Автономный дыхательный аппарат ( АДА ) — устройство, предназначенное для обеспечения автономной подачи пригодного для дыхания газа в атмосфере, непосредственно опасной для жизни или здоровья . Обычно они используются в пожарной безопасности и промышленности. Термин «автономный» означает, что дыхательный аппарат не зависит от удаленной подачи дыхательного газа (например, через длинный шланг). Если он предназначен для использования под водой, он также известен как комплект для подводного плавания (автономный подводный дыхательный аппарат). Когда они не используются под водой, их иногда называют промышленными дыхательными наборами . Некоторые типы также называют дыхательными аппаратами на сжатом воздухе ( САВА ) или просто дыхательными аппаратами ( ВА ). Неофициальные названия включают воздушный пакет , воздушный баллон , кислородный баллон или просто пакет , которые в основном используются при пожаротушении .
Автономный дыхательный аппарат с открытым контуром обычно состоит из трех основных компонентов: баллона для хранения газа высокого давления (например, от 2216 до 5500 фунтов на квадратный дюйм (от 15280 до 37920 кПа ), примерно от 150 до 374 атмосфер), регулятора давления и дыхательного интерфейса, который может быть загубником, полумаской или полнолицевой маской, собранными и закрепленными на ремне для переноски в рамке. [1]
Автономный дыхательный аппарат может относиться к одной из двух категорий: открытого и закрытого контура. [2]
Ребризер закрытого типа, также известный как ребризер, работает путем фильтрации, добавления и рециркуляции выдыхаемого газа. Он используется, когда необходима более длительная подача дыхательного газа, например, при горноспасании и в длинных туннелях , а также при прохождении проходов, слишком узких для большого воздушного баллона с открытым контуром. До того, как были разработаны дыхательные аппараты открытого типа, большинство промышленных дыхательных аппаратов представляли собой ребризеры , такие как Siebe Gorman Proto , Siebe Gorman Savox или Siebe Gorman Salvus . Примером современных ребризерных дыхательных аппаратов может быть SEFA .
Промышленные дыхательные комплекты открытого типа заполняются фильтрованным сжатым воздухом. Типичные системы открытого типа имеют двухступенчатые регуляторы. Первая ступень снижает давление от давления хранения до более чем 300 бар до примерно 10 бар для подачи на вторую ступень на маске, что еще больше снижает его до давления чуть выше атмосферного через регулируемый клапан, когда давление падает при вдохе. В маске с положительным давлением регулируемый клапан настроен на закрытие, когда давление внутри маски немного превышает внешнее давление окружающей среды, поэтому, когда маска снимается с лица или протекает вокруг юбки, регулирующий клапан будет свободно течь.
Аварийный дыхательный аппарат открытого типа для спасения или пожаротушения имеет полнолицевую маску , также называемую лицевой маской, регулятор нагрузки , воздушный баллон, манометр (иногда со встроенным устройством PASS ) и привязь с регулируемыми плечевыми ремнями и поясом. ремень, позволяющий носить его на спине. Обычно объем воздушного баллона составляет 4, 6 или 6,8 л, но доступны и другие размеры. [ нужна цитата ] Срок службы баллона можно рассчитать по объему, давлению и частоте дыхания пользователя. Формула: объем (в литрах) × давление (в барах) / 40 (литров в минуту) — 10 минут (10 минут — это запас прочности, или запас), поэтому 6-литровый баллон с давлением 300 бар равен 6. × 300/40 – 10 = продолжительность работы 35 минут. Физическая подготовка и уровень нагрузки пользователя влияют на частоту дыхания и приводят к изменению фактического времени использования автономного дыхательного аппарата.
Воздушные баллоны изготавливаются из алюминия , стали или композитной конструкции (обычно обернутой стеклом или углеродным волокном ). Композитные баллоны имеют самый легкий вес и поэтому их предпочитают пожарные службы (Великобритания: пожарные и спасательные службы, ранее называемые пожарными бригадами). ), но и они имеют самый короткий срок службы и должны быть выведены из эксплуатации через 15 лет. Пневматические баллоны должны проходить гидростатические испытания каждые 5 лет. [ нужна ссылка ] [ нужны разъяснения ] Во время длительных операций пустые баллоны с воздухом можно быстро заменить свежими, а затем заправить из более крупных резервуаров в каскадной системе хранения или из воздушного компрессора, доставленного на место происшествия.
В дыхательных аппаратах с открытым контуром используется либо режим «положительного давления», либо «отрицательного давления».
Система отрицательного давления основана на том, что внутреннее давление маски падает ниже давления окружающей среды, чтобы активировать поток. Если маска неплотно прилегает, произойдет некоторая утечка окружающего газа в маску, что может стать проблемой из-за токсичного или раздражающего дыма и паров.
Система положительного давления слегка создает давление внутри маски и активирует поток, когда разница давлений уменьшается, но все еще немного выше температуры окружающей среды. Если маска протекает, поток будет непрерывным для поддержания давления, и утечка внутрь невозможна. При хорошей посадке это позволяет экономно расходовать газ и предотвращает загрязнение. Если маска упадет, регулятор будет постоянно расходовать газ, пытаясь поднять давление, и может израсходовать значительное количество газа, прежде чем оно будет исправлено.
Хотя характеристики обоих типов автономных дыхательных аппаратов могут быть одинаковыми в оптимальных условиях, такое «отказоустойчивое» поведение делает автономный дыхательный аппарат с положительным давлением предпочтительным для большинства применений. Поскольку при обеспечении положительного давления обычно не возникает никаких проблем с использованием воздуха, тип отрицательного давления в большинстве случаев является устаревшей конфигурацией и встречается только в старом оборудовании. Однако некоторые пользователи отказываются использовать эту технологию, так как в случае повреждения или потери маски воздух выйдет бесконтрольно. Скорость утечки может быть настолько высокой, что полностью заряженный дыхательный аппарат будет опорожнен менее чем за три минуты. Эта проблема не возникает в системах автономного дыхательного аппарата с отрицательным давлением, которые просто позволяют пользователю дышать загрязненным воздухом, просачивающимся в лицевую часть вместо воздуха из баллона.
Полнолицевые маски дыхательных аппаратов, предназначенные для использования вне воды, иногда сконструированы таким образом, что они непригодны для подводного плавания , хотя некоторые из них могут допускать очень неглубокое аварийное погружение:
Маска может иметь большое смотровое окно или маленькие линзы для глаз. [ нужна цитата ]
Внутри маски может быть небольшая ориназальная дыхательная маска , уменьшающая мертвое пространство при дыхании . [ нужна цитата ]
Маска также может включать в себя двусторонний радиокоммуникатор . [ нужна цитата ]
Некоторые ранние промышленные ребризеры (например, Siebe Gorman Proto ) имели мундштук и зажим для носа вместо маски.
.jpg/1280px-Interschutz_2010_Brandbek%C3%A4mpfung_(1).jpg)
Есть две основные области применения дыхательных аппаратов: пожаротушение и промышленное использование. [ нужна цитата ] Третье применение, которое сейчас входит в практику, — медицинское; например, Американские национальные институты здравоохранения предписывают использование SCBA медицинскому персоналу во время лечения Эболы .
При пожаротушении упор при проектировании делается на жаростойкость и огнестойкость, а не на стоимость. АДА, предназначенные для пожаротушения, как правило, дороги из-за экзотических материалов, используемых для обеспечения огнестойкости и, в меньшей степени, для снижения веса пожарного. Кроме того, современные пожарные дыхательные аппараты включают в свою конструкцию устройство ПАСС (система индивидуальной сигнализации безопасности) или АДСУ (автоматическое устройство подачи сигнала бедствия). Эти устройства издают характерные высокие сигналы тревоги, чтобы помочь найти пожарных, терпящих бедствие, путем автоматической активации, если движение не обнаружено в течение определенного периода времени (обычно от 15 до 30 секунд), а также позволяют активировать вручную в случае необходимости. При пожаротушении расположение этого дыхательного комплекта не должно мешать пожарному переносить спасаемого человека на плечах .
Другое важное применение — для промышленных пользователей различного типа. Исторически горнодобывающая промышленность была важной сферой, и в Европе это до сих пор отражается в ограничениях на использование в конструкции автономных дыхательных аппаратов металлов, которые могут вызывать искры. Другими важными потребителями являются нефтехимическая , химическая и атомная промышленность. Акцент при проектировании для промышленных пользователей зависит от конкретного применения и простирается от нижнего уровня, который является критически важным с точки зрения затрат, до самых суровых условий, где дыхательный аппарат является частью интегрированной защитной среды, включающей газонепроницаемые костюмы для защиты всего тела и простота обеззараживания. Промышленные потребители часто снабжаются воздухом по воздухопроводу и переносят сжатый воздух только для целей эвакуации или дезактивации.
Давление газа, показанное манометром, меняется в зависимости от температуры окружающей среды. При понижении температуры давление внутри цилиндра падает. Связь между температурой и давлением газа определяется формулой PV = nRT . (См. Универсальную газовую постоянную .) Температура является абсолютной , относительно абсолютного нуля и может выражаться в кельвинах или Ренкине . [3] Абсолютное изменение температуры от 32 до 96 °F (от 0 до 36 °C) составляет 1,13 (308,71 К/273,15 К). Если в воздушном цилиндре создается давление до 4500 фунтов на квадратный дюйм при температуре 96 °F, а затем температура падает до 32 °F, манометр покажет 4000 фунтов на квадратный дюйм (4500/1,13). Иными словами, падение температуры на 10 °F (5,5 °C) приводит к снижению давления примерно на 82 фунта на квадратный дюйм (565 кПа). Неспособность точно учесть влияние температуры на показания давления может привести к недостаточному заполнению баллонов с воздухом, что, в свою очередь, может привести к преждевременному исчерпанию воздуха у пожарного.
В США и Канаде дыхательные аппараты, используемые при пожаротушении, должны соответствовать требованиям, установленным Национальной ассоциацией противопожарной защиты , стандарту NFPA 1981. Если дыхательный аппарат помечен как «соответствующий NFPA 1981 года», он предназначен для тушения пожаров. Текущая версия стандарта была опубликована в 2018 году. [4] Эти стандарты пересматриваются каждые пять лет. Аналогичным образом, Национальный институт безопасности и гигиены труда (NIOSH) имеет программу сертификации дыхательных аппаратов, предназначенных для использования в химических, биологических, радиологических и ядерных (ХБРЯ) средах.
Любой дыхательный аппарат, поставляемый для использования в Европе, должен соответствовать требованиям Директивы по средствам индивидуальной защиты (89/686/EEC). На практике это обычно означает, что дыхательный аппарат должен соответствовать требованиям европейского стандарта EN 137:2006. Сюда входят подробные требования к работе автономного дыхательного аппарата, необходимая маркировка и информация, которая должна быть предоставлена пользователю. Признаны два класса автономных дыхательных аппаратов: тип 1 для промышленного использования и тип 2 для пожаротушения. Любой SCBA, соответствующий этому стандарту, будет проверен на надежность работы и защиту пользователя от -30 °C до +60 °C в широком диапазоне суровых моделируемых условий эксплуатации.
Королевский военно-морской флот Австралии использует дыхательный аппарат со сжатым воздухом открытого контура (OCCABA) , дыхательный аппарат с положительным давлением в виде рюкзака, для пожаротушения.
