Регулятор для дайвинга или подводный регулятор для дайвинга — это регулятор давления , который контролирует давление дыхательного газа для подводного плавания . Наиболее распространенным применением является снижение давления дыхательного газа до давления окружающей среды и его доставка дайверу, но существуют и другие типы регуляторов давления газа, используемых для дайвинга. Газом может быть воздух или один из различных специально смешанных дыхательных газов . Газ может подаваться из баллона для подводного плавания , который носит дайвер, в этом случае он называется регулятором для подводного плавания , или через шланг от компрессора или баллонов высокого давления на поверхности при подводном плавании с подачей с поверхности . Регулятор давления газа имеет один или несколько клапанов последовательно, которые снижают давление от источника и используют давление ниже по потоку в качестве обратной связи для управления подаваемым давлением или давление выше по потоку в качестве обратной связи для предотвращения чрезмерной скорости потока, снижая давление на каждой стадии. [1]
Термины «регулятор» и «клапан давления» (DV) часто используются взаимозаменяемо, но клапан давления — это регулятор конечной ступени снижения давления, который подает газ только во время вдоха дайвера и снижает давление газа примерно до атмосферного. В одношланговых регуляторах давления клапан давления либо удерживается во рту дайвера с помощью загубника, либо прикрепляется к полнолицевой маске или шлему. В двухшланговых регуляторах клапан давления включен в корпус регулятора, который обычно прикрепляется непосредственно к вентилю баллона или выходу коллектора, с выносным загубником, подающимся под давлением окружающей среды.
Регулятор снижения давления используется для управления давлением подачи газа, подаваемого в шлем свободного потока или полнолицевую маску, в которых поток непрерывен, для поддержания давления на выходе, которое ограничено давлением окружающей среды выхлопа и сопротивлением потоку системы доставки (в основном шлангокабеля и выпускного клапана) и не сильно зависит от дыхания водолаза. Системы ребризера для дайвинга также могут использовать регуляторы для управления потоком свежего газа и клапаны спроса, известные как автоматические клапаны разбавителя , для поддержания объема в дыхательном контуре во время спуска. Системы возврата газа и встроенные дыхательные системы (BIBS) используют другой тип регулятора для управления потоком выдыхаемого газа в возвратный шланг и через верхнюю систему возврата или наружу из гипербарической камеры, они относятся к классу регуляторов обратного давления .
Производительность регулятора измеряется давлением открытия и дополнительной механической работой дыхания , а также способностью подавать дыхательный газ с пиковой скоростью потока вдоха при высоком давлении окружающей среды без чрезмерного падения давления и без избыточного мертвого пространства . Для некоторых погружений в холодной воде важна способность подавать высокий расход при низких температурах окружающей среды без заклинивания из-за замерзания регулятора .
Регулятор для дайвинга — это механизм, который снижает давление подачи дыхательного газа и подает его водолазу примерно при давлении окружающей среды. Газ может подаваться по требованию, когда водолаз вдыхает, или в виде постоянного потока мимо водолаза внутри шлема или маски, из которого водолаз использует то, что необходимо, а остальное идет впустую. [2] : 49
Газ может подаваться непосредственно водолазу или в контур ребризера для компенсации использованного газа и изменений объема из-за изменений глубины. Подача газа может осуществляться из баллона высокого давления, который несет водолаз, или из поверхностного источника через шланг, подключенный к компрессору или системе хранения высокого давления.
Клапан с открытым контуром обеспечивает поток газа только во время вдоха дайвера, регулятор свободного потока обеспечивает постоянную скорость потока при давлении подачи, регуляторы регенерации и встроенные в дыхательные системы позволяют выводить выхлопные газы только во время выдоха. Ребризеры используют регуляторы спроса для восполнения дефицита объема в контуре и могут использовать регуляторы постоянного массового расхода для обновления содержания кислорода в газовой смеси контура.
Клапан давления определяет падение давления, когда дайвер начинает вдыхать, и подает дайверу вдох газа при давлении окружающей среды. Когда дайвер прекращает вдыхать, клапан давления закрывается, чтобы остановить поток. Клапан давления имеет камеру, которая при нормальном использовании содержит дыхательный газ при давлении окружающей среды, который соединен с загубником, полнолицевой маской или водолазным шлемом , либо напрямую, либо с помощью гибкого шланга низкого давления. С одной стороны камеры находится гибкая диафрагма для определения разницы давления между газом в камере с одной стороны и окружающей водой с другой стороны, и управления работой клапана, который подает сжатый газ в камеру. [3]
Это делается механической системой, связывающей диафрагму с клапаном, который открывается в степени, пропорциональной смещению диафрагмы из закрытого положения. Разница давлений между внутренней частью мундштука и давлением окружающей среды снаружи диафрагмы, необходимая для открытия клапана, называется давлением открытия. Эта разница давлений открытия обычно отрицательна по отношению к окружающей среде, но может быть слегка положительной на регуляторе положительного давления (регуляторе, который поддерживает давление внутри мундштука, маски или шлема, которое немного больше давления окружающей среды). После того, как клапан открылся, поток газа должен продолжаться при наименьшей стабильной разнице давления, разумно осуществимой, пока дайвер вдыхает, и должен прекратиться, как только поток газа прекратится. Было разработано несколько механизмов для обеспечения этой функции, некоторые из них чрезвычайно просты и надежны, а другие несколько более сложны, но более чувствительны к небольшим изменениям давления. [3] : 33 Диафрагма защищена крышкой с отверстиями или щелями, через которые может свободно проникать внешняя вода. Эта крышка снижает чувствительность диафрагмы к турбулентности воды и динамическому давлению из-за движения, которые в противном случае могли бы вызвать поток газа, когда это не нужно.
Когда дайвер начинает вдыхать, удаление газа из оболочки снижает давление внутри камеры, а внешнее давление воды перемещает диафрагму внутрь, управляя рычагом, который поднимает клапан с его седла, выпуская газ в камеру. Межступенчатый газ, примерно на 8-10 бар (120-150 фунтов на кв. дюйм) выше давления окружающей среды, расширяется через отверстие клапана, поскольку его давление снижается до давления окружающей среды, и снабжает дайвера большим количеством газа для дыхания. Когда дайвер прекращает вдыхать, камера заполняется до тех пор, пока внешнее давление не уравновесится, диафрагма возвращается в свое исходное положение, а рычаг отпускает клапан, который закрывается пружиной клапана, и поток газа прекращается. [3]
Когда дайвер выдыхает, односторонние клапаны, изготовленные из гибкого воздухонепроницаемого материала, выгибаются наружу под давлением выдоха, позволяя газу выходить из камеры. Они закрываются, создавая уплотнение, когда выдох прекращается и давление внутри камеры падает до давления окружающей среды. [3] : 108
Подавляющее большинство клапанов давления используются в дыхательных аппаратах открытого цикла, что означает, что выдыхаемый газ выбрасывается в окружающую среду и теряется. Клапаны возврата могут быть установлены на шлемах, чтобы позволить использованному газу быть возвращенным на поверхность для повторного использования после удаления углекислого газа и создания кислорода. Этот процесс, называемый «push-pull», технологически сложен и дорог и используется только для глубоких коммерческих погружений на смесях гелиокса, где экономия гелия компенсирует расходы и сложности системы, и для погружений в загрязненной воде, где газ не утилизируется, но система снижает риск утечки загрязненной воды в шлем через выпускной клапан. [4]
Они обычно используются при поверхностном снабжении погружений с масками и шлемами свободного потока. Обычно это большой промышленный газовый регулятор с высоким расходом, который вручную управляется на газовой панели на поверхности до давления, необходимого для обеспечения желаемого расхода для дайвера. Свободный поток обычно не используется в оборудовании для подводного плавания, поскольку высокие скорости расхода газа неэффективны и расточительны.
В регуляторах постоянного расхода регулятор давления обеспечивает постоянное пониженное давление, которое обеспечивает поток газа для водолаза, который может в некоторой степени контролироваться регулируемым отверстием, управляемым водолазом. Это самый ранний тип управления потоком дыхательного комплекта. Водолаз должен физически открывать и закрывать регулируемый клапан подачи, чтобы регулировать поток. Клапаны постоянного расхода в дыхательном комплекте открытого цикла расходуют газ менее экономично, чем регуляторы клапана спроса, поскольку газ течет даже тогда, когда он не нужен, и должен течь со скоростью, необходимой для пикового вдоха. До 1939 года автономные водолазные и промышленные дыхательные комплекты открытого цикла с регуляторами постоянного расхода были разработаны Ле Приером , но не получили широкого распространения из-за очень короткой продолжительности погружения. Сложности конструкции были вызваны необходимостью размещения клапана управления потоком второй ступени там, где водолаз мог бы легко управлять им. [5]
Стоимость дыхательного газа, содержащего высокую долю гелия , составляет значительную часть стоимости глубоководных водолазных операций и может быть снижена за счет утилизации дыхательного газа для переработки. [6] Шлем для рекуперации снабжен возвратной линией в шлангокабеле водолаза , и выдыхаемый газ выпускается в этот шланг через регулятор рекуперации, который гарантирует, что давление газа в шлеме не может упасть ниже давления окружающей среды. [7] : 150–151 Газ обрабатывается на поверхности в системе рекуперации гелия путем фильтрации, очистки и нагнетания в баллоны для хранения до тех пор, пока он не понадобится. Содержание кислорода может быть скорректировано при необходимости. [7] : 151–155 [4] : 109 Тот же принцип используется во встроенных дыхательных системах, используемых для отвода богатых кислородом лечебных газов из гипербарической камеры , хотя эти газы, как правило, не рекуперируются. Предусмотрен распределительный клапан, позволяющий водолазу вручную переключиться на открытый контур в случае неисправности клапана возврата, а клапан разрежения позволяет воде поступать в шлем, чтобы избежать сжатия, если клапан возврата внезапно выйдет из строя, давая водолазу время переключиться на открытый контур без травм. [7] : 151–155 Возвратные клапаны для глубоких погружений могут использовать две ступени, чтобы обеспечить более плавный поток и меньшую работу дыхания . Регулятор возврата работает по тому же принципу, что и регулятор спроса, в том смысле, что он пропускает поток только тогда, когда разница давления между внутренней частью шлема и окружающей водой открывает клапан, но использует избыточное давление вверх по потоку для активации клапана, тогда как клапан спроса использует пониженное давление вниз по потоку.
Регуляторы возврата также иногда используются для погружений с опасными веществами , чтобы снизить риск обратного потока загрязненной воды через выпускные клапаны в шлем. В этом случае не будет клапана затопления с пониженным давлением, но разница давлений и риск сдавливания относительно низкие. [8] [4] : 109 Дыхательным газом в этом случае обычно будет воздух, и он фактически не будет перерабатываться.
Регуляторы BIBS для барокамер имеют двухступенчатую систему у водолаза, похожую на систему регенеративных шлемов, хотя в этом случае выпускной регулятор сбрасывает выдыхаемый газ через выпускной шланг в атмосферу за пределами барокамеры. [9]
Это системы, используемые для подачи дыхательного газа по требованию в камеру, которая находится под давлением, превышающим давление окружающей среды за пределами камеры. [10] Разница давлений между камерой и внешним давлением окружающей среды позволяет выпустить выдыхаемый газ во внешнюю среду, но поток должен контролироваться так, чтобы через систему выпускался только выдыхаемый газ, и он не сливал содержимое камеры наружу. Это достигается с помощью управляемого выпускного клапана, который открывается, когда небольшое избыточное давление относительно давления камеры на выпускной диафрагме перемещает клапанный механизм против пружины. Когда это избыточное давление рассеивается газом, вытекающим через выпускной шланг, пружина возвращает этот клапан в закрытое положение, отсекая дальнейший поток и сохраняя атмосферу камеры. Отрицательная или нулевая разница давлений на выпускной диафрагме будет держать ее закрытой. Выпускная диафрагма подвергается давлению камеры с одной стороны и давлению выдыхаемого газа в ороназальной маске с другой стороны. Подача газа для вдыхания осуществляется через клапан-расходомер, который работает по тем же принципам, что и обычный клапан-расходомер второй ступени. Как и в любом другом дыхательном аппарате, мертвое пространство должно быть ограничено, чтобы минимизировать накопление углекислого газа в маске.
В некоторых случаях выходное всасывание должно быть ограничено, и может потребоваться регулятор обратного давления . Обычно это касается использования в системе насыщения. Использование для кислородной терапии и поверхностной декомпрессии на кислороде обычно не требует регулятора обратного давления. [11] Когда BIBS с внешней вентиляцией используется при низком давлении в камере, может потребоваться вакуумная помощь для поддержания обратного давления выдоха на низком уровне, чтобы обеспечить приемлемую работу дыхания . [10]
Основное применение этого типа BIBS — подача дыхательного газа с другим составом, чем в атмосфере камеры, для людей, находящихся в гипербарической камере, где атмосфера камеры контролируется, и загрязнение газом BIBS может стать проблемой. [10] Это распространено при терапевтической декомпрессии и гипербарической оксигенотерапии, где более высокое парциальное давление кислорода в камере может представлять неприемлемую опасность возгорания и потребует частой вентиляции камеры для поддержания парциального давления в приемлемых пределах. Частая вентиляция шумная и дорогая, но может использоваться в экстренных случаях. [9]
Системы ребризеров, используемые для дайвинга, перерабатывают большую часть дыхательного газа, но не основаны на системе клапана спроса для своей основной функции. Вместо этого дыхательный контур переносится дайвером и остается под давлением окружающей среды во время использования. Регуляторы могут использоваться в ребризере для подводного плавания, чтобы восполнить дефицит объема газа в контуре и обеспечить богатый кислородом газ для компенсации метаболического использования. [12]
Автоматический клапан разбавителя (ADV) используется в ребризере для добавления газа в контур для автоматической компенсации уменьшения объема из-за увеличения давления с большей глубиной или для восполнения потери газа из системы при выдохе дайвера через нос во время очистки маски или в качестве метода промывки контура . Они часто снабжены кнопкой продувки , позволяющей вручную промывать контур. ADV аналогичен по концепции и функции клапану давления открытого контура и может использовать много подобных компонентов, но не имеет встроенного выпускного клапана. Эквивалентная функция выпускного клапана обеспечивается клапаном избыточного давления контура. Некоторые пассивные полузамкнутые ребризеры используют ADV для добавления газа в контур для компенсации части газа, автоматически выбрасываемого во время цикла дыхания, как способ поддержания подходящей концентрации кислорода. [13]
Аварийный клапан (BOV) — это клапан-автомат открытого цикла, встроенный в загубник ребризера или другую часть дыхательного контура. Он может быть изолирован, когда дайвер использует ребризер для рециркуляции дыхательного газа, и открыт, одновременно изолируя дыхательный контур, когда проблема заставляет дайвера выйти на открытый контур. Главной отличительной особенностью BOV является то, что один и тот же загубник используется для открытого и закрытого контура, и дайверу не нужно закрывать клапан погружения/всплытия (DSV), вынимать его изо рта и искать и вставлять аварийный клапан-автомат, чтобы выйти на открытый контур. Несмотря на то, что это дорогостоящее, это сокращение критических шагов делает интегрированный BOV значительным преимуществом безопасности, особенно когда в контуре высокое парциальное давление углекислого газа, поскольку гиперкапния может затруднить или сделать невозможным для дайвера задержку дыхания даже на короткий период, необходимый для смены загубников. [14] [15]
Клапаны добавления постоянного массового расхода используются для подачи постоянного массового расхода свежего газа в активный полузакрытый ребризер для пополнения газа, используемого дайвером, и для поддержания приблизительно постоянного состава смеси контура. Используются два основных типа: фиксированное отверстие и регулируемое отверстие (обычно игольчатый клапан). Клапан постоянного массового расхода обычно снабжается газовым регулятором, который изолирован от давления окружающей среды, так что он обеспечивает абсолютный регулируемый выход давления (не компенсированный давлением окружающей среды). Это ограничивает диапазон глубины, в котором возможен постоянный массовый расход через отверстие, но обеспечивает относительно предсказуемую газовую смесь в дыхательном контуре. Клапан сброса избыточного давления на первом этапе используется для защиты выходного шланга. В отличие от большинства других регуляторов подачи газа для дайвинга, отверстия постоянного массового расхода не контролируют давление на выходе, но они регулируют расход.
Ручные и электронно-управляемые дополнительные клапаны используются в ручных и электронно-управляемых ребризерах замкнутого цикла (mCCR, eCCR) для добавления кислорода в контур с целью поддержания заданного значения парциального давления кислорода. Ручной или электронно-управляемый клапан используется для выпуска кислорода из выпускного отверстия стандартного регулятора акваланга первой ступени в дыхательный контур. Клапан сброса избыточного давления на первой ступени необходим для защиты шланга в случае утечек на первой ступени. Строго говоря, это не регуляторы давления, а клапаны управления потоком.
Первый зарегистрированный клапан давления был изобретен в 1838 году во Франции и забыт в течение следующих нескольких лет; другой работающий клапан давления был изобретен только в 1860 году. 14 ноября 1838 года доктор Мануэль Теодор Гийоме из Аржантана, Нормандия, Франция, подал патент на двухшланговый регулятор давления; водолазу подавался воздух по трубам с поверхности к установленному сзади клапану давления и оттуда к загубнику. Выдыхаемый газ выводился в сторону головы через второй шланг. Аппарат был продемонстрирован и исследован комитетом Французской академии наук: [16] [17]
19 июня 1838 года в Лондоне Уильям Эдвард Ньютон подал заявку на патент (№ 7695: «Аппарат для дайвинга») на двухшланговый клапан с диафрагменным приводом для водолазов. [18] Однако считается, что г-н Ньютон просто подал заявку на патент от имени доктора Гийоме. [19]
В 1860 году горный инженер из Эспальона (Франция) Бенуа Рукейроль изобрел регулирующий клапан с железным воздушным резервуаром, чтобы шахтеры могли дышать в затопленных шахтах. Он назвал свое изобретение régulateur («регулятор»). В 1864 году Рукейроль встретился с офицером французского императорского флота Огюстом Денайрузом , и они вместе работали над адаптацией регулятора Рукейроля к водолазным работам. Аппарат Рукейроля-Денайроуза производился серийно с некоторыми перерывами с 1864 по 1965 год. [20] В 1865 году он был приобретен в качестве стандарта французским императорским флотом, [21] но так и не был полностью принят французскими водолазами из-за отсутствия безопасности и автономности.
В 1926 году Морис Ферне и Ив Ле Приер запатентовали ручной регулятор постоянного расхода (не автоматический клапан), который использовал полнолицевую маску (воздух выходил из маски с постоянным расходом). [5] [22]
В 1937 и 1942 годах французский изобретатель Жорж Комменхес из Эльзаса запатентовал водолазный клапан, снабжаемый воздухом из двух газовых баллонов через полнолицевую маску . Комменхес умер в 1944 году во время освобождения Страсбурга , и его изобретение вскоре было забыто. Водолазный клапан Комменха был адаптацией механизма Рукеюля-Денеруза, не таким компактным, как аппарат Кусто-Ганьяна. [23]
Только в декабре 1942 года клапан спроса был разработан в форме, которая получила широкое распространение. Это произошло после того, как французский морской офицер Жак-Ив Кусто и инженер Эмиль Ганьян впервые встретились в Париже . Ганьян, работавший в Air Liquide , уменьшил и адаптировал регулятор Rouquayrol-Denayrouze, использовавшийся для газогенераторов после жестких ограничений на топливо из-за немецкой оккупации Франции ; Кусто предложил адаптировать его для дайвинга, что в 1864 году было его первоначальным предназначением. [24]
Одношланговый регулятор с удерживаемым ртом клапаном, снабжаемым газом низкого давления из клапана баллона, установленного на первой ступени, был изобретен австралийцем Тедом Элдредом в начале 1950-х годов в ответ на патентные ограничения и нехватку запасов аппарата Кусто-Ганьяна в Австралии. В 1951 году Э. Р. Кросс изобрел «Sport Diver», один из первых одношланговых регуляторов американского производства. Версия Кросса основана на кислородной системе, используемой пилотами. Другие ранние одношланговые регуляторы, разработанные в 1950-х годах, включают «Little Rose Pro» компании Rose Aviation, «Nemrod Snark» (из Испании) и «Waterlung» компании Sportsways, разработанный пионером дайвинга Сэмом Лекоком в 1958 году. Во Франции в 1955 году компания Bronnec & Gauthier получила патент на одношланговый регулятор, позже произведенный как Cristal Explorer. [25] «Waterlung» в конечном итоге стал первым одношланговым регулятором, который широко использовался дайверами. Со временем удобство и производительность улучшенных одношланговых регуляторов сделали их отраслевым стандартом. [3] : 7 Производительность все еще продолжает улучшаться небольшими шагами, и были применены адаптации к технологии ребризера.
Регулятор с одним шлангом позже был адаптирован для погружений с поверхностной подачей в легких шлемах и полнолицевых масках в традициях оборудования Rouquayrol-Denayrouze для экономии расхода газа. К 1969 году Kirby-Morgan разработал полнолицевую маску - KMB-8 Bandmask - с использованием регулятора с одним шлангом. Это было преобразовано в Kirby-Morgan SuperLite-17B к 1976 году, [26] используя шейный уплотнитель, изобретенный Джо Савой . [27]
К первой ступени были добавлены вторичные (октопусные) регулирующие клапаны, погружные манометры и шланги для нагнетания низкого давления. [ когда? ]
В 1994 году в рамках совместного проекта Kirby-Morgan и Divex была разработана система рекуперации для извлечения дорогостоящих смесей гелия во время глубоких работ. [26]
Как регуляторы свободного потока, так и регуляторы спроса используют механическую обратную связь давления на выходе для управления открытием клапана, который управляет потоком газа от стороны высокого давления вверх по течению к стороне низкого давления вниз по течению каждой ступени. [28] Пропускная способность должна быть достаточной, чтобы поддерживать давление на выходе при максимальном спросе, а чувствительность должна быть подходящей для обеспечения максимального требуемого расхода при небольшом изменении давления на выходе и при большом изменении давления подачи. Регуляторы для подводного плавания с открытым контуром также должны обеспечивать работу при переменном давлении окружающей среды. Они должны быть прочными и надежными, поскольку они являются оборудованием жизнеобеспечения, которое должно функционировать в относительно агрессивной морской среде.
Регуляторы для дайвинга используют механически управляемые клапаны. [28] В большинстве случаев обратная связь по давлению окружающей среды существует как на первой, так и на второй ступени, за исключением случаев, когда этого избегают, чтобы обеспечить постоянный массовый поток через отверстие в ребризере, что требует постоянного давления на входе.
Детали регулятора описаны здесь как основные функциональные группы в порядке нисходящего потока газа от баллона для дайвинга до места его конечного использования.
Первая ступень регулятора акваланга обычно подключается к вентилю баллона одним из двух стандартных типов фитингов. Соединитель CGA 850, также известный как международный соединитель, который использует зажим-хомут или винтовой фитинг DIN . Существуют также европейские стандарты для соединителей регуляторов акваланга для газов, отличных от воздуха, и адаптеров, позволяющих использовать регуляторы с вентилями баллонов другого типа соединения.
Соединители CGA 850 Yoke (иногда называемые A-образными зажимами из-за их формы) являются наиболее популярным соединением регулятора в Северной Америке и нескольких других странах. Они зажимают входное отверстие высокого давления регулятора напротив выходного отверстия клапана баллона и герметизируются уплотнительным кольцом в канавке на контактной поверхности клапана баллона. Пользователь закручивает зажим вручную, чтобы удерживать металлические поверхности клапана баллона и первой ступени регулятора в контакте, сжимая уплотнительное кольцо между радиальными поверхностями клапана и регулятора. Когда клапан открыт, давление газа прижимает уплотнительное кольцо к внешней цилиндрической поверхности канавки, завершая уплотнение. Дайвер должен быть осторожен, чтобы не закручивать хомут слишком сильно, иначе его может оказаться невозможно снять без инструментов. И наоборот, недостаточное затягивание может привести к выдавливанию уплотнительного кольца под давлением и значительной потере дыхательного газа. Это может стать серьезной проблемой, если это произойдет, когда дайвер находится на глубине. Фитинги хомута рассчитаны на максимальное рабочее давление 240 бар.
Фитинг DIN — это тип резьбового соединения с клапаном баллона. Система DIN менее распространена во всем мире, но имеет преимущество в том, что выдерживает большее давление, до 300 бар, что позволяет использовать стальные баллоны высокого давления. Они менее подвержены разрыву уплотнительного кольца при ударе обо что-либо во время использования. Фитинги DIN являются стандартом в большей части Европы и доступны в большинстве стран. Фитинг DIN считается более надежным и, следовательно, более безопасным многими техническими дайверами . [3] : 117 Он более компактен, чем фитинг с хомутом, и менее подвержен ударам с верхней точки зрения.
Несколько производителей продают в остальном идентичный первый этап, отличающийся только выбором соединения клапана цилиндра. В этих случаях может быть возможно купить оригинальные компоненты для преобразования хомута в DIN и наоборот. Сложность преобразования может различаться, и детали обычно не являются взаимозаменяемыми между производителями. Преобразование регуляторов Apeks особенно просто и требует только шестигранного ключа и кольцевого гаечного ключа .
Доступны адаптеры для подключения регуляторов DIN к клапанам цилиндра с хомутом (A-образный зажим или адаптер хомута), а также для подключения регуляторов с хомутом к клапанам цилиндра DIN. [29] Существует два типа адаптеров для клапанов DIN: адаптеры-заглушки и адаптеры-блоки. Адаптеры-заглушки ввинчиваются в гнездо клапана DIN с 5 резьбами, рассчитаны на 232/240 бар и могут использоваться только с клапанами, которые предназначены для их установки. Их можно узнать по углублению в виде лунки напротив выпускного отверстия, используемому для размещения винта A-образного зажима. Адаптеры-блоки обычно рассчитаны на 200 бар и могут использоваться практически с любым клапаном DIN с 5 резьбами на 200 бар. Адаптеры A-образного зажима или хомута включают в себя зажим хомута с гнездом DIN на одной линии. Они немного более уязвимы к выдавливанию уплотнительного кольца, чем встроенные зажимы хомута, из-за большего рычага на регуляторе первой ступени.
Большинство современных регуляторов для дайвинга представляют собой одношланговые двухступенчатые регуляторы давления. Они состоят из регулятора первой ступени и клапана давления второй ступени, соединенных шлангом низкого давления для передачи дыхательного газа, и допускают относительное движение в пределах ограничений длины и гибкости шланга.
Первая ступень крепится к клапану цилиндра или коллектору через один из стандартных соединителей (хомут или DIN) и снижает давление в цилиндре до промежуточного давления, обычно примерно на 8–11 бар (120–160 фунтов на кв. дюйм) выше давления окружающей среды, также называемого межступенчатым давлением, средним давлением или низким давлением. [28] : 17–20
Сбалансированный регулятор первой ступени автоматически поддерживает постоянную разницу давлений между межступенчатым давлением и давлением окружающей среды, даже если давление в баке падает с потреблением. Сбалансированная конструкция регулятора позволяет отверстию первой ступени быть настолько большим, насколько это необходимо, без ухудшения производительности в результате изменения давления в баке. [28] : 17–20
Корпус регулятора первой ступени обычно имеет несколько выходов низкого давления (портов) для регуляторов второй ступени и BCD и инфляторов сухого костюма, а также один или несколько выходов высокого давления, которые позволяют погружному манометру (SPG), газовому интегрированному компьютеру для дайвинга или дистанционному датчику давления считывать давление в баллоне. Один порт низкого давления с большим отверстием может быть предназначен для первичной второй ступени, поскольку он обеспечит более высокий поток при максимальном спросе для более низкой работы дыхания. [2] : 50
Механизм внутри первой ступени может быть мембранного или поршневого типа и может быть сбалансированным или несбалансированным. Несбалансированные регуляторы создают межступенчатое давление, которое немного меняется при изменении давления в цилиндре, и для ограничения этого изменения размер отверстия высокого давления мал, что снижает максимальную производительность регулятора. Сбалансированный регулятор поддерживает постоянную межступенчатую разницу давления для всех давлений цилиндра. [28] : 17–20
Вторая ступень, или клапан спроса, снижает давление межступенчатой подачи воздуха до давления окружающей среды по требованию водолаза. Работа клапана запускается падением давления ниже по потоку, когда водолаз вдыхает. В верхнем клапане клапан удерживается закрытым межступенчатым давлением и открывается, перемещаясь в поток газа. Они часто изготавливаются как наклонные клапаны, которые механически чрезвычайно просты и надежны, но не поддаются тонкой настройке. [3] : 14
Большинство современных клапанов с автоматическим управлением используют механизм клапана вниз по потоку, где тарелка клапана движется в том же направлении, что и поток газа, чтобы открыться, и удерживается закрытой пружиной. Тарелка поднимается от коронки рычагом, управляемым диафрагмой. [3] : 13–15 Обычно используются две модели. Одна из них — классическая конструкция «тяни-толкай», где рычаг привода идет на конец вала клапана и удерживается гайкой. Любое отклонение рычага преобразуется в осевое натяжение вала клапана, поднимая седло от коронки и позволяя воздуху течь. [3] : 13 Другая — конструкция тарелки-бочки, где тарелка заключена в трубку, которая пересекает корпус регулятора, а рычаг работает через щели по бокам трубки. Дальний конец трубки доступен со стороны корпуса, и может быть установлен винт регулировки натяжения пружины для ограниченного контроля водолаза за давлением открытия. Эта конструкция также позволяет относительно просто уравновешивать давление второй ступени. [3] : 14, 18
Клапан ниже по потоку будет функционировать как клапан избыточного давления, когда промежуточное давление достаточно повышается, чтобы преодолеть предварительную нагрузку пружины. Если первая ступень протекает, а промежуточная ступень избыточно давит, клапан ниже по потоку второй ступени открывается автоматически. Если утечка сильная, это может привести к « свободному потоку », но медленная утечка, как правило, вызывает прерывистые «хлопки» DV, поскольку давление сбрасывается и медленно нарастает снова. [3]
Если первая ступень протекает и промежуточная ступень избыточно давит, клапан на входе второй ступени не сбросит избыточное давление. Это может помешать подаче дыхательного газа и, возможно, привести к разрыву шланга или отказу другого клапана второй ступени, например, того, который надувает плавучее устройство. При использовании клапана на входе второй ступени производитель включит предохранительный клапан в регулятор первой ступени для защиты шланга. [3] : 9
Если запорный клапан установлен между первой и второй ступенями, как это установлено в системах аварийного спасения акваланга, используемых для коммерческого дайвинга и в некоторых технических конфигурациях дайвинга, то клапан-требование обычно будет изолирован и не сможет функционировать как предохранительный клапан. В этом случае на первой ступени должен быть установлен клапан избыточного давления. Они доступны в качестве дополнительных принадлежностей, которые можно ввинтить в любой доступный порт низкого давления на первой ступени. [30]
Некоторые клапаны с управляющим клапаном используют небольшой, чувствительный пилотный клапан для управления открытием главного клапана. Примерами этой технологии являются Poseidon Jetstream и Xstream , а также вторые ступени Oceanic Omega . Они могут производить очень высокие скорости потока при небольшом перепаде давления, и особенно при относительно небольшом давлении открытия. Они, как правило, более сложны и дороги в обслуживании. [3] : 16
Выдыхаемый газ покидает корпус клапана давления через одно или два выпускных отверстия. Выпускные клапаны необходимы для предотвращения вдыхания воды дайвером и для создания отрицательной разницы давления на диафрагме для работы клапана давления. Выпускные клапаны должны работать при очень небольшой положительной разнице давления и оказывать как можно меньшее сопротивление потоку, не будучи при этом громоздкими и громоздкими. Эластомерные грибовидные клапаны служат этой цели в достаточной степени. [3] : 108 Там, где важно избежать утечек обратно в регулятор, например, при погружении в загрязненную воду, система из двух наборов клапанов последовательно может снизить риск загрязнения. Более сложный вариант, который можно использовать для шлемов с поверхностной подачей, — это использование системы возврата выхлопа, которая использует отдельный регулятор потока для управления выхлопом, который возвращается на поверхность по специальному шлангу в шлангокабеле. [4] : 109 Выпускной коллектор (выпускной тройник, выпускная крышка, усы) — это воздуховод, который защищает выпускной клапан(ы) и отводит выдыхаемый воздух в стороны, чтобы он не образовывал пузырьки на лице дайвера и не закрывал обзор. [3] : 33
Стандартным приспособлением на вторых ступенях с одним шлангом, как удерживаемых ртом, так и встроенных в полнолицевую маску или шлем по требованию, является кнопка продувки, которая позволяет дайверу вручную отклонить диафрагму, чтобы открыть клапан и вызвать подачу воздуха в корпус. Обычно это используется для продувки корпуса или полнолицевой маски от воды, если они затоплены. Это часто происходит, если вторую ступень уронили или вынули изо рта под водой. [3] : 108 Это либо отдельная деталь, установленная в передней крышке, либо сама крышка может быть сделана гибкой и служить кнопкой продувки. Нажатие кнопки продувки нажимает на диафрагму непосредственно над рычагом клапана по требованию, и это движение рычага открывает клапан для выпуска воздуха через регулятор. [31] Язык может использоваться для блокировки загубника во время продувки, чтобы предотвратить попадание воды или других веществ из регулятора в дыхательные пути дайвера струей воздуха. Это особенно важно при продувке после рвоты через регулятор. Кнопка продувки также используется дайверами-любителями для надувания маркерного буя с задержкой выхода на поверхность или подъемного мешка . Каждый раз, когда нажимается кнопка продувки, дайвер должен осознавать возможность свободного потока и быть готовым к нему. [32]
Может быть желательно, чтобы дайвер имел некоторое ручное управление характеристиками потока клапана-автомата. Обычными регулируемыми аспектами являются давление открытия и обратная связь от расхода к внутреннему давлению корпуса второй ступени. Межступенчатое давление дыхательного аппарата с поверхностной подачей регулируется вручную на панели управления и не подстраивается автоматически под давление окружающей среды, как это делают большинство первых ступеней акваланга, поскольку эта функция контролируется обратной связью с первой ступенью от давления окружающей среды. Это приводит к тому, что давление открытия клапана-автомата с поверхностной подачей будет немного меняться с глубиной, поэтому некоторые производители предусматривают ручку ручной регулировки сбоку корпуса клапана-автомата для регулировки давления пружины на нижнем клапане, который управляет давлением открытия. Ручка известна коммерческим дайверам как «набор дыхания». Подобная регулировка предусмотрена на некоторых высококачественных клапанах-автоматах для акваланга, чтобы пользователь мог вручную настраивать дыхательное усилие на глубине [3] : 17
Клапаны подводного дыхания, настроенные на легкое дыхание (низкое давление открытия и низкая работа дыхания), могут иметь тенденцию к относительно легкому свободному потоку, особенно если поток газа в корпусе был разработан для того, чтобы помочь удерживать клапан открытым за счет снижения внутреннего давления. Давление открытия чувствительного клапана подводного дыхания часто меньше разницы гидростатического давления между внутренней частью заполненного воздухом корпуса и водой под диафрагмой, когда загубник направлен вверх. Чтобы избежать чрезмерной потери газа из-за непреднамеренной активации клапана, когда DV находится вне рта дайвера, некоторые вторые ступени имеют механизм десенсибилизации, который вызывает некоторое обратное давление в корпусе, препятствуя потоку или направляя его на внутреннюю часть диафрагмы. [3] : 21
«Двойная», «двойная» или «двух» конфигурация шланга клапана давления акваланга была первой в общем использовании. [33] Этот тип регулятора имеет две гофрированные дыхательные трубки большого диаметра . Одна трубка предназначена для подачи воздуха из регулятора в загубник, а вторая трубка доставляет выдыхаемый газ в точку около мембраны давления, где давление окружающей среды одинаково, и где он выпускается через резиновый односторонний клапан типа «утконос» , чтобы выйти через отверстия в крышке. Преимущества этого типа регулятора в том, что пузырьки покидают регулятор позади головы дайвера, увеличивая видимость, снижая шум и создавая меньшую нагрузку на рот дайвера. Они остаются популярными у некоторых подводных фотографов , и Aqualung выпустила обновленную версию Mistral в 2005 году. [34] [35]
Механизм двухшлангового регулятора упакован в обычно круглый металлический корпус, установленный на клапане баллона за шеей водолаза. Таким образом, компонент клапана спроса двухступенчатого двухшлангового регулятора устанавливается в том же корпусе, что и регулятор первой ступени, и для предотвращения свободного потока выпускной клапан должен быть расположен на той же глубине, что и диафрагма, и единственное надежное место для этого — в том же корпусе. Воздух проходит через пару гофрированных резиновых шлангов к мундштуку и от него. Подающий шланг подсоединен к одной стороне корпуса регулятора и подает воздух в мундштук через обратный клапан, а выдыхаемый воздух возвращается в корпус регулятора снаружи диафрагмы, также через обратный клапан с другой стороны мундштука и обычно через другой обратный выпускной клапан в корпусе регулятора — часто типа «утконос». [36]
Обратный клапан обычно устанавливается на дыхательных шлангах в месте их соединения с мундштуком. Это предотвращает попадание воды, попавшей в мундштук, в ингаляционный шланг и гарантирует, что после попадания в выдыхательный шланг она не сможет вернуться обратно. Это немного увеличивает сопротивление потоку воздуха, но облегчает очистку регулятора. [36] : 341
В идеале подаваемое давление равно давлению покоя в легких дайвера, поскольку именно к этому приспособлены легкие человека. При наличии двухшлангового регулятора позади дайвера на уровне плеч подаваемое давление меняется в зависимости от ориентации дайвера. Если дайвер переворачивается на спину, давление выпущенного воздуха выше, чем в легких. Дайверы научились ограничивать поток, используя язык, чтобы закрыть загубник. Когда давление в баллоне было низким, а усилие потребности в воздухе росло, переворот на правую сторону облегчал дыхание. Загубник можно продуть, подняв его над регулятором (мелче), что вызовет свободный поток. [36] : 341 Двухшланговые регуляторы были почти полностью вытеснены одношланговыми регуляторами и стали устаревшими для большинства погружений с 1980-х годов. [37] Поднятие загубника над регулятором увеличивает подаваемое давление газа, а опускание загубника снижает подаваемое давление и увеличивает сопротивление дыханию. В результате многие аквалангисты, когда они плавали с маской и трубкой на поверхности, чтобы сэкономить воздух по пути к месту погружения, помещали петлю шлангов под мышку, чтобы загубник не всплывал и не создавал свободный поток воздуха.
Оригинальные двухшланговые регуляторы обычно не имели портов для аксессуаров, хотя некоторые имели порт высокого давления для погружного манометра. Некоторые более поздние модели имеют один или несколько портов низкого давления между ступенями, которые могут использоваться для подачи прямых потоков для надувания костюма или компенсатора плавучести и/или вторичного одношлангового клапана, а также порт высокого давления для погружного манометра. [36] Новый Mistral является исключением, поскольку он основан на первой ступени Aqualung Titan, которая имеет обычный набор портов. [34]
Некоторые ранние двухшланговые регуляторы имели одноступенчатую конструкцию. Первая ступень функционирует аналогично второй ступени двухступенчатых клапанов с регулируемым давлением, но подключается непосредственно к клапану цилиндра и снижает высокое давление воздуха из цилиндра непосредственно до давления окружающей среды по требованию. Это можно было сделать, используя более длинный рычаг и диафрагму большего диаметра для управления движением клапана, но существовала тенденция к изменению давления открытия и, следовательно, работы дыхания по мере падения давления в цилиндре. [36]
Двухшланговая компоновка с загубником-захватом или полнолицевой маской распространена в ребризерах , но как часть дыхательного контура, а не как часть регулятора. Связанный с ним клапан-распределитель, включающий в себя аварийный клапан открытого цикла, представляет собой одношланговый регулятор второй ступени.
Дыхательная эффективность регуляторов является мерой способности регулятора дыхательного газа соответствовать требованиям, предъявляемым к нему при различных давлениях окружающей среды и при различных нагрузках дыхания, для диапазона дыхательных газов, которые он может поставлять. Производительность является важным фактором при проектировании и выборе регуляторов дыхания для любого применения, но особенно для подводного плавания , поскольку диапазон рабочих давлений окружающей среды и разнообразие дыхательных газов в этом применении шире. Желательно, чтобы дыхание с помощью регулятора требовало небольших усилий даже при подаче большого количества дыхательного газа , поскольку это обычно является ограничивающим фактором для подводных нагрузок и может иметь решающее значение во время чрезвычайных ситуаций при погружениях. Также желательно, чтобы газ подавался плавно, без резких изменений сопротивления при вдохе или выдохе. Хотя эти факторы можно оценивать субъективно, удобно иметь стандарт , по которому можно сравнивать множество различных типов и производителей регуляторов.
Оригинальные двухшланговые регуляторы для дайвинга Кусто могли подавать около 140 литров воздуха в минуту при непрерывном потоке, и это официально считалось достаточным, но дайверам иногда требовалась более высокая мгновенная скорость, и им приходилось учиться не «бить легкие», то есть дышать быстрее, чем мог подавать регулятор. Между 1948 и 1952 годами Тед Элдред спроектировал свой одношланговый регулятор Porpoise , который мог подавать до 300 литров в минуту. [38]
Различные дыхательные машины были разработаны и использовались для оценки производительности дыхательных аппаратов. [39] ANSTI Test Systems Ltd (Великобритания) разработала испытательную машину, которая измеряет усилие вдоха и выдоха при использовании регулятора при всех реалистичных температурах воды. Публикация результатов производительности регуляторов в испытательной машине ANSTI привела к значительному улучшению производительности. [40] [41]
При более высокой плотности газа, связанной с большей глубиной и давлением, дыхание может быть физиологически ограничено способностью дайвера перемещать газ через дыхательные пути легких против динамической компрессии дыхательных путей . [42]
Несколько факторов влияют на комфорт и эффективность регуляторов для дайвинга. Работа дыхания уже упоминалась и может иметь решающее значение для производительности дайвера при высокой рабочей нагрузке и при использовании плотного газа на глубине.
Клапаны, удерживаемые ртом, могут оказывать давление на зубы и челюсти пользователя, что может привести к усталости и боли, иногда к повторяющимся стрессовым травмам, а ранние резиновые мундштуки часто вызывали аллергическую реакцию контактных поверхностей во рту, которая была в значительной степени устранена благодаря использованию гипоаллергенной силиконовой резины. Были разработаны различные конструкции мундштуков для уменьшения этой проблемы. Ощущение некоторых мундштуков на небе может вызывать рвотный рефлекс у некоторых дайверов, в то время как у других это не вызывает дискомфорта. Стиль поверхностей прикуса может влиять на комфорт, и различные стили доступны в качестве дополнительных аксессуаров. Личное тестирование является обычным способом определения того, что лучше всего подходит для человека, и в некоторых моделях поверхности захвата могут быть отформованы для лучшего соответствия укусу дайвера. Провод шланга низкого давления также может вызывать нагрузку на рот, когда шланг имеет неподходящую длину или вынужден изгибаться по изгибам малого радиуса, чтобы достичь рта. Обычно этого можно избежать путем тщательной регулировки провода шланга, а иногда и другой длины шланга.
Регуляторы, поддерживаемые шлемами и полнолицевыми масками, устраняют нагрузку на губы, зубы и челюсти, но добавляют механическое мертвое пространство, которое можно уменьшить, используя внутреннюю маску для полости носа , чтобы отделить дыхательный контур от остального внутреннего воздушного пространства. Это также может помочь уменьшить запотевание смотрового окна, которое может серьезно ограничить обзор. Некоторое запотевание все равно будет происходить, и необходимы средства для его устранения. Внутренний объем шлема или полнолицевой маски может оказывать несбалансированные силы плавучести на шею дайвера или, если компенсируется балластом, весовые нагрузки при выходе из воды. Материал некоторых уплотнителей для полости носа и обтюраторов полнолицевых масок может вызывать аллергические реакции, но в новых моделях, как правило, используются гипоаллергенные материалы, и они редко вызывают проблемы.
Большинство неисправностей регулятора связаны с неправильной подачей дыхательного газа или утечкой воды в газовый баллон. Существует два основных режима отказа подачи газа, когда регулятор перекрывает подачу, что случается крайне редко, и свободный поток, когда подача не прекращается и может быстро исчерпать запас акваланга. Различные менее серьезные неисправности в основном связаны с частичным сокращением подачи, некатастрофическими утечками и эргономическими ошибками, которые делают регулятор сложным, неудобным или опасным в использовании. Некоторые неисправности могут быть быстро и легко устранены пользователем, если он знает, что делать, другие могут потребовать профессионального обслуживания, устранения неполадок или замены деталей. Некоторые могут быть просто следствием использования за пределами его указанного рабочего диапазона. [2] [43]
На большинство регуляторов для дайвинга можно установить различные аксессуары, некоторые из которых считаются стандартным оборудованием. Многие из них крепятся к порту на первой ступени. Предусмотрены два типа портов — порты высокого давления для измерения давления с резьбой 7/16" UNF и уплотнительным кольцом, и порты низкого давления для подачи газа к аксессуару, которые обычно имеют резьбу 3/8" UNF с уплотнительным кольцом, но в некоторых моделях для основного регулятора используется резьба 1/2" UNF. Когда эти порты не используются, они закрываются ввинчивающимися заглушками. [3]
Когда газ покидает цилиндр, его давление на первом этапе уменьшается, и он становится очень холодным из-за адиабатического расширения . Если температура окружающей воды ниже 5 °C, любая вода, контактирующая с регулятором, может замерзнуть. Если этот лед заклинит диафрагму или пружину поршня, не давая клапану закрыться, может возникнуть свободный поток, который может опустошить полный цилиндр в течение минуты или двух, а свободный поток вызовет дальнейшее охлаждение в контуре положительной обратной связи. [44] Обычно замерзающая вода находится в камере давления окружающей среды вокруг пружины, которая удерживает клапан открытым, а не влага в дыхательном газе из цилиндра, но это также возможно, если воздух не фильтруется должным образом. Современная тенденция использования пластика для замены металлических компонентов в регуляторах способствует замерзанию, поскольку он изолирует внутреннюю часть холодного регулятора от более теплой окружающей воды. Некоторые регуляторы снабжены ребрами теплообмена в областях, где охлаждение из-за расширения воздуха является проблемой, например, вокруг седла клапана второй ступени на некоторых регуляторах. [41]
Комплекты холодной воды могут использоваться для снижения риска замерзания внутри регулятора. Некоторые регуляторы поставляются с этим в стандартной комплектации, а некоторые другие могут быть модернизированы. Герметизация от воздействия окружающей среды камеры основной пружины диафрагмы с использованием мягкой вторичной диафрагмы и гидростатического датчика [3] : для диафрагменного регулятора можно использовать 195 или антифризную жидкость на основе силикона, спирта или смеси гликоля и воды в герметичном отсеке пружины. [3] Силиконовую смазку в камере пружины можно использовать на первой ступени поршня. [3] Первая ступень Poseidon Xstream изолирует внешнюю пружину и корпус пружины от остальной части регулятора, так что она меньше охлаждается расширяющимся воздухом, и обеспечивает большие щели в корпусе, так что пружина может нагреваться водой, тем самым избегая проблемы замерзания внешней пружины. [45]
Компания Kirby Morgan разработала трубчатый теплообменник из нержавеющей стали («термообменник») для подогрева газа из регулятора первой ступени с целью снижения риска замерзания регулятора второй ступени акваланга при погружении в чрезвычайно холодную воду при температуре до −2,2 °C (28,0 °F). [41] Длина и относительно хорошая теплопроводность трубки, а также тепловая масса блока позволяют использовать достаточно тепла из воды для нагрева воздуха до температуры в пределах одного-двух градусов от окружающей воды. [41]
Некоторые водолазы устанавливают запорный клапан типа скользящей муфты между шлангом низкого давления и клапаном спроса, чтобы они могли перекрыть поток на свободно текущую вторую ступень, обычно когда она замерзает. Это предотвращает функцию сброса давления второй ступени, поэтому на первой ступени должен быть установлен клапан сброса давления, чтобы предотвратить разрыв шланга при повышении давления. Межступенчатое давление может подняться до давления в цилиндре, если первая ступень не герметична. [46]
Расположенный ниже по потоку клапан-автомат служит в качестве отказоустойчивого устройства для избыточного давления: если первая ступень с клапаном-автоматом выходит из строя и заклинивает в открытом положении, клапан-автомат будет находиться под избыточным давлением и будет «свободно течь». Хотя это представляет для дайвера неизбежный кризис «без воздуха», этот режим отказа позволяет газу выходить прямо в воду без надувания плавучих устройств. Эффект непреднамеренного надувания может заключаться в том, что дайвер быстро выносится на поверхность, вызывая различные травмы, которые могут возникнуть в результате слишком быстрого всплытия . Существуют обстоятельства, когда регуляторы подключаются к надувному оборудованию, такому как дыхательный мешок ребризера, компенсатор плавучести или сухой костюм , но без необходимости в клапанах-автоматах. Примерами этого являются комплекты для надувания аргонового костюма и «внешние» или вторичные баллоны с разбавителем для ребризеров замкнутого цикла . Если к регулятору не подключен регулирующий клапан, он должен быть оснащен предохранительным клапаном (если только он не имеет встроенного клапана избыточного давления), чтобы избыточное давление не привело к раздуванию плавучих устройств, подключенных к регулятору, или разрыву шланга низкого давления.
Первая ступень регулятора акваланга имеет один или два порта высокого давления выше по потоку от всех редукционных клапанов для контроля давления газа, оставшегося в баллоне для дайвинга , при условии, что клапан открыт. Стандартное соединение представляет собой кольцевое уплотнение с внутренней резьбой 7/16" UNF. [1] Существует несколько типов манометров.
Стандартное расположение имеет шланг высокого давления, ведущий к погружному манометру (SPG) (также называемому манометром содержимого). [3] Это аналоговый механический манометр, обычно с механизмом трубки Бурдона . Он отображает показания с помощью указателя, движущегося по циферблату, [1] обычно около 50 миллиметров (2,0 дюйма) в диаметре. Иногда они монтируются в консоли, которая представляет собой пластиковый или резиновый корпус, в котором находятся манометр дыхательного газа и другие приборы, такие как глубиномер , подводный компьютер и/или компас . Порт высокого давления обычно имеет внутреннюю резьбу 7/16"-20 tpi UNF с уплотнительным кольцом. [47] Это делает невозможным подключение шланга низкого давления к порту высокого давления. Ранние регуляторы иногда использовали другие размеры резьбы, включая 3/8" UNF и 1/8" BSP (Poseidon Cyklon 200), и некоторые из них допускали подключение шланга низкого давления к порту высокого давления, что опасно для второй ступени клапана восходящего потока или шланга для накачивания компенсатора плавучести или сухого костюма, так как шланг мог лопнуть под давлением.
Шланг высокого давления представляет собой гибкий шланг с небольшим диаметром отверстия с постоянно обжатыми концевыми фитингами, который соединяет погружной манометр с портом HP первой ступени регулятора. Конец шланга HP, который подходит к порту HP, обычно имеет очень маленькое отверстие для ограничения потока. Это одновременно снижает ударные нагрузки на манометр при открытии клапана баллона и снижает потерю газа через шланг, если он лопнет или протечет по какой-либо причине. Это крошечное отверстие уязвимо для блокировки продуктами коррозии, если регулятор затоплен, или частицами пыли или продуктами коррозии из загрязненного баллона. [3] : 185 На другом конце шланга фитинг для соединения с SPG обычно имеет шарнир, позволяющий вращать манометр на шланге под давлением. Уплотнение между шлангом и манометром использует небольшой компонент, обычно называемый катушкой, которая уплотняется уплотнительным кольцом на каждом конце, которое вставляется в конец шланга и манометр с помощью уплотнения ствола. Этот шарнир может протекать, если уплотнительные кольца изнашиваются, что случается довольно часто, особенно с дыхательным газом, богатым кислородом. Неисправность редко бывает катастрофической, но со временем утечка будет усиливаться. [3] : 185 Длина шлангов высокого давления варьируется от примерно 150 миллиметров (6 дюймов) для баллонов с креплением на ремне и сбоку до примерно 750 миллиметров (30 дюймов) для баллонов с креплением на спине. Другие длины могут быть доступны в готовом виде или сделаны на заказ для специальных применений, таких как ребризеры или крепление на спине с клапаном вниз.
Это аналоговые манометры размером с монету, которые напрямую монтируются на порт высокого давления на первой ступени. Они компактны, не имеют свисающих шлангов и имеют мало точек отказа. Обычно они не используются на баллонах, установленных сзади, потому что дайвер не может их там видеть, находясь под водой. Иногда их используют на баллонах, подвешенных сбоку . Из-за их небольшого размера может быть сложно считывать показания манометра с разрешением менее 20 бар (300 фунтов на кв. дюйм). Поскольку они жестко закреплены на первой ступени, в соединении нет гибкости, и они могут быть уязвимы для ударных повреждений.
Некоторые дайв-компьютеры предназначены для измерения, отображения и мониторинга давления в баллоне для дайвинга . Это может быть очень полезно для дайвера, но если дайв-компьютер выходит из строя, дайвер больше не может контролировать свои запасы газа. Большинство дайверов, использующих компьютер с газовой интеграцией, также имеют стандартный манометр давления воздуха, хотя SPG и шланг имеют несколько потенциальных точек отказа. Компьютер либо подключен к первой ступени шлангом высокого давления, либо состоит из двух частей — датчика давления на первой ступени и дисплея на запястье или консоли, которые сообщаются по беспроводной линии передачи данных; сигналы кодируются, чтобы исключить риск того, что компьютер одного дайвера примет сигнал от датчика другого дайвера или радиопомех от других источников. [48] Некоторые дайв-компьютеры могут получать сигнал от более чем одного удаленного датчика давления. [49] Ratio iX3M Tech и другие могут обрабатывать и отображать давление от 10 передатчиков. [50]
Почти все одношланговые регуляторы расхода разработаны для использования со шлангом, приближающимся ко рту с правой стороны. В этой ориентации выпускные отверстия находятся в самой нижней точке, и дренаж эффективен. Есть несколько моделей, в частности, модели Poseidon Diving Systems AB, но исторически и других производителей, которые имеют боковые выпускные отверстия и работают одинаково хорошо в любой ориентации. [36] По сути, у них нет функциональной верхней или нижней части. Они более чувствительны к боковому наклону, что может повлиять на дренаж, но на практике это редко является проблемой. Несколько более ранних моделей были левосторонними, [36] и по крайней мере одна модель Apeks может быть модифицирована для использования левшей путем перестройки с использованием оригинальных компонентов. [51] Mares Loop 15x уникален тем, что шланг низкого давления входит во вторую ступень снизу, что позволяет использовать его со шлангом, проложенным под любой рукой. [52]
Как почти универсальная стандартная практика в современном любительском дайвинге, типичный одношланговый регулятор имеет второй клапан спроса, установленный для использования в экстренных ситуациях, в основном для напарника дайвера , обычно называемый октопусом из-за дополнительного шланга, или вторичный клапан спроса. Происхождение вторичного клапана спроса неясно, и, возможно, он был независимо изобретен несколько раз, но он использовался Дэйвом Вудвордом в UNEXSO около 1965–6 для поддержки попыток фридайвинга Жака Майоля . [53] Вудворд считал, что наличие у спасательных дайверов двух вторых ступеней будет более безопасным и практичным подходом, чем дыхание напарника в случае чрезвычайной ситуации. [53]
Вторичный клапан давления может быть гибридом клапана давления и клапана накачки компенсатора плавучести . Оба типа можно назвать альтернативными источниками воздуха. Когда вторичный клапан давления интегрирован с клапаном накачки компенсатора плавучести, поскольку шланг клапана накачки короткий (обычно достаточно длинный, чтобы дотянуться до середины груди), в случае, если у дайвера заканчивается воздух, дайвер, у которого остался воздух, отдает свою основную вторую ступень дайверу, у которого закончился воздух, и переключается на свой собственный встроенный клапан накачки.
Клапан давления на регуляторе, подключенный к отдельному независимому баллону для дайвинга , также можно назвать альтернативным источником воздуха, а также он является полностью резервным источником воздуха, поскольку он полностью независим от основного источника воздуха, что обеспечивает преимущества в плане безопасности.
Шланг низкого давления на вторичном клапане давления обычно длиннее шланга низкого давления на первичном DV, который использует дайвер, а вторичный DV и/или его шланг могут быть окрашены в желтый цвет, чтобы помочь найти его в чрезвычайной ситуации. Вторичный регулятор должен быть прикреплен к обвязке дайвера в положении, где он может быть легко виден и достижим как дайвером, так и потенциальным получателем воздуха, с помощью разрывного соединения. Более длинный шланг используется для удобства при совместном использовании воздуха, чтобы дайверы не были вынуждены оставаться в неудобном положении относительно друг друга. Технические дайверы часто удлиняют эту функцию и используют шланг длиной 5 или 7 футов (1,5 м или 2 м), который позволяет дайверам плыть гуськом, одновременно делясь воздухом, что может быть необходимо в ограниченных пространствах внутри затонувших объектов или пещер. [54]
В наиболее распространенной конфигурации для отдыха дайверы носят вторичный клапан с правой стороны, готовый к быстрому развертыванию, если у напарника закончится дыхательный газ. Согласно статье на веб-сайте Divers Alert, изначально конструкция была такова, что вторичный DV носился и развертывался с левой стороны, что позволяло получателю использовать стандартный правосторонний DV без обратного изгиба шланга, что максимально использовало длину шланга. Существует мало надежной документации о том, было ли это так, и если да, то почему это было изменено. Сравнение левого и правого креплений со ссылкой на основную функцию в качестве аварийного источника газа показывает некоторые эргономические преимущества варианта с левым креплением. Эти сравнения не применимы к длинному шлангу и ожерелью или к интегрированным системам инфлятора BCD или к DV с боковым выхлопом, которые работают вверх дном. [55]
Преимущества, заявленные для крепления с левой стороны, следующие: его легче передать другому дайверу, используя левую руку, и оставляя правую руку свободной, это не создает дополнительного изгиба шланга, что позволяет лучше использовать имеющуюся длину и обеспечивает плавный ненапряженный провод для обмена лицом к лицу и параллельного расположения получателя слева. Расположение лицом к лицу обеспечивает зрительный контакт, что полезно во время всплытия, и бок о бок полезно, если возврат требует горизонтального перемещения. Кнопка продувки более доступна для спасателя, так как она находится со стороны большого пальца руки донора. Недостатки заключаются в том, что это неудобное расположение, если дайверу нужно использовать его самому, так как шланг тогда нужно проложить вокруг затылка, или он может образовать сильный изгиб, создавая нагрузку на челюсть. Это также может привести к путанице, если получатель подвергался только правостороннему донорству. [55]
Мундштук — это часть, которую пользователь захватывает во рту, чтобы создать водонепроницаемое уплотнение. Это короткая сплющенно-овальная трубка, которая вставляется между губами , с изогнутым фланцем, который вставляется между губами, зубами и деснами , и герметизирует внутреннюю поверхность губ. На внутренних концах фланца есть два выступа с увеличенными концами, которые захватываются между зубами. Эти выступы также удерживают зубы достаточно далеко друг от друга, чтобы обеспечить комфортное дыхание через щель. Большинство регуляторов для любительского дайвинга оснащены мундштуком. В двухшланговых регуляторах и ребризерах «мундштук» может относиться ко всему узлу между двумя гибкими трубками. Мундштук препятствует четкой речи, поэтому полнолицевая маска предпочтительнее, когда требуется голосовое общение.
В некоторых моделях регуляторов для подводного плавания загубник также имеет внешний резиновый фланец, который подходит к губам и продолжается двумя ремнями, которые скрепляются вместе за шеей. [36] : 184 Это помогает удерживать загубник на месте, если челюсти пользователя ослабнут из-за потери сознания или отвлечения внимания. Предохранительный фланец загубника также может быть отдельным компонентом. [36] : 154 Прикрепленный шейный ремень также позволяет дайверу держать регулятор подвешенным под подбородком, где он защищен и готов к использованию. Современные загубники обычно не включают в себя внешний фланец, но практика использования шейного ремня была возрождена техническими дайверами, которые используют эластичное или хирургическое резиновое «ожерелье», которое может сняться с загубника без повреждений, если его сильно потянуть. [56]
Оригинальные мундштуки обычно изготавливались из натурального каучука и могли вызывать аллергическую реакцию у некоторых дайверов. Это было преодолено с помощью использования гипоаллергенных синтетических эластомеров, таких как силиконовые каучуки. [57]
Адаптеры доступны для изменения вывода шланга низкого давления в месте его присоединения к регулирующему клапану. Существуют адаптеры, которые обеспечивают фиксированный угол, и те, которые изменяются во время использования. Другие поворотные адаптеры предназначены для установки между шлангом низкого давления и портом низкого давления на первой ступени для обеспечения выводов шланга, которые в противном случае были бы невозможны для конкретного регулятора. Как и все дополнительные движущиеся части, они являются дополнительной возможной точкой отказа, поэтому должны использоваться только там, где есть достаточно преимуществ, чтобы компенсировать этот риск. Они в основном полезны для улучшения вывода шланга на регуляторах, используемых с цилиндрами с боковым креплением и креплением на стропе .
Это немного расширяет понятие аксессуара, поскольку регулятор можно было бы с равным успехом назвать аксессуаром полнолицевой маски или шлема, но эти два предмета тесно связаны и обычно используются вместе.
Большинство полнолицевых масок и, вероятно, большинство водолазных шлемов, используемых в настоящее время, представляют собой системы с открытым контуром, в которых используется клапан-автомат (в некоторых случаях более одного) и подача воздуха осуществляется от регулятора акваланга или шлангокабеля подачи воздуха на поверхность от панели подачи воздуха на поверхность с использованием регулятора подачи воздуха на поверхность для управления давлением основного и резервного воздуха или другого дыхательного газа.
Легкие водолазные шлемы почти всегда подаются с поверхности, но полнолицевые маски одинаково эффективно используются с аквалангами открытого цикла, аквалангами закрытого цикла (ребризеры) и с аквалангами открытого цикла с поверхностной подачей.
Обычно клапан-автомат прочно прикреплен к шлему или маске, но есть несколько моделей полнолицевых масок, которые имеют съемные клапаны-автоматы с быстроразъемными соединениями, позволяющими заменять их под водой. К ним относятся Dräger Panorama и Kirby-Morgan 48 Supermask.
Для некоторых применений желательно, чтобы давление газа внутри маски или шлема оставалось немного выше давления окружающей среды в течение всего времени нахождения в воде, так как это предотвратит попадание любого загрязнения в газовое пространство во время вдыхания, если лицевой или шейный уплотнитель или система выпускного клапана не герметичны. В чистой воде такая утечка является незначительной проблемой, но утечки загрязненной воды могут быть опасны для здоровья и даже жизни. Положительное давление внутри шлема свободного потока легко достигается небольшим увеличением давления открытия выпускного клапана, при условии, что оно регулируется, но для системы по требованию давление открытия клапана по требованию также должно быть отрегулировано, чтобы он подавал газ до того, как внутреннее давление упадет ниже внешнего давления окружающей среды. Это несложно, так как требуется лишь небольшая регулировка давления пружины клапана второй ступени. Проблема в том, что когда маска или шлем сняты с водолаза, а подача газа находится под давлением, клапан по требованию будет непрерывно протекать, и может быть потеряно большое количество газа. Маска Interspiro Divator Mk II имеет регулятор второй ступени с ручным замком на регулирующем клапане для предотвращения свободного потока, когда маска не используется, который разблокируется при вдохе и должен быть сброшен при снятии маски. [58] [59]
Шланги могут быть установлены на порты низкого давления первой ступени регулятора для подачи газа для надувания компенсаторов плавучести и/или сухих костюмов. Эти шланги обычно имеют быстроразъемный конец с автоматически закрывающимся клапаном, который блокирует поток, если шланг отсоединен от компенсатора плавучести или костюма. [2] : 50 Существует два основных типа соединителя, которые несовместимы друг с другом. Фитинг CEJN 221 с высокой пропускной способностью имеет большее отверстие и обеспечивает поток газа с достаточно высокой скоростью для использования в качестве соединителя к регулирующему клапану. Это иногда можно увидеть в комбинированном механизме инфлятора/дефлятора компенсатора плавучести со встроенным вторичным DV (octopus), например, в блоке AIR II от Scubapro. Соединитель Seatec с низкой пропускной способностью более распространен и является отраслевым стандартом для соединителей инфлятора компенсатора плавучести, а также популярен на сухих костюмах, поскольку ограниченная пропускная способность снижает риск взрыва, если клапан застрянет в открытом положении. Соединитель с высокой пропускной способностью используется некоторыми производителями на сухих костюмах. [60]
Для этих шланговых соединителей доступны различные мелкие аксессуары. К ним относятся манометры межкаскадного давления, которые используются для устранения неполадок и настройки регулятора (не для использования под водой), [61] шумоглушители, используемые для привлечения внимания под водой и на поверхности, [62] и клапаны для накачивания шин и поплавков надувных лодок, делающие воздух в баллоне акваланга доступным для других целей. [63]
Также называемые комбинированными консолями, они обычно представляют собой твердые резиновые или жесткие пластиковые формованные изделия, которые закрывают подводный манометр и имеют монтажные гнезда для других приборов для дайверов, таких как декомпрессионные компьютеры, подводный компас, таймер и/или глубиномер, а иногда и небольшую пластиковую доску, на которой можно записывать заметки до или во время погружения. В противном случае эти приборы носились бы где-то еще, например, пристегнутыми к запястью или предплечью или в кармане, и являются только аксессуарами регулятора для удобства транспортировки и доступа, и подвергаются большему риску повреждения во время обращения. [54]
Устройство автоматического закрытия (ACD) представляет собой механизм для закрытия входного отверстия первой ступени регулятора, когда он отсоединен от баллона. Подпружиненный плунжер во входном отверстии механически нажимается при контакте с клапаном баллона, когда регулятор установлен на баллоне, что открывает порт, через который воздух поступает в регулятор. В нормально закрытом состоянии, когда он не установлен, этот клапан предотвращает попадание воды и других загрязняющих веществ внутрь первой ступени, что может быть вызвано небрежным обращением с оборудованием или случайностью. Производитель утверждает, что это продлевает срок службы регулятора и снижает риск отказа из-за внутреннего загрязнения. [64] Однако неправильно установленное ACD может перекрыть подачу газа из баллона, все еще содержащего газ, во время погружения, и вода или другие загрязняющие вещества, удерживаемые на выходе клапана баллона, не будут предотвращены от попадания в первую ступень. [65] [66]
Водолазы, работающие на поверхности в течение длительного времени в холодной воде или использующие дыхательные газовые смеси на основе гелия, обычно используют водонагревательный костюм для поддержания температуры тела. Часть воды, используемой для нагрева костюма, может быть направлена через водяную рубашку (кожух) вокруг части трубки подачи дыхательного газа на шлеме, обычно металлической трубки между блоком аварийного клапана и входным отверстием клапана-распределителя. Это нагревает газ непосредственно перед подачей через клапан-распределитель, и поскольку большая часть потери тепла телом идет на нагревание вдыхаемого воздуха до температуры тела при каждом вдохе, что пропорционально частоте дыхания и плотности газа, это может значительно снизить потерю тепла при глубоких погружениях в холодной воде. [67] [68]
Стандартные воздушные регуляторы считаются подходящими для смесей нитрокса, содержащих 40% или менее кислорода по объему, как по мнению NOAA, которое провело обширные испытания для подтверждения этого, так и по мнению большинства агентств любительского дайвинга. [3] : 25
При использовании оборудования, поставляемого с поверхности, у дайвера нет возможности просто вынуть DV и переключиться на независимую систему, а переключение газа может быть сделано во время погружения, включая использование чистого кислорода для ускоренной декомпрессии. Чтобы снизить риск путаницы или загрязнения системы, системы, поставляемые с поверхности, могут быть обязаны быть чистыми от кислорода для всех услуг, за исключением погружений на чистом воздухе. [ необходима цитата ]
Регуляторы, которые будут использоваться с чистым кислородом и смесями нитрокса, содержащими более 40% кислорода по объему, должны использовать совместимые с кислородом компоненты и смазочные материалы и быть очищены для работы с кислородом . [69]
Гелий — исключительно нереактивный газ, и дыхательные газы, содержащие гелий, не требуют специальной очистки или смазок. Однако, поскольку гелий обычно используется для глубоких погружений, его обычно используют с высокопроизводительными регуляторами, с низкой работой дыхания при высоком давлении окружающей среды, когда газ относительно плотный.
Бревет, подобный бревету, датирован 1838 годом Уильямом Ньютоном в Англетерре. Я говорю о том, что Гийоме задумал долгосрочную задержку складов бреветов во Франции, и требует от Ньютона де-файра регистратора, сына Бревета в Англетере или процедуры, которая является плюс быстрой, и гарантирует исключительные права на эксплуатацию le brevet dépose по Ньютону.
Аналогичный патент был подан в 1838 году Уильямом Ньютоном в Англии. Есть все основания полагать, что из-за длительных задержек с подачей патентов во Франции Гийоме попросил Ньютона зарегистрировать свой патент в Англии, где процедура была быстрее, при этом гарантируя исключительные права на использование патента, поданного Ньютоном. Примечание: Иллюстрация аппарата в патентной заявке Ньютона идентична иллюстрации в патентной заявке Гийоме; кроме того, г-н Ньютон, по-видимому, был сотрудником Британского патентного ведомства, который подавал заявки на патенты от имени иностранных заявителей. Также с веб-сайта "le scaphandre autonome": Reconstruit au XXe siècle par les Américains, ce détendeur fonctionne parfaitement, больше всего, если это реализация без каких-либо эффективных действий в XIX веке, les essais programs par la Marine Nationale ne Furent Jamais Réalisés et l'Appareil Jamais Commercialisé. (Реконструированный в двадцатом веке американцами, этот регулятор работал прекрасно; однако, хотя он, несомненно, был эффективен в девятнадцатом веке, программы испытаний французским флотом никогда не проводились, и аппарат так и не был продан.)
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка ){{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )