Rebreather ( din engleză re - un prefix care denotă repetarea unei acțiuni, iar engleza respirație - respirație, inhalare ) - un aparat de respirație în care dioxidul de carbon eliberat în timpul respirației este absorbit de o compoziție chimică (absorbant chimic), apoi amestecul este îmbogățit cu oxigen și este inhalat. Numele rusesc pentru un rebreather este un aparat de respirat izolator ( IDA , IzoDykhAp ). Același principiu este utilizat în dispozitive precum „mască de gaz izolatoare cu oxigen” (KIP, KIZP), care au fost folosite în serviciul de pompieri de stat al Ministerului Afacerilor Interne. [unu]
Acesta este strămoșul respiratorilor în general. Primul astfel de aparat a fost creat și folosit de inventatorul britanic Henry Fluss la mijlocul secolului al XIX-lea, în timp ce lucra într-o mină inundată. Un rebreather cu oxigen cu circuit închis are toate părțile de bază ale unui rebreather de orice tip: contraplămân, canistru de absorbție chimică, furtunuri de respirație cu cutie de supape, supapă de bypass (manuală sau automată), supapă de purjare și cilindru cu reductor de înaltă presiune . Principiul de funcționare este următorul: oxigenul din sacul de respirație intră în plămânii scafandrului printr-o supapă de reținere, de acolo, printr-o altă supapă de reținere, oxigenul și dioxidul de carbon format în timpul respirației intră în recipientul absorbant chimic, unde dioxidul de carbon. este legat de calul sodic , iar oxigenul rămas se întoarce în sacul de respirație. Oxigenul care înlocuiește cel consumat de scafandru este furnizat pungii de respirație printr-o duză calibrată la o rată de aproximativ 1 până la 1,5 litri pe minut sau este adăugat de scafandru folosind o supapă manuală. La scufundare, compresia contraplămânului este compensată fie prin acţionarea unei supape de bypass automate, fie printr-o supapă manuală controlată de însuşi scafandru. Trebuie remarcat faptul că, în ciuda numelui „închis”, orice rebreather cu circuit închis eliberează bule de gaz respirabil prin supapa de evacuare în timpul ascensiunii. Pentru a scăpa de bule, pe supapele de gravare sunt instalate capace din plasă fină sau cauciuc spumă. Acest dispozitiv simplu este foarte eficient și reduce diametrul bulelor la 0,5 mm. Astfel de bule se dizolvă complet în apă deja după o jumătate de metru și nu demască scafandru la suprafață.
Limitările inerente respiratoarelor cu oxigen cu circuit închis se datorează în primul rând faptului că aceste dispozitive folosesc oxigen pur, a cărui presiune parțială este factorul limitator în adâncimea scufundării. Deci, în sistemele de antrenament sportiv (recreativ și tehnic), această limită este de 1,6 ata, ceea ce limitează adâncimea de scufundare la 6 metri în apă caldă cu efort fizic minim. În Marina RFA, această limită este de 8 metri, iar în Marina URSS - 20 de metri.
Acest sistem se mai numește KISS (Keep It Simple Stupid) și a fost inventat de canadianul Gordon Smith. Acesta este un rebreather cu buclă închisă cu pregătire de amestec din mers (selfmixer), dar în cel mai simplu design posibil. Principiul de funcționare al dispozitivului este că se folosesc 2 gaze. Primul, numit diluant , este introdus automat sau manual în contraplămânul mașinii printr-o supapă de cerere controlată de plămâni sau, respectiv, supapă de bypass, pentru a compensa strângerea contraplămânului la o scufundare. Al doilea gaz (oxigen) este furnizat pungii de respirație printr-un orificiu calibrat la o rată constantă, totuși, mai mică decât rata consumului de oxigen de către scafandru (aproximativ 0,8-1,0 litri pe minut). În timpul scufundării, scafandrul trebuie să controleze el însuși presiunea parțială a oxigenului din sacul de respirație în funcție de citirile senzorilor electrolitici ale presiunii parțiale a oxigenului și să adauge oxigenul lipsă folosind o supapă de alimentare manuală. În practică, arată astfel: înainte de scufundare, scafandru adaugă o cantitate de oxigen în sacul de respirație, setând presiunea parțială necesară a oxigenului folosind senzorii (în interval de 0,4-0,7 atm). În timpul unei scufundări, gazul diluant este adăugat automat sau manual în punga de respirație pentru a compensa adâncimea, reducând concentrația de oxigen din pungă, dar presiunea parțială a oxigenului rămâne relativ stabilă datorită creșterii presiunii coloanei de apă. După ce a atins adâncimea planificată, scafandrul, folosind o supapă manuală, stabilește orice presiune parțială a oxigenului (de obicei 1,3) lucrează la sol, monitorizând citirile senzorilor de presiune parțială a oxigenului la fiecare 10-15 minute și adăugând oxigen dacă este necesar pentru a menține. presiunea parțială necesară. De obicei, în 10-15 minute, presiunea parțială a oxigenului scade cu 0,2-0,5 atm, în funcție de activitatea fizică.
Nu numai aerul, ci și trimixul sau helioxul pot fi folosite ca gaz diluant , ceea ce permite scufundarea cu un astfel de aparat la adâncimi foarte decente, cu toate acestea, variabilitatea relativă a presiunii parțiale a oxigenului în circuitul de respirație face dificilă calcularea cu precizie. decompresie. De obicei, cu dispozitive care au doar o indicație a presiunii parțiale a oxigenului din circuit, ele se scufundă nu mai mult de 40 de metri. Dacă un computer este conectat la circuitul care poate monitoriza presiunea parțială a oxigenului din circuit și poate calcula decompresia din mers, atunci adâncimea scufundării poate fi mărită. Cea mai adâncă scufundare cu un dispozitiv de acest tip poate fi considerată scufundarea lui Matthias Pfizer, care s-a scufundat în Hurghada la 160 (o sută șaizeci) de metri. Pe lângă senzorii de presiune parțială a oxigenului, Matthias a folosit și un computer VR-3 cu un senzor de oxigen care a monitorizat presiunea parțială a oxigenului din amestec și a calculat decompresia ținând cont de toate modificările gazului respirator.
Există un număr mare de conversii ale rebreather-urilor comerciale, militare și sportive la sistemul KISS, dar toate acestea, desigur, sunt neoficiale și sunt sub responsabilitatea personală a scafandrului care le-a convertit și le folosește.
De fapt, un adevărat rebreather cu buclă închisă (selfmixer controlat electronic). Primul astfel de aparat din istorie a fost inventat de Walter Stark și a fost numit Electrolung. Principiul de funcționare este că gazul diluant (aer sau trimix sau heliox ) este furnizat de o supapă de bypass manuală sau automată pentru a compensa comprimarea sacului de respirație în timpul scufundării, iar oxigenul este furnizat de o supapă solenoidală controlată de microprocesor . Microprocesorul interoghează 3 senzori de oxigen, compară citirile acestora și facând media celor doi cei mai apropiați, trimite un semnal electrovalvei. Citirile celui de-al treilea senzor, care diferă cel mai mult de ceilalți doi, sunt ignorate. De obicei, supapa solenoidală funcționează la fiecare 3-6 secunde, în funcție de consumul de oxigen al scafandrului.
Scufundarea arată cam așa: scafandrul introduce în microprocesor două valori ale presiunii parțiale a oxigenului, pe care electronicele le vor menține în diferite etape ale scufundării. De obicei este de 0,7 ata pentru iesirea de la suprafata la adancimea de lucru si 1,3 ata pentru a fi la adancime, trecand prin decompresie si urcare pana la 3 metri. Comutarea se realizează printr-un comutator de pe consola respiratorului. În timpul scufundării, scafandrul trebuie să monitorizeze funcționarea microprocesorului pentru a identifica posibile probleme cu electronica și senzorii.
Din punct de vedere structural, respiratoarele cu ciclu închis controlate electronic nu au practic restricții de adâncime, iar adâncimea reală la care pot fi utilizate se datorează în principal erorii senzorilor de oxigen și rezistenței carcasei microprocesorului. De obicei, adâncimea maximă este de 150-200 de metri. Rebreather-urile electronice cu circuit închis nu au alte restricții. Principalul dezavantaj al acestor respiratoare, care limitează semnificativ distribuția lor, este prețul ridicat al aparatului în sine și al consumabilelor. Este important să ne amintim că computerele convenționale și mesele de decompresie nu sunt potrivite pentru scufundări cu rebreather electronice, deoarece presiunea parțială a oxigenului rămâne constantă pe toată durata scufundării. Cu acest tip de rebreather, fie trebuie utilizate computere speciale (VR-3, VRX, Shearwater Predator, DiveRite NitekX, HS Explorer), fie scufundarea trebuie precalculată folosind programe precum Z-Plan sau V-Planer pentru cea mai scăzută presiune parțială a oxigenului (în același timp, este necesar să se monitorizeze cu strictețe ca valoarea presiunii parțiale să nu scadă sub cea calculată, altfel riscul de a obține DCS crește de multe ori). Ambele programe sunt recomandate pentru utilizare de către producătorii și constructorii tuturor rebreather-urilor electronice.
Acesta este cel mai comun tip de rebreather folosit în scufundări sportive. Principiul funcționării sale este că amestecul de respirație EANx Nitrox este introdus în sacul de respirație cu o viteză constantă printr-o duză calibrată . Viteza de alimentare depinde numai de concentrația de oxigen din amestec, dar nu depinde de adâncimea de imersare și de activitatea fizică. Astfel, concentrația de oxigen din circuitul respirator rămâne constantă în timpul exercițiului constant. Evident, prin această metodă de furnizare a gazelor de respirație se produce excesul acestuia, care sunt eliminate în apă prin supapa de evacuare. Ca urmare, un rebreather cu ciclu semi-închis eliberează mai multe bule de amestec respirator nu numai în timpul ascensiunii, ci și la fiecare expirație a scafandrului. Aproximativ 1/5 din gazul expirat este evacuat. Pentru a spori stealth-ul, pe supapele de gravare pot fi instalate capace-deflectoare, similare celor utilizate la respiratoarele cu oxigen cu ciclu închis.
În funcție de concentrația de oxigen din amestecul de respirație EANx (Nitrox), debitul poate varia de la 7 la 17 litri pe minut, astfel încât timpul petrecut la adâncime atunci când se folosește un rebreather cu circuit semiînchis depinde de volumul cilindrului de gaz respirabil. . Adâncimea de scufundare este limitată de presiunea parțială a oxigenului din sacul de respirație (nu trebuie să depășească 1,6 atm) și de presiunea setată a reductorului. Faptul este că fluxul de gaz printr-o duză calibrată are o viteză supersonică , ceea ce vă permite să mențineți debitul neschimbat atâta timp cât presiunea setată a reductorului depășește presiunea ambientală de două sau mai multe ori.
Principiul de funcționare al dispozitivului este că o parte din gazul expirat este evacuat forțat în apă (de obicei 1/7 până la 1/5 din volumul de inhalare), iar volumul sacului de respirație este evident mai mic decât volumul de plămânii scafandrului. Din acest motiv, pentru fiecare respirație, o porțiune proaspătă a gazului respirator este furnizată prin aparatul pulmonar în circuitul de respirație. Acest principiu vă permite să utilizați orice alte gaze decât aerul ca amestec de respirație și să mențineți foarte precis presiunea parțială a oxigenului în circuitul de respirație, indiferent de activitatea fizică și adâncimea. Deoarece alimentarea cu gaz de respirație este doar prin inhalare, și nu în mod constant, așa cum este cazul respiratoarelor alimentate activ, respiratorul cu circuit semiînchis alimentat pasiv este limitat în profunzime doar de presiunea parțială a oxigenului din circuitul de respirație. Un punct negativ semnificativ în proiectarea rebreatherelor cu ciclu semiînchis cu alimentare pasivă este acela că automatizarea este activată de mișcările respiratorii ale scafandrului, ceea ce înseamnă că severitatea respirației este evident mai mare decât la alte tipuri de aparate. Dispozitivele care folosesc un principiu similar de funcționare sunt preferate de speologii subacvatici și adepții predării DIR în scufundări.
Un design foarte rar al unui rebreather cu ciclu semi-închis. Primul astfel de aparat a fost creat și testat de Drägerwerk în 1914. Principiul de funcționare este următorul: există 2 gaze (oxigen și diluant) care sunt furnizate prin duze calibrate în sacul de respirație, ca într-un rebreather cu circuit semiînchis cu alimentare activă. Mai mult, alimentarea cu oxigen se realizează cu o viteză volumetrică constantă, ca într-un rebreather închis cu alimentare manuală, iar diluantul intră prin orificiu cu un debit subsonic, iar cantitatea de diluant furnizată crește odată cu adâncimea. Compensarea compresiei sacului de respirație se realizează prin alimentarea cu diluant printr-o supapă de bypass automată, iar amestecul de respirație în exces este scurs în apă în același mod ca în cazul unui rebreather cu ciclu semi-închis cu alimentare activă. Astfel, numai din cauza unei modificări a presiunii apei în timpul scufundării, parametrii amestecului de respirație se modifică și în direcția scăderii concentrației de oxigen cu creșterea adâncimii. Automixerele mecanice tind să modifice concentrația de oxigen din sacul de respirație cu modificări ale activității fizice, iar aceasta este o consecință directă a faptului că principiul lor de funcționare este foarte asemănător cu principiul pe care sunt construite rebreather-urile semi-închise cu alimentare activă.
Limitele de adâncime pentru un automixer mecanic sunt aceleași ca pentru un rebreather cu circuit semiînchis cu alimentare activă, cu excepția faptului că numai presiunea setată a reductorului de oxigen trebuie să fie de 2 sau mai multe ori presiunea ambientală. Din punct de vedere al timpului, automixerul este limitat în principal de volumul de gaz diluant, al cărui debit crește odată cu adâncimea. Aerul, Trimix și HeliOx pot fi utilizate ca gaz diluant .
Un design foarte rar al unui rebreather cu ciclu semi-închis. Acest tip de rebreather, prin principiul său de funcționare, este complet similar cu un rebreather cu ciclu semiînchis cu alimentare activă, cu excepția faptului că amestecul de respirație este pregătit nu în prealabil, ci în timpul funcționării respiratorului. Principiul de funcționare este următorul: există 2 gaze (oxigen și diluant) care sunt furnizate prin duze calibrate în contraplămân, la fel ca într-un rebreather cu circuit semiînchis cu alimentare activă. Atât oxigenul, cât și diluantul sunt livrate la o rată constantă, indiferent de adâncime, gazele amestecându-se în contraplămân. În funcție de rata de alimentare cu oxigen și diluant, obținem gazul de care avem nevoie. Acest tip de rebreather are toate dezavantajele unui rebreather semi-închis cu alimentare activă, în plus, este structural mai complex și necesită cel puțin două butelii de gaz (în timp ce doar o butelie de gaz este necesară pentru funcționarea normală a unui aSCR). Avantajul acestui tip de rebreather este că nu este nevoie să pregătiți în prealabil amestecul de respirație și este posibil să setați gazul dorit în circuit (prin reglarea debitului de O2 și diluant) fără a schimba gazele sursei, dar doar proporţia lor. Pot fi utilizate următoarele gaze diluante: aer, Trimix și HeliOx .
Respiratoarele regenerative pot funcționa atât în tipare de respirație închise, cât și semi-închise. Principala lor diferență este că, pe lângă (în loc de) absorbantul obișnuit de dioxid de carbon, se folosește o substanță regenerativă: O3 (o-tri), ERW sau OKCh-3, creată pe bază de peroxid de sodiu . Substanța regenerativă este capabilă nu numai să absoarbă dioxidul de carbon, ci și să elibereze oxigen. Principiul de funcționare al unui rebreather regenerativ este că consumul de oxigen al scafandrului este compensat nu numai prin furnizarea de amestec proaspăt pentru respirație din cilindru, ci și prin eliberarea de oxigen de către substanța regenerativă.
Reprezentanții clasici ai respiratoarelor regenerative sunt dispozitivele IDA-59, IDA-71, IDA-72, IDA-75, IDA-85.
Separat, dispozitivele de tip IDA-71, care sunt încă folosite în unitățile de înotători de luptă și scafandri de recunoaștere, pot fi remarcate ca fiind cel mai de succes design. Designul dispozitivului și principiul funcționării acestuia sunt simple și accesibile. Când este folosit corect, este foarte fiabil. În ciuda vârstei sale „venerabile” (în principiu, dispozitivul este considerat învechit din punct de vedere moral), este considerat cel mai de succes design al dispozitivelor de acest tip și este încă în curs de producție ( Respirator plant ). Dispozitivele IDA-75 și IDA-85 au fost produse în serie experimentală, dar din cauza prăbușirii URSS, acestea nu au intrat în producție. După prăbușirea URSS, birourile de proiectare nu au inventat încă un aparat care să depășească IDA-71 în caracteristicile sale.
Modurile de decompresie nu sunt utilizate în timpul coborârilor în aparate cu ciclu închis pe oxigen pur. Conform Regulilor Serviciului de Scufundari Navy, scufundările cu oxigen pur sunt permise la adâncimi de până la 20 de metri. Când se utilizează amestecuri de tipuri AKS și AAKS, coborârile fără decompresie sunt permise la adâncimi de până la 40 de metri - în aparatul IDA-71 și până la 60 de metri în aparatele IDA-75 și IDA-85. Timpul maxim permis fără decompresie la aceste adâncimi este de 30 de minute. Dacă timpul de ședere specificat este depășit, ieșirea se efectuează în conformitate cu modul de decompresie.