую цену. Прежде всего, в прямом смысле этого слова. Стоимость полузакрытых систем составляет от $2 до $8 тыс., полностью закрытых — от $8 до $15 тыс. И надежды, что они подешевеют в ближайшем будущем, довольно мало.

Ребризеры требуют регулярного технического обслуживания после каждого погружения — более-менее простого у полузакрытых систем (проверка и замена поглотителя углекислого газа, очистка шлангов) и более сложного у закрытых. Электронные датчики парциального давления кислорода должны регулярно проверяться и периодически калиброваться.

Обучение плаванию с ребризерами также находится пока еще в зачаточном состоянии, хотя ситуация меняется довольно быстро. Все производители подобных аппаратов имеют собственные требования к подготовке. В настоящее время есть 4 организации (IANTD, TDI, PSA, ANDI), стандартизировавшие курсы обучения. Теперь аппараты закрытого цикла достаточно доступны. Можно после нескольких часов инструктажа совершить только одно погружение или пройти полный глубоководный курс с сертификацией (3−7 дней, $500−1500, стоимость обучения часто входит в цену аппарата).

Аппарат соответствует требованиям ГОСТ Р 53256-2009. Автономный дыхательный аппарат замкнутого цикла, работающий на сжатом кислороде с избыточным подмасочным давлением предназначен для защиты органов дыхания и зрения человека при долгосрочном использовании в задымленной или токсичной газовой среде. Применяется при спасательных работах в шахтах, на пожарах, в замкнутом пространстве, во время спасательных работ в тоннелях и работе с вредными веществами.

Все модификации АП "Альфа" выполнены в виде ранца, нагрузка от которого при ношении распределяется на плечи и бедра. Аппарат снабжен манометром, который показывает оставшееся количество кислорода и производит два визуальных тревожных сигнала и один звуковой сигнал, показывающие состояние системы.

Система замкнутого цикла обеспечивает переработку выдыхаемого воздуха, устраняет двуокись углерода, возмещает потребленный кислород, поглощает конденсат и охлаждает вдыхаемый и выдыхаемый воздух.

Избыточное давление обеспечивает внутреннее давление под маской немного выше наружного атмосферного давления. Это обеспечивает 100% защиту органов дыхания и зрения от попадания внешней атмосферы под маску.

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.