Rebreather ( englannin kielestä re - etuliite, joka tarkoittaa toiminnan toistamista, ja englannin kielestä hengitys - hengitys, sisäänhengitys ) - hengityslaite , jossa hengityksen aikana vapautuva hiilidioksidi imeytyy kemialliseen koostumukseen (kemiallinen absorboija), sitten seos on rikastettu hapella ja hengitetään. Venäläinen nimi rebreatherille on eristävä hengityslaite ( IDA , IzoDykhAp ). Samaa periaatetta käytetään laitteissa, kuten "happea eristävä kaasunaamari" (KIP, KIZP), joita käytettiin sisäministeriön valtion palolaitoksessa. [yksi]
Tämä on uudelleenhengittajien esi-isä yleensä. Ensimmäisen tällaisen laitteen loi ja käytti brittiläinen keksijä Henry Fluss 1800-luvun puolivälissä työskennellessään tulvimassa kaivoksessa. Suljetussa happihengittimessä on kaikki minkä tahansa tyyppisen rebreaterin perusosat: vastakeuhko, kemiallinen imeytyssäiliö, hengitysletkut venttiilikotelolla, ohitusventtiili (manuaalinen tai automaattinen) , ilmausventtiili ja sylinteri korkeapaineenalennuslaitteella . Toimintaperiaate on seuraava: hengityspussista happi tulee sukeltajan keuhkoihin takaiskuventtiilin kautta, sieltä toisen takaiskuventtiilin kautta hengityksen aikana muodostunut happi ja hiilidioksidi pääsee kemikaalin absorboijakapseliin, jossa hiilidioksidi kalkki sitoo sen ja jäljelle jäänyt happi palaa hengityspussiin. Sukeltajan kuluttamaa happea korvaavaa happea syötetään hengityspussiin kalibroidun suuttimen kautta nopeudella noin 1–1,5 litraa minuutissa, tai sukeltaja lisää sen manuaalisella venttiilillä. Sukeltaessa vastakeuhkon puristus kompensoidaan joko automaattisen ohitusventtiilin tai sukeltajan itsensä ohjaaman manuaalisen venttiilin avulla. On huomattava, että huolimatta nimestä "suljettu", mikä tahansa suljetun piirin uudelleenhengitys vapauttaa hengityskaasukuplia evakuointiventtiilin läpi nousun aikana. Kuplien poistamiseksi etsausventtiileihin asennetaan ohuesta verkosta tai vaahtokumista valmistetut korkit. Tämä yksinkertainen laite on erittäin tehokas ja pienentää kuplan halkaisijan 0,5 mm:iin. Tällaiset kuplat liukenevat täysin veteen jo puolen metrin kuluttua eivätkä paljasta sukeltajaa pinnalla.
Suljetun kierron happihengityslaitteiden rajoitukset johtuvat ensisijaisesti siitä, että nämä laitteet käyttävät puhdasta happea, jonka osapaine on sukellussyvyyttä rajoittava tekijä. Joten urheilu- (virkistys- ja teknisissä) koulutusjärjestelmissä tämä raja on 1,6 ata, mikä rajoittaa upotussyvyyden 6 metriin lämpimään veteen minimaalisella fyysisellä rasituksella. FRG:n laivastossa tämä raja on 8 metriä ja Neuvostoliiton laivastossa - 20 metriä.
Tätä järjestelmää kutsutaan myös nimellä KISS (Keep It Simple Stupid), ja sen keksi kanadalainen Gordon Smith. Tämä on suljetun kierron rebreather, jossa on lennossa seoksen valmistus (itsesekoitin), mutta yksinkertaisimmalla mahdollisella tavalla. Laitteen toimintaperiaate on, että käytetään 2 kaasua. Ensimmäinen, jota kutsutaan laimentimeksi , syötetään automaattisesti tai manuaalisesti koneen vastakeuhkoihin keuhkoohjatun paineventtiilin tai ohitusventtiilin kautta, vastaavasti, kompensoimaan vastakeuhkojen puristamista sukelluksen aikana. Toinen kaasu (happi) syötetään hengityspussiin kalibroidun aukon kautta vakionopeudella, kuitenkin pienemmällä nopeudella kuin sukeltajan hapenkulutus (noin 0,8-1,0 litraa minuutissa). Sukeltaessaan sukeltajan on itse ohjattava hapen osapainetta hengityspussissa hapen osapaineen elektrolyyttisten antureiden lukemien mukaan ja lisättävä puuttuva happi manuaalisen syöttöventtiilin avulla. Käytännössä se näyttää tältä: ennen sukellusta sukeltaja lisää jonkin verran happea hengityspussiin ja asettaa tarvittavan hapen osapaineen antureilla (0,4-0,7 atm). Sukelluksen aikana hengityspussiin lisätään automaattisesti tai manuaalisesti laimennuskaasua syvyyden kompensoimiseksi, mikä vähentää pussin happipitoisuutta, mutta hapen osapaine pysyy silti suhteellisen vakaana vesipatsaan paineen nousun vuoksi. Saavutettuaan suunnitellun syvyyden sukeltaja asettaa manuaalisen venttiilin avulla hapen osapaineen (yleensä 1,3) maassa, tarkkailee hapen osapaineantureiden lukemia 10-15 minuutin välein ja lisää happea tarvittaessa ylläpitääkseen vaadittava osapaine. Yleensä 10-15 minuutissa hapen osapaine laskee 0,2-0,5 atm fyysisestä aktiivisuudesta riippuen.
Laimennuskaasuna voidaan käyttää paitsi ilmaa myös trimixiä tai helioxia , mikä mahdollistaa sukelluksen sellaisella laitteella erittäin kunnollisiin syvyyksiin, mutta hapen osapaineen suhteellinen vaihtelu hengityspiirissä tekee tarkan laskemisen vaikeaksi. dekompressio. Yleensä laitteilla, joissa on vain osoitus hapen osapaineesta piirissä, ne sukeltavat enintään 40 metrin syvyyteen. Jos piiriin on kytketty tietokone, joka pystyy tarkkailemaan hapen osapainetta piirissä ja laskemaan dekompression lennossa, sukelluksen syvyyttä voidaan lisätä. Syvimpänä sukelluksena tämän tyyppisellä laitteella voidaan pitää Matthias Pfizerin sukellusta, joka sukelsi Hurghadassa 160 (satakuusikymmentä) metriin. Hapen osapaineanturien lisäksi Matthias käytti myös VR-3-tietokonetta happianturilla, joka seurasi hapen osapainetta seoksessa ja laski dekompressiota huomioiden kaikki muutokset hengityskaasussa.
On olemassa suuri määrä kaupallisia, sotilaallisia ja urheilullisia rebreathereja muunnoksia KISS-järjestelmään, mutta kaikki tämä on tietysti epävirallista ja ne on niitä muuntaneen ja käyttävän sukeltajan henkilökohtaisella vastuulla.
Itse asiassa todellinen suljetun silmukan rebreather (elektronisesti ohjattu itsesekoitin). Historian ensimmäisen tällaisen laitteen keksi Walter Stark, ja sitä kutsuttiin Electrolungiksi. Toimintaperiaate on, että laimennuskaasu (ilma tai trimix tai heliox ) syötetään manuaalisella tai automaattisella ohitusventtiilillä, joka kompensoi hengityspussin puristumista sukelluksen aikana, ja happea syötetään mikroprosessoriohjatulla solenoidiventtiilillä . Mikroprosessori kyselee 3 happianturia, vertaa niiden lukemia ja laskee kahden lähimmän keskiarvon, lähettää signaalin solenoidiventtiilille. Kolmannen anturin lukemat, jotka eroavat eniten kahdesta muusta, jätetään huomioimatta. Tyypillisesti solenoidiventtiili toimii 3-6 sekunnin välein, riippuen sukeltajan hapenkulutuksesta.
Sukellus näyttää suunnilleen tältä: sukeltaja syöttää mikroprosessoriin kaksi hapen osapainearvoa, joita elektroniikka ylläpitää sukelluksen eri vaiheissa. Yleensä se on 0,7 atta pinnasta poistumiseen työsyvyyteen ja 1,3 atta syvyyteen, dekompression läpi kulkemiseen ja nousuun 3 metriin asti. Vaihtaminen tapahtuu rebreatherin konsolissa olevalla vaihtokytkimellä. Sukelluksen aikana sukeltajan on seurattava mikroprosessorin toimintaa tunnistaakseen mahdolliset ongelmat elektroniikassa ja antureissa.
Rakenteellisesti elektronisesti ohjatuissa suljetun kierron rebreathereissa ei käytännössä ole syvyysrajoituksia, ja todellinen syvyys, jossa niitä voidaan käyttää, johtuu pääasiassa happianturien virheestä ja mikroprosessorin kotelon lujuudesta. Yleensä suurin syvyys on 150-200 metriä. Elektronisilla suljetun piirin uudelleenhengittimillä ei ole muita rajoituksia. Näiden rebreatherien suurin haitta, joka rajoittaa merkittävästi niiden jakelua, on itse laitteen ja kulutustarvikkeiden korkea hinta. On tärkeää muistaa, että perinteiset tietokoneet ja dekompressiopöydät eivät sovellu sukeltamiseen elektronisilla rebreathersilla, koska hapen osapaine pysyy vakiona suurimman osan sukelluksesta. Tämän tyyppisessä rebreatherissa on käytettävä joko erityisiä tietokoneita (VR-3, VRX, Shearwater Predator, DiveRite NitekX, HS Explorer) tai sukellus on laskettava etukäteen käyttämällä ohjelmia, kuten Z-Plan tai V-Planer. alhaisin mahdollinen hapen osapaine (samalla on seurattava tarkasti, että osapaineen arvo ei laske laskettua alle, muuten DCS :n saamisen riski kasvaa monta kertaa). Molempia ohjelmia suositellaan kaikkien elektronisten rebreatherien valmistajille ja rakentajille.
Tämä on yleisin urheilusukelluksessa käytetty rebreather. Sen toimintaperiaate on, että EANx Nitrox -hengitysseos syötetään hengityspussiin vakionopeudella kalibroidun suuttimen kautta . Syöttönopeus riippuu vain seoksen happipitoisuudesta, mutta ei riipu upotussyvyydestä ja fyysisestä aktiivisuudesta. Näin ollen hengityskierron happipitoisuus pysyy vakiona jatkuvan harjoituksen aikana. Ilmeisesti tällä hengityskaasun syöttömenetelmällä tapahtuu sen ylimäärä, joka poistetaan veteen evakuointiventtiilin kautta. Tämän seurauksena puolisuljetun kierron rebreather vapauttaa useita hengitysseoksen kuplia ei vain nousun aikana, vaan myös jokaisen sukeltajan uloshengityksen yhteydessä. Noin 1/5 uloshengitetystä kaasusta tuuletetaan. Hiljaisuuden lisäämiseksi etsausventtiileihin voidaan asentaa korkki-deflektorit, jotka ovat samankaltaisia kuin suljetun kierron happihengityslaitteissa.
Riippuen EANx (Nitrox) -hengitysseoksen happipitoisuudesta, virtausnopeus voi vaihdella välillä 7-17 litraa minuutissa, joten syvyydessä vietetty aika, kun käytetään puolisuljetun piirin uudelleenhengityslaitetta, riippuu hengityskaasusylinterin tilavuudesta. . Upotussyvyyttä rajoittavat hapen osapaine hengityspussissa (ei saa ylittää 1,6 atm) ja supistimen asetettu paine. Tosiasia on, että kaasun ulosvirtauksella kalibroidun suuttimen läpi on yliääninopeus , jonka avulla voit pitää virtauksen muuttumattomana niin kauan kuin supistimen asetettu paine ylittää ympäristön paineen kahdella tai useammalla kertaa.
Laitteen toimintaperiaate on, että osa uloshengitetystä kaasusta johdetaan väkisin veteen (yleensä 1/7 - 1/5 sisäänhengityksen tilavuudesta), ja hengityspussin tilavuus on selvästi pienempi kuin sukeltajan keuhkot. Tästä johtuen jokaista hengitystä kohti tuore osa hengityskaasua syötetään keuhkokoneen kautta hengityskiertoon. Tämän periaatteen avulla voit käyttää hengitysseoksena mitä tahansa muita kaasuja kuin ilmaa ja ylläpitää erittäin tarkasti hapen osapainetta hengityskierrossa fyysisestä aktiivisuudesta ja syvyydestä riippumatta. Koska hengityskaasun syöttö on vain sisäänhengitystä, ei jatkuvasti, kuten aktiivisesti syötetyillä uudelleenhengittimillä, passiivisesti syötettävän puolisuljetun piirin uudelleenhengittimen syvyyttä rajoittaa vain hengityspiirissä oleva hapen osapaine. Merkittävä negatiivinen kohta puolisuljetun kierron hengittäjien suunnittelussa, joissa on passiivinen syöttö, on, että automaatio aktivoituu sukeltajan hengitysliikkeistä, mikä tarkoittaa, että hengityksen vakavuus on selvästi suurempi kuin muun tyyppisissä laitteissa. Vedenalaiset speleologit ja DIR-opetuksen seuraajat suosivat samanlaista toimintaperiaatetta käyttäviä laitteita.
Erittäin harvinainen puolisuljetun kierron rebreather. Ensimmäisen tällaisen laitteen loi ja testasi Drägerwerk vuonna 1914. Toimintaperiaate on seuraava: on 2 kaasua (happi ja laimennusaine), jotka syötetään kalibroitujen suuttimien kautta hengityspussiin, kuten puolisuljetun piirin uudelleenhengittäjässä, jossa on aktiivinen syöttö. Lisäksi hapen syöttö suoritetaan vakiotilavuusnopeudella, kuten suljetussa uudelleenhengittäjässä, jossa on manuaalinen syöttö, ja laimennusaine tulee sisään aukon kautta aliäänivirtausnopeudella, ja syötettävän laimennusaineen määrä kasvaa syvyyden myötä. Hengityspussin puristuminen kompensoidaan syöttämällä laimennusainetta automaattisen ohitusventtiilin kautta ja ylimääräinen hengitysseos johdetaan veteen samalla tavalla kuin puolisuljetun kierron rebreatherissa, jossa on aktiivinen syöttö. Siten vain sukelluksen aikana tapahtuvan vedenpaineen muutoksen vuoksi hengitysseoksen parametrit muuttuvat ja happipitoisuuden vähenemisen suuntaan syvyyden kasvaessa. Mekaaniset itsesekoittimet muuttavat hengityspussin happipitoisuutta fyysisen aktiivisuuden muuttuessa, ja tämä on suora seuraus siitä, että niiden toimintaperiaate on hyvin samanlainen kuin periaatteessa, jolle rakennetaan puolisuljetut aktiivisella syötöllä varustetut rebreatherit.
Syvyysrajat mekaaniselle itsesekoittimelle ovat samat kuin puolisuljetun piirin uudelleenhengittäjällä, jossa on aktiivinen syöttö, sillä poikkeuksella, että vain hapen vähentäjän asetuspaineen tulee olla vähintään 2 kertaa ympäristön paine. Ajan suhteen itsesekoitinta rajoittaa pääasiassa laimennuskaasun tilavuus, jonka virtausnopeus kasvaa syvyyden myötä. Laimennuskaasuna voidaan käyttää ilmaa, Trimixiä ja HeliOxia .
Erittäin harvinainen puolisuljetun kierron rebreather. Tämäntyyppinen rebreather on toimintaperiaatteeltaan täysin samanlainen kuin puolisuljetun kierron rebreather, jossa on aktiivinen syöttö, paitsi että hengitysseosta ei valmisteta etukäteen, vaan uudelleenhengittimen käytön aikana. Toimintaperiaate on seuraava: kaasuja on 2 (happi ja laimennusaine), jotka syötetään kalibroitujen suuttimien kautta vastakeuhkoihin, aivan kuten puolisuljetun piirin uudelleenhengittäjässä, jossa on aktiivinen syöttö. Sekä happea että laimennusainetta syötetään tasaisella nopeudella syvyydestä riippumatta kaasujen sekoittuessa vastakeuhkossa. Riippuen hapen ja laimennusaineen syöttönopeudesta, saamme tarvitsemamme kaasun. Tämän tyyppisessä rebreatherissa on kaikki puolisuljetun, aktiivisella syötöllä varustetun rebreatherin haitat, lisäksi se on rakenteellisesti monimutkaisempi ja vaatii vähintään kaksi kaasupulloa (kun taas aSCR:n normaaliin toimintaan tarvitaan vain yksi kaasupullo). Tämän tyyppisten rebreatherien etuna on, että hengitysseosta ei tarvitse esivalmistella ja haluttu kaasu on mahdollista asettaa piiriin (säätämällä O2:n ja laimentimen virtausnopeutta) lähdekaasuja muuttamatta, mutta vain heidän osuutensa. Seuraavia laimennuskaasuja voidaan käyttää: ilma, Trimix ja HeliOx .
Regeneratiiviset hengityslaitteet voivat toimia sekä suljetussa että puolisuljetussa hengitysmallissa. Niiden tärkein ero on, että tavallisen hiilidioksidiabsorptioaineen lisäksi (sen sijaan) käytetään regeneratiivista ainetta: O3 (o-tri), ERW tai OKCh-3, joka on luotu natriumperoksidin perusteella . Regeneroiva aine pystyy paitsi absorboimaan hiilidioksidia, myös vapauttamaan happea. Regeneratiivisen rebreatherin toimintaperiaate on, että sukeltajan hapenkulutusta kompensoi paitsi tuoreen hengitysseoksen syöttö sylinteristä, myös regeneratiivisen aineen vapauttamalla happea.
Regeneratiivisten rebreatherien klassisia edustajia ovat IDA-59, IDA-71, IDA-72, IDA-75, IDA-85 laitteet.
Erikseen onnistuneimpana suunnitteluna voidaan mainita IDA-71-tyyppiset laitteet, joita käytetään edelleen taisteluuimarien ja tiedustelusukellusten yksiköissä. Laitteen suunnittelu ja toimintaperiaate ovat yksinkertaisia ja edullisia. Oikein käytettynä se on erittäin luotettava. Huolimatta "kunniallisesta" iästään (periaatteessa laitetta pidetään moraalisesti vanhentuneena), sitä pidetään tämän tyyppisten laitteiden menestyneimpänä suunnitteluna ja sitä valmistetaan edelleen ( Hengityssuojatehdas ). IDA-75- ja IDA-85-laitteet valmistettiin kokeellisissa sarjoissa, mutta Neuvostoliiton romahtamisen vuoksi ne eivät päässeet tuotantoon. Neuvostoliiton romahtamisen jälkeen suunnittelutoimistot eivät ole vielä keksineet laitetta, joka ylittää ominaisuuksiltaan IDA-71:n.
Dekompressiotapoja ei käytetä laskeutumisissa suljetun syklin laitteissa puhtaalla hapella. Merivoimien sukelluspalvelusääntöjen mukaan puhdashappisukellukset ovat sallittuja 20 metrin syvyyteen asti. Käytettäessä AKS- ja AAKS-tyyppien seoksia sallitaan ilman dekompressiota laskeutuminen 40 metrin syvyyteen IDA-71-laitteessa ja 60 metrin syvyyteen IDA-75- ja IDA-85-laitteissa. Suurin sallittu suoranousuaika näissä syvyyksissä on 30 minuuttia. Jos määritetty viipymäaika ylittyy, poistuminen suoritetaan dekompressiotilan mukaisesti.