Rebreather ( från engelska re - ett prefix som betecknar upprepning av en åtgärd, och engelska breathing - breathing, inhalation ) - en andningsapparat i vilken koldioxid som frigörs under andning absorberas av en kemisk sammansättning (kemisk absorbator), sedan blandningen är berikad med syre och andas in. Det ryska namnet för en rebreather är en isolerande andningsapparat ( IDA , IzoDykhAp ). Samma princip används i enheter som "syreisolerande gasmask" (KIP, KIZP), som användes i inrikesministeriets statliga brandförsvar. [ett]
Detta är förfadern till rebreathers i allmänhet. Den första sådana apparaten skapades och användes av den brittiske uppfinnaren Henry Fluss i mitten av 1800-talet när han arbetade i en översvämmad gruva. En syrgasrebreather med sluten krets har alla de grundläggande delarna av en rebreather av vilken typ som helst: motlunga , kemisk absorbatorkapsel, andningsslangar med ventillåda, bypassventil (manuell eller automatisk), avtappningsventil och cylinder med högtrycksreducerare . Funktionsprincipen är följande: syre från andningspåsen kommer in i dykarens lungor genom en backventil, därifrån, genom en annan backventil, kommer syre och koldioxid som bildas under andningen in i den kemiska absorbatorkapseln, där koldioxid binds av sodakalk och det återstående syret går tillbaka till andningspåsen. Syre som ersätter det som förbrukas av dykaren tillförs andningspåsen genom ett kalibrerat munstycke med en hastighet av cirka 1 till 1,5 liter per minut, eller tillsätts av dykaren med hjälp av en manuell ventil. Vid dykning kompenseras kompressionen av motlungan antingen genom aktivering av en automatisk bypassventil eller av en manuell ventil som styrs av dykaren själv. Det bör noteras att, trots namnet "stängd", släpper varje återluftare med sluten krets ut bubblor av andningsgas genom evakueringsventilen under uppstigning. För att bli av med bubblor installeras lock gjorda av finmaskigt eller skumgummi på etsventilerna. Denna enkla anordning är mycket effektiv och minskar bubbeldiametern till 0,5 mm. Sådana bubblor löser sig helt i vatten redan efter en halv meter och avslöjar inte dykaren på ytan.
De inneboende begränsningarna i syrgasrebreathers med slutna kretsar beror främst på det faktum att dessa enheter använder rent syre, vars partialtryck är den begränsande faktorn för dykdjupet. Så i sport (rekreations- och tekniska) träningssystem är denna gräns 1,6 ata, vilket begränsar nedsänkningsdjupet till 6 meter i varmt vatten med minimal fysisk ansträngning. I marinen i FRG är denna gräns 8 meter, och i marinen i USSR - 20 meter.
Detta system kallas även KISS (Keep It Simple Stupid) och uppfanns av kanadensaren Gordon Smith. Detta är en återluftare med sluten slinga med blandningsberedning under flygning (selfmixer), men i enklast möjliga design. Funktionsprincipen för enheten är att 2 gaser används. Den första, som kallas utspädningsmedel , matas automatiskt eller manuellt in i maskinens motlunga via en lungstyrd behovsventil respektive bypassventil för att kompensera för motlungans klämning vid ett dyk. Den andra gasen (syre) tillförs andningspåsen genom en kalibrerad öppning med en konstant hastighet, dock mindre än syreförbrukningen hos dykaren (cirka 0,8-1,0 liter per minut). Vid dykning måste dykaren själv kontrollera partialtrycket av syre i andningspåsen enligt avläsningarna av elektrolytiska sensorer av syrgas partialtryck och lägga till det saknade syret med hjälp av en manuell tillförselventil. I praktiken ser det ut så här: före dykning tillsätter dykaren en viss mängd syre till andningspåsen och ställer in det erforderliga partialtrycket av syre med hjälp av sensorerna (inom 0,4-0,7 atm). Under ett dyk tillsätts utspädningsgas automatiskt eller manuellt till andningspåsen för att kompensera för djupet, vilket minskar syrekoncentrationen i påsen, men syrets partialtryck förblir fortfarande relativt stabilt på grund av ökningen i vattenpelarens tryck. Efter att ha nått det planerade djupet, ställer dykaren, med hjälp av en manuell ventil, in eventuellt partialtryck av syrgas (vanligtvis 1,3) fungerar på marken, övervakar avläsningarna av syrgaspartialtryckssensorerna var 10-15:e minut och tillsätter syrgas om nödvändigt för att upprätthålla det erforderliga partialtrycket. Vanligtvis, på 10-15 minuter, minskar syrepartialtrycket med 0,2-0,5 atm, beroende på fysisk aktivitet.
Inte bara luft, utan även trimix eller heliox kan användas som en utspädningsgas , vilket gör det möjligt att dyka med en sådan apparat till mycket anständiga djup, men den relativa variationen av syrepartialtrycket i andningskretsen gör det svårt att exakt beräkna dekompression. Vanligtvis med enheter som bara har en indikation på partialtrycket av syre i kretsen, dyker de inte djupare än 40 meter. Om en dator är ansluten till kretsen som kan övervaka syrepartialtrycket i kretsen och beräkna dekompression i farten, så kan djupet på dyket ökas. Det djupaste dyket med en anordning av denna typ kan betraktas som dyket av Matthias Pfizer, som dök i Hurghada till 160 (hundrasextio) meter. Förutom syrgaspartialtryckssensorer använde Matthias även en VR-3-dator med syrgassensor som övervakade syrets partialtryck i blandningen och beräknade dekompression med hänsyn till alla förändringar i andningsgasen.
Det finns ett stort antal konverteringar av kommersiella, militära och sportrebreathers till KISS-systemet, men allt detta är naturligtvis inofficiellt och under personligt ansvar av dykaren som konverterade och använder dem.
Egentligen en riktig closed-loop rebreather (elektroniskt styrd självmixer). Den första sådana apparaten i historien uppfanns av Walter Stark och kallades Electrolung. Funktionsprincipen är att utspädningsgasen (luft eller trimix eller heliox ) tillförs av en manuell eller automatisk bypassventil för att kompensera för komprimeringen av andningspåsen under dykning, och syrgas tillförs av en mikroprocessorstyrd magnetventil . Mikroprocessorn förhör 3 syresensorer, jämför deras avläsningar och beräknar ett medelvärde för de två närmaste, skickar en signal till magnetventilen. Avläsningarna från den tredje sensorn, som skiljer sig mest från de andra två, ignoreras. Vanligtvis går magnetventilen var 3-6:e sekund, beroende på dykarens syreförbrukning.
Dyket ser ut ungefär så här: dykaren matar in två värden på syrepartialtrycket i mikroprocessorn, som elektroniken kommer att upprätthålla under olika skeden av dyket. Vanligtvis är det 0,7 ata för utträde från ytan till arbetsdjupet och 1,3 ata för att vara på djupet, passera genom dekompression och stigning upp till 3 meter. Bytet utförs med en vippströmbrytare på konsolen på rebreathern. Under dyket måste dykaren övervaka mikroprocessorns funktion för att identifiera eventuella problem med elektroniken och sensorerna.
Strukturellt har elektroniskt styrda sluten-cykelrebreathers praktiskt taget inga djupbegränsningar, och det faktiska djupet på vilket de kan användas beror främst på felet hos syresensorer och styrkan hos mikroprocessorhuset. Vanligtvis är det maximala djupet 150-200 meter. Elektroniska återluftare för slutna kretsar har inga andra begränsningar. Den största nackdelen med dessa rebreathers, som avsevärt begränsar deras distribution, är det höga priset på själva apparaten och förbrukningsmaterial. Det är viktigt att komma ihåg att konventionella datorer och dekompressionstabeller inte är lämpliga för dykning med elektroniska rebreathers, eftersom syrepartialtrycket förblir konstant under större delen av dyket. Med denna typ av rebreather måste antingen speciella datorer (VR-3, VRX, Shearwater Predator, DiveRite NitekX, HS Explorer) användas, eller så måste dyket förberäknas med hjälp av program som Z-Plan eller V-Planer för lägsta möjliga syrepartialtryck (samtidigt är det nödvändigt att strikt övervaka att värdet på partialtrycket inte sjunker under det beräknade, annars ökar risken för att få DCS många gånger). Båda programmen rekommenderas för användning av tillverkare och tillverkare av alla elektroniska rebreathers.
Detta är den vanligaste typen av rebreather som används vid sportdykning. Principen för dess funktion är att EANx Nitrox andningsblandningen matas in i andningspåsen med konstant hastighet genom ett kalibrerat munstycke . Matningshastigheten beror endast på koncentrationen av syre i blandningen, men beror inte på nedsänkningsdjupet och fysisk aktivitet. Således förblir syrekoncentrationen i andningskretsen konstant under konstant träning. Uppenbarligen, med denna metod för att tillföra andningsgas, uppstår dess överskott, som avlägsnas i vattnet genom evakueringsventilen. Som ett resultat släpper en halvsluten cykelrebreather flera bubblor av andningsblandningen inte bara under uppstigningen, utan också med varje utandning av dykaren. Cirka 1/5 av den utandningsgas ventileras ut. För att öka smygförmågan kan lock-deflektorer, liknande de som används i syrgasåterinandare med sluten cykel, installeras på etsningsventilerna.
Beroende på syrekoncentrationen i EANx (Nitrox) andningsblandningen kan flödeshastigheten variera från 7 till 17 liter per minut, så den tid som spenderas på djupet när man använder en halvsluten krets återluftare beror på volymen på andningsgascylindern . Nedsänkningsdjupet begränsas av syrepartialtrycket i andningspåsen (får inte överstiga 1,6 atm) och reduceringsdonets inställda tryck. Faktum är att utflödet av gas genom ett kalibrerat munstycke har en överljudshastighet , vilket gör att du kan hålla flödet oförändrat så länge som det inställda trycket på reduceraren överstiger det omgivande trycket med två eller flera gånger.
Funktionsprincipen för enheten är att en del av den utandade gasen tvångsventileras i vattnet (vanligtvis 1/7 till 1/5 av inandningsvolymen), och andningspåsens volym är uppenbarligen mindre än volymen av dykarens lungor. På grund av detta, för varje andetag, tillförs en ny del av andningsgasen genom lungmaskinen in i andningskretsen. Denna princip gör att du kan använda alla andra gaser än luft som en andningsblandning och mycket exakt upprätthålla syrepartialtrycket i andningskretsen, oavsett fysisk aktivitet och djup. Eftersom tillförseln av andningsgas endast är inandning, och inte konstant, vilket är fallet med aktivt tillförda rebreathers, begränsas den passivt tillförda halvslutna kretsrebreathern i djupet endast av syrepartialtrycket i andningskretsen. En betydande negativ punkt i konstruktionen av halvsluten cykel rebreathers med passiv tillförsel är att automatiseringen aktiveras av dykarens andningsrörelser, vilket gör att andningens svårighetsgrad uppenbarligen är större än på andra typer av apparater. Enheter som använder en liknande funktionsprincip föredras av undervattenspeleologer och anhängare av DIR-undervisningen i dykning.
En mycket sällsynt design av en halvsluten cykelrebreather. Den första sådana apparaten skapades och testades av Drägerwerk 1914. Funktionsprincipen är som följer: det finns 2 gaser (syre och utspädningsmedel) som tillförs genom kalibrerade munstycken in i andningspåsen, som i en halvsluten kretsrebreather med aktiv tillförsel. Dessutom utförs syrgastillförseln med en konstant volymetrisk hastighet, som i en stängd rebreather med manuell tillförsel, och utspädningsmedlet kommer in genom öppningen med en subsonisk flödeshastighet, och mängden utspädningsmedel som tillförs ökar med djupet. Kompensation för komprimering av andningspåsen utförs genom att tillföra utspädningsmedel genom en automatisk bypass-ventil, och överskott av andningsblandning släpps ut i vattnet på samma sätt som i fallet med en halvsluten cykelrebreather med aktiv tillförsel. Således, endast på grund av en förändring i vattentrycket under dyket, ändras parametrarna för andningsblandningen, och i riktning mot en minskning av syrekoncentrationen med ökande djup. Mekaniska självblandare tenderar att ändra syrekoncentrationen i andningspåsen med förändringar i fysisk aktivitet, och detta är en direkt konsekvens av att deras funktionsprincip är mycket lik principen som halvslutna rebreathers med aktiv försörjning bygger på.
Djupgränserna för en mekanisk självblandare är desamma som för en halvsluten kretsåterluftare med aktiv försörjning, med undantaget att endast det inställda trycket för syrgasreduceraren måste vara 2 eller fler gånger det omgivande trycket. När det gäller tid är självblandaren huvudsakligen begränsad av volymen av utspädningsgas, vars flödeshastighet ökar med djupet. Luft, Trimix och HeliOx kan användas som utspädningsgas .
En mycket sällsynt design av en halvsluten cykelrebreather. Denna typ av rebreather, genom sin funktionsprincip, är helt lik en halvsluten cykel rebreather med aktiv försörjning, förutom att andningsblandningen förbereds inte i förväg, utan under driften av rebreather. Funktionsprincipen är som följer: det finns 2 gaser (syre och utspädningsmedel) som tillförs genom kalibrerade munstycken in i motlungan, precis som i en halvsluten kretsrebreather med aktiv tillförsel. Både syre och utspädningsmedel levereras med en konstant hastighet oavsett djup, med gaserna som blandas i motlungan. Beroende på tillförseln av syre och utspädningsmedel får vi den gas vi behöver. Denna typ av rebreather har alla nackdelar med en halvsluten rebreather med aktiv försörjning, dessutom är den strukturellt mer komplex och kräver minst två gasflaskor (medan endast en gasflaska behövs för normal drift av en aSCR). Fördelen med denna typ av rebreathers är att det inte finns något behov av att förbereda andningsblandningen och det är möjligt att ställa in önskad gas i kretsen (genom att justera flödet av O2 och spädningsmedel) utan att ändra källgaserna, men endast deras andel. Följande utspädningsgaser kan användas: luft, Trimix och HeliOx .
Regenerativa rebreathers kan fungera i både stängda och halvslutna andningsmönster. Deras huvudsakliga skillnad är att, förutom (istället för) den vanliga koldioxidabsorbatorn, används ett regenerativt ämne: O3 (o-tri), ERW eller OKCh-3, skapat på basis av natriumperoxid . Det regenerativa ämnet kan inte bara absorbera koldioxid utan också frigöra syre. Funktionsprincipen för en regenerativ rebreather är att dykarens syreförbrukning kompenseras inte bara av tillförseln av färsk andningsblandning från cylindern, utan också av frigörandet av syre från det regenerativa ämnet.
De klassiska representanterna för regenerativa rebreathers är enheterna IDA-59, IDA-71, IDA-72, IDA-75, IDA-85.
Separat kan enheter av typen IDA-71, som fortfarande används i enheter av stridssimmare och spaningsdykare, noteras som den mest framgångsrika designen. Utformningen av enheten och principen för dess funktion är enkla och tillgängliga. När den används på rätt sätt är den mycket pålitlig. Trots sin "vördnadsvärda" ålder (i princip anses enheten moraliskt föråldrad) anses den vara den mest framgångsrika designen av enheter av denna typ och produceras fortfarande ( Respiratoranläggning ). IDA-75- och IDA-85-enheterna producerades i experimentserier, men på grund av Sovjetunionens kollaps gick de inte i produktion. Efter Sovjetunionens kollaps har designbyråerna ännu inte uppfunnit en apparat som överträffar IDA-71 i dess egenskaper.
Dekompressionslägen används inte under nedstigningar i apparater med sluten cykel på rent syre. Enligt Navy Diving Service Rules är rena syrgasdyk tillåtna på djup upp till 20 meter. Vid användning av blandningar av AKS- och AAKS-typerna tillåts nedgångar utan dekompression till djup upp till 40 meter - i IDA-71-apparaten och upp till 60 meter i IDA-75- och IDA-85-apparaterna. Den maximala tillåtna tiden utan dekompression på dessa djup är 30 minuter. Om den angivna vistelsetiden överskrids, utförs utgången i enlighet med dekompressionsläget.