Баллон для дайвинга или баллон для дайвинга — это газовый баллон, используемый для хранения и транспортировки газа высокого давления, используемого при водолазных работах . Это может быть дыхательный газ, используемый с аквалангом , в этом случае баллон также может называться баллоном для дайвинга , баллоном для дайвинга или баллоном для дайвинга . При использовании в качестве аварийного источника газа для погружений с поверхности или подводного плавания его можно называть баллоном для аварийного отключения или баллоном для аварийного отключения . Его также можно использовать для погружений с поверхности или в качестве декомпрессионного газа . Баллон для дайвинга также может использоваться для подачи надувного газа для сухого костюма или компенсатора плавучести. Баллоны подают газ водолазу через клапан подачи воды регулятора для дайвинга или дыхательный контур водолазного ребризера .
Баллоны для дайвинга обычно изготавливаются из алюминиевых или стальных сплавов, и при использовании в комплекте для подводного плавания обычно оснащаются одним из двух распространенных типов клапана баллона для наполнения и подключения к регулятору. Могут быть предоставлены и другие аксессуары, такие как коллекторы , ленты для баллонов, защитные сетки и ботинки, а также ручки для переноски. Различные конфигурации ремней могут использоваться дайвером для переноски баллона или баллонов во время погружения в зависимости от применения. Баллоны, используемые для подводного плавания, обычно имеют внутренний объем (известный как вместимость по воде) от 3 до 18 литров (от 0,11 до 0,64 куб. футов) и максимальное рабочее давление от 184 до 300 бар (от 2670 до 4350 фунтов на кв. дюйм ). Баллоны также доступны в меньших размерах, таких как 0,5, 1,5 и 2 литра, однако они обычно используются для таких целей, как надувание поверхностных маркерных буев , сухих костюмов и компенсаторов плавучести, а не для дыхания. Аквалангисты могут погружаться с одним баллоном, парой одинаковых баллонов или основным баллоном и меньшим баллоном «пони» , которые дайвер несет на спине или пристегивает к обвязке сбоку. Парные баллоны могут быть соединены вместе или независимы. В техническом дайвинге может потребоваться более двух баллонов для акваланга.
При повышении давления газ сжимается до нескольких сотен раз больше атмосферного давления. Выбор подходящего набора баллонов для дайвинга зависит от количества газа, необходимого для безопасного завершения погружения. Баллоны для дайвинга чаще всего заполняются воздухом, но поскольку основные компоненты воздуха могут вызывать проблемы при дыхании под водой при более высоком давлении окружающей среды, дайверы могут выбрать для дыхания баллоны, заполненные смесями газов, отличных от воздуха. Во многих юрисдикциях действуют правила, регулирующие заполнение, регистрацию содержимого и маркировку баллонов для дайвинга. Периодические испытания и проверки баллонов для дайвинга часто являются обязательными для обеспечения безопасности операторов заправочных станций. Баллоны для дайвинга под давлением считаются опасными грузами для коммерческой перевозки, и также могут применяться региональные и международные стандарты окраски и маркировки.
Термин «баллон для дайвинга» обычно используется инженерами газового оборудования, производителями, специалистами по поддержке и дайверами, говорящими на британском английском . «Акваланг» или «баллон для дайвинга» чаще используется в разговорной речи непрофессионалами и носителями американского английского . Термин « кислородный баллон » обычно используется недайверами; однако это неправильное название, поскольку эти баллоны обычно содержат (сжатый атмосферный) воздух для дыхания или обогащенную кислородом воздушную смесь . Они редко содержат чистый кислород, за исключением случаев использования для ребризеров , неглубоких декомпрессионных остановок при техническом дайвинге или для подводной кислородной рекомпрессионной терапии . Дыхание чистым кислородом на глубине более 6 метров (20 футов) может привести к кислородному отравлению . [1]
Баллоны для дайвинга также называют бутылками или флягами, обычно с предшествующим словом scuba, diving, air, [2] или bailout. Баллоны также могут называться aqualungs, обобщенная торговая марка, полученная от оборудования Aqua-lung, производимого компанией Aqua Lung/La Spirotechnique , [3] хотя это более правильно применять к комплекту для подводного плавания с открытым циклом или регулятору для дайвинга с открытым циклом.
Баллоны для дайвинга также могут быть классифицированы по их применению, например, баллоны для спасения, баллоны для этапа, декомпрессионные (деко) баллоны, баллоны для сайд-демаунта, баллоны для пони, баллоны для надувания костюма и т. д. Один и тот же баллон, оснащенный таким же образом, может использоваться как баллон для спасения, декомпрессионный баллон или баллон для этапа. [4]
Функциональный баллон для дайвинга состоит из сосуда под давлением и клапана баллона. Обычно имеются один или несколько дополнительных аксессуаров в зависимости от конкретного применения.
Сосуд высокого давления представляет собой бесшовный цилиндр, обычно изготовленный из холоднопрессованного алюминия или кованой стали . [5] Композитные баллоны с намотанной нитью используются в дыхательных аппаратах пожаротушения и кислородном оборудовании первой помощи из-за их малого веса, но редко используются для дайвинга из-за их высокой положительной плавучести . Иногда их используют, когда портативность для доступа к месту погружения имеет решающее значение, например, при дайвинге в пещерах . [6] [7] Композитные баллоны, сертифицированные по ISO-11119-2 или ISO-11119-3, могут использоваться для подводного применения только в том случае, если они изготовлены в соответствии с требованиями для подводного использования и имеют маркировку «UW». [8] Сосуд высокого давления состоит из цилиндрической секции с равномерной толщиной стенки, с более толстым основанием на одном конце и куполообразным плечом с центральной горловиной для крепления клапана баллона или коллектора на другом конце.
Иногда могут использоваться и другие материалы. Инконель использовался для немагнитных и высококоррозионностойких, совместимых с кислородом сферических газовых баллонов высокого давления для смешанных газовых ребризеров ВМС США Mk-15 и Mk-16, а также для нескольких других военных ребризеров.
Особенно распространенный баллон, предоставляемый в аренду на тропических курортах для дайвинга, — это «алюминиевый-S80», представляющий собой алюминиевый баллон с внутренним объемом 0,39 кубических футов (11,0 л), рассчитанный на номинальный объем 80 кубических футов (2300 л) газа под атмосферным давлением при номинальном рабочем давлении 3000 фунтов на квадратный дюйм (207 бар). [9] Алюминиевые баллоны также часто используются там, где дайверы переносят много баллонов, например, при технических погружениях в воде, которая достаточно теплая, чтобы водолазный костюм не обеспечивал большой плавучести, поскольку большая плавучесть алюминиевых баллонов снижает количество дополнительной плавучести, необходимой дайверу для достижения нейтральной плавучести. Иногда их также предпочитают носить как баллоны «бокового крепления» или «слинговые», поскольку почти нейтральная плавучесть позволяет им удобно висеть вдоль боков тела дайвера, не нарушая дифферента, и их можно передавать другому дайверу или сбрасывать со сцены с минимальным влиянием на плавучесть. Большинство алюминиевых баллонов имеют плоское дно, что позволяет им стоять вертикально на ровной поверхности, но некоторые изготавливались с куполообразным дном. При использовании клапан баллона и регулятор добавляют массу к верхней части баллона, поэтому основание имеет тенденцию быть относительно плавучим, а алюминиевые сбрасываемые баллоны имеют тенденцию опираться на дно в перевернутом положении, если плавучесть близка к нейтральной. По той же причине они имеют тенденцию висеть под углом, когда их несут как строповые баллоны, если они не ограничены или не балластированы.
Алюминиевые сплавы, используемые для водолазных баллонов, — это 6061 и 6351. Сплав 6351 подвержен растрескиванию под постоянной нагрузкой , и баллоны, изготовленные из этого сплава, должны периодически проходить вихретоковые испытания в соответствии с национальным законодательством и рекомендациями производителя. [10] [11] Сплав 6351 был заменен для нового производства, но многие старые баллоны все еще находятся в эксплуатации и по-прежнему являются законными и считаются безопасными, если они проходят периодические гидростатические, визуальные и вихретоковые испытания, требуемые правилами и как указано производителем. Количество баллонов, которые вышли из строя катастрофически, составляет порядка 50 из примерно 50 миллионов изготовленных. Большее количество не прошли вихретоковые испытания и визуальный осмотр резьбы горловины или дали течь и были сняты с эксплуатации без причинения вреда кому-либо. [12]
Алюминиевые баллоны обычно изготавливаются методом холодной экструзии алюминиевых заготовок в процессе, который сначала прессует стенки и основание, затем обрезает верхний край стенок цилиндра, после чего следует прессование плеча и шейки. Заключительный структурный процесс - обработка внешней поверхности шейки, расточка и нарезание резьбы шейки и канавки для уплотнительного кольца . Затем цилиндр подвергается термической обработке, испытаниям и штамповке с требуемой постоянной маркировкой. [13] Алюминиевые баллоны для дайвинга обычно имеют плоские основания, что позволяет им стоять вертикально на горизонтальных поверхностях, и которые относительно толстые, чтобы допускать грубую обработку и значительный износ. Это делает их тяжелее, чем им нужно для прочности, но дополнительный вес у основания также помогает удерживать центр тяжести низко, что обеспечивает лучший баланс в воде и снижает избыточную плавучесть.
При погружениях в холодной воде, когда человек, одетый в высокоплавучий термоизолирующий водолазный костюм , имеет большой избыток плавучести, часто используются стальные баллоны, поскольку они плотнее алюминиевых баллонов. Они также часто имеют меньшую массу, чем алюминиевые баллоны с той же газовой емкостью, из-за значительно более высокой прочности материала , поэтому использование стальных баллонов может привести как к более легкому баллону, так и к меньшему балласту, необходимому для той же газовой емкости, что является двусторонней экономией общего сухого веса, переносимого дайвером. [14] [15] Стальные баллоны более подвержены внешней коррозии, чем алюминиевые, особенно в морской воде, и могут быть оцинкованы или покрыты защитными красками от коррозии для защиты от коррозии. Несложно контролировать внешнюю коррозию и ремонтировать краску в случае повреждения, а стальные баллоны, которые хорошо обслуживаются, имеют длительный срок службы, часто больше, чем алюминиевые баллоны, поскольку они не подвержены усталостным повреждениям при заполнении в пределах их безопасных пределов рабочего давления.
Стальные баллоны изготавливаются с куполообразными (выпуклыми) и тарельчатыми (вогнутыми) днищами. Тарельчатый профиль позволяет им стоять вертикально на горизонтальной поверхности и является стандартной формой для промышленных баллонов. Баллоны, используемые для аварийного снабжения газом на водолазных колоколах, часто имеют такую форму и обычно имеют емкость для воды около 50 литров («J»). Куполообразные днища обеспечивают больший объем для той же массы баллона и являются стандартом для баллонов для подводного плавания с емкостью для воды до 18 литров, хотя некоторые баллоны с вогнутым дном продаются для подводного плавания. [16] [17]
Стальные сплавы, используемые для изготовления баллонов для дайвинга, разрешены производственным стандартом. Например, стандарт США DOT 3AA требует использования мартеновской, кислородно-основной или электростали однородного качества. Одобренные сплавы включают 4130X, NE-8630, 9115, 9125, углеродисто-боровый и промежуточный марганцевый с указанными компонентами, включая марганец и углерод, а также молибден, хром, бор, никель или цирконий. [18]
Стальные баллоны могут быть изготовлены из стальных пластинчатых дисков, которые вытягиваются в холодном состоянии в цилиндрическую чашеобразную форму в два или три этапа и, как правило, имеют куполообразное основание, если предназначены для рынка подводного плавания, поэтому они не могут стоять сами по себе. После формирования основания и боковых стенок верхняя часть баллона обрезается по длине, нагревается и подвергается горячему формованию для формирования плеча и закрытия горловины. Этот процесс утолщает материал плеча. Баллон подвергается термической обработке путем закалки и отпуска для обеспечения максимальной прочности и вязкости. Баллоны подвергаются механической обработке для обеспечения резьбы горловины и посадочного места для уплотнительного кольца (если применимо), затем химически очищаются или подвергаются дробеструйной очистке внутри и снаружи для удаления окалины. После осмотра и гидростатических испытаний на них наносится штамп с требуемой постоянной маркировкой, после чего наносится внешнее покрытие с помощью краски для защиты от коррозии или горячее цинкование и окончательная проверка. [19]
Альтернативный метод производства — обратное выдавливание нагретой стальной заготовки, аналогичное процессу холодного выдавливания для алюминиевых цилиндров, за которым следует горячее вытягивание и формирование дна для уменьшения толщины стенки, а также обрезка верхнего края в рамках подготовки к формированию плеча и шейки методом горячего выдавливания. Другие процессы во многом одинаковы для всех методов производства. [20]
Горловина цилиндра — это часть конца, которая имеет форму узкого концентрического цилиндра и внутреннюю резьбу для установки клапана цилиндра. Существует несколько стандартов резьбы горловины, в том числе:
Параллельные резьбы изготавливаются по нескольким стандартам:
Резьбы 3/4"NGS и 3/4"BSP очень похожи, имеют одинаковый шаг и диаметр шага, который отличается всего на 0,2 мм (0,008 дюйма), но они несовместимы, поскольку формы резьбы различны.
Все клапаны с параллельной резьбой герметизируются с помощью уплотнительного кольца в верхней части резьбы горловины, которое герметизирует фаску или ступеньку на горловине цилиндра и фланец клапана.
На плече цилиндра имеется клеймо, содержащее необходимую информацию о цилиндре. [27]
К универсально требуемым маркировкам относятся:
Различные другие маркировки могут быть обязательными в соответствии с национальными правилами или необязательными. [27]
Назначение клапана баллона или колонкового клапана — контролировать поток газа в сосуд под давлением и из него, а также обеспечивать соединение с регулятором или заправочным шлангом. [5] Клапаны баллона обычно изготавливаются из латуни и покрываются защитным и декоративным слоем хромирования . [ 28] Металлическая или пластиковая погружная трубка или трубка клапана, ввинченная в нижнюю часть клапана, входит в баллон, чтобы снизить риск попадания жидких или твердых загрязняющих веществ в баллоне в газовые каналы при переворачивании баллона и блокировке или заклинивании регулятора. Некоторые из этих погружных трубок имеют простое отверстие, но некоторые имеют встроенный фильтр. [29] [30]
Клапаны цилиндров классифицируются по четырем основным аспектам: спецификация резьбы, соединение с регулятором, номинальное давление [31] и другие отличительные особенности. Стандарты, касающиеся спецификаций и производства клапанов цилиндров, включают ISO 10297 и стандарт CGA V-9 для клапанов газовых цилиндров. [32] Другие отличительные особенности включают конфигурацию выходного отверстия, ручное расположение и ориентацию ручки клапана, [33] количество выходных отверстий и клапанов (1 или 2), форму корпуса клапана, [34] наличие резервного клапана, соединений коллектора и наличие устройства сброса избыточного давления с разрывной мембраной . [5]
Резьба цилиндра может быть двух основных конфигураций: коническая резьба и параллельная резьба. [5] Спецификация резьбы клапана должна точно соответствовать спецификации резьбы шейки цилиндра. Неправильно подобранная резьба шейки может выйти из строя под давлением и иметь фатальные последствия. [35] [36] [37] [38] Номинальное давление клапана должно быть совместимо с номинальным давлением цилиндра.
Параллельные резьбы более устойчивы к многократному снятию и повторной установке клапана для проверки и тестирования. [39] : s9
Дополнительные компоненты для удобства, защиты или других функций, не требующихся напрямую для функционирования в качестве сосуда под давлением.
Коллектор цилиндров — это трубка, которая соединяет два цилиндра вместе, так что содержимое обоих может быть подано в один или несколько регуляторов. [40] [41] : 164, 165 Существует три обычно используемых конфигурации коллектора. Самый старый тип — это трубка с соединителем на каждом конце, который прикреплен к выходу клапана цилиндра, и выходное соединение в середине, к которому прикреплен регулятор. Разновидность этой модели включает резервный клапан на выходном соединителе. Цилиндры изолированы от коллектора, когда они закрыты, и коллектор можно присоединять или отсоединять, пока цилиндры находятся под давлением. [41]
Совсем недавно появились коллекторы, которые соединяют баллоны со стороны клапана, оставляя выходное соединение клапана баллона доступным для подключения регулятора. Это означает, что соединение не может быть установлено или разорвано, пока баллоны находятся под давлением, поскольку нет клапана, изолирующего коллектор от внутренней части баллона. Это очевидное неудобство позволяет подключать регулятор к каждому баллону и изолировать его от внутреннего давления независимо, что позволяет изолировать неисправный регулятор на одном баллоне, при этом позволяя регулятору на другом баллоне иметь доступ ко всему газу в обоих баллонах. [41] Эти коллекторы могут быть простыми или могут включать в себя изолирующий клапан в коллекторе, который позволяет изолировать содержимое баллонов друг от друга. Это позволяет изолировать и обезопасить содержимое одного баллона для водолаза, если утечка на резьбе горловины баллона, соединении коллектора или разрывной мембране на другом баллоне приведет к потере его содержимого. [41] Относительно необычная система коллектора представляет собой соединение, которое ввинчивается непосредственно в резьбу горловины обоих цилиндров и имеет один клапан для выпуска газа в разъем для регулятора. Эти коллекторы могут включать резервный клапан, либо в главном клапане, либо в одном цилиндре. Эта система в основном представляет исторический интерес. [17]
Баллоны также могут быть соединены с помощью съемного штыря, обычно связанного с двухвыпускными клапанами баллонов, а бортовой аварийный запас газа водолазного колокола обычно соединен с помощью полупостоянных труб из металлического сплава между клапанами баллонов.
Также известная как коллекторная клетка или клетка регулятора, это конструкция, которая может быть закреплена на горловине цилиндра или коллекторных цилиндров для защиты клапанов и первых ступеней регулятора от ударов и абразивного износа во время использования, [41] : 166 и от скатывания клапана, закрытого трением маховика о верхнюю часть (скатывание). Клапанная клетка часто изготавливается из нержавеющей стали, [41] и некоторые конструкции могут зацепляться за препятствия.
Цилиндрические ленты — это ленты, обычно из нержавеющей стали, которые используются для зажима двух цилиндров вместе в качестве двойного комплекта. Цилиндры могут быть коллекторными или независимыми. Обычно используют цилиндрическую ленту около верхней части цилиндра, чуть ниже плеч, и одну ниже. Обычное расстояние между центральными линиями для крепления болтами к задней пластине составляет 11 дюймов (280 мм).
Цилиндрический чехол — это твердый резиновый или пластиковый чехол, который надевается на основание водолазного баллона для защиты краски от истирания и ударов, для защиты поверхности, на которой стоит баллон, от ударов о баллон, а в случае цилиндров с круглым дном — для того, чтобы баллон мог стоять вертикально на своем основании. [42] Некоторые ботинки имеют плоские выступы, отформованные в пластике, чтобы уменьшить тенденцию баллона катиться по плоской поверхности. [43] В некоторых случаях возможно, что вода будет застревать между ботинком и баллоном, и если это морская вода, а краска под ботинком находится в плохом состоянии, поверхность баллона может корродировать в этих областях. [42] [44] Обычно этого можно избежать, промывая его в пресной воде после использования и храня в сухом месте. Дополнительное гидродинамическое сопротивление, вызванное ботинком для баллона, незначительно по сравнению с общим сопротивлением водолаза, но некоторые стили ботинок могут представлять немного повышенный риск зацепления за окружающую среду.
Сетка для баллона представляет собой трубчатую сетку, которая натягивается на баллон и завязывается сверху и снизу. Ее функция заключается в защите лакокрасочного покрытия от царапин, а на баллонах с чехлом она также помогает осушить поверхность между чехлом и баллоном, что снижает проблемы с коррозией под чехлом. Размер ячеек обычно составляет около 6 миллиметров (0,24 дюйма). Некоторые дайверы не используют ботинки или сети, поскольку они могут зацепиться легче, чем голый баллон, и представляют опасность захвата в некоторых средах, таких как пещеры и внутренняя часть затонувших кораблей. Иногда для защиты баллона могут использоваться рукава, изготовленные из других материалов. [43]
Может быть установлена ручка баллона, обычно прикрепляемая к горлышку, для удобства переноски баллона. Это также может увеличить риск зацепления в закрытом пространстве.
Они используются для закрытия отверстия клапана цилиндра, когда цилиндр не используется, чтобы предотвратить попадание пыли, воды или других материалов в отверстие. Они также могут помочь предотвратить выпадение уплотнительного кольца клапана типа хомута. Пробка может быть вентилируемой, чтобы утечка газа из цилиндра не оказывала давления на пробку, что затрудняет ее удаление. [45]
Толщина стенок цилиндра напрямую связана с рабочим давлением, и это влияет на характеристики плавучести цилиндра. Цилиндр низкого давления будет более плавучим, чем цилиндр высокого давления с аналогичными размерами и пропорциями длины к диаметру и из того же сплава.
Технически все баллоны для подводного плавания представляют собой газовые контейнеры высокого давления, но в промышленности США обычно используются три номинальных рабочих давления (WP); [46]
Алюминиевые баллоны, произведенные в США, обычно имеют стандартное рабочее давление 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар), а компактный алюминиевый диапазон имеет рабочее давление 3300 фунтов на квадратный дюйм (230 бар). Некоторым стальным баллонам, изготовленным по стандартам США, разрешено превышать номинальное рабочее давление на 10%, и это обозначается символом «+». Этот дополнительный допуск давления зависит от прохождения баллоном соответствующего более высокого стандарта периодического гидростатического испытания. [29]
В странах, где используется метрическая система, давление в баллоне обычно указывается непосредственно в барах, но термин «высокое давление» обычно используется для обозначения баллона с рабочим давлением 300 бар (4400 фунтов на кв. дюйм), который нельзя использовать с хомутовым соединением на регуляторе. 232 бара — очень популярное рабочее давление для баллонов для подводного плавания как из стали, так и из алюминия.
Гидростатическое испытательное давление (TP) указывается в стандарте производителя. Обычно оно составляет 1,5 × рабочее давление или в США 1,67 × рабочее давление.
Рабочее давление баллона указывается при контрольной температуре, обычно 15 °C или 20 °C. [47] и баллоны также имеют указанную максимальную безопасную рабочую температуру, часто 65 °C. [47] Фактическое давление в баллоне будет меняться в зависимости от температуры, как описано в газовых законах, но это приемлемо с точки зрения стандартов при условии, что развиваемое давление при корректировке на контрольную температуру не превышает указанного рабочего давления, указанного на баллоне. Это позволяет безопасно и законно заполнять баллоны до давления, которое выше указанного рабочего давления, когда температура наполнения больше контрольной температуры, но не более 65 °C, при условии, что давление наполнения не превышает развиваемое давление для этой температуры, и баллоны, заполненные в соответствии с этим положением, будут находиться при правильном рабочем давлении при охлаждении до контрольной температуры. [47]
Внутреннее давление в баллоне для дайвинга измеряется на нескольких этапах во время использования. Оно проверяется перед заполнением, контролируется во время заполнения и проверяется после завершения заполнения. Все это можно сделать с помощью манометра на заправочном оборудовании.
Давление также обычно контролируется дайвером. Сначала для проверки содержимого перед использованием, затем во время использования, чтобы убедиться, что в любой момент времени его достаточно для безопасного завершения погружения, а также часто после погружения для ведения записей и расчета личной нормы потребления.
Давление также контролируется во время гидростатических испытаний, чтобы гарантировать, что испытание проводится при правильном давлении.
Большинство баллонов для дайвинга не имеют специального манометра, но это стандартная функция большинства регуляторов для дайвинга и обязательное требование для всех заправочных станций.
Существует два распространенных стандарта измерения давления газа для дайвинга. В Соединенных Штатах и, возможно, [ требуется ссылка ] еще в нескольких местах давление измеряется в фунтах на квадратный дюйм (psi), а в остальном мире используется бар . Иногда манометры могут быть откалиброваны в других метрических единицах, таких как килопаскаль (кПа) или мегапаскаль (МПа), или в атмосферах (атм или ATA), особенно манометры, которые фактически не используются под водой.
Существует два общепринятых соглашения для описания емкости баллона для дайвинга. Одно основано на внутреннем объеме баллона. Другое основано на номинальном объеме хранимого газа.
Внутренний объем обычно указывается в большинстве стран, использующих метрическую систему. Эта информация требуется ISO 13769 для того, чтобы быть проштампованной на плече цилиндра. Ее можно легко измерить, наполнив цилиндр пресной водой. Это привело к появлению термина «вместимость воды», сокращенно WC, который часто проштамповывается на плече цилиндра. Он почти всегда выражается как объем в литрах, но иногда как масса воды в кг. Пресная вода имеет плотность, близкую к одному килограмму на литр, поэтому числовые значения фактически идентичны с точностью до двух знаков после запятой. [27]
Это репрезентативные примеры, для более широкого диапазона можно обратиться к онлайн-каталогам таких производителей, как Faber, Pressed Steel, Luxfer и Catalina. Применения типичны, но не исключительны.
Номинальный объем хранимого газа обычно указывается как емкость цилиндра в США. Это мера объема газа, который может быть выпущен из полного цилиндра при атмосферном давлении. [40] Термины, используемые для емкости, включают «свободный объем газа» или «эквивалент свободного газа». Он зависит от внутреннего объема и рабочего давления цилиндра. Если рабочее давление выше, цилиндр будет хранить больше газа для того же объема.
Номинальное рабочее давление не обязательно совпадает с фактическим рабочим давлением. Некоторым стальным баллонам, изготовленным по стандартам США, разрешено превышать номинальное рабочее давление на 10%, и это обозначено символом «+». Этот дополнительный допуск давления зависит от прохождения баллоном соответствующего периодического гидростатического испытания и не обязательно действителен для баллонов США, экспортируемых в страны с другими стандартами. Номинальное содержание газа в этих баллонах основано на давлении на 10% выше. [29]
Например, обычный цилиндр из алюминия 80 (Al80) — это алюминиевый цилиндр, имеющий номинальную емкость «свободного газа» 80 кубических футов (2300 л) при давлении 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар). Его внутренний объем составляет приблизительно 11 литров (0,39 куб. фута).
Здесь описаны цилиндры из бесшовной стали и алюминиевых сплавов. Ограничения для композитных цилиндров с намотанной нитью будут отличаться:
Существует небольшое количество стандартизированных внешних диаметров, поскольку это экономически эффективно для производства, поскольку большую часть той же оснастки можно использовать совместно для цилиндров с одинаковым диаметром и толщиной стенки. Ограниченное количество стандартных диаметров также удобно для совместного использования таких аксессуаров, как коллекторы, чехлы и обода для резервуаров. Объем в серии с заданным внешним диаметром контролируется толщиной стенки, которая соответствует материалу, классу давления и стандарту конструкции, а также длиной, которая является базовой переменной для управления объемом в серии. Масса определяется этими факторами и плотностью материала. Стальные цилиндры доступны в следующих классах размеров и, возможно, других: [55]
Толщина стенки варьируется в зависимости от местоположения, материала, номинального давления и практических соображений. Стороны цилиндрической секции достаточны для того, чтобы выдерживать напряжения большого количества циклов испытательного давления с допуском на небольшую потерю материала из-за общей коррозии и незначительные локальные повреждения из-за истирания и нормального износа при использовании, а также ограниченную глубину локального повреждения из-за точечной и линейной коррозии и физического повреждения. Допустимая величина повреждения и потери материала совместима с критериями отбраковки визуального осмотра. Стальные цилиндры рассчитаны на испытательные напряжения, которые должны быть ниже предела усталости для сплава. Толщина стенки примерно пропорциональна диаметру для заданного испытательного давления и прочности материала — если диаметр удваивается, то базовая толщина стенки также удваивается. Толщина стенки также пропорциональна рабочему давлению и испытательному давлению для заданного диаметра и спецификации материала. Цилиндрическая секция имеет наименьшую толщину стенки, и она соответствует производственным допускам для всей цилиндрической секции.
Толщина конца допускает значительно больший износ и коррозию на дне цилиндра, а плечо сделано толще, чтобы учесть изменчивость, присущую производственному процессу для закрытия конца, и для любых концентраторов напряжения из-за процесса постоянной маркировки штампом. В значительной степени распределение толщины дна стального цилиндра и толщина плеча всех металлических цилиндров зависят от производственного процесса и могут быть толще, чем строго необходимо для прочности и коррозионной стойкости. Стальные цилиндры Faber по стандартам CE немного уменьшились в массе для того же размера цилиндра с 2023 года. Цилиндр 200 бар объемом 15 литров с внешним диаметром куполообразного дна 203 мм уменьшился с 16,2 кг до 145 кг. Эквивалентный цилиндр 232 бар уменьшился с 18,2 до 16,7 кг. [56]
Плотность цилиндра сосредоточена в концах, которые имеют относительно толстые стенки и меньший замкнутый объем на единицу массы. Детали различаются в зависимости от спецификации, но эта тенденция является общей как для стальных, так и для алюминиевых цилиндров и более выражена в плоских или выпуклых концах. Как следствие, длинные узкие цилиндры менее плотные, чем короткие широкие цилиндры, при том же материале и той же конфигурации конца, в то время как при том же внутреннем объеме короткий широкий цилиндр тяжелее длинного узкого цилиндра.
Плавучесть баллона для дайвинга имеет практическое значение только в сочетании с прикрепленным клапаном баллона, регулятором акваланга и принадлежностями регулятора, поскольку без них он не будет использоваться под водой. Эти принадлежности крепятся к верхней части баллона, и оба уменьшают плавучесть комбинированного устройства и смещают центр тяжести к верхней части (клапанному концу). Это влияет на ориентацию баллона для стропы и бокового крепления.
Задние баллоны обычно не снимаются во время погружения, а характеристики плавучести можно учесть в начале погружения, убедившись, что у дайвера есть достаточный запас плавучести, чтобы плавать с полными баллонами, и достаточный балласт, чтобы оставаться под водой, когда все баллоны пустые. Компенсатор плавучести должен быть достаточным, чтобы обеспечить некоторую положительную плавучесть на всех глубинах с полными баллонами. Регулировка балласта может компенсировать другие переменные плавучести. Неспособность оставаться постоянно погруженным на самой мелкой декомпрессионной остановке может привести к неполной декомпрессии и повышенному риску декомпрессионной болезни.
Изменение плавучести баллона для дайвинга во время погружения может быть более проблематичным с баллонами, установленными сбоку, и фактическая плавучесть в любой момент погружения является соображением для любого баллона, который может быть отделен от дайвера по любой причине. Баллоны, которые будут сброшены со ступени или переданы другому дайверу, не должны изменять плавучесть дайвера сверх того, что может быть компенсировано с помощью их компенсатора плавучести. Баллоны с приблизительно нейтральной плавучестью в заполненном состоянии обычно требуют наименьшей компенсации при отсоединении, так как они, скорее всего, будут отсоединены для посадки или переданы, когда они относительно полные. Это менее вероятно, будет проблемой для аварийного комплекта для одиночного дайвера , так как будет меньше случаев, чтобы снять его во время погружения. Ожидается, что комплекты с боковым креплением для тесных проникновений будут наклонены вперед или отсоединены для прохождения через тесные сужения и не должны сильно влиять на балансировку или плавучесть во время этих маневров.
Крупный производитель стальных баллонов, Faber Industrie Spa, утверждает, что их стальные баллоны нейтральны или слегка отрицательны в пустом состоянии, но не уточняет, к какому номинальному давлению это относится и учитывается ли при этом клапан баллона. [57]
Дайверы могут нести один баллон или несколько, в зависимости от требований погружения. Если погружение происходит в зонах с низким риском, где дайвер может безопасно совершить свободное всплытие или где есть напарник, который может обеспечить альтернативный запас воздуха в чрезвычайной ситуации, дайверы-любители обычно носят только один баллон. Если риски погружения выше, например, при плохой видимости или когда погружение на большую глубину требует декомпрессионных остановок , и особенно при погружении под навесом, дайверы обычно носят более одного источника газа.
Баллоны для дайвинга могут служить разным целям. Один или два баллона могут использоваться в качестве основного источника дыхания, из которого предполагается дышать большую часть погружения. Меньший баллон, переносимый в дополнение к большему баллону, называется « пони-бутылкой ». Баллон, который будет использоваться исключительно как независимый резерв безопасности, называется « баллоном для спасения » или аварийным запасом газа (EGS). [59] Баллон для спасения обычно используется в качестве баллона для спасения, но это будет зависеть от времени, необходимого для всплытия на поверхность.
Водолазы, занимающиеся техническим дайвингом, часто берут с собой разные газы, каждый в отдельном баллоне, для каждой фазы погружения: [60]
Для дайверов, использующих открытый цикл дыхания, существует несколько основных вариантов конфигурации комбинированной системы баллона и регулятора:
Конфигурация с одним баллоном обычно представляет собой один большой баллон, обычно устанавливаемый сзади, с одним регулятором первой ступени и обычно двумя регуляторами второй ступени. Эта конфигурация проста и дешева, но имеет только один источник дыхательного газа и не имеет резерва на случай отказа. Если баллон или регулятор первой ступени выходят из строя, дайвер полностью остается без воздуха и сталкивается с опасной для жизни чрезвычайной ситуацией. Агентства по обучению дайверов-любителей учат дайверов полагаться на напарника, который поможет им в этой ситуации. Навык совместного использования газа изучается на большинстве курсов подводного плавания начального уровня. Эта конфигурация оборудования, хотя и распространена среди дайверов начального уровня и используется в большинстве спортивных погружений, не рекомендуется учебными агентствами для любых погружений, где необходимы декомпрессионные остановки или где есть надголовная среда ( погружение на затонувшие объекты , погружение в пещеры или под лед ), поскольку она не обеспечивает функциональной избыточности .
Один баллон с двумя регуляторами состоит из одного большого заднего баллона с двумя регуляторами первой ступени, каждый из которых имеет регулятор второй ступени. Эта система в основном используется для погружений, где холодная вода повышает риск замерзания регулятора и требуется функциональное резервирование регулятора. [63] Это распространено в континентальной Европе, особенно в Германии. Преимущество заключается в том, что отказ регулятора может быть устранен под водой, чтобы довести погружение до контролируемого завершения без дыхания напарника или совместного использования газа. [63] Однако до клапанов трудно добраться, поэтому может возникнуть некоторая зависимость от напарника по погружению, который поможет быстро закрыть клапан регулятора свободного потока.
В этой конфигурации используется больший, установленный сзади основной баллон вместе с независимым меньшим баллоном, часто называемым «пони» или «спасательным баллоном». [62] У дайвера есть две независимые системы, но общая «дыхательная система» теперь тяжелее и дороже в покупке и обслуживании.
Пони обычно представляет собой баллон объемом от 2 до 5 литров. Его емкость определяет глубину погружения и продолжительность декомпрессии, в течение которой он обеспечивает защиту. Пони могут быть закреплены на компенсаторе плавучести (BC) или основном баллоне за спиной водолаза, или могут быть прикреплены к обвязке на боку или груди водолаза или переноситься как строповый баллон. Пони обеспечивают приемлемый и надежный аварийный запас газа, но требуют, чтобы водолаз был обучен ими пользоваться.
Другой тип небольшого независимого источника воздуха — это ручной баллон, заполненный примерно 85 литрами (3,0 куб. фута) свободного воздуха с непосредственно присоединенным регулятором для дайвинга , например Spare Air. [64] Этот источник обеспечивает только несколько вдохов газа на глубине и наиболее подходит для спасения на мелководье.
Независимые двойные комплекты илинезависимые двойные комплектысостоят из двух независимых баллонов и двух регуляторов, каждый из которых оснащен погружным манометром. Эта система тяжелее, дороже в покупке и обслуживании и дороже в заправке, чем комплект с одним баллоном. Дайвер должен менять клапаны во время погружения, чтобы сохранить достаточный запас газа в каждом баллоне. Если этого не сделать, то в случае отказа баллона у дайвера может оказаться недостаточный запас. Независимые двойные комплекты хорошо работают только синтегрированными в воздух дайв-компьютерами, которые могут контролировать два или более баллонов. Сложность периодического переключения регуляторов для обеспечения равномерного использования обоих баллонов может быть компенсирована избыточностью двух совершенно отдельных источников дыхательного газа. Баллоны могут быть закреплены как двойной комплект на спине дайвера или, в качестве альтернативы, могут переноситься вс боковым креплением, где этого требует проникновение в затонувшие корабли или пещеры, и где клапаны баллонов находятся в легкодоступном месте.
Простые сдвоенные комплекты с коллектором или сдвоенные комплекты с одним регулятором состоят из двух установленных сзади баллонов с их клапанами-колоннами, соединенными коллектором, но к коллектору присоединен только один регулятор. Это делает его относительно простым и дешевым, но означает, что в дыхательной системе нет избыточной функциональности, только двойной запас газа. Такое расположение было довольно распространено в ранние дни подводного плавания, когда баллоны низкого давления были с коллектором, чтобы обеспечить большую подачу воздуха, чем было возможно из имеющихся одиночных баллонов. Он все еще используется для аварийных комплектов большой емкости для глубоких коммерческих погружений. [65]
Изоляционные коллекторные двойные комплекты или коллекторные двойные с двумя регуляторами состоят из двух установленных сзади баллонов с их клапанами колонн, соединенных коллектором , с клапаном в коллекторе, который может быть закрыт для изоляции двух клапанов колонн. В случае возникновения проблемы с одним баллоном дайвер может закрыть изолирующий клапан, чтобы сохранить газ в баллоне, который не вышел из строя. Преимущества этой конфигурации включают в себя: больший запас газа, чем от одного баллона; автоматическая балансировка подачи газа между двумя баллонами; таким образом, нет необходимости постоянно менять регуляторы под водой во время погружения; и в большинстве ситуаций отказа дайвер может закрыть клапан на неисправном регуляторе или изолировать баллон и может сохранить доступ ко всему оставшемуся газу в обоих баллонах. Недостатки заключаются в том, что коллектор является еще одной потенциальной точкой отказа, и существует опасность потери всего газа из обоих баллонов, если изолирующий клапан не может быть закрыт при возникновении проблемы. Такая конфигурация баллонов часто используется в техническом дайвинге . [60]
Слинговые баллоны представляют собой конфигурацию независимых баллонов, используемых для технического дайвинга и одиночного дайвинга . Они представляют собой независимые баллоны со своими собственными регуляторами и крепятся к ремню безопасности сбоку от дайвера. Их целью может быть переноска ступенчатого, путевого, декомпрессионного или аварийного газа, в то время как баллон(ы), установленные сзади, несут донный газ. Стационарные баллоны несут газ для продления времени на дне, путевой газ используется для достижения глубины, на которой можно безопасно использовать донный газ, если на поверхности он гипоксичен, а декомпрессионный газ — это газ, предназначенный для использования во время декомпрессии для ускорения выведения инертных газов. Аварийный газ — это аварийный запас, предназначенный для использования на поверхности в случае потери основного запаса газа. [60]
Баллоны с боковым креплением — это баллоны, прикрепленные к ремню по бокам водолаза, которые несут донный газ, когда водолаз не несет баллоны с задним креплением. Они могут использоваться в сочетании с другими баллонами с боковым креплением, дорожными и/или декомпрессионными баллонами, где это необходимо. Опытные водолазы с боковым креплением могут нести до трех баллонов с каждой стороны. [66] [67] Эта конфигурация была разработана для доступа через узкие ограничения в пещерах. Боковое крепление в основном используется для технического дайвинга, но иногда также используется для любительского дайвинга, когда можно нести один баллон вместе со вторичным регулятором второй ступени (октопусом) в конфигурации, иногда называемой обезьяньим дайвингом. [68]
АПередача баллона — это комплект акваланга, обычно оснащенный для крепления на стропе или бокового крепления, который может быть передан (передан) другому дайверу для использования в непредвиденных обстоятельствах или на запланированной части погружения спасателем или поддерживающим или дежурным дайвером. Передача баллона позволяет принимающему дайверу маневрировать независимо от донора, и процедура передачи не должна ставить под угрозу способность любого из дайверов поддерживать нейтральную плавучесть, если это необходимо для безопасности. В большинстве случаев принимающему дайверу будет проще отрегулировать плавучесть, добавив газ в свой компенсатор плавучести, чтобы компенсировать массу газа в баллоне, который имеет нейтральную плавучесть, когда он пуст, чем сбрасывать газ из компенсатора плавучести, когда газ в баллоне израсходован, если он правильно взвешен.
Сбрасываемые баллоны или баллоны для сбрасывания ступени представляют собой баллоны, оснащенные регулятором и манометром, обычно устанавливаемые на стропах или с боковым креплением, которые предназначены для снятия и оставления на направляющем конце в начале погружения, чтобы быть собранными на обратном пути.
Баллоны для дайвинга используются при погружениях с ребризером в двух целях:
Водолазы, снабжаемые на поверхности, обычно должны иметь при себе аварийный запас газа, достаточный для того, чтобы вернуться в безопасное место, если основной запас газа выйдет из строя. Обычная конфигурация представляет собой одиночный баллон, закрепленный на спине, поддерживаемый страховочным поясом водолаза, с регулятором первой ступени, соединенным шлангом низкого давления с аварийным блоком, который может быть установлен сбоку шлема или маски-ленты или на подвеске для подачи питания на легкую полнолицевую маску. [71] [72] [73] Если емкость одного баллона недостаточна, можно использовать простые коллекторные двойные баллоны или ребризер. Для погружений с закрытым колоколом и погружений с насыщением аварийный комплект должен быть достаточно компактным, чтобы водолаз мог пройти через нижний люк колокола. Это устанавливает ограничение на размер баллонов, которые можно использовать. [65] [74]
Водолазные колокола должны иметь на борту запас дыхательного газа для использования в чрезвычайных ситуациях. [75] [76] Баллоны устанавливаются снаружи, поскольку внутри недостаточно места. Они полностью погружаются в воду во время работы колокола и могут считаться водолазными баллонами.
Газ для надувания костюма может перевозиться в небольшом отдельном баллоне. Иногда для улучшенных изоляционных свойств используется аргон . Он должен быть четко промаркирован и, возможно, также должен иметь цветовую кодировку, чтобы избежать непреднамеренного использования в качестве дыхательного газа, что может быть фатальным, поскольку аргон является удушающим веществом .
Водолазы также используют газовые баллоны над водой для хранения кислорода для оказания первой помощи при расстройствах дайвинга и как часть «банков» хранения для станций компрессоров воздуха для дайвинга , смешивания газов , подачи дыхательного газа с поверхности и газовых запасов для декомпрессионных камер и систем насыщения . Аналогичные баллоны также используются для многих целей, не связанных с дайвингом. Для этих целей они не являются баллонами для дайвинга и могут не подпадать под те же нормативные требования, что и баллоны, используемые под водой.
Необходимо знать приблизительную продолжительность времени, в течение которого дайвер может дышать из данного баллона, чтобы можно было спланировать безопасный профиль погружения. [77]
Эта проблема состоит из двух частей: вместимость баллона и потребление воды дайвером.
Две характеристики баллона определяют его газоемкость:
При давлениях, которые применяются в большинстве баллонов для дайвинга, уравнение идеального газа достаточно точно почти во всех случаях, поскольку переменные, которые применяются к расходу газа, обычно перевешивают ошибку в предположении об идеальном газе.
Для расчета количества газа:
В тех частях света, где используется метрическая система, расчет относительно прост, поскольку атмосферное давление можно приблизительно принять за 1 бар. Таким образом, 12-литровый баллон при давлении 232 бара будет содержать почти 12 × 232 / 1 = 2784 литра (98,3 куб. фута) воздуха при атмосферном давлении (также известного как свободный воздух).
В США емкость баллона для дайвинга указывается непосредственно в кубических футах свободного воздуха при номинальном рабочем давлении, поскольку расчет внутреннего объема и рабочего давления в имперских единицах относительно утомителен. Например, в США и на многих курортах для дайвинга в других странах можно найти алюминиевые баллоны американского производства с внутренней емкостью 0,39 кубических футов (11 л), заполненные до рабочего давления 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар); Принимая атмосферное давление за 14,7 фунтов на квадратный дюйм, это дает 0,39 × 3000 / 14,7 = 80 футов 3. Эти баллоны описываются как «цилиндры объемом 80 кубических футов» (общепринятый «алюминиевый 80»).
Примерно до 200 бар закон идеального газа остается полезным, и соотношение между давлением, размером цилиндра и газом, содержащимся в цилиндре, приблизительно линейно; при более высоких давлениях эта линейность больше не применяется, и в цилиндре пропорционально меньше газа. 3-литровый цилиндр, заполненный до 300 бар, будет содержать только 810 литров (29 куб. футов) воздуха атмосферного давления, а не 900 литров (32 куб. фута), ожидаемых из закона идеального газа. Были предложены уравнения, которые дают более точные решения при высоком давлении, включая уравнение Ван-дер-Ваальса . Сжимаемость при более высоких давлениях также различается между газами и смесями газов.
Необходимо учитывать три основных фактора:
Для расчета количества потребленного газа:
Примеры метрик:
Примеры имперских времен:
Учитывая это, нетрудно понять, почему техническим дайверам , совершающим длительные глубокие погружения, требуется несколько баллонов или ребризеров , а коммерческие дайверы обычно используют водолазное снаряжение с подачей воздуха на поверхность и берут с собой акваланг только в качестве аварийного запаса газа .
Время, в течение которого дайвер может дышать из баллона, также известно как выносливость по воздуху или газу.
Максимальную продолжительность дыхания (T) для заданной глубины можно рассчитать как
который, используя закон идеального газа , равен
Это можно записать как
с
в любой последовательной системе единиц.
Давление окружающей среды (P A ) — это давление окружающей воды на заданной глубине, которое состоит из суммы гидростатического давления и давления воздуха на поверхности. Оно рассчитывается как
с
в последовательной системе единиц
Для метрических единиц эта формула может быть аппроксимирована следующим образом:
с глубиной в м и давлением в барах
Давление окружающей среды вычитается из давления в баллоне, поскольку количество воздуха, представленное P A, на практике не может быть использовано для дыхания водолаза, поскольку оно требуется для уравновешивания давления окружающей среды в воде.
Эта формула не учитывает давление открытия, необходимое для открытия как первой, так и второй ступени регулятора, и падение давления из-за ограничений потока в регуляторе, оба из которых являются переменными в зависимости от конструкции и настройки регулятора, и расход, который зависит от характера дыхания дайвера и используемого газа. Эти факторы нелегко оценить, поэтому расчетное значение продолжительности дыхания будет больше реального значения.
Однако при обычном использовании для дайвинга резерв всегда учитывается. Резерв — это часть давления в баллоне, которую дайвер не планирует использовать, кроме как в случае чрезвычайной ситуации. Резерв может составлять четверть или треть давления в баллоне или это может быть фиксированное давление, распространенные примеры — 50 бар и 500 фунтов на квадратный дюйм. Затем приведенная выше формула изменяется, чтобы дать полезную продолжительность дыхания (BT = время дыхания) как
где P R — резервное давление.
Например, (используя первую формулу (1) для абсолютного максимального времени дыхания), водолаз на глубине 15 метров в воде со средней плотностью 1020 кг/м 3 (типичная морская вода), который дышит со скоростью 20 литров в минуту, используя баллон для дайвинга объемом 18 литров, находящийся под давлением 200 бар, может дышать в течение 72 минут, прежде чем давление в баллоне упадет настолько низко, что прекратится вдох. В некоторых системах подводного плавания с открытым контуром это может произойти довольно внезапно, от нормального вдоха к следующему ненормальному вдоху, вдоху, который может быть не полностью сделан. (Никогда не возникает никаких затруднений с выдохом). Внезапность этого эффекта зависит от конструкции регулятора и внутреннего объема баллона. В таких обстоятельствах в баллоне остается воздух под давлением, но водолаз не может им дышать. Часть воздуха можно вдохнуть, если дайвер всплывает, поскольку давление окружающей среды снижается, и даже без всплытия в некоторых системах часть воздуха из баллона доступна для надувания компенсаторов плавучести (BCD) даже после того, как давление в баллоне уже недостаточно для открытия клапана-автомата.
При тех же условиях и резерве 50 бар формула (4) для полезного времени дыхания выглядит следующим образом:
Это даст время погружения 54 мин на глубину 15 м до достижения резерва 50 бар.
Организации по обучению дайверов и кодексы практики настоятельно рекомендуют, чтобы часть используемого газа баллона была отложена в качестве резерва безопасности. Резерв предназначен для обеспечения газом более длительного времени, чем запланированные декомпрессионные остановки , или для предоставления времени для разрешения подводных аварийных ситуаций. [80]
Размер резерва зависит от рисков, связанных с погружением. Глубокое или декомпрессионное погружение требует большего резерва, чем мелкое или безостановочное погружение. Например, в любительском дайвинге рекомендуется, чтобы дайвер планировал всплыть с резервом, оставшимся в баллоне, в 500 фунтов на квадратный дюйм, 50 бар или 25% от первоначальной емкости, в зависимости от обучения в организации по обучению дайверов . Это связано с тем, что любительские дайверы, практикующие в пределах «бездекомпрессионных» ограничений, обычно могут совершить прямое всплытие в чрезвычайной ситуации. На технических погружениях, где прямое всплытие либо невозможно (из-за препятствий над головой), либо опасно (из-за необходимости делать декомпрессионные остановки), дайверы планируют больший запас прочности. Самый простой метод использует правило третей : одна треть запаса газа планируется для путешествия наружу, одна треть — для обратного пути, и одна треть — это резерв безопасности. [82]
Некоторые учебные заведения обучают концепции минимального уровня газа, управления минимальным уровнем газа или критическим давлениям , что позволяет водолазу рассчитать приемлемый резерв, чтобы вывести двух водолазов на поверхность в чрезвычайной ситуации из любой точки запланированного профиля погружения. [60]
Профессиональные водолазы могут быть обязаны в соответствии с законодательством или отраслевыми кодексами практики иметь при себе достаточный запас газа, чтобы иметь возможность достичь безопасного места, например, поверхности или водолазного колокола, на основе запланированного профиля погружения. [72] [73] Этот запас газа обычно требуется иметь при себе в качестве независимого аварийного запаса газа (EGS), также известного как баллон , набор или баллон для аварийного отключения. [83] Это обычно также относится к профессиональным водолазам, использующим водолазное снаряжение с подачей с поверхности . [72]
Плотность воздуха на уровне моря и при 15 °C составляет приблизительно 1,225 кг/м 3 . [84] Большинство полноразмерных баллонов для дайвинга, используемых для открытого цикла подводного плавания, вмещают более 2 килограммов (4,4 фунта) воздуха, когда они полны, и по мере использования воздуха плавучесть баллона увеличивается на величину удаленного веса. Уменьшение внешнего объема баллона из-за снижения внутреннего давления относительно невелико и может игнорироваться для практических целей.
Например, 12-литровый баллон можно наполнить до 230 бар перед погружением и спустить до 30 бар перед всплытием, используя 2400 литров или 2,4 м3 свободного воздуха. Масса газа, используемого во время погружения, будет зависеть от смеси — если предполагается воздух, она составит приблизительно 2,9 килограмма (6,4 фунта).
Потеря веса газа, взятого из баллона, делает баллон и водолаза более плавучими. Это может быть проблемой, если водолаз не может оставаться нейтрально плавучим к концу погружения, поскольку большая часть газа была выдохнута из баллона. Изменение плавучести из-за использования газа из баллонов, закрепленных на спине, легко компенсируется за счет переноски достаточного количества грузов для дайвинга, чтобы обеспечить нейтральную плавучесть при пустых баллонах в конце погружения, и использования компенсатора плавучести для нейтрализации избыточного веса до тех пор, пока газ не будет использован.
Баллоны для дайвинга заполняются путем присоединения источника газа высокого давления к клапану баллона, открытия клапана и подачи газа в баллон до достижения желаемого давления, затем закрытия клапанов, выпуска воздуха из соединения и его отсоединения. Этот процесс сопряжен с риском отказа баллона или заправочного оборудования под давлением, оба из которых опасны для оператора, поэтому обычно соблюдаются процедуры по контролю этих рисков. Скорость наполнения должна быть ограничена, чтобы избежать чрезмерного нагрева, температура баллона и содержимого должна оставаться ниже максимальной рабочей температуры, указанной в применимом стандарте. [47] Гибкий шланг высокого давления, используемый для этой цели, известен как заправочный хлыст. [85]
Перед заполнением баллона оператору наполнения может потребоваться в соответствии с правилами, кодексом практики или руководством по эксплуатации осмотреть баллон и клапан на предмет наличия явных внешних дефектов или повреждений, а также отклонить для наполнения любой баллон, который не соответствует стандартам. Также может потребоваться записать данные баллона в журнал наполнения. [47]
Подача воздуха для дыхания может осуществляться напрямую из компрессора воздуха для дыхания высокого давления, из системы хранения высокого давления или из комбинированной системы хранения с компрессором. Прямая зарядка является энергоемкой, а скорость зарядки будет ограничена доступным источником питания и мощностью компрессора. Банк баллонов хранения высокого давления большого объема позволяет быстрее заряжать или одновременно заряжать несколько баллонов, а также обеспечивает более экономичное снабжение воздухом высокого давления путем перезарядки банков хранения от маломощного компрессора или с использованием более дешевой электроэнергии вне пикового периода .
Качество сжатого воздуха для дыхания при дайвинге обычно определяется национальными или организационными стандартами, а меры, принимаемые для обеспечения качества воздуха, включают: [86]
Баллоны также могут быть заполнены непосредственно из систем хранения высокого давления путем декантации, с повышением давления или без него для достижения желаемого давления зарядки. Каскадное заполнение может использоваться для эффективности, когда доступно несколько баллонов для хранения. Хранение высокого давления обычно используется при смешивании газов для дайвинга найтрокс , гелиокс и тримикс , а также для кислорода для ребризеров и декомпрессионного газа. [87]
Смешивание нитрокса и тримикса может включать в себя декантацию кислорода и/или гелия и доливку до рабочего давления с помощью компрессора, после чего газовую смесь необходимо проанализировать, а баллон маркировать с указанием состава газа. [87]
Сжатие окружающего воздуха приводит к повышению температуры газа, пропорциональному повышению давления. Окружающий воздух обычно сжимается поэтапно, и температура газа повышается на каждом этапе. Промежуточные охладители и теплообменники водяного охлаждения могут отводить это тепло между этапами.
Зарядка пустого баллона для дайвинга также вызывает повышение температуры, поскольку газ внутри баллона сжимается притоком газа с более высоким давлением, хотя это повышение температуры может изначально быть сдержано, поскольку сжатый газ из хранилища при комнатной температуре понижается в температуре при снижении давления, поэтому сначала пустой баллон заряжается холодным газом, но затем температура газа в баллоне повышается до температуры выше температуры окружающей среды по мере того, как баллон заполняется до рабочего давления.
Мокрое заполнение: Избыточное тепло можно удалить, погрузив цилиндр в ванну с холодной водой во время заполнения. Однако погружение для охлаждения может также увеличить риск загрязнения водой отверстия клапана полностью разгерметизированного резервуара и попадания ее в цилиндр во время заполнения. [88]
Сухое заполнение: Баллоны также могут быть заполнены без охлаждения водяной баней и могут быть заряжены выше номинального рабочего давления до развиваемого давления, соответствующего температуре при заполнении. По мере охлаждения газа до температуры окружающей среды давление уменьшается и достигнет номинального давления зарядки при номинальной температуре. [88]
Правовые ограничения на заправку баллонов для подводного плавания различаются в зависимости от юрисдикции.
В Южной Африке баллоны могут быть заполнены в коммерческих целях лицом, которое компетентно в использовании заправочного оборудования, которое будет использоваться, которое знает соответствующие разделы применимых стандартов и правил и имеет письменное разрешение от владельца баллона на его заполнение. Баллон должен быть проверен и пригоден для заполняемого газа, и баллон не может быть заполнен выше развиваемого давления для температуры, достигнутой при его заполнении. Должен быть проведен внешний осмотр баллона, и должны быть зарегистрированы указанные данные о баллоне и заполнении. Если заполнен газом, отличным от воздуха, анализ завершенного заполнения должен быть зарегистрирован наполнителем и подписан заказчиком. [47] Если остаточное давление в баллоне, представленном для заполнения, не вызывает достаточно сильного истечения газа из клапана при открытии, наполнитель может отказаться заполнять баллон, если не будет указана приемлемая причина того, что он пуст, поскольку наполнитель не может проверить, был ли он загрязнен.
Баллоны для дайвинга следует заполнять только соответствующим образом отфильтрованным воздухом из воздушных компрессоров для дайвинга или другими дыхательными газами с использованием методов смешивания или декантации газов . [86] В некоторых юрисдикциях поставщики дыхательных газов обязаны по законодательству периодически проверять качество сжатого воздуха, производимого их оборудованием, и демонстрировать результаты испытаний для информирования общественности. [47] Стандарты чистоты промышленных газов, а также оборудования и процедур заправки могут допускать наличие некоторых загрязняющих веществ на уровнях, небезопасных для дыхания, [42] и их использование в дыхательных газовых смесях под высоким давлением может быть вредным или смертельным.
Особые меры предосторожности необходимо соблюдать при работе с газами, отличными от воздуха:
Заправка специальной газовой смесью почти всегда будет включать баллоны с газом высокой чистоты, поставляемые поставщиком промышленного газа. Кислород и гелий следует хранить, смешивать и сжимать в хорошо проветриваемых помещениях. Кислород — потому что любые утечки могут представлять опасность возгорания, а гелий — потому что он удушающий . Ни один из этих газов не может быть определен невооруженным человеческим телом.
Загрязненный дыхательный газ на глубине может быть смертельным. Концентрации, которые приемлемы при давлении окружающей среды на поверхности, будут увеличены давлением глубины и затем могут превысить приемлемые или терпимые пределы. Обычные загрязнители: окись углерода — побочный продукт сгорания, двуокись углерода — продукт метаболизма, а также масло и смазочные материалы из компрессора. [86]
Поддержание баллона под небольшим давлением в течение всего времени хранения и транспортировки снижает вероятность непреднамеренного загрязнения внутренней части баллона едкими веществами, такими как морская вода, или токсичными материалами, такими как масла, ядовитые газы, грибки или бактерии. [44] Обычное погружение заканчивается с некоторым оставшимся давлением в баллоне; если было совершено аварийное всплытие из-за инцидента с отсутствием газа, баллон обычно все еще будет содержать некоторое давление, и если баллон не был погружен глубже, чем там, где использовался последний газ, попадание воды во время погружения невозможно.
Загрязнение водой во время заполнения может быть вызвано двумя причинами. Недостаточная фильтрация и сушка сжатого воздуха могут привести к попаданию небольшого количества конденсата пресной воды или эмульсии воды и компрессорного масла, а также неспособность очистить отверстие клапана баллона от воды, которая могла капать с мокрого водолазного снаряжения, что может привести к загрязнению пресной или морской водой. Оба вызывают коррозию, но загрязнение морской водой может привести к быстрой коррозии баллона до такой степени, что он может стать небезопасным или выйти из строя даже через довольно короткий период времени. Эта проблема усугубляется в жарком климате, где химические реакции происходят быстрее, и более распространена там, где персонал, занимающийся заполнением, плохо обучен или перегружен работой. [89]
Взрыв, вызванный внезапным выбросом давления газа внутри баллона для дайвинга, делает их очень опасными при неправильном управлении. Наибольший риск взрыва существует во время наполнения, [90] но также известно, что баллоны лопаются при перегреве. [91] Причина отказа может варьироваться от уменьшения толщины стенки или глубокой язвы из-за внутренней коррозии, отказа резьбы горловины из-за несовместимой резьбы клапана или трещины из-за усталости, постоянных высоких напряжений или эффектов перегрева в алюминии. [44] [92] Разрыв резервуара из-за избыточного давления может быть предотвращен с помощью разрывной мембраны сброса давления , установленной на клапане баллона, которая разрывается, если баллон находится под избыточным давлением, и выпускает воздух с быстрой контролируемой скоростью, чтобы предотвратить катастрофический отказ резервуара. Случайный разрыв разрывной мембраны также может произойти во время наполнения из-за коррозионного ослабления или напряжения от повторяющихся циклов повышения давления, но устраняется заменой мембраны. Разрывные мембраны требуются не во всех юрисдикциях. [47]
Другие виды отказов, представляющие опасность при заполнении, включают в себя отказ резьбы клапана, который может привести к вылету клапана из горловины цилиндра, а также отказ заправочного стержня. [35] [36] [37] [38]
Большинство стран требуют, чтобы баллоны для дайвинга регулярно проверялись. Обычно это состоит из внутреннего визуального осмотра и гидростатического испытания. Требования к осмотру и испытаниям баллонов для подводного плавания могут сильно отличаться от требований к другим баллонам для сжатого газа из-за более коррозионной среды. [47]
Гидростатическое испытание включает в себя нагнетание давления в цилиндре до его испытательного давления (обычно 5/3 или 3/2 рабочего давления) и измерение его объема до и после испытания. Постоянное увеличение объема выше допустимого уровня означает, что цилиндр не прошел испытание и должен быть окончательно выведен из эксплуатации. [5]
Проверка включает внешний и внутренний осмотр на предмет повреждений, коррозии, правильного цвета и маркировки. Критерии отказа варьируются в зависимости от опубликованных стандартов соответствующего органа, но могут включать проверку на наличие выпуклостей, перегрева, вмятин, выбоин, следов электрической дуги, питтинга, линейной коррозии, общей коррозии, трещин, повреждения резьбы, порчи постоянной маркировки и цветовой кодировки. [5] [47] Очень немногие цилиндры не выдерживают гидростатического испытания. Почти все цилиндры, которые выходят из строя, считаются не прошедшими проверку по критериям визуального осмотра. [91]
При изготовлении баллона на нем проставляются его технические характеристики, включая производителя , рабочее давление , испытательное давление , дату изготовления , емкость и вес . [27] После того, как баллон проходит испытание, дата испытания (или дата истечения срока действия испытания в некоторых странах, таких как Германия ) пробивается на плече баллона для легкой проверки во время заполнения. [примечание 1] Международным стандартом для формата штампа является ISO 13769, Газовые баллоны - Маркировка штампом . [27]
Операторам заправочных станций может потребоваться проверить эти данные перед заполнением баллона, и они могут отказать в заполнении нестандартных или не прошедших испытания баллонов. [примечание 2]
Баллон должен быть проверен и испытан при первом заполнении после истечения интервала, указанного в Рекомендациях ООН по перевозке опасных грузов, Типовых правилах или в соответствии с национальными или международными стандартами, применяемыми в регионе использования. [93] [94]
Если баллон проходит перечисленные процедуры, но состояние остается сомнительным, могут быть применены дополнительные испытания, чтобы убедиться, что баллон пригоден для использования. Баллоны, которые не прошли испытания или осмотр и не могут быть отремонтированы, должны быть признаны непригодными для эксплуатации после уведомления владельца о причине отказа. [99] [100]
Перед началом работы баллон должен быть идентифицирован по маркировке и постоянным отметкам штампа, а также проверены владелец и содержимое, [101] [102] и клапан должен быть снят после сброса давления и проверки того, что клапан открыт. Баллоны, содержащие дыхательные газы, не требуют специальных мер предосторожности при разрядке, за исключением того, что газы с высокой фракцией кислорода не должны выпускаться в закрытом помещении из-за опасности возгорания. [103] [104] Перед проверкой баллон должен быть чистым и свободным от рыхлых покрытий, продуктов коррозии и других материалов, которые могут затенять поверхность. [105]
Цилиндр осматривается снаружи на предмет вмятин, трещин, выемок, порезов, вздутий, расслоений и чрезмерного износа, термических повреждений, ожогов от горелки или электрической дуги, коррозионных повреждений, неразборчивых, неправильных или несанкционированных постоянных клейм и несанкционированных дополнений или модификаций. [106] [107] Если стенки цилиндра не проверяются ультразвуковыми методами, внутренняя часть должна быть визуально осмотрена с использованием достаточного освещения для выявления любых повреждений и дефектов, особенно коррозии. Если внутренняя поверхность нечетко видна, ее следует сначала очистить утвержденным методом, который не удаляет значительное количество материала стенки. [108] [109] Если есть неуверенность в том, соответствует ли дефект, обнаруженный во время визуального осмотра, критериям отбраковки, могут быть применены дополнительные испытания, такие как ультразвуковое измерение толщины стенки с точечной коррозией или весовые проверки для установления общего веса, потерянного из-за коррозии. [110]
Пока клапан выключен, резьба цилиндра и клапана проверяется для определения типа резьбы и состояния. Резьба цилиндра и клапана должна соответствовать спецификации резьбы, быть чистой и полной формы, неповрежденной и без трещин, заусенцев и других дефектов. [111] [112] Ультразвуковой контроль может быть заменен испытанием под давлением, которое обычно является гидростатическим испытанием и может быть либо контрольным испытанием, либо испытанием на объемное расширение, в зависимости от спецификации конструкции цилиндра. Испытательное давление указано в маркировке штампа цилиндра. [ 113] [ 114] Клапаны, которые должны использоваться повторно, проверяются и обслуживаются, чтобы убедиться, что они остаются пригодными для эксплуатации. [115] [116] Перед установкой клапана необходимо проверить тип резьбы, чтобы убедиться, что установлен клапан с соответствующей спецификацией резьбы. [117]
После успешного завершения испытаний баллон, прошедший испытание, будет промаркирован соответствующим образом. Маркировка штампом будет включать в себя зарегистрированный знак инспекционного учреждения и дату испытания (месяц и год). [118] [119] Записи о периодической проверке и испытании производятся испытательной станцией и хранятся в открытом доступе для проверки. [120] [121] Если баллон не прошел проверку или испытание и не может быть восстановлен, владелец должен быть уведомлен об этом до того, как пустой баллон станет непригодным к эксплуатации. [122]
Внутренняя очистка водолазных баллонов может потребоваться для удаления загрязнений или для обеспечения эффективного визуального осмотра. Методы очистки должны удалять загрязнения и продукты коррозии без чрезмерного удаления структурного металла. Химическая очистка с использованием растворителей, моющих средств и травильных средств может использоваться в зависимости от загрязняющего вещества и материала баллона. Обработка абразивными средами может потребоваться для сильного загрязнения, особенно сильных продуктов коррозии. [123] [124]
Внешняя очистка может также потребоваться для удаления загрязнений, продуктов коррозии или старой краски или других покрытий. Указаны методы, которые удаляют минимальное количество структурного материала. Обычно используются растворители, моющие средства и дробеструйная обработка. Удаление покрытий путем применения тепла может сделать баллон непригодным для эксплуатации, повлияв на кристаллическую микроструктуру металла. Это представляет особую опасность для баллонов из алюминиевого сплава, которые не могут подвергаться воздействию температур выше указанных производителем. [ необходима цитата ]
Срок службы стальных и алюминиевых водолазных баллонов ограничен тем, что баллон продолжает проходить визуальный осмотр и гидростатические испытания. Срок годности не зависит от возраста, срока службы или количества заполнений. [91]
Перед заполнением любого баллона проверка дат осмотра и тестирования, а также визуальный осмотр на предмет внешних повреждений и коррозии требуются законом в некоторых юрисдикциях, [47] и являются благоразумными, даже если это не требуется по закону. Даты осмотра можно проверить, посмотрев на этикетку визуального осмотра, а дата гидростатического испытания проштампована на плече баллона. [47]
Перед использованием пользователь должен проверить содержимое баллона и проверить работу клапана баллона. Обычно это делается с помощью регулятора, подключенного для управления потоком. Давление и газовая смесь являются критически важной информацией для дайвера, и клапан должен свободно открываться без застревания или утечки из шпиндельных уплотнений. Неспособность распознать, что клапан баллона не был открыт или что баллон был пуст, наблюдалась у дайверов, проводящих проверку перед погружением. [125] Дыхательный газ, выпущенный из баллона, можно проверить на запах. Если газ не пахнет должным образом, его не следует использовать. Дыхательный газ должен быть почти без запаха, хотя довольно распространен очень легкий аромат компрессорной смазки. Не должно быть различимого запаха продуктов сгорания или летучих углеводородов. [42]
Аккуратно собранная установка, в которой регуляторы, датчики и хрупкие компьютеры размещены внутри компенсатора плавучести или закреплены там, где по ним не будут ходить, и спрятаны под скамьей в лодке или закреплены на стойке, — это практика опытного дайвера.
Поскольку акваланг является системой жизнеобеспечения, ни одно постороннее лицо не должно прикасаться к собранному аквалангу дайвера, даже с целью его перемещения, без его ведома и одобрения.
Полные баллоны не должны подвергаться воздействию температур выше 65 °C [47], и баллоны не должны заполняться до давления, превышающего развиваемое давление, соответствующее сертифицированному рабочему давлению баллона. [47]
Баллоны должны быть четко промаркированы с указанием их текущего содержимого. Общая этикетка «Nitrox», «Heliox» или «Trimix» предупредит пользователя о том, что содержимое может быть не воздухом и должно быть проанализировано перед использованием. Этикетка nitrox требует анализа фракции кислорода и предполагает, что остальное — азот, а этикетка trimix требует анализа как фракций кислорода, так и гелия для получения полной информации о декомпрессии. В некоторых частях мира требуется этикетка, специально указывающая, что содержимое — воздух, а в других местах цветовой код без дополнительных этикеток по умолчанию указывает на то, что содержимое — воздух. [47] В других местах по умолчанию предполагается, что содержимое любого баллона с клапаном баллона для подводного плавания — воздух, независимо от цвета баллона, если только специально не указано иное содержимое.
При пожаре давление в газовом баллоне повышается прямо пропорционально его абсолютной температуре . Если внутреннее давление превышает механические ограничения баллона и нет средств для безопасного сброса сжатого газа в атмосферу, сосуд выйдет из строя механически. Если содержимое сосуда воспламеняется или в нем присутствует загрязняющее вещество, это событие может привести к взрыву. [126]
В ходе крупных исследований несчастных случаев и смертельных случаев при дайвинге, проведенных по всему миру, включая работу Divers Alert Network , Diving Incident Monitoring Study и Project Stickybeak, были выявлены случаи, когда смертельный исход был связан с баллоном для дайвинга. [127] [128]
Некоторые зафиксированные несчастные случаи, связанные с баллонами для дайвинга:
Были зарегистрированы случаи латерального эпикондилита , вызванные работой с водолазными баллонами. [132]
Баллоны не следует оставлять без присмотра, если они не закреплены [47] , чтобы они не могли упасть в разумно предсказуемых обстоятельствах, поскольку удар может повредить механизм клапана цилиндра и, возможно, сломать клапан на резьбе горловины. Это более вероятно для клапанов с конической резьбой, и когда это происходит, большая часть энергии сжатого газа высвобождается в течение секунды и может разогнать цилиндр до скоростей, которые могут привести к серьезным травмам или повреждению окружающих предметов. [42] [133]
Газы, пригодные для дыхания, обычно не ухудшаются при хранении в стальных или алюминиевых баллонах. При условии, что содержание воды недостаточно для внутренней коррозии, хранимый газ останется неизменным в течение многих лет, если хранить его при температурах в пределах допустимого рабочего диапазона для баллона, обычно ниже 65 °C. Если есть какие-либо сомнения, проверка доли кислорода покажет, изменился ли газ (остальные компоненты инертны). Любые необычные запахи будут признаком того, что баллон или газ были загрязнены во время заполнения. Однако некоторые органы рекомендуют выпускать большую часть содержимого и хранить баллоны с небольшим положительным давлением. [134]
Алюминиевые баллоны имеют низкую устойчивость к теплу, а баллон с давлением 3000 фунтов на квадратный дюйм (210 бар), содержащий менее 1500 фунтов на квадратный дюйм (100 бар), может потерять достаточную прочность при пожаре и взорваться до того, как внутреннее давление поднимется достаточно, чтобы разорвать разрывную мембрану, поэтому хранение алюминиевых баллонов с разрывной мембраной имеет меньший риск взрыва в случае пожара, если они хранятся либо полными, либо почти пустыми. [135]
Баллоны для дайвинга классифицируются ООН как опасные грузы для транспортировки (США: Опасные материалы). Выбор правильного наименования груза (широко известного по аббревиатуре PSN) — это способ помочь гарантировать, что опасные грузы, предлагаемые для транспортировки, точно отражают опасности. [136]
55-е издание Правил перевозки опасных грузов ИАТА (DGR) определяет надлежащее отгрузочное наименование как «наименование, которое должно использоваться для описания конкретного товара или вещества во всех транспортных документах и уведомлениях и, при необходимости, на упаковках». [136]
Международный кодекс морской перевозки опасных грузов (МКМПОГ) определяет надлежащее отгрузочное наименование как «часть записи, наиболее точно описывающую груз в Списке опасных грузов, которая указана заглавными буквами (плюс любые буквы, которые являются неотъемлемой частью наименования)». [136]
В технических инструкциях Международной организации гражданской авиации (ИКАО) по безопасной перевозке опасных грузов по воздуху указано, что при условии, что давление в баллонах для дайвинга составляет менее 200 килопаскалей (2 бар; 29 фунтов на кв. дюйм), их можно перевозить в качестве зарегистрированного багажа или ручной клади. Для проверки этого может потребоваться опорожнить баллон. После опорожнения клапан баллона следует закрыть, чтобы предотвратить попадание влаги в баллон. Ограничения по безопасности, применяемые отдельными странами, могут дополнительно ограничить или запретить перевозку некоторых предметов, разрешенных ИКАО, а авиакомпании и агентства по проверке безопасности имеют право отказать в перевозке определенных предметов. [140]
С 1996 года законодательство Великобритании о перевозке опасных грузов было приведено в соответствие с европейским. [141]
Дорожный транспорт
Правила перевозки опасных грузов и использования транспортируемого оборудования под давлением (Правила CDG) 2009 года (измененные в 2011 году) в Великобритании реализуют Европейское соглашение о международной дорожной перевозке опасных грузов (ADR). Опасные грузы, подлежащие международной перевозке на автомобильных транспортных средствах, должны соответствовать стандартам упаковки и маркировки опасных грузов, а также соответствующим стандартам конструкции и эксплуатации для транспортных средств и экипажа. [138] [141]
Правила охватывают перевозку газовых баллонов в транспортном средстве в коммерческих целях. Перевозка баллонов с газом для дайвинга под давлением с общей емкостью по воде менее 1000 литров на транспортном средстве для личного пользования освобождается от ДОПОГ. [138] [141] [142]
Перевозка газовых баллонов в транспортном средстве в коммерческих целях должна соответствовать основным требованиям безопасности и, если нет особых исключений, должна соответствовать ADR. Водитель транспортного средства несет юридическую ответственность за безопасность транспортного средства и любого перевозимого груза, а страхование транспортного средства должно включать покрытие для перевозки опасных грузов. [138] [141]
Газы для дайвинга, включая сжатый воздух, кислород, нитрокс, гелиокс, тримикс, гелий и аргон, нетоксичны, не воспламеняются и могут быть окислителями или удушающими веществами и классифицируются по транспортной категории 3. [141] Пороговое количество для этих газов составляет 1000 литров общей вместимости баллонов по воде. Давление должно быть в пределах номинального рабочего давления баллона. Пустые воздушные баллоны при атмосферном давлении классифицируются по транспортной категории 4, и порогового количества нет. [138] [141]
Коммерческие грузы объемом менее 1000 литров освобождаются от некоторых требований ADR, но должны соответствовать основным правовым требованиям и требованиям безопасности, включая: [141]
Все грузы, превышающие пороговое значение, должны соответствовать всем требованиям ADR. [138] [141]
Транспортировка опасных материалов в коммерческих целях [143] в США регулируется Кодексом федеральных правил, раздел 49 — Транспортировка (сокращенно 49 CFR). [144] Баллон, содержащий 200 кПа (29,0 фунтов на кв. дюйм изб./43,8 фунтов на кв. дюйм абс.) или более при 20 °C (68 °F) невоспламеняющегося, неядовитого сжатого газа и транспортируемый в коммерческих целях, классифицируется как HAZMAT (опасные материалы) в соответствии с 49 CFR 173.115(b) (1). [145] Баллоны, изготовленные в соответствии со стандартами DOT или специальными разрешениями (исключениями), выданными Управлением по безопасности трубопроводов и опасных материалов и заполненные до разрешенного рабочего давления, являются законными для коммерческой перевозки в США в соответствии с положениями и условиями правил. [144] [146] Баллоны, произведенные за пределами США, могут перевозиться при наличии специального разрешения, которое было выдано несколькими производителями для цельнометаллических и композитных баллонов с рабочим давлением до 300 бар (4400 фунтов на кв. дюйм).
Наземные перевозки
Коммерческая транспортировка баллонов с дыхательным газом общим весом более 1000 фунтов может осуществляться только коммерческой транспортной компанией HAZMAT. Транспортировка баллонов общим весом менее 1000 фунтов требует наличия декларации, баллоны должны быть испытаны и проверены в соответствии с федеральными стандартами, а содержимое должно быть маркировано на каждом баллоне. Транспортировка должна осуществляться безопасным образом, с ограничением перемещения баллонов. Специальная лицензия не требуется. Правила DOT требуют маркировки содержимого для всех баллонов в соответствии с правилами, но согласно PSI маркировка воздуха для дыхания не будет применяться. Кислородные или невоздушные окисляющие (O 2 ≥ 23,5%) смеси должны быть маркированы. Частная (некоммерческая) транспортировка баллонов для подводного плавания не распространяется на эти правила. [147]
Воздушный транспорт
Пустые баллоны для подводного плавания или баллоны для подводного плавания, находящиеся под давлением менее 200 кПа, не ограничены как опасные материалы. [148] Баллоны для подводного плавания разрешается перевозить в зарегистрированном багаже или в ручной клади только в том случае, если клапан баллона полностью отсоединен от баллона, а баллон имеет открытый конец, позволяющий проводить визуальный осмотр изнутри. [149]
Алюминиевые баллоны могут продаваться с внешним лакокрасочным покрытием, низкотемпературным порошковым покрытием , [150] простым или цветным анодированным покрытием, матовым покрытием, полученным дробеструйной обработкой, [150] шлифованным покрытием, [150] или прокатным покрытием (без обработки поверхности). [150] Материал по своей природе довольно устойчив к коррозии, если его содержать в чистоте и сухости между использованиями. Покрытия, как правило, используются в косметических целях или для соблюдения требований юридического цветового кодирования. [47]
Стальные баллоны более чувствительны к коррозии во влажном состоянии и обычно покрываются защитным покрытием от коррозии. Обычные отделочные покрытия включают горячее цинкование , [151] цинковое напыление , [151] и прочные системы окраски. [151] Краска может наноситься поверх цинкового покрытия в косметических целях или для цветовой кодировки. [151] Стальные баллоны без антикоррозионного покрытия полагаются на краску для защиты от ржавчины, и когда краска повреждена, они будут ржаветь на открытых участках. Это можно предотвратить или отсрочить, отремонтировав окрашенное покрытие.
Цвета, разрешенные для баллонов для дайвинга, значительно различаются в зависимости от региона и, в некоторой степени, от содержащейся в них газовой смеси. В некоторых частях мира нет законодательства, регулирующего цвет баллонов для дайвинга. В других регионах цвет баллонов, используемых для коммерческого дайвинга или для всех подводных погружений, может быть определен национальными стандартами. [47]
Во многих местах любительского дайвинга , где широко используются воздух и нитрокс, баллоны с нитроксом обозначаются зеленой полосой на желтом фоне. Алюминиевые баллоны для дайвинга могут быть окрашены или анодированы, а после анодирования могут быть окрашены или оставлены в своем естественном серебристом цвете. Стальные баллоны для дайвинга обычно окрашиваются, чтобы уменьшить коррозию , часто в желтый или белый цвет для улучшения видимости. В некоторых таблицах цветовой идентификации промышленных баллонов желтые плечи означают хлор и, в более общем смысле, в Европе это относится к баллонам с токсичным и/или едким содержимым; но это не имеет значения для подводного плавания, так как газовые фитинги несовместимы.
Баллоны, используемые для смешивания газа парциального давления с чистым кислородом, также могут быть снабжены этикеткой «сертификат обслуживания кислорода», указывающей на то, что они подготовлены для использования с высокими парциальными давлениями и газовыми фракциями кислорода.
В Европейском Союзе газовые баллоны могут иметь цветовую маркировку в соответствии с EN 1098-3. В Великобритании этот стандарт является необязательным. «Плечо» — это куполообразная верхняя часть баллона между параллельной секцией и клапаном колонны. Для смешанных газов цвета могут быть либо полосами, либо «четвертями». [152]
Эти баллоны с дыхательным газом также должны быть маркированы с указанием их содержимого. На этикетке должен быть указан тип дыхательного газа, содержащегося в баллоне. [152]
Баллоны с дыхательным газом для использования в море могут быть закодированы и промаркированы в соответствии с IMCA D043. [152] [153] Цветовая кодировка IMCA для отдельных баллонов позволяет корпусу баллона быть любого цвета, который не приведет к неправильному толкованию опасности, обозначенной цветовым кодом плеча.
Баллоны для подводного плавания должны соответствовать цветам и маркировке, указанным в текущей редакции SANS 10019. [47] Это требование применяется в тех случаях, когда баллоны будут заполняться или использоваться в любой ситуации, где применяется Закон о безопасности и гигиене труда 1993 года .
Производители баллонов идентифицируют свою продукцию с помощью зарегистрированной маркировки на плече баллона. [154]
Стальные баллоны:
Алюминиевые баллоны:
Медиа, связанные с Водолазные баллоны на Wikimedia Commons