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.
 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.
и 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.
убина 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).

www.popmech.ru

Ребризеры замкнутого цикла


Кислородный ребризер замкнутого типа

Это родоначальник ребризеров вообще. Первый такой аппарат был создан и применен британским изобретателем Генри Флюссом в середине XIX века при работе в затопленной шахте. Кислородный ребризер замкнутого цикла имеет все основные детали, характерные для ребризера любого типа: дыхательный мешок, канистра с химпоглотителем, дыхательные шланги с клапанной коробкой, байпасный клапан (ручной или автоматический), травящий клапан и баллон с редуктором высокого давления. Принцип работы следующий: кислород из дыхательного мешка поступает через невозвратный клапан в легкие водолаза, оттуда, через другой невозвратный клапан кислород и образовавшийся при дыхании углекислый газ попадает в канистру химпоглотителя, где углекислый газ связывается каустической содой, а оставшийся кислород возвращается в дыхательный мешок. Кислород, потребленный водолазом, подается в дыхательный мешок через калиброванную дюзу со скоростью примерно 1 — 1,5 литра в минуту или же добавляется водолазом с помощью ручного клапана. При погружении обжим дыхательного мешка компенсируется либо за счет срабатывания автоматического байпасного клапана, либо с помощью ручного клапана, управляемого самим водолазом. Надо заметить, что, несмотря на название «замкнутый», любой ребризер замкнутого цикла выпускает через травящий клапан пузырьки дыхательного газа во время всплытия. Чтобы избавиться от пузырей, на травящие клапаны устанавливают колпачки из мелкой сетки или поролона. Это простое устройство весьма эффективно и снижает диаметр пузырьков до 0,5 мм. Такие пузырьки полностью растворяются в воде уже через полметра и не демаскируют водолаза на поверхности.


Ограничения, присущие кислородным ребризерам замкнутого цикла, обусловлены в первую очередь тем, что в данных аппаратах применяется чистый кислород, парциальное давление которого и является ограничивающим фактором по глубине погружения. Так в спортивных (рекреационных и технических) системах обучения этот предел составляет 1,6 ата, что ограничивает глубину погружения 6-ю метрами в теплой воде при минимальной физической нагрузке. В военно-морском флоте ФРГ такой предел составляет 8 метров, а в ВМФ СССР — 22 метра.

Химический ребризер замкнутого цикла с предварительно приготовленной смесью

Такая модель в мире только одна и называется она ИДА-71 (Russian IDA71 military and naval rebreather, его дальнейшее развитие называется ИДА-85, но про этот ребризер мало чего известно). Сделано в СССР. Детали этого аппарата такие же, как и у кислородного ребризера замкнутого цикла, но с двумя отличиями. Во-первых есть автомат промывки. Это механическое устройство, которое при достижении глубины 18-20 метров (точнее его отрегулировать нельзя) прекращает подачу чистого кислорода в дыхательный мешок и начинает подачу смеси, состоящей из 40 % кислорода и 60 % азота (то есть Нитрокс). Вторая (и главная) особенность состоит в наличии у ИДА-71 двух канистр химпоглотителя. В первую заряжается обычный химпоглотитель на основе каустической соды, а во вторую — вещество О3 (о-три), созданное на основе пероксида натрия. Вещество О3 способно не только поглощать углекислый газ, но и выделять кислород. Принцип работы ИДА-71 состоит в том, что потребление кислорода водолазом компенсируется не только за счет подачи свежей дыхательной смеси, но и за счет выделения кислорода веществом О3. Таким образом, не возникает (по крайней мере теоретически) избытка дыхательной смеси и аппарат не выпускает пузырьков газа, получая право называться «замкнутым».

Поскольку скорость выделения кислорода веществом О3 непостоянна и зависит от множества неподдающихся учету факторов, таких, как, например, температура воды, то невозможно точно определить содержание кислорода в дыхательном мешке ребризера, но эта задача и не ставится. Просто водолаз должен скрытно выполнить боевое задание. Ограничения для данного аппарата заложены в самой его конструкции и кроме непредсказуемости содержания кислорода в дыхательном газе обусловлены еще и применением крайне опасного вещества О3. Если на вещество попадет вода — начинается бурная реакция с выделением кислорода, что, при протечке аппарата означет смерть от кислородного отравления на глубине. Ни одна из стран не запустила в серию подобный аппарат и не экспериментировала с ним в силу его крайней непредсказуемости и опасности.

Для планирования погружений используются декомпрессионные таблицы, рассчитанные под данный аппарат из предположения, что парциальное давление кислорода 3,2 ата вполне безопасно.

Ребризер замкнутого цикла с ручной подачей кислорода

Эта система называется ещё K.I.S.S. (Keep It Simple Stupid) и изобретена канадцем Гордоном Смитом. Это ребризер замкнутого цикла с приготовлением смеси «на лету» (selfmixer), но в максимально простом исполнении. Принцип работы аппарата состоит в том, что используются 2 газа. Первый, называемый дилюэнтом, подается в дыхательный мешок аппарата через автоматический байпасный клапан для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении. Второй газ (кислород) подается в дыхательный мешок через калиброванную дюзу с постоянной скоростью, меньшей, однако, чем темп потребления кислорода водолазом (примерно 0,8-1,0 литров в минуту). При погружении водолаз обязан сам контролировать парциальное давление кислорода в дыхательном мешке по показаниям электролитических датчиков парциального давления кислорода и добавлять недостающий кислород с помощью ручного клапана. На практике это выглядит так: перед погружением водолаз добавляет в дыхательный мешок какое-то количество кислорода, устанавливая по датчикам требуемое парциальное давление кислорода (в пределах 0,4-0,7 ата). В процессе погружения для компенсации по глубине в дыхательный мешок автоматически добавляется газ-дилюэнт, снижая концентрацию кислорода в мешке, но парциальное давление кислорода остается относительно стабильным из-за роста давления водяного столба. Достигнув запланированной глубины, водолаз с помощью ручного клапана устанавливает какое-либо парциальное давление кислорода (обычно 1,3) работает на грунте, раз в 10-15 минут контролируя показания датчиков парциального давления кислорода и добавляя при необходимости кислород для поддержания необходимого парциального давления. Обычно за 10-15 минут парциальное давление кислорода снижается на 0,2-0,5 ата в зависимости от физической нагрузки.

Теоретически в качестве газа-дилюэнта может использоваться не только воздух, но и trimix, что позволяет погружаться с таким аппаратом на весьма приличные глубины, однако относительное непостоянство парциального давления кислорода в дыхательном контуре затрудняет точный расчет декомпрессии. Обычно с такими аппаратами погружаются не глубже 40 метров, хотя известны случаи успешного использования в качестве газа-дилюэнта trimix и погружений на глубины 50-70 метров. Самым глубоким погружением с аппаратом подобного типа можно считать выходку Матиаса Пфайзера, нырнувшего в Хургаде на 160 (сто шестьдесят) метров. Кроме датчиков парциального давления кислорода Матиас использовал еще и компьютер VR-3 с кислородным датчиком, который отслеживал парциальное давление кислорода в смеси и рассчитывал декомпрессию с учетом всех изменений дыхательного газа. В общем, все было достаточно безопасно, но повторять этот подвиг Матиас никому не рекомендовал. И правильно сделал.

Существует великое множество переделок коммерческих, военных и спортивных ребризеров под систему K.I.S.S., но всё это, разумеется неофициально и под личную ответственность переделавшего и использующего их водолаза.

Ребризер замкнутого цикла с электронным управлением

Собственно настоящий ребризер замкнутого цикла (electronicaly controled selfmixer). Первый в истории такой аппарат был изобретен Вальтером Старком и назывался Electrolung. Принцип функционирования состоит в том, что газ-дилюэнт (воздух или Trimix или HeliOx) подается ручным или автоматическим байпасным клапаном для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении, а кислород подается с помощью электромагнитного клапана, управляемого микропроцессором. Микропроцессор опрашивает 3 кислородных датчика, сравнивает их показания и усредняя два ближайших, выдает сигнал на соленоидный клапан. Показания третьего датчика, отличающиеся от двух других сильнее всего — игнорируются. Обычно соленоидный клапан срабатывает раз в 3-6 секунд в зависимости от потребления водолазом кислорода.

Погружение выглядит примерно так: водолаз вводит в микропроцессор два значения парциального давления кислорода, которые электроника будет поддерживать на разных этапах погружения. Обычно это 0,7 ата для выхода с поверхности на рабочую глубину и 1,3 ата для нахождения на глубине, прохождения декомпрессии и всплытия до 3 метров. Переключение осуществляется тумблером на консоли ребризера. В процессе погружения водолаз обязан контролировать работу микропроцессора для выявления возможных проблем с электроникой и датчиками.

Конструктивно ребризеры замкнутого цикла с электронным управлением практически не имеют ограничений по глубине и реальная глубина, на которой возможно их использование, обусловлена в основном погрешностью кислородных датчиков и прочностью корпуса микропроцессора. Обычно предельная глубина составляет 150—200 метров. Других ограничений электронные ребризеры замкнутого цикла не имеют. Основным недостатком этих ребризеров, существенно ограничивающим их распространение является высокая цена самого аппарата и расходных материалов. Важно помнить, что обычные компьютеры и декомпрессионные таблицы не подходят для погружений с электронными ребризерами, поскольку парциальное давление кислорода остается неизменным на протяжении практически всего погружения. С ребризерами такого типа должны использоваться либо специальные компьютеры (VR-3, HS Explorer) или же погружение должно рассчитываться предварительно с помощью таких программ, как Z-Plan или V-Planer. Обе программы бесплатные и рекомендованы для применения производителями и создателями всех электронных ребризеров.

Ребризеры полузамкнутого цикла

Ребризер полузамкнутого цикла с активной подачей

Это наиболее распространенный в спортивном дайвинге тип ребризера. Принцип его действия в том, что в дыхательный мешок с постоянной скоростью подается через калиброванную дюзу дыхательная смесь EANx Nitrox. Скорость подачи зависит только от концентрации кислорода в смеси, но не зависит от глубины погружения и физической нагрузки. Таким образом, концентрация кислорода в дыхательном контуре остается постоянной при постоянной физической нагрузке. Очевидно, что при таком способе подачи дыхательного газа возникают его излишки, которые удаляются в воду через травящий клапан. Вследствие этого ребризер полузамкнутого цикла выпускает несколько пузырьков дыхательной смеси не только при всплытии, но и при каждом выдохе водолаза. Стравливается примерно 1/5 часть выдыхаемого газа. Для повышения скрытности на травящие клапаны могут устанавливаться колпачки-дефлекторы, аналогичные применяемым в кислородных ребризерах замкнутого цикла.

В зависимости от концентрации кислорода в дыхательной смеси EANx (Nitrox) может варьироваться в пределах от 7 до 17 литров в минуту, таким образом, время нахождения на глубине при использовании ребризера полузамкнутого цикла зависит от объема баллона с дыхательным газом. Глубина погружения ограничивается парциальным давлением кислорода в дыхательном мешке (не должно превышать 1,6 ата) и установочным давлением редуктора. Дело в том, что истечение газа через калиброванную дюзу имеет сверхзвуковую скорость, что позволяет сохранять подачу неизменной до тех пор, пока установочное давление редуктора превышает давление окружающей среды в два или более раз.

Ребризер полузамкнутого цикла с пассивной подачей

Весьма малораспространенный тип ребризера, представленный в настоящее время только аппаратом Halcyon RB-80, который имеет сертификат безопасности для США и Европы. Принцип работы аппарата состоит в том, что от 1/7 до 1/5 выдыхаемого газа принудительно стравливается в воду, а объем дыхательного мешка заведомо меньше объема легких водолаза. За счет этого на каждый вдох в дыхательный контур подается свежая порция дыхательного газа. Такой принцип позволяет использовать в качестве дыхательной смеси любые газы, кроме воздуха и весьма точно поддерживать концентрацию кислорода в дыхательном контуре вне зависимости от физической нагрузки и глубины. Поскольку подача дыхательного газа осуществляется только на вдох, а не постоянно, как в случае с ребризерами с активной подачей, то ребризер полузамкнутого цикла с активной подачей ограничен по глубине только парциальным давлением кислорода в дыхательном контуре. Существенным отрицательным моментом в конструкции ребризеров полузамкнутого цикла с пассивной подачей является то, что автоматика приводится в действие за счет дыхательных движений водолаза. Из аппаратов, использующих подобный принцип известны французский ребризер Interspiro и немецкий СoRa. Первый не выпускается с середины 60-х годов прошлого века, а второй существует в единичных экземплярах, хотя и является относительно недавней разработкой.

Механический селфмиксер

Весьма редкая конструкция ребризера полузамкнутого цикла. Первый такой аппарат был создан и испытан Draeger в 1914 году. Принцип работы следующий: имеются 2 газа (кислород и дилюэнт), которые подаются через калиброванные дюзы в дыхательный мешок, как в ребризере полузамкнутого цикла с активной подачей. Причем, подача кислорода осуществляется с постоянной объемной скоростью, как в замкнутом ребризере с ручной подачей, а дилюэнт поступает через дюзу с дозвуковой скоростью истечения, причем количество подаваемого дилюэнта увеличивается с увеличением глубины. Компенсация обжима дыхательного мешка осуществляется подачей дилюэнта через автоматический байпасный клапан, а избытки дыхательной смеси стравливаются в воду так же, как в случае с ребризером полузамкнутого цикла с активной подачей. Таким образом, только за счет изменения давления воды в процессе погружения происходит изменение параметров дыхательной смеси, причем в сторону уменьшения концентрации кислорода при увеличении глубины. Механическим селфмиксерам свойственно изменение концентрации кислорода в дыхательном мешке при изменении физической нагрузки, и это прямое следствие того, что их принцип действия очень схож с принципом, по которому построены полузамкнутые ребризеры с активной подачей.

Ограничения по глубине для механического селфмиксера такие же, как для ребризера полузамкнутого цикла с активной подачей с тем исключением, что только установочное давление кислородного редуктора должно превышать давление окружающей среды в 2 и более раз. По времени же селфмиксер в основном ограничен объемом газа-дилюэнта, скорость подачи которого увеличивается с глубиной. В качестве газа-дилюэнта могут использоваться воздух, Trimix и HeliOx.

Литература

  • Андрей Яшин. Обзор ребризеров. (Проверено 7 октября 2007). Разрешение об использовании статьи находится на странице обсуждения.

dik.academic.ru

Классификация ребризеров

 

Сегодня многим известно, что такое ребризер — однако зачастую знания эти довольно поверхностны и состоят из слухов и легенд. Данный раздел поможет “разложить по полочкам” вопросы, связанные с ребризерами, а также прояснить их достоинства и недостатки.

 

Что такое ребризер?

Ребризером называют ре-циркуляционный аппарат для дыхания в водной среде, от акваланга (SCUBA) который отличает сохранение, частичное или полное, дыхательной смеси при выдохе. Ребризер обрабатывает смесь для повторного использования, удаляя из неё углекислый газ и заменяя его кислородом.

Первое происходит одинаково вне зависимости от типа ребризера, за счёт включённого в специальную ёмкость химического вещества, поглощающего углекислый газ. Кислород же попадает в смесь по-разному, именно от способа его подачи зависит тип ребризера.

Какие ребризеры существуют?

Про принципу действия все ребризеры можно разделить на две большие группы — полу-замкнутые и полностью замкнутые.

В замкнутых ребризерах (CCR — Closed Circuit Rebreathers) выдыхаемая смесь перерабатывается, и вместо углекислого газа в неё добавляется чистый кислород. При всплытии, уменьшаясь внешнему давлению, расширяется дыхательная смесь, а излишек через травящий клапан удаляется в воду.

В свою очередь, полу-замкнутые ребризеры отличает то, что даже при плавании на постоянной глубине дыхательная смесь постепенно удаляется — пусть и в меньшем количестве, чем в аквалангах. Происходит это потому, что для поддержания необходимого уровня кислорода в них применяются искусственные дыхательные смеси, а не чистый кислород, из-за чего обязательным становится удаление избытка азота и гелия.

Как замкнутые, так и полу-замкнутые ребризеры делятся по принципу поддержания оптимального состава дыхательной смеси.

 

Классификация замкнутых ребризеров:

  1. Кислородные ребризеры (CCOR — Closed Circuit Oxygen Rebreather), как и следует из названия, позволяют дайверу дышать чистым кислородом, не используя примесь нейтральных газов. Упрощая конструкцию и уменьшая размеры, такой принцип, однако, имеет ряд недостатков. При увеличение парциального давления, как известно, кислород становится токсичным, в двух возможных формах — лёгочной и судорожной. Первая воздействует на дыхание человека, а вторая на нервную систему (исчисляются обе формы в OTU — Oxygen Tolerance Units, и CNS — Central Nervous System соответственно). В целях безопасности, парциальное давление кислорода не должно превышать 1,6 бар, и лишь в чрезвычайном случае позволяется увеличить его до 2,0 бар. Погружаться в таких аппаратах глубже 7 метров опасно, так как некоторое количество нейтральных газов всё равно остаётся в дыхательном контуре.
    Чистый кислород также неприятен тем, что способствует развитию кариеса и иных заболеваний ротовой полости. Посещение стоматолога в таком случае становится обязательным — впрочем, такова рекомендация всем дайверам, что заботятся о своих зубах.
    Особо популярен такой аппарат (благодаря компактности и автономности) у военных и подводных биологов. Среди известных представителей аппарата — Draeger LAR VI и OMG Castoro C-96;3.  Ребризеры на дыхательных смесях с электронным управлением (CCMGR — Closed Circuit Mixed Gas Rebreather) управляются электронно. Специальный датчик измеряет парциальное давление, а система стабилизирует уровень кислорода в клапане. Плюсы такого подхода заключаются в том, что становится возможным использование газовых смесей, а следовательно — неограниченно глубокие погружения; также во время плавания не выделяются пузырьки, дыхательная смесь экономится значительно больше, а автономность сравнительно высока. Однако, никто не отменяет способность электроники отказать во время погружения, а обслуживание такого аппарата является сложным и затратным. Датчики обходятся недёшево и служат ограниченное время (не более года). Среди известных аппаратов — Buddy Inspiration и CIS Lunar;Полу-замкнутые делятся на:

    1. Аппараты с активной подачей дыхательной смеси (CMF SCR — Constant Mass Flow Semi Closed Rebreathers) дыхательная смесь подаётся в контур без перерыва через калиброванную дюзу, стоит только дайверу открыть вентиль. В зависимости от пропускной способности дюзы, меняется скорость, с которой кислород поступает в контур в обмен на равнозначное количество дыхательной смеси. Скорость эта регулируется в зависимости от состава смеси и глубины.
      Несложная конструкция и лёгкость в использовании и обслуживании делают такой способ привлекательным. Время погружение зависит лишь от количества дыхательной смеси в запасе, на потребление которой никак не влияет глубина. Однако, от глубины зависит парциальное давление, на которое также влияет активность дайвера. Среди известных агрегатов — Draeger Dolphin, Ray, OMG Azimuth;
    2. Аппарат с пассивной подачей дыхательной смеси (PA SCR — Passive Addition Semi Closed Rebreather) также поддерживает давление путём выпуска излишек смеси в водную среду, однако происходит это при каждом выдохе в заранее установленных объёмах (8-25% от выдоха), в обмен на равнозначное количество свежей смеси. Так как частота дыхания зависит исключительно от потребления дайвером кислорода, давление в таких аппаратах подвержено исключительно влиянию глубины, подобно системе простого акваланга. Основное преимущество такого подхода заключается в том, что объём газа для погружений в несколько раз превышает размер контейнера, оставляя при этом за дайвером все необходимые расчёты. Среди известных аппаратов — Halcyon RB-80, K-2 Advantage, DC-55;

     Какого устройство ребризеров?Среди прочего, ребризеры от аквалангов отличает наличие двух, а не одного шланга, соединяющих баллон и загубник — для подачи и возврата смеси между загубником и дыхательным контуром.Всем ребризерам также необходима специальная канистра, химический поглотитель в которой удаляет углекислый газ из смеси. Разговор о достоинствах ребризера стоит начать с разоблачения мифа о его его дешевизне в сравнении с аквалангами, из-за меньшего расхода дыхательной смеси. Однако, это является правдой лишь отчасти, если использовать смеси на основе дорогого гелия. Прибегая к дешёвому Nitrox, экономия будет сведена на нет расходами на поглотитель, замену датчиков и обеспечение ухода и ремонта в непредвиденных обстоятельствах.Реальные же преимущества таковы:

    1. 1.  Не шумят и выпускают меньше пузырей, распугивающих обитателей морских глубин;
    2. 2.  Плавучесть не нарушается дыханием дайвера, ведь объём смеси в системе почти не меняется. В результате вдох не тянет дайвера к поверхности, а выдох ко дну, что бывает очень полезно для занимающихся подводной съёмкой;
    3. 3.  Из-за участия в процессе поглощаемого углекислого газа, происходит выделение тепла и пара, что позволяет дайверу дышать тёплым и не сухим воздухом. Кроме очевидного комфорта, эта технология позволяет избежать риска декомпрессионной болезни, тем более при погружении в холодную водную среду;

      4.  Во время больших экспедиций с использованием газовых смесей, количество необходимого для погружения газа значительно меньше, избавляя дайферов от необходимости перевозить на место экспедиции большое количество баллонов;

    Кроме уже упомянутого мифа, связанного с так называемым “каустическим коктейлем” (что не является актуальным для нынешних ребризеров), зачастую говорят о сложности в обучении. Однако, относится это лишь к замкнутым ребризерам, работающим со смесями. Работа же с прочими видами ребризеров хоть и требует базовых знаний от дайвера, но не нуждается в сложной подготовке.Ключевой миф называет ребризер крайне дорогостоящим аппаратом, однако, хоть и превосходя в цене обычный комплект SCUBA, многие модели не превышают в цене хороший комплект акваланга.

    1. Работа с ребризером не подходит дайверам-одиночкам, так как требует тренировки и слаженных командных действий;
    2. Размеры и вес аппарата могут осложнить путешествие, что компенсируется меньшим количеством баллонов.
    3. Необходимо перед погружением обеспечить себя большим запасом газовых смесей и поглотителей.
  2. Конкретные недостатки таковы:
  3. Касаемо сложности обслуживания, ребризеры пусть и тратят больше усилий и времени, чем при использовании акваланга, но особых сложностей эти действия не представляют. Как и при работе со SCUBA, здесь нужны привычка и опыт.
  4. Недостатки ребризеров.
  5. Следующий миф заключается в том, что глубина и длительность погружения с ребризерами значительно превосходят таковые для акваланга. Это также истинно лишь отчасти, так как относится не ко всем видам ребризеров, а лишь к замкнутым ребризерам на смесях.
  6. Преимущества ребризеров.
  7. Учитывая капризность поглотительного вещества к контакту с водой, многие ребризеры снабжены ловушками для воды или гидрофобными мембранами, которые перехватывают воду на пути от загубника к поглотителю. Обычно в роли ловушки выступает один из дыхательных мешков, отвечающий за выдох.
  8. Ребризерам также требуется отдельная ёмкость, куда будет возвращаться дыхательная смесь, и где будет поддерживаться такое же давление, как в окружающей водной среде. В каждом аппарате имеется один-два дыхательных мешка (мягкие или полу-жёсткие), где дыхательная смесь и хранится, осуществляя пассивную подачу и обмен во время дыхания.
  9. В отличие от аквалангов, все ребризеры имеют более сложную структуру и принцип работы. Однако, некоторые особенности, делающими их работу возможной, общие для всех аппаратов.
  10. 4.  Ребризеры на дыхательных смесях с полуавтоматическим управлением (ребризер KISS) отличает то, что электроника в них призвана лишь следить за парциальным давлением, а добавлять кислород в контур дайвер должен самостоятельно. Оптимальный вариант заключается в том, чтобы подача кислорода осуществлялась автоматически в дозах меньше необходимой, а дайвер поддерживал этот уровень периодическими манипуляциями;
  11. 2.  Кислородные ребризеры с химической регенерацией дыхательной смеси (СССR — Closed Circuit Chemical Rebreather) конструкцией своей схожи с предыдущими, однако иначе возобновляют кислород в составе дыхательной смеси. Их канистры заполняются регенерирующим веществом, выделяющим 1 литр кислорода на 1 литр углекислого газа. Сохраняя компактность, они также отличаются большей автономностью, чем иные аппараты. Рекордное время нахождения под водой с ними составляет 6 часов.
    Увы, но вещество, применяемое при регенерации, бывает очень непослушно. Вода, попав в канистру, выделяет пенообразную щелочь, мифами о котором и пугают начинающих дайверов. Возникающая смесь способна навредить ротовой полости, гортани, трахее и лёгким дайвера. Однако, вещество это ведёт себя как правило куда сдержанней, и попадание воды в канистру очень легко выявить и без контакта с щелочью, испытав небольшое затруднение в дыхании. Впрочем, эти аппараты уже давно устарели, да и прежде применялись в основном военными (в Советском Союзе и во Франции);

www.jollyroger-adventures.com

Данная статья призвана ознакомить с типами ребризеров и различиями между ними, а так же ввести в курс дела относительно приемуществ, ограничений и недостатков, присущих каждому виду.
Если вы до сих пор считаете, что в природе существует ребризер «Дольфин-Рэй» (меня часто уверяют, что я ныряю именно с таким аппаратом), то дальше можете не читать. Если вы верете сказкам русских «авторитетных инструкторов и водолазов» о крайней опасности ребризера (вдохнул — рак легких и зубы развалились; погрузился — можно сразу поминки заказывать), то уйдите с этого сайта и больше не возвращайтесь!
Упомянутые в статье самодельные аппараты не являются причиной для вас создавать такие же из тех же материалов. В противном случае вся ответственность ложиться только на вас и со Св. Петром вы будете объясняться сами, без меня.
Все цены в статье являются ориентировочными и приведены без учета аппетита русских поставщиков и занимающихся перепродажей инструкторов. Никакие из перечисленных ребризеров кроме Draeger Dolphin и Draeger Ray на момент написания данной статьи в Россию официально не поставляются. Упомянутые в статье советские ребризеры пригодны для погружений в той же степени, в какой советские автомобили пригодны для езды, а телевизоры — для просмотра телепрограмм; только с более печальными последствиями для обладателя.
По типу функционирования ребризеры подразделяются на аппараты замкнутого и полузамкнутого цикла.

Ребризеры замкнутого цикла

1 Кислородный ребризер замкнутого типа.
Это родоначальник ребризеров вообще. Первый такой аппарат был создан и применен в середине XIX века при работе в затопленной шахте. Кислородный ребризер замкнутого цикла имеет все основные детали, характерные для ребризера любого типа: дыхательный мешок, канистра с химпоглотителем, дыхательные шланги с клапанной коробкой, байпасный клапан (ручной или автоматический), травящий клапан и баллон с редуктором высокого давления. Принцип его работы следующий: кислород из дыхательного мешка поступает через невозвратный клапан в легкие водолаза, от туда, через другой невозвартный клапан кислород и образовавшийся при дыхании углекислый газ попадает в канистру химпоглотителя, где углекислый газ связывается каустической содой (каустическая сода катализатор, а основное поглощение идёт гидрооксидом кальция и все эти надписи типа содасорб не должны сбивать с толку. Кто не верит пусть попробует на язык зерно содасорба и каустика, каустик гарантировано сделает сильный ожог , а оставшийся кислород возвращается в дыхательный мешок. Кислород, потребленный водолазом подается в дыхательный мешок через калиброванную дюзу со скоростью примерно 1 — 1,5 литра в минуту или же добавляется водолазом с помощью ручного клапана. При погружении обжим дыхательного мешка компенсируется либо за счет срабатывания автоматического байпасного клапана, либо с помощью ручного клапана, управляемого самим водолазом. Надо заметить, что несмотря на название «замкнутый» любой ребризер замкнутого цикла выпускает через травящий клапан пузырьки дыхательного газа во время всплытия. Чтобы избавитсься от пузырей, на травящие клапаны устанавливают колпачки из мелкой сетки или поролона. Это простое устройство весьма эффективно и снижает диаметр пузырьков до 0,5 мм. Такие пузырьки полностью растворяются в воде уже через пол-метра и не демаскируют водолаза на поверхности.
Ограничения, присущие кислородным ребризерам замкнутого цикла обусловлены в первую очередь тем, что в данных аппаратах применяется чистый кислород, парциальное давление которого и является ограничивающим фактором по глубине погружения. Так в спортивных (рекреационных и технических) системах обучения этот предел составляет 1,6 ата, что ограничивает глубину погружения 6-ю метрами в теплой воде при минимальной физической нагрузке. В военно-морском флоте ФРГ такой предел составляет 8 метров, а в ВМФ СССР — 22 метра. Видимо у русских другая физиология…
В силу вышепреведенных ограничений кислородные ребризеры замкнутого цикла не применяются ни профессиональтными водолазами, ни в рекреационных системах. Их используют только боевые пловцы, и только потому, что аппараты эти крайне просты, компактны и не демаскируют водолаза. Впервые такие аппараты были применены в боевой обстановке итальянскими боевыми пловцами во времена Второй Мировой войны (см. Валерио Юнио Боргезе «Девятая флотилия МАС»).
Из наиболее известных марок кислородных ребризеров замкнутого цикла можно назвать Draeger LAR-V (Германия), OxyMax (Англия), ИДА-64 (СССР). Цены на такие аппараты очень разнятся и составляют от 200$ за ИДА-64, до 1500 Евро за LAR-V.
Простейший самодельный кислородный ребризер замкнутого цикла был сделан одним веселым дедком из Америки и состоял из банки из-под NesCafe (канистра химпоглотителя), 0,5 литрового баллончика с кислородом, к которому был присоединен редуктор высокого давления с инфлятором от компенсатора плавучести (дыхательный шланг и ручной байпасный клапан) и пластикового пакета с изображением Мики-Мауса (дыхательный мешок). Аппарат устойчиво работал, поскольку ничем, кроме использованных материалов и изображения Мики-Мауса не отличался от тех ребризеров, которые использовали во время Второй Мировой войны итальянские и английские боевые пловцы. Работал бы такой ребризер, если бы на пакете был изображен не Мики-Маус, а к примеру Дональд Дак — я не знаю. Еще один самодельный (тоже Made in USA) кислородный ребризер использовал в качестве дыхательного мешка обычную грелку. Синего цвета, если кто интересуется…

2 Химический ребризер замкнутого цикла с предварительно приготовленной смесью.
Ярчайшим представителем этого класса является ИДА-71 (его дальнейшее развитие называется ИДА-85, но про этот ребризер я ничего не знаю). Детали этого аппарата такие же, как и у кислородного ребризера замкнутого цикла, но с двумя отличиями. Во-первых есть автомат промывки. Это механическое устройство, которое при достижении глубины 10-12 метров прекращает подачу чистого кислорода в дыхательный мешок и начинает подачу смеси, состоящей из 40% кислорода и 60% азота. Вторая (и главная) особенность состоит в наличии у ИДА-71 двух канистр химпоглотителя. В первую заряжается обычный химпоглотитель на основе каустической соды гидроксида кальция , а во вторую — вещество О3 (о-три) или его дальнейшее развитеие — ОК-Ч, имеющее в своем составе асбест. Да-да, именно асбест и им дайверу тоже предлагается дышать Отечественный асбест из-за длинны волокон менее опасен импортного. Поскольку асбест это природный материал и он ОЧЕНЬ сильно отличается в зависимости от месторождения, так же как отличается сибирская нефть от арабской .
Вещества О3 и ОК-Ч способны не только поглощать углекислый газ, но и выделять кислород (именно такое вещество взорвалось в 9-м отсеке АПЛ К-141 «Курск»). Вот, что сказал об О3 и ему подобных веществах человек, в принципе симпатизирующий советскому пути развития ребризеров: «…эти вещества чрезвычайно пожароопасны. Возгорание и взрыв происходят при контакте с любой органикой, ГСМ или неорганическими горючими веществами.
Недостатком регенеративных веществ является так же малая вероятность их «повторного запуска» после остывания.» (оригинал здесь). Так же вселяет оптимизм и следующее определение «Если закончилась работа в аппарате на О-3, то патрон необходимо оставлять открытым до полного прекращения реакций в нем, иначе его разорвет. Как долго идут эти реакции неизвестно, в нормативных документах вообще КАТЕГОРИЧЕСКИ ЗАПРЕЩЕНО герметизировать отработанные регенеративные патроны.» (здесь)
А вот и результаты использования вещества О3: «Плавал до полной отрабатки О3.При высыпании в-ва открутил нижнию пробку и попытался удалить в-во., но оно спеклось в комки.Тут же отломал сухой сучок и попытался раздробить спекшиеся куски в патроне. Буквально через две секунды внутри патрона вспыхнуло пламя. Но горел не весь обьем а один из кусков. который удалось тут же вытряхнуть. Вслед за куском посыпалось в-во, которое попадая на огнь тоже начинало гореть красно-синим цветом» (здесь).
А один создатель и поклонник самодельного регенеративного ребризера даже пришел к к выводу, что регенеративный ребризер: «…вообще ни когда не надо в бассейн носить – в случае аварии с заливанием контура нет ни каких шансов безболезненно для окружающих устранить её последствия.» (здесь)
Так и хочется попробывать на себе, правда?
Принцип работы ИДА-71 состоит в том, что потребление кислорода водолазом компенсируется не только за счет постоянной подачи свежей дыхательной смеси Вот это открытие, нету там постоянной подачи и автор явно вообще не в теме регенеративных ребризеров, впрочем как и 99,99 любителей, стоит почитать всю ахинею которую пишут на разных форумах. Смесь подаётся во время промывки и содержиние кислорода начинает меделнно падать поскольку используется две канистры одна с ХПИ, другая с О-3, но и за счет выделения кислорода веществом О3 (ОКЧ). Таким образом не возникает (по крайней мере теоретически, если принять за истину то, что вещество О3 и подача дыхательной смеси поставляет ровно столько кислорода, сколько потребляет водолаз) избытка дыхательной смеси и аппарат не выпускает пузырьков газа, получая право называться «замкнутым».
Поскольку скорость выделения кислорода веществом О3 непостоянна и зависит от множества неподдающихся учету факторов, таких, как например температура воды, то невозможно точно определить содержание кислорода в дыхательном мешке ребризера, но эта задача и не ставится. Просто водолаз должен скрытно выполнить боевое задание. Ограничения для данного аппарата заложены в самой его конструкции и кроме непредсказуемости содержания кислорода в дыхательном газе обусловлены еще и применением крайне опасного вещества О3. Ни одна из стран не запустила в серию подобный аппарат для работ под водой, и не эксперементировала с ним в силу его крайней непредсказуемости и опасности. Только в США в 1947 году был создан подобный аппарат, но применялся он не водолазмаи а пожарными для осмотра задымленных помещений. Аппарат был выпущен ограниченной партией и быстро снят со снабжения пожарной службы.
Для планирования погружений используются декомпрессионные таблицы, расчитанные под данный аппарат из предположения, что парциальное давление кислорода 3,2 ата вполне безопасно.
Стоимость ворованного ИДА-71 колеблется от 300 до 600$ в зависимости от комплектации и состояния. Как правило ИДА-71 продаются без автомата промывки и могут использоваться только с чистым кислородом со всеми вытекающими последствиями и ограничениями.

3 Ребризер замкнутого цикла с ручной подачей кислорода.
Эта система называется ещё K.I.S.S. (Keep It Simple Stupid) и изобретена канадцем Гордоном Смитом. Это настоящий ребризер замкнутого цикла с приготовлением смеси «на лету» (selfmixer), но в максимально простом исполнении. Принцип работы аппарата состоит в том, что используются 2 газа. Первый, называемый дилюэнтом, подается в дыхательный мешок аппарата через автоматический байпасный клапан для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении. Второй газ (кислород) подается в дыхательный мешок через калиброванную дюзу с постоянной скоростью, меньшей однако, чем темп потребления кислорода водолазом (примерно 0,8-1,0 литров в минуту). При KISSпогружении водолаз обязан сам контролировать парциальное давление кислорода в дыхательном мешке по показаниям электролитических датчиков парциального давления кислорода и добавлять недостающий кислород с помощью ручного клапана. На практике это выглядит так: перед погружением водолаз добавляет в дыхательный мешок какое-то количество кислорода, устанавливая по датчикам требуемое прациальное давление кислорода (в пределах 0,4-0,7 ата). В процессе погружения для компенсации по глубине в дыхаетльный мешок автоматически добавляется газ-дилюэнт, снижая концентрацию кислорода в мешке, но парциальное давление кислорода отсается относительно стабильным из-за роста давления водяного столба. Достигнув запланированной глубины, водолаз с помощью ручного клапана устанавливает какое-либо парциальное давление кислорода (обычно 1,3) работает на грунте, раз в 10-15 минут контролируя показания датчиков парциального давления кислорода и добавляя при необходимости кислород для поддержания необходимого парциального давления. Обычно за 10-15 минут парциальное давление кислорода снижается на 0,2-0,5 ата в зависимости от физической нагрузки.
Теоретически в качестве газа-дилюэнта может использоваться не только воздух, но и trimix, что позволяет погружаться с таким аппаратом на весьма приличные глубины, однако относительное непостоянство парциального давления кислорода в дыхательном контуре затрудняет точный расчет декомпрессии. Обычно с такими аппаратами погружаются не глубже 40 метров, хотя мне известны случаи успешного использования в качестве газа-дилюэнта trimix и погружений на глубины 50-70 метров. Самым глубоким погружением с аппаратом подобного типа можно счетать выходку Матиаса Пфайзера, нырнувшего в Хургаде на 160 (сто шестьдесят) метров. Кроме датчиков парциального давления кислорода Матиас использовал еще и компьютер VR-3 с кислородным датчиком, кторый отслеживал парциальное давление кислорода в смеси и расчитывал декомпрессию с учетом всех изменений дыхательного газа. В общем все было относительно безопасно, но повторять этот подвиг Матиас никому не рекомендовал. И правильно сделал.
Аппараты данного типа промышелнно не производятся и не имеют сертификации по европейскому и американскому стандарту безопасности.
Основным недостатком такой системы является повышенная нагрузка на водолаза, обязанного контролировать прациальное давление кислорода в дыхательном газе и корректировать его. В промышленно выпускаемых ребризерах замкнутого цикла с автоматическим приготовлением смесей эта задача возложена на микропроцессор. Однако изобретатель самого популярного аппарата такого типа (Buddy Inspiration) Дэйв Томпсон говорит по поводу ребризера K.I.S.S. следующее: «The bad thing about manual CCR’s is you "need" to drive them, and to a degree that’s task loading… The good thing is you KNOW that if you don’t, you will die. It focuses the mind. The good thing about electronic CCR’s is you don’t need to do anything because they drive themselves. The bad thing about electronic CCR’s is they MIGHT go wrong, and you MIGHT not notice it because you don’t need to do anything right!!!!».
Обычные компьютеры и декомпрессионные таблицы неприменимы с такими ребризерами в силу того, что парциальное давление кислорода остается относительно постоянным во время погружения, но все же может изменяться относительно запланированного. Из-за этого расчет погружения по таблицам или с помощью компьютерных программ приведет к занижению времени на глубине и увеличению времени декомпрессии для страховки. Для использования с ребризерами типа K.I.S.S. лучше всего подходят компьютеры VR-3 и HS Explorer умеющие контролировать парциальное давление кислорода в дыхательной смеси по кислородному датчику. Цена их состовляет около 1400 и 1200$ соответственно.
Существует великое множество переделок коммерческих, военных и спортивных ребризеров под систему K.I.S.S., но всё это, разумеется не официально и под личную ответственность пределавшего и использующего их водолаза.

4 Ребризер замкнутого цикла с электронным управлением.
Собственно настоящий ребризер замкнутого цикл (electronicaly controled selfmixer). Первый в истории такой аппарат был изобретен Вальтером Старком и назывался Electrolung. Принцип функционирования стстоит в том, что газ-дилюэнт (воздух или Trimix или HeliOx) подается ручным или автоматическим байпасным клапаном для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении, а кислород подается с помощью электромагнитного клапана, управляемого микропроцессором. Микропроцессор опрашивает 3 кислородных датчика, сравнивает их показания и усредняя два ближайших, выдает сигнал на соленоидный клапан. Показания третьего датчика, отличающиеся от двух других сильнее всего — игнорируются. Обычно соленоидный клапан срабатывает раз в 3-6 секунд в зависимости от потребления водолазом кислорода.
Buddy InspirationПогружение выглядит примерно так: водолаз вводит в микропроцессор два значения парциальнго давления кислорода, которые электроника будет поддерживать на разных этапах погружения. Обычно это 0,7 ата для выхода с поверхности на рабочую глубину и 1,3 ата для нахождения на глубине, прохождения декомпрессии и всплытия до 3 метров. Переключение осуществляется тумблером на консоли ребризера. В процессе погружения водолаз обязан контролировать работу микропроцессора для выявления возможных проблем с электроникой и датчиками.
Конструктивно ребризеры замкнутого цикла с электронным управлением практически не имеют ограничений по глубине и реальная глубина на которой возможно их использование обусловлена в основном погрешностью кислородных датчиков и прочностью корпуса микропроцессора. Обычно предельная глубина составляет 150-200 метров. Других ограничений электронные ребризеры замкнутого цикла не имеют. Основным недостатком этих ребризеров, существенно ограничивающим их распространение является высокая цена самого аппарата и расходных материалов (каждый кислородный датчик, кторые приходится менять в среднем раз в год стоит не менее 60$).
Из ребризеров замкнутого цикла с электронным управлением ниаболее известны Buddy Inspiration (Англия) и IST Megaladon (США). Цена их составляет 7200 и 8000$ с начальным обучением (до 45 метров с ограниченной декомпрессией, газ-дилюэнт — воздух). Аппараты имеют все необходимые сертификаты безопасности и продаются только сертифицированным для использования данных моделей ребризеров дайверам при предъявлении сертификата или обучающим центрам имеющим лицензию на обучение по данным ребризерам.
Известны переделки различных ребризеров под электронное управление. Насколько я знаю, никто из «самодельщиков» не погиб, но эти аппараты использовались больше для экспирементов, чем для серьезных погружений на большие глубины (максимальная известная мне глубина погружения с самодельным электронным ребризером составила 68 метров).
Особенно поразил меня полностью самодельный ребризер, в котором вместо электролитных кислородных датчиков использовались воздушно-цинковые батареи для слуховых аппаратов. Создавший этого монстра немец уверял, что ныряет с ним уже 3 года.
Еще один конструктор самодельного ребризера замкнутого цикла с электронным управлением в качестве микропроцессора использовал контроллер от АОН. И все работало… Но и это не предел: известый ребризер Мк-15, сотсоявший на вооружении ВМС США имел электронное управление, но не имел мкропроцессора вовсе. Вся электорника была аналоговой и основывалась на сравнении вольтажа датчиков и его эталонных значений, а вместо жидкокристального дисплея был установлен стрелочный индикатор вроде тех, что использовались в бытовой звуковоспроизводящей аппаратуре в середине 80-х годов. Такой же индикатор устанавливается сейчас на резервной консоли ребризера SteamMashines Prism Topas (7800$).
Важно помнить, что обычные компьютеры и декомпрессионные таблицы не подходят для погружений с электронными ребризерами, поскольку парциальное давление кислорода остается неизменным на протяжении практически всего погружения. С ребризерами такого типа должны использоваться либо специальные компьютеры (VR-3, HS Explorer, Buddy Nexus /600$ расчитывает погружения до 60 меров и только при использовании в качестве дилюэнта воздуха/) или же погружение должно расчитываться предварительно с помощью таких программ, как Z-Plan или V-Planer. Обе программы бесплатные и рекомендованы для применения производителями и создателями всех электронных ребризеров.

Ребризеры полузамкнутого цикла.

1. Ребризер полузамкнутого цикла с активной подачей.
Это наиболее распростораненный в спортивном дайвинге тип ребризера. Принцип его действия в том, что в дыхательный мешок с постоянной скоростью подается через калиброванную дюзу дыхательная смесь EANx Nitrox. Скорость подачи зависит только от концентрации кислорода в смеси, но не зависит от глубины погружения и физической нагрузки. Таким образом концентрация кислорода в дыхательном контуре остается постоянной при постоянной физической нагрузке. Очевидно, что при таком способе подачи дыхательного газа возникают его излишки, которые удаляются в воду через травящий клапан. Вследствии этого ребризер полузамкнутого цикла выпускает несколько пузырьков дыхательной смеси не только при всплытии, но и при каждом выдохе водолаза. Стравливается примерно 1/5 часть выдыхаемого Draeger Rayгаза. Для повышения скрытности на травящие клапаны могут устанавливаться колпачки-дефлекторы, аналогичные применяемым в кислородных ребризерах замкнутого цикла.
В зависимости от концентрации кислорода в дыхательной смеси EANx (Nitrox) может варьироваться в пределах от 7 до 17 литров в минуту, таким образом время нахождения на глубине при использовании ребризера полузамкнутого цикла зависит от объема баллона с дыхательным газом. Глубина погружения ограничивается парциальным давлением кислорода в дыхательном мешке (не должно превышать 1,6 ата) и установочным давлением редуктора. Дело в том, что истечение газа через калиброванную дюзу имеет сверхзвуковую скорость, что позволяет сохранять подачу неизменной до тех пор, пока установочное давление редуктора превышает давление окружающей среды в два или более раз.
Ребризеры полузамкнутого цикла с активной подачей широко распространены в любительском дайвинге. Наиболее известны немецкие ребризеры Draeger Ray и Draeger Dolphin (1800 и 3500$), а так же итальянский Azimuth (около 4500$). Последний имеет возможность применения как смесей Nitrox, так и Trimix, что делает возможным его применение на глубинах до 120 метров (по крайней мере так заявляет фирма-изготовитель). О нем так же можно сказать, что это самый большой и самый тяжелый из существующих аппаратов полузамкнутого цикла. Из советских ребризеров такого типа можно назвать АКА-60 (1500$ цена задрана искусственно, поскольку аппарат весьма редкий). Он представляет собой топорно сделанную и ухудшенную реплику ребризера Draeger FGT-I/A.
Не секрет, что в России по-прежднему живет много людей с комплексом исторической неполноценности, которые всюду стремятся утвердить приоритет СССР. Они, в частности, уверены, что АКА-60 стал использоваться раньше FGT-I/A. И основываются при этом на том, что задание на разработку АКА-60 было выдано в 1967-1968 году. Однако FGT-I/A поступил на вооружение Бундескригсмарине уже в 1969 году (обычно испытания занимают минимум год и еще столько же требуют проектные работы), а первые опытные экземпляры АКА-60 увидели свет в 1971 году, после чего проект был заморожен. Только в 1985 году была выпущена первая серийная партия АКА-60 (около 150 шт.), но по сравнению с первыми экземплярами это был значительно улучшеный и переработанный аппарат под старым названием (что было в начале вообще страшно подумать!). Таким образом официальной датой выпуска АКА-60 в СССР счетался 1985-й год. В 1988 году по заказу Северного флота было выпущено еще около 80 АКА-60. Больше аппарат не выпускался.
Из произведенных в других странах одно время был очень известен японский Fieno. Этот аппарат постигла печальная судьба: спрос на него в Японии был не очень велик, а в Европе и США продавать его не получилось из-за того, что объем дыхательного контура был расчитан на среднего японца и оказался явно недостаточным для европейца. Производство аппарата было прекращено.
Поскольку концентрация кислорода в дыхательном мешке ребризера полузамкнутого цикла постоянна при постоянстве физической нагрузки, то для обеспечения и планированя погружений с такими аппаратами используются обычные нитроксные декомпрессионные таблицы и нитроксные компьютеры. Специально для использования с ребризерами полузамкнутого цикла с активной подачей выпущены компьютеры Uwatec Aladdin Air Z O2 и Chochran LifeGuard, оснащенные кислородными датчиками, что позволяет им расчитывать декомпрессионный статус исходя из реального содержания кислорода в дыхательном мешке. Стоимость таких компьютеров порядка 1500$. Разумеется, возможно и использование компьютеров HS Explorer и VR-3, но в данном случае это просто избыточно.
В любительском дайвинге, в основном в Норвегии, Швеции и Германии, довольно часто применяются ребризеры полузамкнутого цикла Draeger FGG-III (3000 Евро). Этот ребризер был создан в середине 60-х годов прошлого века для глубоководных операций, причем баллоны аппарата используются как резерв, а подача газа осуществляется через шланг с подводной лодки или из водолазного колокола. Глубина использования Draeger FGG-III ограничена 200 метрами (установочное давление редуктора — 40 ата). Для дыхания используется гелий-кислородная смесь HeliOx. Однако в FGG-III без переделки конструкции можно применять и смеси EANx Nitrox, что делает его полностью автономным, уменьшая, правда, глубину погружения до 40 метров.
За рубежем (в основном в Англии и США) есть много примеров самостоятельного изготовления ребризеров полузамкнутого цикла с активной подачей. Все аппараты вполне рабочие и имеют примерно одно и то же ограничение по глубине (40 метров), вытекающее из парциального даления кислорода в дыхательном мешке и установочного давления редуктора. Особенно порадовал меня такой аппарат, сделаный в Австрии из частей пластиковых сантехнических труб и шлангов. Кстати, судя по рассказу создателя (который все еще жив) аппарат работает в общем нормально, только подтекает периодически.
Вообще, ребризеры полузамкнутого цикла с активной подачей очень просты в обслуживании и экслплуатации, что и обуславливает их довольно широкое распространение в любительском дайвинге.

2 Ребризер полузамкнутого цикла с пассивной подачей.
Весьма мало распространенный тип ребризера, представленый Halcyon RB-80 (около 5000$), который имеет сертефикат безопасности для США и Европы, и его клонами, как правило таких сертификатов не имеющими.
Принцип работы аппарата состоит в том, что от 1/7 до 1/5
выдыхаемого газа принудительно стравливается в воду, а объем дыхательного мешка заведомо меньше объема легких водолаза.
За счет этого на каждый вдох или несколько вдохов в дыхательный контур подается свежая порция дыхательного газа. Такой принцип позволяет использовать в качестве дыхательной смеси любые газы, кроме воздуха и весьма точно поддерживать концентрацию кислорода в дыхательном контуре вне зависимости от физической нагрузки и глубины.
Поскольку подача дыхательного газа осуществляется только на вдох, а не постоянно, как в случае с ребризерами с активной подачей, то ребризер полузамкнутого цикла с активной подачей ограничен по глубине только парциальным давлением кислорода в дыхательном контуре. С ребризером RB-80 был установлен мировой рекорд по глубоководной проходке пещеры, что правда не является Halcyon RB-80демонстрацией его выдающихся свойств, а обусловлено такой особенностью конструкции этого аппарата, которая позволяет использовать с ним баллоны практически любого объема. На самом деле такой рекорд мог быть с гораздо меньшими усилиями установлен с применением электронного ребризера замкнутого цикла, но никто из производителей таких аппаратов не ставил себе задачи промоушена своей продукции за счет риска для жизни водолаза. Существенным отрицательным моментом в конструкции ребризеров полузамкнутого цикла с пассивной подачей является то, что автоматика приводится в действие за счет дыхательных движений водолаза, .а так же то, что с уменьшением глубины концентрация кислорода в смеси падает очень значительно. Например Nitrox32 на поверхности превращается в смесь с 17% кислорода. Это снижает и без того невысокую эффективность аппарата при проведении декомпрессии и требует минимум трех переключений газовых смесей даже при простом погружении на 60 мтеров, либо периодической промывки контура ребризера. необходимые переключения при недостаток членов и фанатов тоталитарных религиозных сект от дайвинга GUE и WKPP. Они даже счтеают, что Halcyon RB-80 является единственным пригодным для использования ребризером. Если это не признак воинствующей ограниченности, то что?

Из аппартаов, использующих подобный принцип известны французский ребризер Interspiro и немецкий СoRa. Превый не выпускается с середины 60-х годов прошлого века, а второй существует в единичных экземплярах, хотя и является относительно недавней разработкой. Эти аппараты не выдержали конкуренции с электронными ребризерами замкнутого цикла, являясь конструктивно не довольно сложными, но имея граздо больше ограничений и сопоставимую цену.
Как и в случаях с другими типами ребризеров существуют самодельные разработки подобных аппаратов. Они весьма распространены среди спелеоподводников (что не удивительно — GUE и WKPP уделяют много внимания пещерам) и не различаются разнообразием. Как правило, единственное различие между ними состоит в объеме стравливаемого при выдохе газа и способе подвески аппарата (на спине или по бокам). Кстати, ребризеры Halcyon RB-80 и подобные ему по конструкции — единственные аппараты, которые можно подвесить сбоку и это никак не скажется на качестве дыхания, что не маловажно для спелеоподводников, которым надо проникать в различные узкости.
Поскольку ребризер Halcyon RB-80 и ему подобные создаются под специальные задачи, типа проникновений в пещеры на большие глубины и расстояния, то компьютеры с ними не используются. Погружения расчитываются с помощью специальных программ-планировщиков. Однако, никто не мешает использовать Uwatec Aladdin Air Z O2 и Chochran LifeGuard при условии, что в качестве дыхательного газа используется Nitrox, а не Trimix о котором эти компьютеры понятия не имеют. В случае применения смесей Trimix возможно использование компьютеров HS Explorer и VR-3. В простейшем случае с ребризерами с пассивной подачей можно использовать обычные нитроксные компьютеры и декомпрессионные таблицы. Так же, как с ребризерами с активной подачей.

3. Механический селфмиксер.
Весьма редкая конструкция ребризера полузамкнутого цикла. Первый такой аппарат был создан и испытан Draeger в 1914 году. Принцип работы следующий: имеются 2 газа (кислород и дилюэнт), которые подаются через калиброванные дюзы в дыхательный мешок, как в ребризере полузамкнутого цикла с активной подачей. Причем, подача кислорода осуществляется с постоянной объемной скоростью, как в замкнутом ребризере с ручной подачей, а дилюэнт поступает через дюзу с дозвуковой скоростью истечения, причем количество подаваемого дилюэнта увеличивается с увеличением глубины. Компенсация обжима Carleton SIVA+дыхательного мешка осуществляется подачей дилюэнта через автоматический байпасный клапан, а избытки дыхательной смеси стравливаютсяв воду так же, как в случае с ребризером полузамкнутого цикла с активной подачей. Таким образом только за счет изменения давления воды в процессе погружения происходит изменение параметров дыхательной смеси, причем в сторону уменьшения концентрации кислорода при увеличении глубины. Механическим селфмиксерам свойственно изменение концентрации кислорода в дыхательном мешке при изменении физической нагрузки, и это прямое следствие того, что их принцип действия очень схож с принципом по которому построены полузамкнутые ребризеры с активной подачей.
Ограничения по глубине для механического селфмиксера такие же, как для ребризера полузамкнутого цикла с активной подачей с тем исключением, что только установочное давление кислородного редуктора должно превышать давление окружающей среды в 2 и более раз. По времени же селфмиксер в основном ограничен объемом газа-длюэнта, скорость подачи которого увеличивается с глубиной. В качестве газа-дилюэнта могут использоваться воздух, Trimix и HeliOx.
Расчет погружений с селфмиксерами очень сложен, ибо парциальное давление кислорода и его концентрация в дыхательном мешке изменяются с глубиной погружения весьма существенно, что вызывает проблемы как при применении таблиц, так и при применении компьютеров. В этом случае могут помочь упомянутые выше компьютеры Uwatec Aladdin Air Z O2 и Chochran LifeGuard, если в качестве дилюэнат используется воздух или VR-3 и HS Explorer, если дилюэнт — Trimix или HeliOx. Однако, простейшие расчеты показывают, что при глубоководных погружениях селфмиксер не обеспечивает ускоренной декомпрессии, как это делают электронные ребризеры замкнутого цикла, что существенно ограничивает область его применения.
Существует 4 модели механических селфмиксеров и все они разработаны для подводного разминирования. Это Draeger SM-1 (глубина погружения 40 метров, снят с производства в 80-х годах), Draeger M-100M (глубина погружения 100 метров, снят с производства в конце 90-х годов), Draeger SM-T (глубина погружения 60 метров, состоит на вооружении ВМФ ФРГ) и Carleton SIVA+ (глубина погружения 98 метров, состоит на вооружении ВМФ Канады). Как можно заметить, механические селфмиксеры, хотя и являются самыми старыми ребризерами после кислородных аппаратов замкнутого цикла, прижились только в военно-морском флоте. Произошло это видимо из-за специфики военного подхода к погружениям, когда требуется не технический шедевр, вроде электронного ребризера, а максимально простой и минимально обслуживаемый аппарат. Длинное время декомпрессии военных обычно не заботит (см. например декомпрессионные таблицы для ребризера MK-16 в US Navy Diving manual, глава 17), либо они применяют так называемую "отсроченную декомпрессию".
Был создан самодельный механический селфмиксер Intruder, но проект закрылся через год по неизвестным причинам. Цены на эти аппараты неизвесты, поскольку все они создавались для ВМФ и на гражданский рынок не поставлялись. Насколько мне известно, не попадали на гражданский рынок даже списанные военные аппарты.
Несмотря на простоту обслуживания и регулировки, механические селфмиксеры являются в общем-то экзотикой и в силу вышеуказанных особенностей конструкции и функционирования не имеют перспектив в любительском дайвинге где ниша аппаратов для глубоководных погружений прочно занята электронными ребризерами замкнутого цикла, а для рекриационных погружений — ребризерами полузамкнутого цикла с активной подачей.

Автор: Андрей Яшин

rebreather-diver.com

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 

www.aquamax-diving.ru


Categories: Дайвинг

Добавить комментарий

Ваш e-mail не будет опубликован. Обязательные поля помечены *

Этот сайт использует Akismet для борьбы со спамом. Узнайте как обрабатываются ваши данные комментариев.

Adblock
detector