Interspiro DCSC — это полузамкнутый контур nitrox- ребризера, производимый шведской компанией Interspiro для военных целей. Ранее Interspiro была подразделением AGA и производила автономные дыхательные аппараты для дайвинга, пожаротушения и спасательных операций с 1950-х годов.
Первым ребризером Interspiro был ACSC — ребризером с чередующимся замкнутым и полузамкнутым контуром, который был разработан и поступил в продажу в 1980-х годах. В 1990-х годах эта конструкция была усовершенствована и стала DCSC, также предназначенным для противоминной борьбы.
Подача газа осуществляется в алюминиевом баллоне объемом 5 л и давлением 200 бар, установленном горизонтально в нижней части устройства с клапаном слева от водолаза. Резервный клапан и перепускной клапан также находятся слева. [1]
Корпус обтекателя, удерживающий компоненты, прикреплен к трубчатой раме жгута проводов и может быть отсоединен, потянув за ручку в правом нижнем углу. [1]
Скруббер представляет собой радиально-проточную цилиндрическую конструкцию с внутренним потоком. Он несет 2,5 кг заряда абсорбента. [1]
Контрлегкое представляет собой клиновидный мех, шарнирно закрепленный на нижнем крае, а угол между верхней и нижней крышками пропорционален внутреннему объему. Изменение угла верхней пластины при дыхании дайвера управляет механизмом добавления газа. [1]
Верхняя пластина мехов балластирована, так что подъемная сила воздуха внутри уравновешивается грузами: когда водолаз находится в горизонтальном положении лицом вниз, грузы создают небольшое положительное давление относительно окружающего воздуха. Это компенсирует разницу глубины между дыхательным мешком и легкими водолаза, уменьшая усилие, необходимое для дыхания. Когда водолаз находится в вертикальном положении, эффект груза отменяется, поскольку груз переносится шарниром, а когда водолаз находится в горизонтальном положении лицом вверх, груз вызывает небольшое отрицательное давление в мехах, что компенсирует повышенное гидростатическое давление на дыхательный мешок по сравнению с легкими. [1]
Сливной клапан для контура также выполняет функцию слива воды. Противолегкое находится на стороне выдоха контура. Вода из конденсата и утечки задерживается в сильфонах, прежде чем она попадет в скруббер, и может быть сброшена через выпускной клапан для контура, который установлен на нижней пластине сильфонов. [1]
Объем мехов составляет около 4,5 литров, а общий объем контура — около 7 литров. [1]
Циркуляция газа: Выдох через шланг справа, вдох через шланг слева. [1]
Одобренный диапазон рабочих глубин — от 0 до 57 м. Для глубин ниже 30 м используется 28%-ный нитрокс, а для более мелких глубин — 46%. [1]
DCSC — это ребризер полузакрытого цикла с активным добавлением, но имеет больше общего с пассивными системами добавления, в том смысле, что количество подаваемого газа зависит от частоты дыхания дайвера. В отличие от большинства пассивных ребризеров с добавлением, массовый расход газа не зависит от глубины, и в отличие от большинства активных систем добавления, это не постоянный массовый расход.
Interspiro DCSC — единственный ребризер, использующий этот принцип управления газовой смесью, который был представлен на рынке. Принцип работы заключается в добавлении массы кислорода, пропорциональной объему каждого вдоха. Этот подход основан на предположении, что объемная скорость дыхания дайвера прямо пропорциональна метаболическому потреблению кислорода, что, как показывают экспериментальные данные, достаточно близко к работе. [1] Добавление свежего газа осуществляется путем управления давлением в дозировочной камере, пропорциональным объему сильфона дыхательного мешка. Дозирующая камера заполняется свежим газом до давления, пропорционального объему сильфона, с самым высоким давлением, когда сильфон находится в пустом положении. Когда сильфон заполняется во время выдоха, газ выпускается из дозировочной камеры в дыхательный контур, пропорционально объему в сильфоне во время выдоха, и полностью выпускается, когда сильфон заполнен. Избыточный газ сбрасывается в окружающую среду через клапан избыточного давления после того, как сильфон заполнен. [1]
Результатом является добавление массы газа, пропорциональной объему вентиляции.
Объем дозировочной камеры соответствует конкретной смеси подаваемого газа и изменяется при смене газа. DCSC использует две стандартные смеси нитрокса: 28% и 46%, и имеет две соответствующие дозировочные камеры. [1]
DCSC управляет давлением подаваемого газа в дозировочной камере путем изменения угла сильфона, который пропорционален изменению объема в контуре. Механическая связь соединяет крышку сильфона с качающимся кулачком, который управляет нагрузкой пружины диафрагмы. Сила пружины управляет диафрагмой в регуляторе дозировки, которая приводит в действие впускной и выпускной клапаны.
Выдох увеличит угол наклона мехов и усилит нагрузку на регулирующую пружину, открывая впускной клапан дозировки и позволяя газу поступать в дозировочную камеру до тех пор, пока возросшее давление не поднимет диафрагму и снова не закроет клапан.
Вдох уменьшит угол наклона сильфона, что уменьшит нагрузку пружины, а внутреннее давление в дозировочной камере поднимет диафрагму против пружины, открывая выпускной клапан дозировки и позволяя газу поступать в дыхательный контур до тех пор, пока давление в дозировочной камере не сравняется с силой пружины, и диафрагма не оттолкнется назад от выпускного клапана, закрыв его.
Подача газа осуществляется регулятором первой ступени с компенсацией глубины, который забирает газ из баллона и снижает давление до 3 бар выше давления окружающей среды. Рычаг, соединенный с сильфоном, вращает кулачок против регулирующей пружины в регуляторе дозировки, чтобы отрегулировать силу пружины на диафрагме регулятора дозировки.
Если подача газа в механизм дозировки прервется без предупреждения, подача газа прекратится, и водолаз будет расходовать кислород в газовом контуре до тех пор, пока он не станет гипоксическим, и водолаз не потеряет сознание. Чтобы предотвратить это, на стороне вдоха контура имеется контролируемое ограничение потока, которое управляется давлением от подаваемого газа в механизме дозировки. Оно открыто, когда в механизме дозировки есть подходящее рабочее давление, но если оно падает, система предупреждения о потоке накладывает ограничение на поток вдыхаемого газа, аналогично эффекту низкого давления подачи на клапан подачи открытого контура, который предупреждает водолаза о сбое подачи питающего газа. Затем водолаз может активировать резервный механизм на клапане баллона, что позволяет использовать последние 25 бар из баллона, что деактивирует ограничение предупреждения. Если подача газа остается недостаточной, водолаз должен предпринять другие действия, например, перейти на независимую подачу газа открытого контура.
Расчет газа отличается от других полузамкнутых контуров ребризеров. Дайвер с постоянной рабочей нагрузкой в аэробных рабочих условиях будет использовать приблизительно постоянное количество кислорода как часть минутного объема дыхания . Это соотношение минутной вентиляции и потребления кислорода является коэффициентом извлечения и обычно находится в диапазоне от 17 до 25 с нормальным значением около 20 для здоровых людей. Были измерены значения от 10 до 30. [2] Изменения могут быть вызваны диетой дайвера и мертвым пространством дайвера и оборудования, повышенным уровнем углекислого газа или повышенной работой дыхания и толерантностью к углекислому газу.
Таким образом, минутный объем дыхания можно выразить как функцию коэффициента экстракции и потребления кислорода:
Объем газа в дыхательном контуре можно описать как приблизительно постоянный, а добавление свежего газа должно уравновешивать сумму сбрасываемого объема, метаболически удаленного кислорода и изменения объема из-за изменения глубины. (метаболический углекислый газ, добавленный в смесь, удаляется скруббером и, следовательно, не влияет на уравнение)
Парциальное давление кислорода в DCSC регулируется скоростью подачи газа через регулятор дозировки и потреблением кислорода водолазом. Скорость сброса в этом случае равна скорости подачи за вычетом потребления кислорода.
Изменение доли кислорода в дыхательном контуре можно описать следующим уравнением: [3]
Где:
Это приводит к дифференциальному уравнению:
С решением:
Который включает в себя устойчивое состояние и переходный период.
Для большинства расчетов достаточно стационарного члена:
Устойчивую долю кислорода в дыхательном контуре можно рассчитать по формуле: [3]
Где:
в единой системе единиц.
Поскольку потребление кислорода является независимой переменной, фиксированная скорость подачи даст диапазон возможных фракций кислорода для любой заданной глубины. В интересах безопасности диапазон можно определить, рассчитав фракцию кислорода для максимального и минимального потребления кислорода, а также ожидаемую скорость.
Поток подаваемого газа является функцией минутного объема дыхания при поверхностном давлении и соотношения дозировки, основанного на объеме камеры дозировки. Значения соотношения дозировки составляют 60% для большой камеры и 30% для маленькой камеры.
Подстановка первого уравнения в это дает:
Это можно подставить в термин устойчивого состояния, чтобы получить:
Что упрощается до:
Это показывает, что нет зависимости от глубины или от потребления кислорода, и поскольку соотношение дозировки постоянно после выбора газа, ясно, что оставшиеся изменения обусловлены изменениями в соотношении извлечения. Это означает, что DCSC теоретически имеет самую стабильную фракцию кислорода среди полузакрытых ребризеров и является разумным приближением открытого цикла для целей декомпрессии. [1] Устройство используется шведскими вооруженными силами более 15 лет с хорошими показателями безопасности. Однако большой декомпрессионный стресс при использовании воздушных таблиц для декомпрессии при погружениях с использованием 28%-ного нитрокса был указан наличием высоких показателей венозной газовой эмболии (VGE) после погружения. Фракция кислорода в контуре не контролировалась во время этих испытаний. [4]
Резервный клапан активируется примерно при 25 бар. 5-литровый баллон при 200 бар обеспечит около (200-25)*5 литров = 875 свободного газа при 1 баре, доступном для погружения. RMV 30 л/мин для дайвера, работающего умеренно интенсивно [5], использующего 28% нитрокс с дозировкой 0,6, израсходует газ за 875/(30*0,6) = 48 мин. 46% нитрокс с дозировкой 0,3 прослужит 875/(30*0,3) = 97 мин. RMV 15 л/мин для легкой работы [5] удвоит это время.
Мощность скруббера составляет 2,5 кг натронной извести. Если использовать консервативное значение 100 литров CO 2 на кг, мощность скруббера составит 2,5*100 = 250 литров CO 2 . При скорости извлечения 1/20 и скорости дозировки 0,3 водолаз может произвести около 875/0,3*1/20 = 146 литров углекислого газа, что показывает, что выносливость не ограничена скруббером. [1]
{{cite journal}}: CS1 maint: неподходящий URL ( ссылка )