Военное образование в России

Водолазное снаряжение c открытой схемой дыхания (автономное) - Одноступенчатые регуляторы

Одноступенчатые регуляторы

В одноступенчатых регуляторах имеется только одно редуцирующее устройство, при этом редуктор и дыхательный автомат размещены в одном корпусе. Корпус разделен на две камеры - водную и воздушную.

С воздушной камерой сообщается шланг вдоха, а с водной камерой – шланг выдоха. Оба шланга присоединены к мундштучной коробке с загубником. Редуцирующее устройство представлено противоточным клапаном, который пружиной с малым коэффициентом упругости прижат к седлу проходного отверстия канала, соединяющего камеру воздуха высокого давления (ВВД) с камерой воздуха низкого давления (ВНД). Элементом, управляющим перемещением (открытием) редукционного клапана, является гибкая эластичная мембрана, герметично разделяющая водную и воздушную камеры регулятора. Автомат настроен и отрегулирован таким образом, что позволяет автоматически поддерживать давление в воздушной камере дыхательного автомата равным давлению среды в водной камере.

Возможны три положения управляющего элемента регулятора:

1. Мембрана находится в равновесии (давление по обе стороны мембраны одинаково), при этом редукционный клапан плотно прижат к седлу давлением упругой пружины и воздуха из баллона (Р_Н2О =Р_ВНД).

2. Мембрана прогнута вниз (положение равновесия нарушено), следовательно Р_Н2О >Р_ВНД. Это состояние может возникнуть по двум причинам: из-за увеличения давления водной среды Р_Н2О процессе погружения, из-за уменьшения давления Р_ВНД в воздушной камере во время вдоха пловца. Очевидно, что если объем системы "воздушная камера – легкие пловца" увеличивается, то давление воздуха в соответствии с законом Бойля-Мариотта падает. На практике обе причины могут проявляться одновременно.

При движении вниз мембрана, связанная посредством рычагов со штоком редукционного клапана, открывает клапан, ВВД из камеры высокого давления (при открытом запорном вентиле баллона) поступает в воздушную камеру, при этом давление Р_ВНД в воздушной камере возрастает. По мере возрастания величины Р_ВНД мембрана перемещается вверх, редукционный клапан прикрывается, и в момент достижения равновесного состояния (Р_Н2О =Р_ВНД) доступ ВВД прекращается, а редукционный клапан плотно прижимается к седлу.

3. Мембрана выгнута вверх, следовательно, Р_Н2О >Р_ВНД. Это увеличение может быть следствием уменьшения давления среды Р_Н2О при всплытии, или увеличения давления Р_ВНД в процессе выдоха пловца. В обоих случаях избыточное давление стравливается через клапан выдоха в водную камеру. По мере уменьшения давления Р_ВНД мембрана возвращается в исходное положение равновесия. При этом выполняется условие- Р_ВНД= Р_Н2О.

Из рассмотренного нами выше принципа работы управляющего элемента редуцирующего устройства следует:

1) регулятор подает воздух в легкие пловца только во время вдоха;

2) количество расходуемого на один вдох воздуха не превышает емкости легких;

3) давление подаваемого в легкие воздуха равно давлению окружающей среды.

Достоинством регуляторов с одноступенчатым редуцированием воздуха является простота конструкции. Серьезными недостатками являются непосредственное подсоединение регулятора к вентилю баллона с ВВД, возможность прорыва ВВД в полость вдоха в случае неисправной работы редукционного клапана, значительная зависимость сопротивления дыханию от изменения давления сжатого воздуха в баллонах. Причем эта зависимость для редуцирующего устройства с поточным клапаном и с противопоточным клапаном имеет качественные различия.

В противоточном редуцирующем устройстве клапан прижат к седлу силой упругости пружины, а также силой давления сжатого воздуха. Чтобы отжать клапан от седла, необходима сила отжатия, противоположно направленная приложенным силам, а по величине большая, чем сила прижатия.

В одноступенчатых редукторах сила прижатия уменьшается по мере потребления воздуха пловцом, т.е. по мере понижения давления в баллонах.

При использовании поточного редуцирующего устройства все происходит наоборот - с падением давления в баллонах сопротивление вдоху растет.

Таким образом, сопротивление вдоху в общем случае будет определяться усилием, которое необходимо создать легким пловца для приведения в действие управляющего элемента редуцирующего устройства