Планирование газа для подводного плавания — это аспект планирования погружения и управления газом , который касается расчета или оценки количества и смесей газов, которые будут использоваться для запланированного погружения. Можно предположить, что профиль погружения , включая декомпрессию, известен, но процесс может быть итеративным, включая изменения в профиле погружения в результате расчета потребности в газе или изменения в выбранных газовых смесях. Использование рассчитанных резервов, основанных на запланированном профиле погружения и предполагаемых скоростях потребления газа, а не на произвольном давлении, иногда называют управлением газом на самом дне . Целью планирования газа является обеспечение того, чтобы для всех разумно предсказуемых непредвиденных обстоятельств у водолазов команды было достаточно дыхательного газа, чтобы безопасно вернуться в место, где доступно больше дыхательного газа. Почти во всех случаях это будет поверхность. [1]
Планирование газа включает в себя следующие аспекты: [2] : Раздел 3
Планирование газа является одним из этапов управления газом для подводного плавания. Другие этапы включают: [2] : Раздел 3 [1]
Термин «горное газовое планирование» используется для метода газового планирования, основанного на запланированном профиле погружения, где доступна достаточно точная оценка глубины, времени и уровня активности, поэтому расчеты для газовых смесей и соответствующих количеств каждой смеси известны достаточно хорошо, чтобы сделать довольно строгие расчеты полезными. Более простые, легкие и довольно произвольные эмпирические правила обычно используются для погружений, не требующих длительных декомпрессионных остановок. Эти методы часто подходят для погружений с низким риском, но использование их для более сложных планов погружений может подвергнуть дайверов значительно большему риску, если они не знают об ограничениях каждого метода и применяют их ненадлежащим образом.
Выбор дыхательной смеси для подводного плавания осуществляется из четырех основных групп.
Воздух — это газ по умолчанию для большинства мелководных любительских погружений, и в некоторых частях мира это может быть единственный легкодоступный газ. Он свободно доступен, имеет стабильное качество и легко сжимается. Если бы не было проблем, связанных с использованием воздуха для более глубоких и продолжительных погружений, не было бы причин использовать что-то еще.
Ограничения по использованию воздуха:
Эти ограничения можно смягчить, используя газовые смеси, специально предназначенные для дыхания под давлением.
В попытке уменьшить проблемы декомпрессии, возникающие из-за высокого парциального давления азота, которому подвергается дайвер при дыхании воздухом на глубине, можно добавить кислород в качестве замены части азота. Полученная смесь азота и кислорода известна как нитрокс. Следы аргона и других атмосферных газов считаются несущественными. [3] [4] : Гл. 3
Nitrox — это смесь азота и кислорода. Технически это может включать воздух и гипоксические смеси nitrox, где газовая фракция кислорода меньше, чем в воздухе (21%), [4] : Гл. 3, но они обычно не используются. Nitrox обычно понимается как воздух, обогащенный дополнительным кислородом, поскольку это обычный метод его получения. Газовая фракция кислорода может варьироваться от 22% до 99%, но чаще находится в диапазоне от 25% до 40% для донного газа (вдыхаемого во время основной части погружения) и от 32 до 80% для декомпрессионных смесей. [2]
Гелий — инертный газ, который используется в дыхательных смесях для дайвинга, чтобы уменьшить или устранить наркотическое действие других газов на глубине. Это относительно дорогой газ, имеющий некоторые нежелательные побочные эффекты, и в результате используется там, где он значительно повышает безопасность. Еще одной желательной особенностью гелия является низкая плотность и низкая вязкость по сравнению с азотом. Эти свойства уменьшают работу дыхания, [5] [6], что может стать ограничивающим фактором для дайвера на экстремальных глубинах. [2] : Раздел 1 [7] [6] [8]
Нежелательные свойства гелия как компонента дыхательного газа включают высокоэффективную теплопередачу , [9] которая может быстро охладить водолаза, [10] и тенденцию к более легкой и быстрой утечке, чем другие газы. Смеси на основе гелия не следует использовать для надувания сухого костюма. [2] : Раздел 1 [6]
Гелий менее растворим в тканях тела, чем азот, но вследствие его очень малого молекулярного веса 4, по сравнению с 28 для азота, он диффундирует быстрее, как описано законом Грэма . Следовательно, ткани насыщаются гелием быстрее, но и обесцвечиваются быстрее, при условии, что можно избежать образования пузырьков. Декомпрессия насыщенных тканей будет быстрее для гелия, но ненасыщенные ткани могут занять больше или меньше времени, чем с азотом, в зависимости от профиля погружения. [6]
Гелий обычно смешивают с кислородом и воздухом для получения ряда эффективных трехкомпонентных газовых смесей, известных как тримиксы . Кислород ограничен ограничениями токсичности, а азот ограничен приемлемыми наркотическими эффектами. Гелий используется для создания остальной части смеси, [2] : Раздел 2 и может также использоваться для снижения плотности с целью уменьшения работы дыхания. [8]
Чистый кислород полностью устраняет проблему декомпрессии, но токсичен при высоких парциальных давлениях , что ограничивает его использование при погружениях на небольшие глубины и в качестве декомпрессионного газа. [4] : Раздел 16-2
100% кислород также используется для пополнения кислорода, используемого водолазом в ребризерах замкнутого цикла , для поддержания заданного значения — парциального давления кислорода в контуре, которое электроника или водолаз поддерживают во время погружения. В этом случае фактическая дыхательная смесь меняется в зависимости от глубины и состоит из смеси разбавителя, смешанной с кислородом. Разбавитель обычно представляет собой газовую смесь, которая может использоваться для аварийного спасения при необходимости. Относительно небольшое количество разбавителя используется в ребризере, поскольку инертные компоненты не метаболизируются и не выбрасываются в окружающую среду, пока водолаз остается на глубине, но повторно вдыхаются, теряясь только во время всплытия, когда газ расширяется обратно пропорционально давлению, и должен быть выпущен для поддержания правильного объема в контуре. [3] : Раздел 17-2
Состав дыхательной газовой смеси будет зависеть от ее предполагаемого использования. Смесь должна быть выбрана для обеспечения безопасного парциального давления кислорода (PO2 ) на рабочей глубине. Большинство погружений будут использовать одну и ту же смесь для всего погружения, поэтому состав будет выбран так, чтобы быть пригодным для дыхания на всех запланированных глубинах. Могут быть соображения декомпрессии. Количество инертного газа, которое растворится в тканях, зависит от парциального давления газа, его растворимости и времени дыхания под давлением, поэтому газ может быть обогащен кислородом для снижения требований к декомпрессии. Газ также должен иметь пригодную для дыхания плотность на максимальной глубине, предназначенной для его использования. Рекомендуемое значение максимальной плотности составляет 6 граммов на литр, так как более высокие плотности снижают максимальную скорость вентиляции в достаточной степени, чтобы вызвать гиперкапнию . [11]
Закон Генри гласит:
При данной температуре количество газа, которое может раствориться в жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению газа.
При кратковременных погружениях P O 2 может быть повышен до 1,2–1,6 бар. Это снижает P N 2 и/или P He и сокращает требуемую декомпрессию для данного профиля.
Вдыхание воздуха на глубине более 30 метров (100 футов) (давление > 4 бар) оказывает значительное наркотическое воздействие на водолаза. Поскольку гелий не оказывает наркотического воздействия, этого можно избежать, добавив гелий в смесь так, чтобы парциальное давление наркотических газов оставалось ниже ослабляющего уровня. Это зависит от водолаза, и гелиевые смеси стоят значительно, но повышенная безопасность и эффективность работы в результате использования гелия может стоить этих затрат. Другим недостатком смесей на основе гелия является повышенное охлаждение водолаза. Сухие костюмы не следует надувать смесями, богатыми гелием.
За исключением гелия и, вероятно, неона, все газы, которые можно вдыхать, обладают наркотическим эффектом, который усиливается с повышением парциального давления [14] , при этом предполагается, что кислород обладает наркотическим эффектом, сопоставимым с эффектом азота [15] , хотя доказательства этого неубедительны. [16]
Пример: Выберите газовую смесь, подходящую для погружения с подпрыгиванием на глубину до 50 метров, где P O2 должно быть ограничено 1,4 бар, а эквивалентная наркотическая глубина — 30 метров:
Это оптимальные значения для минимизации декомпрессии и стоимости гелия. Более низкая доля кислорода была бы приемлема, но была бы недостатком для декомпрессии, а более высокая доля гелия была бы приемлема, но стоила бы дороже.
Газ можно проверить на плотность на максимальной глубине, так как это может оказать существенное влияние на работу дыхания. Чрезмерная работа дыхания снизит резервную способность водолаза справиться с возможной чрезвычайной ситуацией, если потребуется физическая нагрузка. Энтони и Митчелл рекомендуют предпочтительную максимальную плотность газа 5,2 г/л и максимальную плотность газа 6,2 г/л. [8]
Расчет аналогичен расчету массы газа в баллонах.
Количество газа, необходимое для погружения, зависит от того, является ли используемое снаряжение для подводного плавания открытым, полузакрытым или закрытым циклом. При погружении с открытым циклом весь вдыхаемый газ выбрасывается в окружающую среду, независимо от того, насколько он был полезен для дайвера, тогда как система полузакрытого или закрытого цикла сохраняет большую часть вдыхаемого газа и восстанавливает его до пригодного для дыхания состояния, удаляя отходы углекислого газа и доводя содержание кислорода до подходящего парциального давления. Закрытые и полузакрытые циклы также известны как ребризеры . [17] [2]
Другим аспектом конфигурации акваланга является то, как основные баллоны переносятся дайвером. Два основных варианта — это крепление сзади и крепление сбоку. [17]
Крепление сзади — это система, в которой один или несколько баллонов прочно прикреплены к подвеске, обычно с помощью компенсатора плавучести или крыла, и переносятся на спине дайвера. Крепление сзади позволяет объединять баллоны в двойные баллоны или в особых случаях, для поездок или четверок. Это высокопрофильная компоновка, которая может не подходить для некоторых мест, где дайверу необходимо проходить через низкие отверстия. Это стандартная конфигурация для любительского дайвинга с одним или двумя баллонами, а также для большинства технических погружений в открытой воде. [17] [2]
Боковое крепление подвешивает основные баллоны к обвязке по бокам водолаза: обычно используются два баллона примерно одинакового размера. Дополнительные декомпрессионные баллоны могут быть прикреплены аналогичным образом. Метод переноски баллонов, подвешенных по бокам обвязки, известный как крепление стропами, похож и отличается в деталях. [17]
Обычно используемые конфигурации для нескольких баллонов — это либо переносить донный газ в баллонах, установленных сзади, достаточного общего объема, либо объединенных, либо независимых, а другие смеси в стропах, прикрепленных к бокам обвязки водолаза на D-кольцах, либо переносить все газы в баллонах, установленных сбоку. Декомпрессионный газ, если он отличается от газа, используемого для основной части погружения, обычно переносят в одном или нескольких баллонах, подвешенных сбоку обвязки водолаза с помощью зажимов. Несколько баллонов могут переноситься таким образом для экстремальных погружений. [17] [2]
Для сайдмаунт-обвязок баллоны необходимо переносить по отдельности, пристегивая их к обвязке по бокам дайвера. Опытные специалисты по сайдмаунту могут переносить таким образом 6 алюминиевых баллонов 80, по 3 с каждой стороны. [17]
Дайвер должен уметь точно идентифицировать газ, подаваемый любым из нескольких клапанов, требуемых этими конфигурациями, чтобы избежать потенциально фатальных проблем кислородной токсичности, гипоксии, азотного наркоза или отклонения от плана декомпрессии, которые могут возникнуть при использовании неподходящего газа. [17] Одна из конвенций помещает газы, богатые кислородом, справа, [18] Другие методы включают маркировку по содержанию и/или максимальной рабочей глубине (MOD) и идентификацию на ощупь. Часто несколько или все эти методы используются вместе. [17]
Спасательный газ для конфигурации со спиной может переноситься различными способами в спасательном баллоне . Наиболее популярным является баллон-строп, пони-баллон , прикрепленный к основному баллону, закрепленному сзади, или в небольшом баллоне (запасной воздух), поддерживаемом карманом, прикрепленным к компенсатору плавучести. [17] Когда более одного баллона с одной и той же смесью закреплены сбоку, неиспользуемые баллоны функционируют как спасательные комплекты, при условии, что они содержат достаточно газа, чтобы безопасно доставить водолаза на поверхность.
Если маршрут погружения ограничен или может быть надежно спланирован, баллоны для аварийного сброса декомпрессионного газа могут быть сброшены вдоль маршрута в точках, где они понадобятся при возвращении или всплытии. Баллоны обычно крепятся к линии расстояния или линии выстрела, чтобы их было легко найти и вряд ли они потеряются. Эти баллоны обычно содержат газовую смесь, близкую к оптимальной для сектора погружения, в котором они предназначены для использования. Эта процедура также известна как ступенчатая посадка , а баллоны затем называются ступенчатыми баллонами , но термин ступенчатый баллон стал общим для любого баллона, который дайвер несет рядом с собой в дополнение к донному газу. [17] [2] Протоколы избыточности газа должны применяться к сбрасываемым баллонам так же, как и для любого другого источника дыхательного газа.
Формальная и относительно полная процедура планирования газовой смеси для подводного плавания предполагает, что имеется достаточно подробный план погружения, в котором известны большинство переменных. Многие любительские погружения проводятся на более индивидуальной основе, когда погружение планируется и проводится с учетом доступной газовой смеси.
Количество газа, необходимое для запланированного погружения, состоит из расчетного количества газа для потребления по запланированному профилю и дополнительного газа, предназначенного для непредвиденных обстоятельств, также известного какрезервный газ .
Давление поворота — это остаточное давление газа, при котором будет выполнен поворот погружения, и начнется либо выход из погружения с проникновением, либо всплытие. Давление поворота обычно относится к донному газу, но может также основываться на давлении в других баллонах, если подача этого газа имеет решающее значение.
Большинство дайверов-любителей не совершают погружений с проникновением или погружений, превышающих бездекомпрессионный предел , и могут безопасно подняться прямо на поверхность в любой точке погружения. Такие подъемы не используют большой объем газа, и таких дайверов обычно учат начинать подъем при заданном остаточном давлении в баллоне, независимо от глубины, размера баллона или ожидаемой частоты дыхания, в основном потому, что это легко запомнить и упрощает работу руководителя погружения при групповых погружениях. Метод возник в нерегулируемом отсечке резервного давления, обеспечиваемом механическими клапанами резервного баллона, которые были в общем использовании до того, как подводный манометр стал стандартным компонентом комплекта акваланга. Иногда он может быть недостаточно консервативным, но чаще оказывается излишне консервативным, особенно при неглубоких погружениях с большим баллоном. Дайверам может быть сказано уведомить руководителя погружения при 80 или 100 барах и вернуться на лодку с оставшимся давлением не менее 50 бар или 700 фунтов на квадратный дюйм или чем-то подобным, но одна из причин наличия 50 бар в запасе заключается в том, чтобы сделать возвращение на лодку более безопасным, позволяя дайверу плавать на поверхности в неспокойной воде, дыша из регулятора. Этот остаточный газ также может быть хорошо использован для расширенной или дополнительной остановки безопасности, когда погружение приближается к бездекомпрессионному пределу, но хорошей практикой является не использовать газ полностью, если этого можно безопасно избежать, так как пустой баллон легче загрязнить во время обращения, и оператору наполнения может потребоваться провести внутренний осмотр любого баллона, который не регистрирует остаточное давление при предъявлении для наполнения, чтобы убедиться, что он не был загрязнен попаданием воды.
Правило третей — еще одно такое эмпирическое правило . [19] [20] Основное правило обычно применяется только к погружениям в надголовных средах, таких как пещеры и затонувшие корабли, где прямой подъем на поверхность невозможен, и дайверы должны вернуться тем же путем, которым пришли, и не предполагается никаких декомпрессионных остановок. Если планируется декомпрессия, правило третей может применяться дополнительно к требованиям к декомпрессионному газу.
Для дайверов, следующих этому правилу, одна треть запаса газа используется для путешествия наружу, одна треть — для обратного путешествия и одна треть остается в резерве на случай чрезвычайной ситуации. Погружение прекращается, когда первый дайвер достигает одной трети от начального давления. [19] Однако при погружении с напарником с более высокой частотой дыхания или другим объемом газа может потребоваться установить одну треть запаса газа напарника в качестве оставшейся «трети». Это означает, что точка поворота для выхода наступает раньше или что дайвер с более низкой частотой дыхания несет больший объем газа, чем потребовалось бы, если бы у обоих была одинаковая частота дыхания.
Резервы необходимы в конце погружений на случай, если дайвер погрузился глубже или дольше, чем планировалось, и должен оставаться под водой для выполнения декомпрессионных остановок , прежде чем сможет безопасно подняться на поверхность. Дайвер без газа не может выполнять остановки и рискует получить декомпрессионную болезнь .
В условиях над головой , когда невозможно подняться непосредственно на поверхность, резерв позволяет дайверу передать газ напарнику, у которого закончился газ, обеспечивая достаточное количество газа, чтобы оба дайвера могли выйти из замкнутого пространства и подняться на поверхность.
Другой вариант для погружений с проникновением — метод «половина + 15 бар» (половина + 200 фунтов на квадратный дюйм), при котором резервный газ для ступени находится в основных баллонах. Некоторые дайверы считают этот метод наиболее консервативным при многоступенчатом погружении. Если все пойдет по плану при использовании этого метода, дайверы всплывут с почти пустыми ступенями, но со всем резервным газом в основных баллонах. При одноступенчатом погружении это означает, что основные баллоны будут по-прежнему примерно наполовину полными. [21]
«Планирование минимального уровня газа» относится к методам расчета количества газа для подводного плавания на основе запланированного профиля погружения, где доступна достаточно точная оценка глубины, времени и уровня активности, ожидаемой для каждого этапа погружения, поэтому полезны довольно строгие расчеты для газовых смесей и соответствующих количеств каждой смеси. Расход газа зависит от давления окружающей среды, частоты дыхания и продолжительности сектора погружения в этих условиях. [22]
Давление окружающей среды напрямую зависит от глубины. Оно представляет собой атмосферное давление на поверхности плюс гидростатическое давление из расчета 1 бар на 10 м глубины.
Минутный объем дыхания (RMV) — это объем газа, который вдыхает водолаз за минуту. Для работающего коммерческого водолаза IMCA предлагает RMV = 35 л/мин. Для чрезвычайных ситуаций IMCA предлагает RMV = 40 л/мин [10] Декомпрессионный RMV обычно меньше, поскольку водолаз обычно не работает усердно. Однако IMCA не одобряет использование акваланга для коммерческого дайвинга, поэтому эти цифры предназначены для использования со сменным оборудованием для подводного плавания с поставляемыми на поверхность шлемами и полнолицевыми масками, когда водолазу не нужно носить с собой основные баллоны с дыхательным газом. Меньшие значения можно использовать для оценки времени погружения. Водолаз может использовать измеренные значения для себя, но значения наихудшего случая следует использовать для расчета критических давлений для разворота или всплытия, а также для спасательных работ, поскольку RMV водолаза обычно увеличивается при стрессе или нагрузке. [4] Некоторые дайверы рассчитывают персональные факторы погружения, которые представляют собой достаточно согласованные значения для кратных потреблению газа в состоянии покоя для различных уровней нагрузки, таких как декомпрессия, расслабленное погружение, длительное плавание, тяжелая работа и т. д. Эти факторы можно использовать для оценки RMV.
Расход газа (Q) в открытом контуре зависит от абсолютного давления окружающей среды (P a ) и относительного давления воздуха.
Расход газа: Q = P a × RMV (литров в минуту)
Доступный объем газа в баллоне — это объем, который может быть использован до достижения критического давления, обычно называемого резервом. Значение, выбранное для резерва, должно быть достаточным для того, чтобы водолаз мог совершить безопасное всплытие в неоптимальных условиях. Может потребоваться подача газа второму водолазу (дыхание напарника). Доступный газ может быть скорректирован по давлению на поверхности или указан при заданном давлении на глубине.
Доступный газ при давлении окружающей среды:
Где:
В случае поверхностного давления: P окр. = 1 бар и формула упрощается до:
Время, которое дайвер может проработать на имеющемся запасе газа (также называемое выносливостью), составляет:
Доступное время = Доступный газ / RMV
Доступный газ и RMV должны быть правильными для данной глубины или оба скорректированы с учетом поверхностного давления.
Расчет потребности в газе для погружения можно разбить на более простые оценки потребности в газе для отдельных участков погружения, а затем сложить их, чтобы определить потребность для всего погружения.
Сектор погружения должен находиться на постоянной глубине, или можно оценить среднюю глубину. Это используется для получения давления окружающей среды в секторе (P sector ). Продолжительность сектора (T sector ) и RMV дайвера для сектора (RMV sector ) также должны быть оценены. Если все требования к объему газа в секторе (V sector ) рассчитаны при поверхностном давлении, их можно позже добавить напрямую. Это снижает риск путаницы и ошибок.
После выбора этих значений они подставляются в формулу:
V сектор = RMV сектор × P сектор × T сектор
Это свободный объем газа при атмосферном давлении. Изменение давления (δP cyl ) в цилиндре, используемом для хранения этого газа, зависит от внутреннего объема цилиндра (V cyl ) и рассчитывается с использованием закона Бойля :
δP цил = V сектора × P атм /V цил (P атм - 1 бар)
Регуляторы дыхательного газа будут работать эффективно вплоть до давления в баллоне, немного превышающего расчетное межступенчатое давление. Это давление можно назвать минимальным функциональным давлением в баллоне. Оно будет меняться в зависимости от глубины, поскольку номинальное межступенчатое давление является дополнительным к давлению окружающей среды.
Это не означает, что весь оставшийся газ невозможно получить из баллона; скорее, регулятор будет подавать часть его менее эффективно, чем рассчитанная работа дыхания, а остальное только при снижении давления окружающей среды. В большинстве конструкций регуляторов дайверу придется преодолеть большее давление открытия, чтобы открыть клапан подачи, и скорость потока будет снижена. Эти эффекты увеличиваются по мере снижения межступенчатого давления. Это может дать дайверу предупреждение о том, что подача газа из этого баллона немедленно прекратится. Однако, по крайней мере, в одной конструкции регулятора, как только межступенчатое давление будет достаточно снижено, надувной сервоклапан второй ступени сдуется и эффективно заблокирует клапан подачи, позволяя остаточному газу выходить, пока давление в баллоне не упадет примерно до уровня давления окружающей среды, после чего поток прекратится, пока давление окружающей среды не снизится за счет подъема на меньшую глубину.
Значение 10 бар межступенчатого давления плюс давление окружающей среды является подходящей оценкой минимального функционального давления для большинства целей планирования. Это значение будет меняться в зависимости от глубины, и регулятор, который прекратил подачу дыхательного газа, может подавать немного больше газа по мере снижения давления окружающей среды, позволяя сделать еще несколько вдохов из баллона во время всплытия, если газ израсходован во время погружения. Количество газа, доступного таким образом, зависит от внутреннего объема баллона.
Критические давления (Pcrit или Pcrit ) — это давления, ниже которых нельзя опускаться в течение определенного этапа запланированного погружения, поскольку они обеспечивают запас газа для экстренных случаев.
Резервное давление является примером критического давления. Это также известно как Критическое давление подъема , так как оно указывает на количество газа, необходимое для безопасного подъема с учетом определенных непредвиденных обстоятельств, указанных в плане погружения.
Критические давления также могут быть указаны для начала погружения и для разворота, когда прямой подъем невозможен или нежелателен. Их можно назвать Критическое давление спуска или Критическое давление для профиля погружения , и Критическое давление выхода или Критическое давление разворота .
Критические давления рассчитываются путем сложения всех объемов газа, необходимых для частей погружения после критической точки, а также для других функций, таких как надувание костюма и контроль плавучести, если они поставляются из одного набора баллонов, и деления этого общего объема на объем набора баллонов. К этому значению добавляется минимальное функциональное давление, чтобы получить критическое давление.
Пример: Критическое давление спуска:
Это погружение не следует предпринимать, если доступно менее 176 бар. Обратите внимание, что непредвиденные обстоятельства не учитываются.
При проверке критических давлений следует учитывать температуру газа.
Критические давления для подъема или поворота будут измеряться при температуре окружающей среды и не требуют компенсации, но критическое давление для спуска может измеряться при температуре, значительно превышающей температуру на глубине.
Давление следует скорректировать в соответствии с ожидаемой температурой воды, используя закон Гей-Люссака .
П2 = П1 × ( Т2 / Т1 )
Пример: Поправка на давление с учетом температуры: Цилиндры имеют температуру около 30°C, температура воды составляет 10°C, критическое давление для спуска (P1 ) составляет 176 бар при 10°C.
Основная проблема с оценкой запаса газа на случай непредвиденных обстоятельств заключается в том, чтобы решить, какие непредвиденные обстоятельства следует учитывать. Это рассматривается в оценке риска для запланированного погружения. Обычно рассматриваемым непредвиденным обстоятельством является совместное использование газа с другим дайвером с точки погружения, где требуется максимальное время для достижения поверхности или другого места, где доступно больше газа. Вполне вероятно, что у обоих дайверов будет более высокий, чем обычно, RMV во время всплытия с помощью, поскольку это стрессовая ситуация [1] , и разумно это учитывать. Для профессиональных дайверов значения должны выбираться в соответствии с рекомендациями действующего кодекса практики, но если будет выбрано более высокое значение, маловероятно, что кто-то будет возражать. Учебные агентства рекомендуют дайверам-любителям использовать значения, которые агентство считает подходящими и вряд ли приведут к судебному разбирательству, которые, как правило, являются консервативными и основаны на опубликованных экспериментальных данных, но дайверы могут иметь право использовать значения RMV по своему собственному выбору, основанному на личном опыте и осознанном принятии риска.
Процедура идентична процедуре расчета любого другого многосекторного расхода газа, за исключением того, что в расчетах участвуют два водолаза, что удваивает эффективный RMV.
Чтобы проверить, достаточно ли газа в баллоне аварийного выхода (для одного водолаза) в случае возникновения чрезвычайной ситуации на запланированной глубине, критическое давление должно быть рассчитано на основе запланированного профиля и должно обеспечивать возможность переключения, всплытия и всей запланированной декомпрессии.
Пример: Аварийное газоснабжение:
Планируется погружение на глубину 30 м, что требует 6 минут декомпрессии на глубине 3 м. Для экстренных случаев IMCA рекомендует исходить из того, что RMV = 40 л/мин [10]
Соответствие газу — это расчет резервного и поворотного давления для водолазов, использующих разные объемы баллонов или с разной скоростью потребления газа во время одного погружения, что позволяет каждому водолазу гарантировать, что у него достаточно газа, чтобы предвидеть непредвиденные обстоятельства, когда водолазам может потребоваться разделить газ, на основе объемов баллонов каждого водолаза и индивидуальных скоростей потребления газа обоими водолазами. [23]
Стандартной практикой является немедленное прекращение погружения при начале экстренного распределения газа, поэтому согласованные объемы газа применяются только с точки поворота. До этой точки необходимо учитывать только собственное потребление дайвера в ожидаемых условиях.
Требования к газу для ребризера замкнутого цикла сильно отличаются от требований открытого цикла. Потребление кислорода не зависит от глубины и контролируется скоростью метаболической работы , которая в значительной степени ограничена работой дыхания и плотностью газа. Существует еще одно ограничение на количество кислорода, которое может быть полезно перенесено, в том, что выносливость ребризера ограничена количеством углекислого газа, которое может поглотить скруббер до прорыва , а количество углекислого газа, вырабатываемое водолазом, очень тесно связано с соотношением дыхательного обмена к количеству метаболизируемого кислорода .
Использование разбавляющего газа тесно связано с изменением глубины, так как его необходимо добавлять для поддержания объема контура при спуске, и он выбрасывается в окружающую среду и теряется при подъеме. Когда дайвер находится на постоянной глубине, использование разбавителя очень низкое и ограничивается промывкой разбавителя для проверки калибровки датчика кислорода и аварийным выходом в открытый контур, после чего он будет использоваться с той же скоростью, что и дыхательный газ открытого контура.
В полузакрытых ребризёрах газ используется двумя основными способами:
Основное решение при выборе баллонов заключается в том, будет ли весь запас газа для погружения находиться в одном комплекте или его следует разделить на несколько комплектов для разных частей погружения. Погружение с одним баллоном логистически просто и делает весь газ доступным для дыхания на протяжении всего погружения, но не может воспользоваться преимуществами оптимизации дыхательного газа для декомпрессии или иметь независимый аварийный запас, который не зависит от присутствия напарника по погружению там и тогда, когда это необходимо. Один баллон ставит дайвера в положение зависимости от напарника в отношении альтернативного дыхательного газа в случае чрезвычайной ситуации, отключая основную подачу воздуха, если только вариант свободного всплытия не является приемлемым.
Погружения с несколькими баллонами осуществляются по трем основным процедурным причинам или по их комбинации.
Для глубоких технических погружений с открытым циклом может потребоваться сочетание донного газа, путевого газа и двух или более различных декомпрессионных газов, что создает для дайвера проблему переноски и правильного использования всех этих газов, поскольку неправильное использование газа в неподходящем диапазоне глубин может привести к гипоксии или кислородному отравлению, а также повлияет на выполнение обязательств по декомпрессии. [17] [2]
Четвертая, логистическая причина, — это доступность баллонов подходящей емкости. Наибольшая емкость баллонов, обычно используемых для подводного плавания, — это 18-литровые стальные баллоны на 232 бара, и они относительно редки. Можно выбрать несколько баллонов просто для обеспечения достаточной емкости для запланированного профиля и конкретного газа.
Каждый газ должен быть предоставлен в достаточном количестве для адекватного снабжения дайвера на протяжении соответствующего сектора(ов) погружения. Это делается путем выбора баллона или баллонов, которые при заполнении могут содержать по крайней мере необходимое количество газа, включая любой соответствующий резерв и резерв на случай непредвиденных обстоятельств, сверх минимального функционального давления на глубине, где газ будет использоваться в последний раз. Следует учитывать плавучесть и последствия выбора баллона, как в результате присущих характеристик плавучести баллона в комплекте с регулятором и другими принадлежностями, так и в связи с использованием содержимого во время погружения. [1]
Материал и давление баллонов влияют на удобство, эргономику и безопасность. Управление плавучестью становится проще, стабильнее и безопаснее, когда объем газа, необходимый для достижения нейтральной плавучести, минимален, особенно в конце погружения во время всплытия и декомпрессии, когда общая масса газа минимальна. Необходимость большого объема газа в компенсаторе плавучести во время всплытия увеличивает риск неконтролируемого всплытия во время декомпрессии.
Обычно доступными материалами являются алюминиевый сплав и сталь. Короткие стальные баллоны высокого давления могут иметь довольно отрицательную плавучесть, в то время как длинные алюминиевые баллоны могут быть близки к нейтральной плавучести, когда полны, и плавучими, когда пусты. Баллоны со спинным газом, которые имеют умеренную отрицательную плавучесть, могут уменьшить общий вес, переносимый дайвером, поэтому использование стали может быть преимуществом, даже при более высоком давлении 300 бар, пока это не подавляет плавучесть другого оборудования при пустом компенсаторе плавучести. Необходимость надувания компенсатора плавучести для достижения нейтральной плавучести, когда все баллоны пусты и не надеты сбрасываемые грузы, указывает на то, что выбор небезопасен, поскольку для восстановления плавучести в случае отказа компенсатора плавучести необходимо сбрасывать дыхательный газ.
Баллоны, которые остаются плавучими, когда они полны, требуют балластировки, чтобы сделать их управляемыми под водой. Обычно это композитные баллоны с намотанным волокном, которые также дороги, относительно легко повреждаются и обычно имеют более короткий срок службы, но могут быть полезны для погружений, где доступ к воде необычно затруднен, например, глубоко в пещерах или на большой высоте, когда необходимо предоставить баллоны для нескольких погружений.
Баллоны, которые предназначены для сброса со ступени или передачи другому дайверу, должны быть отрицательными при сбросе, чтобы не допустить их уплывания, и должны быть близки к нейтральному значению, чтобы плавучесть дайвера не менялась больше, чем необходимо, когда они сбрасываются, и должна быть возможность достижения и поддержания нейтральной плавучести на протяжении всего погружения до завершения декомпрессии и израсходования всего дыхательного газа.
Дайвер должен нести достаточный вес, чтобы оставаться нейтральным на самой мелкой декомпрессионной остановке, пока не будет использован весь газ. Это серьезный сценарий непредвиденных обстоятельств, так как что-то пошло бы не так, чтобы весь газ был использован, но неспособность оставаться на глубине, чтобы использовать остаток газа, когда это необходимо, была бы еще хуже, и было бы бессмысленно нести газ, который нельзя использовать. Для этого дайвер должен иметь отрицательную плавучесть на общую массу газа, переносимого в начале погружения с пустым компенсатором плавучести, поэтому компенсатор плавучести должен иметь достаточный объем, чтобы нейтрализовать этот избыток и любую дальнейшую потерю плавучести в гидрокостюме во время спуска. Расчет необходимого веса и объема плавучести для компенсации использования газа можно выполнить, если известна масса хранимого газа. Компенсация потери плавучести гидрокостюма немного сложнее и зависит от типа и толщины неопрена и площади поверхности костюма и лучше всего определяется экспериментально. Потерю плавучести сухого костюма можно и, как правило, следует компенсировать путем надувания во время спуска. [1]
Простой метод расчета массы объема газа — это расчет его массы при STP , при которых плотности газов легко доступны. Масса каждого компонента газа рассчитывается для объема этого компонента, используя газовую фракцию для этого компонента.
Пример: два баллона по 12 л, заполненные Trimix 20/30/50 до 232 бар при 20°C (293K)
Рассчитайте объем при 1,013 бар, 0% град;C (273K)
Из этого,
Масса гелия составляет малую часть от общей массы, а плотность кислорода и азота довольно схожа. Разумным приближением будет использовать объем при 20 °C, игнорировать массу гелия и принять все компоненты нитрокса и воздуха равными 1,3 кг/м 3 .
Используя эти приближения, оценка для предыдущего примера будет следующей:
Масса смеси = 0,7 × 0,024 м 3 /бар × 232 бар × 1,3 кг/м 3 = 5,1 кг.
Этот метод редко будет давать погрешность более чем на кг, что достаточно близко для оценки плавучести большинства смесей для подводного плавания с открытым циклом.
Расчет плотности довольно прост. Газовая фракция умножается на плотность свободного газа для каждого газа и суммируется, затем умножается на абсолютное давление.
Пример: Тримикс 20/30/50 при 0°C
Если это будет использоваться при 50 мсв, абсолютное давление можно принять равным 6 бар, а плотность составит 6 × 0,96488 = 5,78 кг/м 3 Это меньше верхнего предела 6,2 кг/м 3 , рекомендованного Энтони и Митчеллом, но больше их предпочтительного предела 5,2 кг/м 3 [8].
{{cite book}}: CS1 maint: числовые имена: список авторов ( ссылка )[16.3.1.2.4] ... поскольку кислород обладает некоторыми наркотическими свойствами, целесообразно включить кислород в расчет END при использовании тримиксов (Lambersten et al. 1977,1978). Негелиевую часть (т. е. сумму кислорода и азота) следует рассматривать как имеющую ту же наркотическую силу, что и эквивалентное парциальное давление азота в воздухе, независимо от пропорций кислорода и азота.
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )