Военное образование в России

Водолазное снаряжение c открытой схемой дыхания (автономное)

 

Водолазное снаряжение c открытой схемой дыхания

 

Снаряжение с открытой схемой дыхания является разновидностью водолазного снаряжения, в котором в качестве дыхательной газовой смеси обычно используется воздух, но может также применяться 40 %-ная кислородно-азотная смесь. Подача воздуха (ДГС) водолазу осуществляется пульсирующим потоком и только на вдох, а выдыхаемый газ отводится непосредственно в воду.

В комплект снаряжения с открытой схемой дыхания входят воздушно-баллонный дыхательный аппарат (акваланг), маска (полумаска или полнолицевая маска), гидрокомбинезон или гидрокостюм, теплозащитная одежда, грузы и грузовые ремни, водолазные боты или ласты, нож, сигнальный конец, а при необходимости также средства связи, подводный фонарь, наручный компас, часы и др. Однако чаще воздушно-баллонные аппараты не связаны жестко с каким-либо конкретно образцом гидрозащитной одежды и комплектующими изделиями, что предоставляет пользователю большую свободу выбора с учетом совместимости отдельных узлов.

Дыхательные аппараты

Акваланг – это собственное имя первого автономного дыхательного аппарата, созданного Жаком-Ивом Кусто и Эмилем Ганьяном. В дальнейшем только у нас в стране все аппараты воздушно-баллонного типа стали называть аквалангами (также как все копировальные аппараты у нас называют "ксероксами"). Мы не будем нарушать эту многолетнюю традицию. Заметим однако, что за рубежом применяют термин SCUBA (Self-Contained Underwater Brething Apparatus) который можно перевести как «автономный подводный дыхательный аппарат». Создание акваланга открыло двери в подводный мир для миллионов людей. Аппарат в воде практически ничего не весит и, привыкнув правильно дышать и регулировать свою плавучесть, можно парить в толще воды и перемещаться без каких-либо ограничений в любом направлении.

Акваланг представляет собой автономный дыхательный аппарат индивидуального пользования, для дыхания в котором используется воздух, который хранится под высоким давлением в баллонах аппарата. Аппарат работает по т.н. открытой схеме, это означает, что при вдохе порция воздуха из аппарата поступает в легкие водолаза, а выдох воздуха из легких производится непосредственно в воду. Главным элементом любого акваланга является дыхательный ('легочный") автомат, который обеспечивает порционную подачу воздуха в легкие под давлением, равным давлению окружающей водной среды. Это позволяет при наличии в баллонах запаса сжатого воздуха плавать под водой сравнительно длительное время и на различных глубинах.

Использование для дыхания сжатого воздуха, а не кислорода или его смесей с другими газами, а также свободный выдох в воду исключают возможность возникновения таких тяжелых водолазных заболеваний как кислородное голодание, отравление углекислым газом, сводит к минимуму вероятность баротравмы легких и декомпрессионной (кессонной) болезни.

Все воздушно-баллонные дыхательные аппараты имеют единый принцип действия, схожую конструкцию, а также аналогичные по своему назначению основные части: баллон (или два баллона) сжатого воздуха с вентилем и редуктор, соединенный шлангом с дыхательным автоматом. За рубежом редуктор, шланг, и дыхательный автомат объединяют одним термином - регулятор (regulator). При этом редуктор называют первой ступенью регулятора (first stage) a дыхательный автомат – второй ступенью (second stage). Для крепления аппарата на теле водо­лаза обычно используют компенсатор плавучести (buoyancy compensator сокращенно ВС) или спинку с ремнями (back pack).

 

Регуляторы. Классификация. Общие сведения.

 

Для того, чтобы на глубине аквалангист дышал так же легко, как и на поверхности,  воздух должен подаваться в его легкие в соответствии с ритмом дыхания, в необходимом количестве и под давлением, равным давлению водной среды на данной глубине.. Все эти функции выполняет специально сконструированное устройство, от надежной работы которого напрямую зависит безопасное пребывание под водой.

Регулятор независимо от того, как он устроен, должен отвечать следующим техническим требованиям:

-минимальное механическое сопротивление дыханию пловца,

-независимость механического сопротивления дыханию от глубины погружения, давления воздуха в баллонах и температуры окружающей среды,

-исключение возможности прорыва воздуха высокого давления в полость вдоха,

-простота и надежность монтажа систем высокого и среднего давления.

Наряду с этими требованиями регуляторы должны быть достаточно удобны в использовании, и обладать высокой степенью устойчивости к повреждениям. Современные акваланги отличаются друг от друга прежде всего конструкцией регуляторов, хотя все работают по единому двухступенчатому принципу редуцирования воздуха.

Чтобы хорошо ориентироваться во всем многообразии регуляторов, предлагаемых ведущими мировыми производителями, и выбрать для своих целей действительно то, что ему нужно, необходимо разобраться в таких важных вопросах как устройство и принцип работы регулятора.

Все регуляторы для подводных погружений понижают высокое давление, подающееся из баллонов до давления окружающей среды, и обеспечивают водолазу возможность свободного вдоха и выдоха.

Снижение давления происходит ступенчато. На первом этапе оно снижается до уровня, превышающего давление окружающей среды на 9,2 атм. Это происходит в узле, именуемым редуктором (регулятор 1-й ступени). Далее воздух подаётся в лёгочный автомат (регулятор 2-й ступени), где его давление выравнивается с давлением окружающей среды. Из лёгочного автомата воздух подаётся на вдох, и через него же происходит выдох. Наиболее ответственным узлом в регуляторах является система седло-тарелка клапана.

Принцип работы любого редуктора основывается на разнице площадей седла клапана и управляющего элемента (поршня или мембраны). Редукторы внутри разделены на полости высокого и среднего давления. Воздух из полости высокого давления в первый момент времени начинает поступать в полость среднего давления, где и происходит воздействие на площадь управляющего элемента. Под этим воздействием управляющий элемент приводит в движение толкатель, который перекрывает отверстие, соединяющее две полости. Площадь сечения седла клапана и управляющего элемента рассчитаны таким образом, что наступает равновесие в системе, которое сохраняется до начала расхода воздуха из полости среднего давления, после чего цикл повторяется.
Проще всего начать рассмотрение этого вопроса на примере одноступенчатого регулятора, а затем последовательно перейти к двухступенчатому регулятору с совмещенными и разнесенными ступенями редуцирования. Усвоив принцип работы таких устройств, проще и легче разобраться в сущности и целях конструктивных решений принятых в современных регуляторах различных типов.

Классификация регуляторов. Все регуляторы в зависимости от числа ступеней редукции на пути воздуха от баллонов к легким пловца и типа редуцирующего устройства подразделяются на

-одноступенчатые, в которых давление воздуха из баллонов пони­жается одним редуцирующим устройством непосредственно до давления окружающей среды в один этап

-двухступенчатые,  в которых давление воздуха из баллонов понижается в два этапа. При этом на первом этапе давление воздуха после первой ступени редукции понижается до некоторого значения, превышающего давление окружающей среды на постоянную величину, называемую установочным давлением редуктора (4-12 кгс/см²). На втором этапе установочное давление после второй ступени понижается до давления окружающей среды, т.е. до значения абсолютного давления воды на глубине погружения. Регуляторы, выполненные по двухступенчатой схеме, иногда называют автоматами с редуктором (первая ступень - редуктор, вторая ступень - дыхательный автомат). Если первая и вторая ступень двухступенчатого регулятора конструктивно совмещены в одном корпусе, то такое устройство называется регулятором с совмещенными ступенями редуцирования, если же они разнесены, то это - регулятор с разнесенными ступенями редуцирования.

Тенденции в развитии и совершенствовании регуляторов направлены, прежде всего, на уменьшение в максимально возможной степени механического сопротивления дыханию, повышение надежности, качества и безопасности, а также на расширение возможностей присоединения к регулятору дополнительных приборов и устройств. Вот почему в настоящее время производится значительное количество регуляторов, отличающихся друг от друга теми или иными особенностями конструкции и принятыми техническими решениями.

Подавляющее большинство регуляторов, выпускаемых ведущими производителями водолазного снаряжения, устроены по единому двухступенчатому принципу редуцирования воздуха и имеют разнесенные ступени редуцирования.

Сопротивление дыханию . Сопротивление дыханию является важнейшей характеристикой регулятора и определяется двумя основными величинами: сопротивлением дыханию в атмосфере и сопротивлением дыханию под водой.

Сопротивление дыханию в атмосфере – сопротивление, зависящее от механических причин, вызванных конструкцией деталей и узлов регулятора: от упругости пружин, передаточных плеч рычагов, трения в осевых соединениях.

Сопротивление дыханию под водой – сопротивление, зависящее от давления воздуха в баллонах, глубины погружения, температуры окружающей среды и от расположения регулятора по отношению к условному центру легких пловца.

В современных регуляторах принята схема расположения дыхательного автомата с загубником у рта пловца, а редуктора - непосредственно на выходе запорного вентиля баллона. Такое решение приводит к тому, что подача воздуха под давлением, равным давлению воды на середину грудной клетки, осуществляется только при горизонтальном положении пловца. В этом случае сопротивление дыханию будет незначительным и приближаться к сопротивлению дыханию на воздухе. При наклонных положениях пловца сопротивление дыханию будет меняться в незначительных пределах. Как правило, в технических характеристиках регуляторов приводится суммарная величина сопротивления дыханию отдельно при вдохе (30-50 мм вод. ст.) и выдохе (20-30 мм вод. ст.).

Типы редуцирующих устройств. Основным элементом любого редуцирующего устройства является клапан, регулирующий поступление и расход потока воздуха из одной камеры редуктора в другую через проходное отверстие в канале, соединяющем камеры. Открытие (закрытие) проходного отверстия канала осуществляется за счет перемещения штока и тарелки клапана относительно неподвижного посадочного места в канале, называемого седлом. В соответствии с законами газовой динамики, воздух всегда перетекает из камеры высокого давления в камеру низкого давления.

Перемещение клапана осуществляется при помощи управляющего элемента, воспринимающего изменение давления внешней среды. В качестве управляющего элемента обычно используется мембрана или поршень. Для обеспечения автоматического редуцирования воздуха между камерами высокого и низкого давления должна быть обеспечена конструктивная обратная связь между давлением воздуха в камере низкого давления и управляющим элементом клапана, непосредственно воспринимающим внешнее давление.

Если в редуцирующем устройстве направление открытия клапана совпадает с направлением движения потока среды, то устройство называется поточным (down stream), а если направление открытия клапана противоположно движению потока среды, то устройство называется противоточным (up stream).

 

 

 

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

 

 

 

Двухступенчатые регуляторы с совмещенными ступенями редуцирования

Данный регулятор имеет две ступени редукции, конструктивно размещенные в одном корпусе. Существенным отличием данного типа регулятора от одноступенчатого является наличие дополнительной промежуточной ступени редуцирования воздуха, называемой редуктором (первой ступенью редуцирования). Вторая ступень редуцирования воздуха представляет, по сути, рассмотренный нами выше одноступенчатый регулятор.

Редуктор снижает давление воздуха поступающего из баллонов до значения, превышающего абсолютное давление внешней среды (гидростатическое давление воды плюс атмосферное) на постоянную величину, называемую установочным давлением редуктора.

Вторая ступень редуцирования снижает величину давления редуктора до значения, соответствующего давлению внешней среды.

Таким образом, двухступенчатый регулятор с совмещенными ступенями редуцирования можно представить как редуктор (первая ступень), и собственно дыхательный автомат (вторая ступень), объединенные в одном корпусе.

Корпус регулятора разделен на 3 камеры - водную, воздуха среднего давления (ВСД) и воздуха низкого давления (ВНД). С воздушной камерой низкого давления сообщается шланг вдоха, а с водной камерой - шланг выдоха. Шланги присоединены к мундштучной коробке с загубником. Клапан первой ступени работает в противоточном режиме, что обеспечивает надежное и герметичное закрытие камеры среднего давления. Шток клапана упирается в мембрану первой ступени.

Работа регулятора происходит следующим образом. Если редуктор не подсоединен к вентилю баллона ВВД, то под действием пружины мембрана редуктора выгнута вниз, и клапан находится в отжатом от седла положении (открыт). Жесткостью пружины, расположенной в камере высокого давления редуктора, ввиду ее незначительности по сравнению с жесткостью пружины 2 ступени, можно пренебречь.

Если редуктор подсоединен к баллону ВВД, то при открытии вентиля сжатый воздух через открытый клапан редукции редуктора поступает в камеру среднего давления. Давление в камере возрастает, соответственно возрастает и давление на поверхность мембраны со стороны камеры среднего давления. Снаружи на поверхность мембраны действует давление воздуха камеры низкого давления и сила упругости пружины редуктора, которая пропорциональна жесткости пружины и ее абсолютной деформации. Клапан редуктора находится в закрытом положении при равновесии мембраны.

Работа регулятора. При изменении глубины погружения или во время вдоха управляющая мембрана выгибается и надавливает через толкатель на клапан редукции второй ступени. При открытии клапана второй ступени воздух из камеры среднего давления поступает в камеру низкого давления, а из нее через шланг вдоха - к загубнику. Происходит очередной этап понижения давления воздуха от давления в камере редуктора до давления внешней среды. При этом давление под мембраной первой ступени уменьшается вследствие поступления воздуха в воздушную камеру второй ступени. Это приводит к нарушению равновесия мембраны первой ступени, открытию клапана редукции первой ступени и поступлению ВВД из баллонов в камеру среднего давления. Заметим, что первым открывается клапан второй ступени, а вторым - клапан первой ступени.

После окончания вдоха давление в воздушной камере второй ступени возрастает вследствие перетекания воздуха из редуктора, что приводит к возвращению управляющей мембраны второй ступени в исходное равновесное состояние и закрытию соответствующего клапана редукции. Выдох производится через клапан (клапана) выдоха в водную камеру.

Так как давление воздуха в камере низкого давления при закрытом клапане редукции (равновесное состояние управляющего элемента 2 ступени) всегда равно давлению внешней среды, то давление воздуха в камере среднего давления всегда будет превышать давление внешней среды на величину установочного давления. Другими словами, результирующее давление на клапан редукции второй ступени постоянно в процессе работы регулятора и не зависит от глубины погружения и давления воздуха в баллонах.

Клапан второй ступени редукции может быть выполнен как в поточном, так и в противоточном варианте. Принципиальное отличие клапана поточного типа заключается в том, что в случае возможной негерметичности клапана редукции первой ступени, воздух из камеры высокого давления перетекает в камеру среднего давления и, вызывая быстрое возрастание давления в ней, автоматически открывает клапан второй ступени. Избыток воздуха удаляется через клапан выдоха в окружающую среду. В случае использования клапана второй ступени противоточного типа все происходит наоборот - при повышении давления в камере ВСД клапан второй ступени надежно закрывается и давление быстро выравнивается с давлением воздуха в баллоне. Так как конструкция камеры не рассчитана на столь большую нагрузку, то это может привести к повреждению элементов конструкции или разрушению камеры, а, следовательно, и к выходу регулятора из строя. Чтобы избежать этого, в камере ВСД редуктора предусматривается установка дополнительного предохранительного клапана поточного типа (safety valve). Это позволяет в случае возможного увеличения давления (свыше нормы) сбрасывать его в окружающую среду за счет автоматического открытия предохранительного клапана. Давление, при котором срабатывает предохранительный клапан, должно несколько превышать давление в камере редуктора (обычно на 2-3 кгс/см²), что достигается соответствующей регулировкой пружины клапана.

В отличие от одноступенчатого, двухступенчатый регулятор обеспечивает меньшую зависимость сопротивления дыханию от изменения давления в баллоне, благодаря наличию дополнительной первой ступени редуцирования воздуха, давление в которой постоянно превышает давление во второй ступени на определенную величину (величину установочного давления редуктора). Так как в процессе работы первым открывается клапан второй ступени (сопротивление открытию постоянно), а затем, в соответствии с законами газовой динамики, - клапан первой ступени (сопротивление открытию зависит от давления воздуха в баллонах), то усилие при вдохе, необходимое для открытия клапана второй ступени, не зависит напрямую от сопротивления открытия клапана первой ступени. Но суммарное сопротивление дыханию в целом будет находиться в некоторой функциональной зависимости от давления воздуха в баллонах и глубины погружения.

 

 

 

Двухступенчатые регуляторы с разнесенными ступенями редуцирования

Двухступенчатые регуляторы с разнесенными ступенями включают в себя три конструктивных элемента

-редуктор (первая ступень редукции), который присоединяется непосредственно к вентилю баллонов,

-дыхательный автомат (вторая ступень редукции), конструктивно совмещенный с загубником и клапанами вдоха-выдоха;

-шланг среднего давления (в английском варианте - LP hose), соединяющий воздушную камеру среднего давления редуктора с воздушной камерой среднего давления дыхательного автомата.

Назначением первой ступени редукции является снижение высокого давления воздуха из баллонов до промежуточного значения, превышающего давление окружающей среды величину установочного давления редуктора. Первая ступень имеет две воздушные камеры высокого и среднего давления, а также одну водную камеру. Через водную камеру управляющий элемент первой ступени непосредственно воспринимает давление внешней среды и регулирует поступление воздуха в камеру среднего давления.

Назначением второй ступени редукции является снижение давления воздуха рвсд до значения, соответствующего величине давления окружающей среды, и подача его к легким пловца в необходимом количестве в соответствии с ритмом дыхания. Вторая ступень также имеет две воздушные камеры (среднего и низкого давления) и одну водную камеру. Водная камера непосредственно передает давление окружающей среды на управляющий элемент второй ступени, который регулирует поступление воздуха в камеру низкого давления.

Назначением шланга среднего давления является соединение выхода воздушной камеры среднего давления редуктора с входом воздушной камеры среднего давления дыхательного автомата.

По сути, работа регулятора данного типа ничем не отличается от функционирования рассмотренного выше двухступенчатого регулятора с совмещенными ступенями редуцирования. При вдохе воздух из камеры среднего давления редуктора поступает по шлангу в камеру среднего давления дыхательного автомата, а затем, после редуцирования, через камеру низкого давления в легкие пловца. Давление в камере среднего давления редуктора уменьшается, что вызывает перемещение управляющего элемента первой ступени (поршня или мембраны), открытие клапана редукции первой ступени и поступление воздуха высокого давления из баллона. После окончания вдоха давление в камере редуктора быстро возрастает, что приводит к закрытию сначала клапана второй ступени, а затем и клапана первой ступени. Таким образом, наступает равновесие давлений на мембране второй ступени и на управляющем элементе первой ступени.

Все современные регуляторы устроены таким образом, но отличаются друг от друга достаточно многочисленными техническими решениями как в конструкции редуктора, так и дыхательного автомата. Эти решения направлены прежде всего на максимальное повышение надежности регулятора, безопасности погружения и комфортности пловца под водой. Знание этих конструктивных особенностей необходимо для правильного выбора регулятора и понимания его технических характеристик.

 

 

 

Конструкции редукторов

Основным фактором, определяющим конструкцию редуктора, является тип управляющего элемента.

Мембранный редуктор. Использование мембраны в качестве управляющего элемента первой ступени регулятора достаточно широко распространено по следующим причинам.

Во-первых, мембрана разделяет корпус редуктора на две части, из которых только одна сообщается с водной средой. Вторая же надежно изолирована от нее, благодаря чему возможно использование редуктора в загрязненных водах, меньше вероятность обмерзания деталей и элементов при низких температурах (ниже 7°С), кроме того, мембрана надежно защищает внутренние элементы редуктора от коррозии;

Во-вторых, надежность мембраны очень высока, она не подвержена отказам, носящим внезапный характер; Мембранные более сложны в изготовлении и содержат большее количество подвижных деталей, но все они защищены от внешних воздействий. Поэтому использовать мембранные редукторы при спусках в холодную или загрязнённую воду предпочтительнее.

Наконец, мембрана не требует каких-либо особых мероприятий по обслуживанию, кроме выполнения требований по правильному содержанию и хранению.

К серьезному недостатку мембраны, как управляющему элементу, следует отнести  возможность возникновения постепенного отказа (трещина, разрыв, расслоение), связанного прежде всего с процессом естественного старения резины с течением времени. Это приводит к необходимости периодического контроля состояния мембраны и своевременной ее замены.

Принцип работы мембранного редуктора. Если редуктор не подсоединен к баллону ВВД, то клапан отжат от седла пружиной на мембране. После подсоединения редуктора к баллону и открытия запорного вентиля, воздух из баллона через камеру ВВД поступает в камеру среднего давления (ВСД) редуктора и поднимает мембрану. В момент наступления равновесия мембраны клапан редукции плотно прижимается к седлу и перекрывает поступление воздуха.

При вдохе или увеличения глубины в результате нарушения равенства давлений, мембрана прогибается и, нажимая на шток клапана, отжимает тарелку клапана от седла. После окончания вдоха или уменьшения глубины погружения давление в камере возрастает, мембрана возвращается в первоначальное состояние, а клапан перекрывает поступление ВВД из баллона в редуктор.

Поршневой редуктор. Наряду с мембраной, в качестве управля­ющего элемента первой ступени регуляторов широко используется поршень. Это обусловлено следующими причинами:

Во-первых, срок службы самого поршня практически неограничен, замене подлежат только уплотнения и сальники;

Во-вторых, при использовании поршня исключается такой вид отказов, как постепенный, связанный с механическим износом и старением материала.

К недостаткам поршневого редуктора следует отнести возможность внезапного отказа, вызванного попаданием посторонних частиц(песок, окалина и т.п.) на рабочую поверхность поршня, который может заклинить, а также обмерзанием рабочей поверхности при работе в холодной воде (особенно при интенсивном потреблении воздуха). При неправильном уходе и нарушении требований по содержанию и хранению, возможна коррозия на поверхностях, контактирующих с внешней средой (особенно морской водой). Но применение специальных решений в конструкциях поршневых редукторов сводит практически на нет все эти недостатки.

Принцип работы поршневого редуктора. Если редуктор регулятора не подключен к баллону ВВД, тарелка редукционного клапана, конструктивно объединенного с поршнем, отжата от седла силой упругости пружины, действующей на поршень "снизу". Посредством внутреннего канала поршень соединяет как бы две камеры среднего давления, одну над поршнем, а вторую - над тарелкой клапана, которым заканчивается поршень. Водная камера находится между корпусом редуктора и поршнем.

После подсоединения редуктора к баллону ВВД и открытия запорного вентиля, сжатый воздух поступает через камеру высокого давления в обе камеры среднего давления, что приводит к перемещению поршня вниз и закрытию клапана.

Величина давления воздуха в камере среднего давления должна быть такой, чтобы преодолевалось сопротивление трех составляющих, действующих в противоположном направлении - силы упругости пружины, давления внешней среды и давления ВВД из баллонов. В равновесном состоянии в камере ВСД давление воздуха будет больше давления окружающей среды, причем, в зависимости от давления воздуха в баллонах ВВД, этот перепад давления также будет изменяться. Это приводит к зависимости сопротивления дыханию от давления воздуха в баллонах.

В результате вдоха или увеличения глубины погружения нарушится равенство. Давление в камере редуктора уменьшится, это приведет к перемещению поршня вверх, открытию редукционного клапана и поступлению очередной порции воздуха из баллонов в камеру ВСД редуктора. После окончания вдоха или уменьшения глубины погружения давление в камере редуктора увеличится, поршень переместится в нижнее положение и перекроет поступление воздуха. Система вновь придет в состоянии равновесия. Этот процесс будет повторяться циклично при каждом вдохе пловца или изменении глубины погружения.

Рассмотренные выше типовые схемы редукторов как поршневого, так и мембранного типов не обеспечивают независимость суммарного сопротивления дыханию от величины давления воздуха в баллонах. Такие редукторы называются редукторами с несбалансированным редуцирующим устройством (unbalanced first stage).

 

 

 

Редуктор со сбалансированным редуцирующим устройством.

Подавляющее большинство современных редукторов имеет сбалансированную первую ступень (balanced first stage), то есть такое конструктивное исполнение редуктора, при котором полностью исключается какая-либо зависимость усилия, необходимого для открытия редукционного клапана, от величины давления воздуха в баллонах. Это приводит к практически постоянному сопротивлению дыханию пловца.

Причем, что особенно важно, в этом случае совершенно безразлично, какого типа редуцирующее устройство первой ступени - поточного (down stream) или противоточного (up stream).

Принципиально решение проблемы сбалансированности редуцирующего устройства может быть достигнуто двумя путями:

-за счет введения дополнительной поверхности, равной рабочей поверхности клапана,

-за счет нейтрализации рабочей поверхности клапана.

В обоих случаях единственной силой, прижимающей клапан к седлу, будет сила упругости пружины, т. е. постоянная сила.

Рассмотрим сбалансированное поточное редуцирующее устройство, использующее дополнительную поверхность, равную рабочей поверхности клапана.

Шток и тарелка клапана, толкатель и поршень-компенсатор представляют единую конструкцию с жестко связанными между собой элементами. Поверхностями, воспринимающими усилие от давления воздуха и упругости пружины, являются поверхности поршня-компенсатора и тарелки клапана, причем площадь поршня равна площади рабочей поверхности клапана. Усилие от управляющего элемента первой ступени (поршня или мембраны), необходимое для открытия клапана, зависит только от силы упругости пружины и сил трения между движущимися частями конструкции и уплотнительными элементами, но не зависит от величины давления воздуха в камерах первой ступени. Давление воздуха на поверхности штока и толкателя взаимно компенсируется, и поэтому никакого влияния на равновесие элементов системы не оказывает. Более того, в этом случае давление не оказывает сопротивления вращению и возвратно-поступательному перемещению цилиндрических элементов (шток и толкатель) вдоль оси симметрии.

В современных регуляторах со сбалансированной первой ступенью проблема разгрузки редукционного клапана решается различными способами, основанными на введении в редуцирующее устройство дополнительной поверхности, равной рабочей поверхности тарелки клапана, что обеспечивает зависимость силы прижатия клапана к седлу только от упругости используемой пружины, а не от изменения давления воздуха перед редуктором (в баллонах)

 

 

 

Редуктор с дополнительными выходными отверстиями (портами) из камер ВВД и ВСД

Вторая ступень регулятора (дыхательный автомат) является не единственным устройством, на которое подается воздух из баллонов. Все современные редукторы имеют несколько дополнительных портов (ports) по воздуху среднего и высокого давления (соответственно LP и HP порты). Большинство регуляторов имеют 1-2 порта HP (high-pressure) высокого давления и 3-6 портов LP (low-pressure) среднего давления.

Основной порт ВВД предназначен для присоединения выносного манометра или приборной консоли, а дополнительный порт ВВД - для подключения автономного датчика давления водолазного компьютера.

Дополнительные порты ВСД позволяют подключить к редуктору(24):

- резервную вторую ступень регулятора (т.н. octopus),

- инфлятор компенсатора плавучести (ВС power inflator),

- клапан поддува "сухого" гидрокостюма.

Для редукторов, имеющих три порта LP и менее, с целью увеличения возможности подсоединения дополнительных приборов и устройств часто применяется разветвитель, изготовленный из высокопрочной стали и имеющий стандартную внутреннюю резьбу. Следует учитывать, что такое искусственное увеличение количества портов LP можно применять только к редукторам, обеспечивающим достаточно большую производительность подачи воздуха (не менее 1000 л/мин), в противном случае эффективность этого приема будет низкой, а в ряде случаев - просто неприемлемой.

Стремление к унификации и стандартизации в производстве регуляторов привело к тому, что редукторы различных производителей имеют не только стандартные обозначения портов, но и стандартные резьбы для присоединения к ним. Традиционно все производители изготавливают порты с дюймовыми резьбами.. Порты воздуха высокого давления обозначаются HP и имеют внутреннюю резьбу 7/16". Порты воздуха низкого давления имеют обозначение LP и внутреннюю резьбу 3/8". На некоторых редукторах имеется один порт LP с внутренней резьбой 1/2", как правило, он предназначен для резервного дыхательного автомата и обозначается RLP или просто R. Увеличение диаметра проходного отверстия до 1/2" объясняется стремлением обеспечить большую подачу воздуха (расход) при меньшем сопротивлении.

(26) Например, если в технических характеристиках первой ступени регулятора указано LP ports 3x3/8" – 1x1/2", HP ports 2x7/16", то это означает, что редуктор регулятора имеет три порта ВСД с резьбой 3/8", один порт ВСД с резьбой 1/2" и два порта ВВД с резьбой 7/16".

Тип подсоединения редуктора к запорному вентилю баллона.

Во всем мире используют два типа соединений баллонов ВВД с редуктором регулятора:

1) винтовое соединение DIN,

2) хомутовое соединение YOKE (часто обозначается INТ).

У каждого типа соединений есть свои достоинства и недостатки. Соединение типа YOKE (INT) имеет большие размеры по сравнению с соединением типа DIN, но зато имеет более легкий и удобный способ присоединения редуктора к запорному вентилю баллона. Использование соединения INТ ограничено прочностью материала хомута и на практике это соединение применяется до давления 230 ати. Винтовое соединение типа DIN благодаря своей высокой прочности приспособлено для давлений до 300 ати и более. Соединение DIN нормировано, винт имеет размер G 5/8". Производится большое количество переходников (адаптеров DIN-YOKE) с одного типа соединений на другой.

Кроме прочих характеристик, на корпусе редуктора ставится отметка о величине рабочего давления, на которое он рассчитан, а также тип соединения. Обычно давление проставляется в BAR (1 BAR = 1 ат).

Необходимо помнить, что регуляторы, рассчитанные на давление 300 BAR можно использовать вместо регуляторов на 200-230 BAR, но никак не наоборот. Во-первых, это связано с различием в прочностных характеристиках как конструкции регуляторов, так и конструкции соединений. Во-вторых, глубина присоединительной резьбы у баллонов с Рра6 = 300 ати несколько больше, чем у баллонов с Рраб = 200-230 ати, и, следовательно, попытка установить редуктор с Рраб = 200-230 ати на баллон с Рраб = 300 ати не приведет к успеху -уплотнительное кольцо типа "0-ring" соединения редуктора не сядет на посадочное место выхода вентиля баллона, тем самым не будет обеспечена герметизация соединения. Регуляторы на 230 BAR и 200 BAR, как правило, взаимозаменяемы между собой.

 

 

 

Редукторы с оголовком выходов портов LP турельчатого типа (swivel)

На некоторых регуляторах первая ступень с оголовком выходов портов среднего давления (LP ports) -вращающегося типа. Такое конструктивное решение дает больше возможностей подводному пловцу разместить шланги для дополнитель­ных устройств и приборов, обеспечивая при этом максимум удобств. В общем случае, наличие вращающегося оголовка не является абсолютно необходимым условием при выборе регулятора, но при наличии достаточных средств для покупки этому типу первой ступени следует отдать предпочтение.

Уплотнения. Для пра­вильного и надежного функционирования регулятора по прямому назначению необходимо обеспечить полную герметичность всех частей и соединений этого пневматического устройства. Причем, кроме неподвижных соединений, в регуляторе имеется значительное количество подвижных элементов, которые должны исключать пропуск и протечки воздуха в процессе работы, но при этом не иметь большого сопротивления трения (иначе значительно возрастет общее сопротивление дыханию).

Для достижения герметичности и непроницаемости неподвижных соединений используются следующие типы уплотнений:

– плоские кольца и прокладки из пластичного материала (фторопласт, тефлон, фибропласт, иногда обожженная красная медь), которые обеспечивают плотную посадку за счет пластического расширения при обжатии,

– кольцевые уплотнители с круглым поперечным сечением (уплотнения типа "О-ring", «торики»).

Для обеспечения герметичности и непроницаемости подвижных соединений (вращательное, поступательное движение), используют, как правило, только кольцевой уплотнитель типа «О-ring». Этот тип уплотнения характеризуется высоким качеством и надежностью, удобством в использовании, стойкостью к воздействию агрессивных сред и механи­ческим повреждениям, малым сопротивлением трения.

 

 

 

Защищенность от обледенения в холодной воде (anti-freese system)

Редуктор работает по достаточно простой и надежной схеме, но условия его функционирования с точки зрения воспринимаемых динамических нагрузок и температурных перепадов являются достаточно жесткими. Так при зарядке баллонов сжатым воздухом температура воздуха (и баллонов) повышается, а при расширении сжатого воздуха в регуляторе происходит интенсивное охлаждение воздуха (и регулятора тоже). В обоих случаях имеет место проявление законов Шарля и Гей-Люссака: изменение объема или давления газа прямо пропорционально его абсолютной температуре. Таким образом, при плавании в холодной воде (с температурой менее 7°С) значительное охлаждение камеры ВСД от расширения воздуха может привести к образованию льда на пружине и управляющем элементе редуктора, а следовательно, к выходу редуктора из строя. Эта опасность намного увеличивается при повышении интенсивности дыхания пловца (выполнение какой-либо работы, подводная охота, спортивные соревнования и т.п.).

С целью исключения вероятности образования льда на деталях редуктора, которые непосредственно контактируют с окружающей средой, в некоторых типах регуляторов используют следующие варианты решения указанной проблемы:

1) применение защитной противообледенительной крышки (anti-freese cap), изолирующей водную камеру редуктора от прямого контакта с окружающей водной средой;

2)применение специальных жидких смазок-наполнителей для водной камеры редуктора.

Оба из указанных подходов могут быть применены как к редукторам поршневого, так и мембранного типов. Но чаще первый подход используют в мембранных редукторах, а второй - в поршневых. Это объясняется тем, что использование смазки-наполнителя решает как главную проблему защиты от прямого контакта поршня и пружины с водой, так и проблему собственно смазки движущихся элементов. Ко всему выше сказанному следует добавить, что большим плюсом применения противообледенительной системы является и решение такого вопроса, как изоляция внутренних элементов и поверхностей редуктора от воздействия грязной воды, причем попутно обеспечивается хорошая антикоррозийная защита всех деталей и узлов. В качестве смазки-наполнителя водной камеры применяется жидкая силиконовая смазка, обладающая хорошей текучестью и смазывающими способностями, что важно как для равномерной передачи давления внешней среды через диафрагму на поршень, так и для существенного уменьшения коэффициента трения при движении поршня. Изоляция камеры осуществляется при помощи гибкой защитной диафрагмы, которая фиксируется на входе водной камеры сбоку корпуса редуктора. Давление внешней среды передается через диафрагму рабочей среде водной камеры и на поршень редуктора. Таким образом, изменение объема камеры за счет движения поршня и прогиба диафрагмы взаимно компенсируются.

Кроме рассмотренной системы, при боковом расположении отверстий водной камеры редуктора используются также герметизирующие кольца, т.е. через штатные каналы – входы в водную камеру, нагнетается смазка-наполнитель, а затем на корпус редуктора в месте расположения каналов устанавливается герметизирующее кольцо, служащее одновременно мембраной.

Противооблединительная крышка представляет собой резиновый колпачок, надеваемый на тот торец редуктора, где расположен канал водной камеры. При использовании защитной противообледенительной крышки, как водная камера редуктора, так и пространство под крышкой должны быть постоянно заполнены антифризом (жидкая силиконовая смазка, глицерин и т.п.), причем очень важно, чтобы при этом не оставалось пузырьков газа во внутренних полостях, заполненных антифризом.

В некоторых современных моделях редукторов резиновый колпачок заменен на металлическую крышку с встроенной мембраной. Такая крышка устанавливается вместо штатной крышки редуктора, а водная камера перед этим заполняется антифризом. Причем противооблединительные крышки могут быть установлены на редукторе как заранее, так и поставляться как дополнительная деталь (для установки по мере необходимости).

 

 

 

Редуктор с сухой "водной" камерой (dry air bleed system)

Оригинальное и новаторское решение проблем защиты от возможного обледенения деталей редуктора при низких температурах и плавания в загрязненных водах заключается в использовании в конструкции первой ступени системы dry air bleed system (дословный перевод "сухая система травления воздуха"). Иначе говоря, традиционная водная камера редуктора заполняется воздухом среднего давления, а отверстие в стенке водной камеры заглушается резиновой пробкой с эластичными краями. При превышении давлением окружающей среды давления в сухой "водной" камере, пробка плотно закрывает входное отверстие. В противоположной ситуации под действием избыточного давления в "водной" камере пробка сдвигается с места посадки (элементарная система "клапан-седло") и избыток воздуха стравливается в окружающую среду. Использование "сухой" водной камеры позволяет реализовать и несколько иное решение проблемы сбалансированности первой ступени за счет внедрения в конструкцию системы балансировки с подвижным проходным отверстием (Moving orifice ealancing system).

Из-за наличия калибровочного отверстия в головке поршня после наступления равновесного состояния начинается переток воздуха из камеры ВСД в сухую "водную" камеру, что вызывает повышение и постепенное выравнивание давления над и под поршнем. Полное выравнивание давления не происходит, так как при превышении давления воздуха в "сухой" камере давления окружающей среды, через канал в стенке редуктора осуществляется стравливание избыточного давления воздуха в воду.

Но, тем не менее, в результате падения величины давления, равновесное состояние системы нарушается, и поршень редуцирующего устройства начинает перемещение вверх, то есть начинает отжиматься от седла. В некоторой степени (до определенной величины давления) этому препятствует подпружиненное подвижное седло, так как оно не является сбалансированным по давлению воздуха. В определенный момент происходит открытие клапана редукции и поступление очередной порции воздуха в систему, которая возвращается в исходное равновесное состояние. Далее процесс повторяется.

При необходимости, травящий клапан в данной конструкции может выполнить и роль предохранительного клапана. Когда давление в "сухой" камере начнет непрерывно увеличиваться, то произойдет выброс клапана из гнезда. Следует помнить, что регулятор, снабженный рассмотренным типом редуктора, стравливает воздух (то есть расходует запас ВВД из баллонов) независимо от того, находится автомат в работе или нет. Это значит, что после выхода на поверхность необходимо перекрывать вентиль подачи воздуха.

Редукторы с дополнительным фильтром тонкой очистки воздуха

С целью исключения возможного попадания посторонних твердых частиц из баллона ВВД (окалина, частицы металла) на всех типах редукторов предусмотрена установка конических фильтрующих сеток в месте подсоединения редуктора к вентилю баллона. На ранее выпускавшихся моделях редукторов применялись плоские и цилиндрические фильтрующие элементы, что позволяло эффективно использовать в качестве проходного сечения воздушного канала только фактическое поперечное сечение фильтра. Применение конических фильтров позволило значительно увеличить эффективную площадь, используемую для очистки потока воздуха, увеличить расход воздуха, а также значительно снизить вероятность обмерзания деталей редуктора. Кроме того, отдельные конструкции редукторов имеют возможность размещения дополнительных съемных фильтров тонкой очистки на пути воздуха от редуктора ко второй ступени. Это безусловно повышает качество очистки воздуха, потребляемого пловцом под водой. Все редукторы имеют специальную защитную крышку, надеваемую на вход воздуха ВВД при хранении и транспортировке с целью предотвращения попадания грязи и посторонних твердых частиц.

Редукторы повышенной адаптивности

Стремление к максимально высокому уровню комфорта при подготовке к погружению и в процессе подводного плавания привело к созданию редукторов повышенной адаптивности, под которой прежде всего понимается возможность быстрого подключения к редуктору через дополнительные порты LP и HP необходимых приборов и устройств, а также обеспечения наиболее удобного положения воздушных шлангов данных приборов и устройств при плавании под водой.

Кроме рассмотренного ранее оголовка с выходами LP и НР турельчатого типа, решающего эти же задачи, у многих производителей встречаются:

- выходы портов HP и LP, расположенные под разными углами к корпусу редуктора и несколько возвышающиеся над ним,

-выходы портов HP и LP пространственно ориентированные в различных направлениях за счет формы корпуса самого редуктора.

 

 

 

Дыхательные автоматы

В настоящее время рынок предлагает покупателю, решившему приобрести комплект снаряжения аквалангиста, большой выбор дыхатель­ных автоматов, различающихся друг от друга материалом корпуса, ве­сом, формой, размерами, величиной максимального сопротивления дыханию, наличием внешней регулировки и т.п.

В качестве управляющего элемента клапана редукции второй ступени (в отличие от рассмотренных типов первой ступени)  используется только мембрана. Выбор мембраны объясняется прежде всего тем, что вторая ступень представляет собой систему, объединяющую в одном блоке редуцирующее устройство, воздушную камеру низкого давления с клапанами вдоха, водную камеру с клапанами выдоха (иногда выне­сенными отдельно от водной камеры), загубник для пловца и ряд дру­гих элементов. Мембрана просто решает проблемы как изоляции вод­ной камеры от остальных компонентов системы, так и обеспечения про­стоты и надежности функционирования дыхательного автомата. Безус­ловно, можно разработать схему, в которой управляющим элементом будет поршень, но это значительно усложнит конструкцию, и, главное, утяжелит ее. А для дыхательного автомата с расположением его у рта пловца вес играет не последнюю роль с точки зрения комфортности подводного плавания

Тип редуцирующего устройства. Так как давление воздуха, поступающего по шлангу ВСД от редуктора к дыхательному автомату, теоретически постоянно превышает давление в камере ВНД автомата на величину установочного давления редуктора, то из этого следует, что составляющая сопротивления дыханию на открытие клапана редукции второй ступени не будет меняться независимо от того, какой тип редуцирующего устройства применен - поточного типа (downstream valve) или противоточного (upstream valve).

Достоинства и недостатки обоих типов редуцирующих устройств были рассмотрены при описании особенностей первой ступени регуляторов. Чаще всего в конструкциях второй ступени распространено редуцирующее устройство поточного типа, но наряду с этим встречаются регуляторы и с устройством противоточного типа.

Сбалансированность второй ступени.  Как было отмечено, составляющая сопротивления дыханию второй ступени редукции остается практически постоянной величиной, хотя колебание значений установочного давления в редукторе от изменения давления воздуха в баллонах по мере его расходования все же имеется и составляет для различных моделей редукторов примерно около 2-3%. Поэтому наряду со сбалансированным клапаном редукции второй ступени часто используется и несбалансированный клапан. Но при использовании несбалансированного клапана, как правило, для уменьшения общего сопротивления дыханию применяют дополнительные технические решения во второй ступени, основные из которых мы рассмотрим ниже

Сбалансированная вторая ступень.  Часто используемый вариант сбалансированного редуцирующего устройства (balanced 2-nd stage) рассмотрим на примере так называемого "подвижного сопла". Принцип работы устройства заключается в следующем

В фазе равновесия давлений сопло прижато пружиной к седлу уплотнение которого выполнено при помощи кольца типа "О-ring". Прижатие зависит только от силы упругости пружины, так как за счет промежуточной камеры среднего давления и формы подвижного сопла исключена рабочая поверхность клапана редукции. Действующее в промежуточной камере давление воздуха СД равномерно распределено по цилиндрической поверхности подвижного сопла и на перемещение сопла вдоль оси симметрии никакого влияния не оказывает. Таким образом, редуцирующее устройство оказывается полностью разгруженным, то есть изменение величины давления воздуха СД не оказывает влияния на усилие, требуемое для перемещения сопла (на открытие и закрытие клапана редукции).

При вдохе или увеличении глубины погружения равновесное состояние управляющего элемента (мембраны) нарушается и мембрана, прогибаясь вниз, давит на рычаг, соединенный через промежуточную шарнирную опору с торцом "подвижного сопла". Сопло перемещается вдоль оси и открывает доступ воздуха из камеры среднего давления второй ступени в воздушную камеру низкого давления. Давление в камере ВНД возрастает, что вызывает возвращение мембраны к первоначальному равновесному состоянию, и обратное перемещение под действием силы упругости пружины 'подвижного сопла" к гнезду клапана. В момент наступления равенства давлений с обеих сторон мембраны, сопло прижмется к уплотнению гнезда и перекроет поступление воздуха. В дальнейшем этот процесс циклически повторяется.

Представленное конструктивное решение сбалансированной второй ступени регулятора является исключительно простым и надежным. Большое поперечное сечение сопла позволяет обеспечить поступление значительного количества воздуха, что особенно важно при выполнении какой-либо физической работы под водой. Также к несомненному достоинству такой конструкции следует отнести возможность ее использо­вания с любой первой ступенью (работа клапана редукции не зависит от величины установочного давления редуктора).

Кроме рассмотренного способа решения проблемы сбалансирован­ности редуцирующего устройства в конкретных моделях дыхательных автоматов не менее часто используется способ введения дополнитель­ной камеры разгрузки среднего давления. Принцип работы такого уст­ройства был описан при рассмотрении сбалансированности первой сту­пени.

Торец штока клапана выведен в изолированную от камеры ВНД вспомогательную камеру разгрузки, соединенную посредством канала в клапане с камерой ВСД. Площади рабочей поверхности тарелки клапа­на (сечение седла) и торца штока равны, из чего следует, что при равен­стве давлений устройство будет сбалансировано, то есть разгружено.

Достоинством такой конструкции является простота, надежность, а также обеспечение стабильности параметров воздушной смеси на вдо­хе (сглаживаются неизбежные пульсации давления воздуха в процессе работы дыхательного автомата).

Несбалансированная вторая ступень . Так как проблема сбалан­сированности или несбалансированности второй ступени регуляторов стоит значительно менее остро, чем аналогичная проблема для первой ступени, то многие из выпускаемых различными фирмами регуляторов имеют несбалансированную вторую ступень (unbalanced 2-nd stage). Но в этом случае, как правило, применяются некоторые дополнительные технические решения в конструкции дыхательного автомата, направлен­ные на всемерное снижение сопротивления дыханию под водой. С це­лью уменьшения усилия, необходимого для приведения клапана редук­ции в рабочее положение, в основном используются два способа:

1. получение большой величины конечного усилия, воспринимаемо­го клапаном редукции, при незначительной величине усилия, приложен­ного к управляющему элементу (мембране);

2. обеспечение открытия основного клапана редукции за счет при­ложения незначительного усилия от управляющего элемента к вспомо­гательному дополнительному клапану управления ("пилотажному" кла­пану).

При реализации первого из вышеуказанных способов, наиболее часто применяют рычаг (или систему рычагов), позволяющий получить большое значение усилия на открытие клапана редукции за счет раз­личного соотношения длин плеч рычага.

Второй из указанных способов основан на введении дополнительной (управляющей) камеры среднего давления с собственным клапа­ном управления ("пилотажным" клапаном). Иногда в литературе можно встретить термин "трехступенчатый" автомат с сервомеханизмом в при­менении к данному решению, что не совсем соответствует схеме рабо­ты автомата, так как снижение давления в нем осуществляется в две ступени, хотя количество клапанов и увеличено до трех.

Регулирование осуще­ствляется втулкой с отвер­стием, которая составляет продолжение воздушного ка­нала. Во втулке находится подвижной стержень. Вращая регулировочный винт, можно перемещать стержень внутри втулки, открывая или перекры­вая выравнивающее отверстие, которое направляет часть поступающего воздуха не в загубник, а в воздушную камеру. При закрытом отверстии эффект инжектирования максимален, а при полностью открытом – минимален.

Оба из рассмотренных подходов обеспечивают уменьшение уси­лия пловца только на этапе открытия клапана редукции, то есть в пер­вой фазе вдоха (начальной). Но совершенно очевидно, что для подвод­ного пловца абсолютно не безразлично, какую работу будут совершать его легкие в течение второй фазы вдоха (во время продолжения по­требления воздуха) - большую или маленькую. Рассмотрим более под­робно решения, позволяющие сделать дыхание под водой легким и не­принужденным, и приводящие общую величину сопротивления дыха­нию близкой к величине сопротивления дыханию на воздухе, а в некото­рых случаях и значительно меньше ее.

Это деление общей продолжительности фазы вдоха на первую (на­чальную) и вторую (последующую) является довольно условным и ба­зируется прежде всего на особенности работы регулятора как системы, состоящей из взаимосвязанных элементов.

Причем напомним, что в процессе функционирования регулятора первым реагирует на изменение давления внешней среды (глубины погружения) или давления в камере ВНД дыхательного автомата (вдох пловца) клапан редукции второй ступени, а затем первой ступени.

Общее время фазы вдоха при спокойном и глубоком дыхании (а именно таким и должно быть дыхание под водой) составляет в среднем около 4 секунд. Время, необходимое на создание разряжения (усилия) при вдохе для открытия клапана редукции второй ступени, для различ­ных конструкций автоматов составляет в среднем от 0,5 до 1,0 с. Ос­тавшееся время от общей продолжительности вдоха и составляет вто­рую (последующую) фазу вдоха.

Для полного и легкого вдоха недостаточно только разницы (перепада) давлений между камерой ВСД редуктора и ка­мерой ВНД дыхательного автомата, так как легкие пловца должны поддерживать примерно на постоянном уровне разряжение, необходимое для удержания редукционного клапана сопротивления вдоху по времени фазы вдоха при открытом положении. Без принятия специальных технических решений в конструкции дыхательного ав­томата, направленных на поддержку притока воздуха к загубнику в процессе второй фазы, легкие пловца должны совершать работу про­порциональную площади. Очевидно, что дыхательный автомат с такой характеристикой со­противления вдоху не является "плохим" в полном смысле этого слова. Однако, он при длительном погружении или выполнении какой-либо работы пловцом приведет к большей утомляемости мышц грудной клетки по сравнению с автоматом, оборудованным системой поддержки прито­ка воздуха при вдохе.

Рассмотрим способы, уменьшающие нагрузки на мышцы грудной клетки пловца во второй фазе вдоха, то есть во время продолжающего­ся поступления воздуха в камеру ВНД при открытом редукционном кла­пане. Их три

1) использование эффекта инжектирования воздушного потока (turbo stream system),

2) применение байпасной трубки fey-pass tube) на пути воздушного потока от устройства редукции до загубника,

3) уменьшение объема камеры ВНД за счет введения дополнитель­ной газопроницаемой перегородки.

 

 

 

Использование эффекта инжектирования воздушного потока

Суть применения данного способа заключается в использовании в конструкции дыхательного автомата вспомогательного сопла, управля­ющего потоком поступающего в камеру ВНД воздуха. Сопло придает струе воздуха направление и большую скорость, причем на выдохе из сопла скорость воздуха становится наибольшей. В соответствии с урав­нением Бернулли сумма динамической и статической составляющих сум­марного давления воздушного потока при течении в канале есть вели­чина постоянная. Это означает, что при возрастании одной из составля­ющих, другая составляющая должна уменьшиться. При выходе воздуш­ной струи с большой скоростью из сопла, статическое давление возду­ха с этом сечении потока будет наименьшим. Следовательно, давление воздуха в камере ВНД дыхательного автомата будет уменьшаться, что приведет к созданию дополнительного разряжения по отношению к давлению внешней среды над управляющей мемб­раной. В результате мембрана прогнется еще больше, дополнительно приоткроется клапан редукции и приток воздуха в камеру ВНД дыха­тельного автомата увеличится. Увеличившееся поступление воздуха вы­зовет увеличение "эффекта сопла", что в конечном результате приве­дет к максимальному открытию клапана редукции и максимальному при­току воздуха. Еще раз подчеркнем, что это явление возникает только после открытия клапана редукции, который в результате рассмотренного эффекта само­произвольно остается открытым в течение всей фазы вдоха (эффект инжектора). Эффект инжектирования воздуха часто называют эффектом Вентури, а дыхательные автоматы, ис­пользующие данный эффект -автоматами с системой турбопотока или турбоподдержкой (turbo stream system или turbo assist). Таким образом, легкие пловца создают разряжение, необходимое для открытия клапана редукции второй ступени (в течение первой фазы вдоха), а далее поступающий через канал и сопло воздух вызывает снижение статического давления в камере ВНД дыхательного автомата и удержание клапана редукции в открытом положении уже без усилий лег­ких пловца. Более того, воздушная струя как бы "закачивается" в легкие пловца. При этом необходимо, чтобы сопло было направлено в сторону загубника.

Очевидно, что при определенных условиях эффект помощи притоку воздуха может быть таким сильным, что даже после окончания фазы вдоха поток воздуха будет самопроизвольно поступать в камеру ВНД и удаляться через клапана выдоха. С целью исключения этого нежелательного явле­ния, в некоторых автоматах в канале наряду с соплом делают одно или несколько выравнивающих отверстий, которые ослабляют эффект инжектирования за счет забора и направления части потока воздуха в камеру ВНД другим путем. Это приводит к увеличению статического давления в воздушной камере ВНД и снижению скорости потока воздуха на выходе из сопла.

Применение байпасной трубки.  В некоторых моделях дыхатель­ных автоматов используется принцип сокращения пути воздушного по­тока от устройства редукции к загубнику пловца, минуя основной объем воздушной камеры ВНД. Смысл этого заключается в том, чтобы воздух в камере ВНД сам выполнял основную работу по поддержанию клапана редукции в открытом положении в течение второй фазы вдоха, а также снизить механические потери на пути поступления воздушного потока от редуктора к загубнику.

Воздух сразу же после открытия клапана редукции по кратчайшему пути попадает в нижнюю часть камеры ВНД, непосредственно соеди­ненной с загубником, то есть на вдох пловца. Установленная в воздуш­ной камере перегородка-отражатель придает струе воздуха направлен­ность и вихреобразность, что увеличивает скорость воздушного потока. Таким образом, давление в верхней части камеры ВНД (под мембра­ной) начинает падать, что приводит к дальнейшему прогибу мембраны и удержанию клапана редукции в открытом положении. После оконча­ния вдоха давление во всем объеме камеры ВНД быстро выравнивает­ся с давлением внешней среды и мембрана возвращается в равновес­ное положение. Клапан редукции закрывается (данном случае также выполняется закон Бернулли). Рассмотренное конструктивное решение позволяет существенно (более чем в 2 раза) снизить общее сопротив­ление дыханию и сделать его действительно легким и непринужденным. Кроме того, применение подобной конструкции уменьшает вероятность обледенения дыхательного автомата за счет отвода потока воздуха от элементов редуцирующего устройства.

Использование дополнительной газопроницаемой перегород­ки в камере ВНД. Основная идея такой конструкции второй ступени регулятора заключается в формальном делении объема камеры ВНД на две части за счет использования газопроницаемой перегородки, что дает возможность поддержания клапана редукции в открытом положе­нии в течение второй фазы вдоха и приводит к сокращению объема системы "легкие пловца - камера ВНД".

Необходимо отметить, что как в случае использования байпасной трубки, так и в данном случае, сопротивление дыханию во второй фазе остается, но оно значительно уменьшается по сравнению с обычной конструкцией второй ступени.

Возможность внешних регулировок дыхательного автомата. В некоторых дыха­тельных автоматах имеется возможность внешней регулировки величины сопро­тивления дыханию. Как прави­ло, регулирование сводится к изменению силы упругости пружины в сбалансирован­ных конструкциях второй ступе­ни, или к регулированию эф­фекта помощи притоку воздуха в конструкциях второй ступени, использующих систему turbo stream system, принцип работы которой мы рассмотрели ранее. Обычно регулировочный винт на дыхательном автомате располагается напротив шланга, по которому воздух поступает во вторую ступень редукции.

Регулирование сводится к изменению абсолютной деформации пружины за счет вращения регулировочного винта в резьбовой втулке жестко связанной с корпусом дыхательного автомата.

Существуют регулирующие устройства, выполненные в виде пере­ключателей положения и позволяющие решать следующие задачи

1) регулирование общего сопротивления дыханию за счет перепус­ка воздуха по прямому (короткому) пути от устройства редукции к загуб­нику, или наоборот – по обходному (длинному) пути через весь объем камеры ВНД дыхательного автомата;

2) обеспечение исключения утечек воздуха из баллонов через вто­рую ступень при плавании на поверхности (например, с маской и труб­кой), когда под действием небольшого гидростатического и гидродина­мического давлений (волнение, скорость движения) будет происходить постоянное травление воздуха.

Разновидностью рассмотренного выше устройства является дыха­тельный автомат, главный клапан редукции которого выполнен не в виде традиционного тарельчатого клапана, а в виде гибкого эластичного зат­вора. Управляющая камера имеет форму длинной трубки, с одной сто­роны заканчивающейся управляемым ("пилотажным") клапаном откло­няющегося типа, а с другой - калибровочным отверстием и отверстиями основного (главного) притока воздуха из камеры редуктора в камеру ВНД дыхательного автомата Затвор основного притока воздуха выполнен в виде силиконового стакана ('соски"), закрывающего отверстие основно­го притока воздуха.

Принцип работы автомата следующий. При одинаковом давлении воздуха снаружи и изнутри управляющей камеры, отверстия притока воздуха закрыты эластичным затвором. Когда давление в управляющей камере уменьшается, то эластичный затвор отклоняется (всасывается) в сторону отверстий в стенке управляющей камеры, тем самым откры­вая отверстие основного притока воздуха из камеры редуктора в воз­душную камеру ВНД дыхательного автомата.

В некоторых дыхательных автоматах предусматривается ручная регулировка поступления воздуха за счет открытия или закрытия выравнивающего отвер­стия в канале.

В положении "отдых" (символ "–" на корпусе) переключатель своей "ножкой" препятствует прогибу мембраны, а, следовательно, и открытию клапана редукции. В положении "погружение" (символ "+" на корпусе) переключатель не препятствует обычной работе автомата.

 

 

 

Наличие противообледенительной системы

Очевидно, что вопрос защиты от образования льда, так же как и вопрос сбалансиро­ванности, для дыхательных автоматов стоит менее актуально, чем для редукторов. Во-первых, это объясняется частичным обогревом внутрен­них деталей и узлов теплом выдыхаемого пловцом воздуха, а во-вто­рых, значительно меньшим относительным перепадом давлений меж­ду камерами ВСД и ВНД автомата.

Но, тем не менее, для надежного обеспечения и уверенного плава­ния в холодной воде (меньше 7°С) существуют следующие способы:

1) использование наружного противообледенительного защитного чехла с заполнением пространства между чехлом и крышкой, а также водной камерой жидкой смазкой-наполнителем;

2) использование двух мембран с заполнением пространства между ними жидкой смазкой-наполнителем;

3) более эффективное использование тепла выдыхаемого воздуха. Наибольшее распространение в мире получил последний способ.

Рассмотрим два различных конструктивных решения проблемы использования тепла выдыхаемого воздуха:

Использование для вдоха-выдоха одного и того же канала с омыванием выдыхаемым воздухом всего объема камеры ВНД второй сту­пени. Это решение достаточно простое, причем одновременно решает­ся и такая проблема, как увлажнение воздуха при дыхании в теплой воде с целью исключения пересыхания рта и горла пловца. Увлажне­ние происходит за счет влаги, содержащейся в выдыхаемом из организма воздухе. Очевидный недостаток - некоторое увеличение содержания СО₂ во вдыхаемом воздухе за счет объема камеры ВНД, заполненной воздухом от выдоха. Но, так как объем камеры ВНД относительно мал по сравнению с объемом легких человека, то этот недостаток практически не заметен.

Использование для вдоха-выдоха одного и того же канала с фор­мальным разделением объема камеры ВНД на две части при помощи гибкой поперечной перегородки типа "плавник".

Данное решение отличается оригинальностью, выполняет те же функции, что и решение, рассмотренное выше, и кроме того, практичес­ки сводит на нет проблему загрязненности вдыхаемого воздуха С0₂, так как камера ВНД формально как бы разделена на камеру вдоха (гибкая перегородка отжата потоком вдыхаемого воздуха) и камеру выдоха (гиб­кая перегородка прижата потоком выдыхаемого воздуха). Дополнитель­но к вышесказанному, это решение позволяет уменьшить сопротивле­ние дыханию за счет уменьшения объема камеры вдоха, а струе воздуха за счет обтекаемого волнового характера поверхности перегородки придается направленный характер.

С целью уменьшения сопротивления трения и защиты от коррозии материал перегородки покрывается тонким слоем платины или золота. Из-за плавной волнообразной формы поверхности перегородки она но­сит название "плавник" (fins).

Количество клапанов выдоха. Для обеспечения полного и быст­рого удаления воздуха из камеры ВНД в фазе выдоха необходимо обес­печить большой расход воздуха через клапан выдоха при минималь­ном сопротивлении открытию его. Также немаловажно влияние объема камеры выдоха и длины пути воздушного потока от загубника до клапа­на выдоха. Все эти параметры суммарно определяют величину сопро­тивления выдоху второй ступени. Обычно эта величина для большин­ства регуляторов невелика и составляет примерно 40-50 % от величины сопротивления вдоху.

Наиболее часто в конструкциях дыхательных автоматов использу­ют один клапан выдоха большого проходного сечения или два клапана выдоха среднего проходного сечения Расположение клапанов относи­тельно корпуса автомата может быть различным. В качестве материала тарелки клапана чаще всего применяют гибкий профилированный сили­кон, обладающий малым сопротивлением открытию (отгибу) тарелки, легко обжимаемый давлением среды в рабочем положении и имеющий большой срок службы.

Наличие предохранительных клапанов. Предохранительные клапана в дыхательных автоматах применяют достаточно редко. Обыч­но они используются в конструкции редукторов. Для защиты от возмож­ного значительного повышения давления воздуха в камере ВСД второй ступени регулятора обычно предусматривают предохранительный кла­пан в месте подхода шланга к дыхательному автомату, или в самой камере ВСД редуктора. Предохранительный клапан дыхательного автомата всегда выполняется в поточном варианте.

Важным обстоятельном, повышающим надежность и безопасность функционирования практически всех типов современных регуляторов, является использование поточного клапана редукции второй ступени, который при внезапном превышении давления в камере ВСД редуци­рующего устройства второй ступени отжимает пружину и перепускает воз­дух с избыточным давлением в полость ВНД дыхательного автомата.

 

 

 

Расположение водной камеры в дыхательном автомате

В общем случае, местоположение водной камеры определяет принципи­альную компоновку всех основных узлов дыхательного автомата реду­цирующего устройства, загубника, клапанов выдоха и других конструк­тивных элементов.

По расположению водной камеры дыхательные автоматы делятся на

- автоматы с фронтальным расположением водной камеры,

- автоматы с боковым расположением водной камеры,

- автоматы с верхним (нижним) расположением водной камеры.

С принципиальной точки зрения, выполнение функций водной ка­меры как управляющего элемента, передающего динамической систе­ме, каковой является вторая ступень, значение входного сигнала (дав­ление воды на глубине погружения) не зависит от ее местоположения относительно корпуса дыхательного автомата. Однако это необходимо учитывать при движении пловца под водой и работе на течении. Наибольшему влиянию потока воды будет подвержена мембрана, которая располага ется фронтально к набегающему потоку среды. При выборе регулятора необходимо обращать внимание на это обстоятельство.

Наличие дефлекторов воздуха. Во многих дыхательных автоматах конструкция предусматривает удаление воздуха при выдохе непосредственно в водную камеру автомата. В этом случае воздушные пузыри могут мешать обзору, особенно если пловец занимается подводной охотой или фотографированием. Некоторые дыхательные автоматы предусматривают дополнительную установку специальных дефлекторов (отражателей) направления потока выдыхаемого воздуха в сторону от пловца или изменение конструкции автомата с целью выноса водной камеры автомата от загубника.

Расположение шланга среднего давления относительно кор­пуса дыхательного автомата.

В зависимости от расположения точки подхода шланга среднего давления к корпусу дыхательного автомата разли­чают левосторонние, правосторонние и универсальные автоматы.

Материалы. Корпус дыхательного автомата может быть как стальным так и пластмассовым. В качестве материала мембраны чаще всего используется силикон, реже встречаются мембраны из резины и метал­ла. Силиконовая мембрана предпочтительнее прежде всего из-за большого срока службы силикона по сравнению с резиной, и высокой эластичности.

В качестве материала клапанов рычагов, толкателей и т.п. исполь­зуются легированные нержавеющие стали, в некоторых случаях пре­дусматривается хромирование или никелирование для повышения кор­розийной стойкости, износостойкости и уменьшения коэффициента тре­ния в сопряжениях

Загубник. Выбор загубника производится индивидуально, при этом главным критерием служит удобное и плотное положение загубника во рту, обеспечивающее его надежную фиксацию и малую утомляемость челюстей. По размеру загубники могут быть стандартными или "юношескими". По материалу загубники делятся на силиконовые, неопреновые и резиновые. Предпочтительнее загубники из силикона, но необходимо помнить, что при чрезмерном сжатии челюстей можно повредить (прокусить) загубник (силикон - прочен на растяжение и изгиб, но достаточно мягок и податлив при действии сжимающих нагрузок). Загубники производятся различных цветов.

Шланги (hoses). Назначением шлангов ВСД является подача воздуха от редуктора к дыхательному автомату и к другим устройствам и приборам.

К шлангам предъявляются следующие требования:

- большая механическая прочность на истирание, изгиб и разрыв,

- минимальное сопротивление движению воздушного потока в шланге;

- длина шланга должна быть оптимальной (не мешать движениям, но и не создавать лишних про6лем);

-материал должен быть устойчив к воздействию агрессивных сред (соли, щелочи, нефтепродукты), высокой или, наоборот, низкой температуры, воздействию ультрафиолетовых лучей,

- материал шланга должен быть абсолютно безвреден для организма человека,

- крепление шланга к редуктору и к дыхательному автомату должно быть надежным, но в то же время простым и удобным.

В настоящее время наиболее часто применяются шланги, изготовленные из различных синтетических материалов. Как правило, технология их производства предусматривает трехслойную конструкцию с промежуточным слоем из тонкой металлической сетки или параамидное волокно. Обычно длина шлангов регуляторов лежит в пределах от 26 до 34 дюймов. Внутренний диаметр шланга лежит в пределах от 0,2 до 0,375 дюйма, а внешний диаметр - от 0,43 до 0,57 дюйма.

Совет по выбору оптимальной длины шланга может быть такой. Наденьте дыхательный аппарат, возьмите загубник дыхательного автомата в рот и поверните голову в сторону, противоположную подводу шланга. Если почувствуете, что шланг мешает повороту - это значит, что шланг короткий.

Для уменьшения вероятности появления трещин и разрывов в наиболее подверженном изгибам месте соединения шланга с дыхательным автоматом и редуктором часто устанавливают дополнительные протекторы шланга (protector).

Система octopus. Термином octopus изначально называли комплект, состоящий из редуктора с подсоединенными к нему консолью приборов дыхательным автоматом и шлангом для подключения инфлятора. Редуктор с выходящими от него в разные стороны шлангами очень напоминал осьминога (octopus по-английски означает - спрут, осьминог). Но в последние годы этим термином стали называть только резервный легочный автомат со шлангом. Первые регуляторы, имеющие дополнительную вторую ступень, были выпущены на рынок в 1965 году. Дополнительный дыхательный автомат выполняет роль альтернативного источника воздуха для дыхания, при выходе основного автомата из строя. При необходимости дополнительная вторая ступень может быть использована также для обеспечения воздухом товарища, собственный регулятор которого отказал. Общими отличительными особенностями "октопусов", по сравнению с основными дыхательными автоматами, являются:

-меньший вес и габариты, а в некоторых случаях и более простая конструкция,

-более длинный шланг для удобства дыхания попавшего в беду товарища,

-яркая желтая окраска корпуса автомата и шланга ВСД с целью быстрого его обнаружения при необходимости.

Длина шланга обычно колеблется для различных моделей от 30 до 36 дюймов, а внутренний и внешний диаметры не отличаются от таковых в основных регуляторах

Другой (более дорогой) метод альтернативного снабжения возду­хом - использование двух полностью независимых регуляторов, соединенных каждый со своим выходом из баллонов. Полное дублирование всего комплекса "баллон–редуктор–дыхательный автомат" используется главным образом при погружениях в экстремальных условиях (под лед, в подводные пещеры).

Хранение и содержание регулятора. Регуляторы являются достаточно надежными устройствами и служат долго, если выполняются элементарные требования по хранению и содержанию как во время использования, так и в период длительного бездействия. Эти требования достаточно просты:

-после каждого погружения тщательно промойте основные узлы регулятора пресной водой до полного удаления солей, содержащихся в морской воде,

-просушите, а лучше обдуйте сжатым воздухом все узлы для удаления остатков воды;

-установите на место защитный колпачок на редуктор (dust cup) -перед отсоединением первой ступени убедитесь, что вентиль ВВД на баллоне закрыт, в противном случае можно повредить уплотнительное кольцо типа "О-ring" между редуктором и выходом вентиля;

-перед длительным хранением не забудьте смазать силиконовой смазкой корпус редуктора, посадочные места, уплотнения и все разъемы регулятора;

-храните регулятор в сухом и темном месте при положительной температуре.

В случае каких-либо неполадок регулятора обращайтесь в сервисные центры по гарантийному и послегарантийному обслуживанию. В полном объеме произвести диагностику и правильную настройку регулятора можно только при наличии специального оборудования, инструментов и квалифицированных специалистов

Рекомендации по выбору регулятора. Все регуляторы работают по единому двухступенчатому принципу, но имеют различные характеристики, важнейшими из которых являются:

-сопротивление дыханию (обычно лежит в пределах 30-40 мм вод.ст.), которое зависит от сбалансированности первой и второй ступеней, наличия turbo stream system и т.п.;

-производительность, которая зависит от глубины погружения. Чем выше производительность автомата, тем легче и проще дышать под водой. При атмосферном давлении обычно лежит в пределах от 800 до 1200 л/мин;

- возможность и удобство внешних регулировок;

- глубина применения, которая зависит от типа автомата и лежит в пределах от 40 до 60 м;

- количество дополнительных портов LP и HP в редукторе,

- вес дыхательного автомата,

- возможность плавания в холодной и загрязненной воде;

- цена.

Цену мы специально поставили на последнее место, так как она в значительной степени зависит от всех вышеперечисленных факторов. Значительное влияние на цену оказывают и материалы, из которых изготовлены отдельные детали и узлы регулятора.

Прежде чем приобретать регулятор, сформулируйте для себя требования, которым он должен отвечать, где планируется его использовать, как часто и т.п. Внимательно выслушайте советы специалистов и более опытных товарищей.

Краткий обзор современных регуляторов ВД

Комплект регулятора АВМ-12

Комплект регулятора АВМ-12 состоит из редуктора ВР-12 и легочного автомата со шлангом.

Оба изделия разработаны с учетом многолетнего опыта эксплуатации как отечественных регуляторов аппаратов АВМ-1М и АВМ-5, так и регуляторов AQUALUNG и предназначены для профессионального использования в самых жестких условиях, в том числе при низких температурах воды и воздуха, а также в средах с повышенным содержанием нефтепродуктов.

Редуктор ВР-12 имеет сбалансированный мембранный механизм, что обеспечивает стабильные характеристики независимо от давления в баллоне. Пружина и мембрана редуктора полностью изолированы от окружающей среды специальной сухой камерой, а давление окружающей среды передается на рабочую мембрану через жесткий толкатель. В редукторе ВР-12 имеется возможность регулировки установочного давления. Эти меры позволили сделать редуктор весьма стойким к обмерзанию.

Стандартное исполнение редуктора ВР-12 предусматривает наличие четырех резьбовых гнезд среднего давления с присоединительной резьбой 3/8" и двух резьбовых гнезд высокого давления с присоединительной резьбой 7/16". В одно из гнезд 3/8" установлен предохранительный клапан для использования редуктора с противоточными легочными автоматами. Исполнение редуктора ВР-12-1 имеет два гнезда среднего давления с присоединительное резьбой 3/8" и два гнезда с присоединительной резьбой 1/2" для присоединения шланга увеличенного диаметра типа PULSEAIR. Соединение редуктора с баллоном осуществляется при помощи штуцера DIN. Исполнение редуктора ВР-12-2 имеет штуцер (накидную гайку) для присоединения к баллонному блоку аппарата АВМ-5.

Важной особенностью редуктора ВР-12, выгодно отличающего его от импортных аналогов, является минимальный объем технического обслуживания, выполняемый в течение всего срока службы. Перечень необходимых для этого запасных частей и приспособлений также минимален.

Для проведения технического обслуживания редуктора ВР-12 разработаны приспособление Пр-636 для замера установочного давления на выходе из редуктора, приспособление Пр-639 для проверки предохранительного клапана редуктора, которые поставляются по отдельному заказу.

Легочный автомат является развитием конструкции легочного автомата аппарата АМВ-5 и имеет противоточную конструкцию. Крышка легочного автомата и основные детали выполнены из металла. Вместо двух клапанов выдоха установлен один. Также изменены конструкция и материал кнопки принудительной подачи воздуха. Эти изменения позволили существенно повысить надежность, прочность и срок службы.

В корпусе легочного автомата имеется специальный штуцер для дыхания из атмосферы, когда легочный автомат присоединен к гидрокомбинезону.

Легочный автомат выпускается в двух модификациях: «летней» с загубником и «зимней» - с резьбовым штуцером для присоединения к гидрокомбинезонам типа УГК. Редуктор ВР-12 и легочный автомат поставляются с комплектом запасных частей.

Комплект регулятора АВМ-12 прошел полный цикл испытаний в лабораторных и натурных условиях и не имеет равных среди импортных и отечественных аналогов по стойкости к обмерзанию и надежности.

Технические характеристики
Рабочее давление на входе, кгс/см2	20-232
Установочное давление на выходе, кгс/см2	10(+1, -0,5)
Давление открытия предохранительного клапана, кгс/см2	14-17
Производительность редуктора (при давлении на входе 25 кгс/см2), л/мин	не менее 700
Сопротивление дыханию на глубине 60 м при легочной вентиляции 45 л/мин, мм вод. ст.:- на вдохе - на выдохе	100-170 120
Диапазон рабочих температур, °С: - воды - окружающего воздуха	от -2 до +30 от -30 до +40
Масса редуктора, кг	1,1

Особенности регуляторов AQUALUNG

Корпус изготовлен из стойкой к коррозии латуни, обеспечивающей наилучшую теплопроводность.

• Регуляторы AQUALUNG в основном, имеют сбалансированную конструкцию.

• Легочные автоматы фирмы AQUALUNG - все поточные.

• Седло клапана высокого давления, изготовленное из высококачественной нержавеющей стали.

• Тарелка клапана высокого давления имеет покрытие из специального полимера, обеспечивающего надежность уплотнения и длительный срок службы при использовании любых газовых смесей давлением до 300 бар.

• Система AIR-TURBO, разработанная инженерами AQUALUNG, приводит к увеличению объема подаваемого воздуха на вдох и снижает сопротивление на вдохе.

• Шланг PULSAIR МР гибкий и износоустойчивый, его большой внутренний диаметр обеспечивает увеличенный поток воздуха. Изготовлен из материала, отвечающего требованиям к медицинской технике, устойчив на износ, разрез и на воздействие ультрафиолета.

• Удобный анатомический загубник (патент COMFO-BITE).

• Все регуляторы могут использоваться с соединениями YOKE (230 бар) или DIN (200 бар или 300 бар).

Все регуляторы AQUALUNG прошли испытание на соответствие требованиям стандарта EN 250 и имеют соответствующий сертификат.

Регуляторы 1-й ступени	CALYPSO	COUSTEAU	TITAN
ЕС сертификат (Н-нормальная вода, Х-холодная вода)	Н	Х	Х
Тип 1-й ступени (П-поршневой, Б-сбалансированный клапан, М-мембрана)	П	БМ	БМ
Защита от холода и внешней среды (дополнительно: S-силиконовая камера, D-сухая камера)	S	D	D
Система инжектирования воздушного потока AIR TURBO	-	•	•
Количество портов высокого давления	1	2	1
Количество портов среднего давления (в т.ч. с системой AIR TURBO)	4	4(3)	4(2)
Съемная тарелка клапана ВД	•	•	•
Съемное седло клапана ВД	•	•	•
Установочное давление, бар	9,2	9,2	9,2
Возможность регулировки установочного давления	-	•	•
Диаметр дыхательного шланга	3/8"	1/2"	3/8"
Максимально допустимое давление при YOKE-соединении, бар	230	230	230
Максимально допустимое давление при DIN-соединении, бар	300	300	300
Вес, г	520	1090	760

Регуляторы 2-й ступени	XLC	GLACIA	Performa
Увеличенный диаметр клапана выдоха	•	•	•
Защита от обледенения	-	•	•
Система инжектирования воздушного потока AIR TURBO	•	•	•
Регулировка величины сопротивления дыханию	-	•	•
Возможность право и левостороннего подвода шлангов	-	-	•
Анатомический загубник COMFO-BITE	•	•
Протектор на шланге 2-й ступени	•	•
Длина шланга, см	73	73	•
Вес, г	214	245	100

Регулятор первой ступени New Calypso

Возможность проведения технического обслуживания в полевых условиях без применения специальных инструментов - основное качество регулятора New Calypso.

Регулятор New Calypso является поршневым несбалансированным. Наличие в корпусе большего числа отверстий (шесть) большего диаметра обеспечивают лучшую гидростатическую сбалансированность регулятора, т.е. его более быструю реакцию на изменение давления окружающей среды с изменением глубины погружения. Они также обеспечивают лучший теплообмен, помогая регулятору «не замерзать» в холодной воде. Кроме того, большие отверстия позволяют упростить процедуру опреснения и очистки регулятора.

Регулятор имеет четыре выхода среднего давления с присоединительной резьбой 3/8" и один выход высокого давления с присоединительной резьбой 7/16". Соединение регулятора с баллоном может осуществляться как при помощи соединения DIN, так и при помощи соединения YOKE.

Входит в состав комплектов регулятора:

CALYPSO. Рекомендуется для погружений на глубину до 30 метров, при температуре воды более 10°С

PARTNER. Для использования в качестве резервного регулятора.

CALYPSO NITROX. Для использования с дыхательными смесями, содержащими до 40% кислорода.

Регулятор 1-й ступени TITAN

Регулятор TITAN был разработан в 1997 году. Базируясь на хорошо зарекомендовавшем себя механизме регулятора COUSTEAU, он стал образцом компактного мембранного редуктора.

Регулятор имеет сбалансированный мембранный механизм, что обеспечивает стабильные характеристики независимо от давления в баллоне. Использование в конструкции деталей меньшего размера позволило значительно уменьшить трение и повысить надежность работы механизма. Минимальное сопротивление дыханию, стабильное по всему циклу вдоха, достигнуто за счет применения системы инжектирования воздушного потока 1-й ступени AIR TURBO (оборудованы два выхода низкого давления). Специальный полимерный материал покрытия тарелки клапана высокого давления увеличивает его срок службы и надежность.В регуляторе TITAN имеется возможность регулировки установочного давления. TITAN отличается исключительной лёгкостью дыхания и минимальными размерами.

Модификацией регулятора 1-й ступени TITAN является TITAN D. Эту модификацию предпочтительно выбрать для погружений в холодной или загрязненной воде. Пружина и диафрагма первой ступени полностью изолированы от окружающей среды специальной сухой камерой, а давление передаётся на рабочую мембрану через жёсткий толкатель. Регулятор имеет четыре выхода среднего давления с присоединительной резьбой 3/8"и один выход высокого давления с присоединительной резьбой 7/16".Соединение регулятора с баллоном может осуществляться как при помощи соединения DIN,так и соединения YOKE. Форма регулятора и направление портов среднего и высокого давления подобраны таким образом, чтобы обеспечить максимальное удобство в трассировке шлангов.

Входит в состав следующих комплектов регуляторов :

TITAN –для погружений при температуре не более 10°С.

TITAN GLACIA (ARCTIC)–для погружений в холодной воде.

LEGEND GLACIA

В 2006 году фирма AQUA LUNG обновила модельный ряд производимых регуляторов. К хорошо знакомым и отлично зарекомендовавшим себя при погружениях в холодной воде регуляторам добавилось несколько моделей регуляторов, специально разработанных для погружений в холодной воде.

Как известно, согласно закону Гей-Люссака, в точке адиабатического расширения газа (расширение газа в результате перепада с большего давления на меньшее) происходит резкое падение температуры. Так, если водолаз находится в воде с температурой +24ºС, а начальное давление в баллонах его дыхательного аппарата составляет 200 кгс/см², температура воздуха на выходе редуктора падает на 25ºС, т.е. почти до -1ºС. В легочном автомате на выходе воздуха из клапана (в "точке холода") температура воздуха может понизится до -30°С. Воздух, выдыхаемый водолазом насыщен влагой, которая конденсируется в точке крепления рычага к штоку клапана и может превратиться в лед и вызвать заклинивание рычага. Это, в свою очередь, может привести к постоянной подаче воздуха из легочного автомата.

Для предотвращения обмерзания и для повышения температуры воздуха идущего на вдох водолаза, регулятор оборудован специальными теплообменниками, которые находятся на редукторе, шланге и легочном автомате. В теплообменниках происходит повышение температуры воздуха за счет теплообмена с окружающей средой

Редуктор LEGEND

Редуктор LEGEND является мембранным, сверхсбалансированным, что обеспечивает исключительно легкое дыхание независимо от глубины погружения. Сверхсбалансированность достигается следующим: редуктор оборудован сухой камерой, изолированной от внешнего мира силиконовой мембраной; диаметр этой мембраны чуть больше, чем у предыдущих моделей при одинаковом диаметре основной мембраны редуктора. При увеличении внешнего давления, в результате разницы площадей двух мембран, давление в камере редуктора с увеличением глубины возрастает на большую величину, т.е. установочное давление регулятора LEGEND увеличивается с глубиной. В результате увеличения установочного давления на глубине воздух быстрее проходит по каналам, что компенсирует его возросшую плотность. Поэтому водолаз дышит одинаково легко, как на поверхности, так и на глубине.

Глубина, м	Давление (СД) редуктора LEGEND, бар	Давление (СД) редуктора TITAN, бар
0	9,4	9,2
10	10,6	10,2
20	12	11,2
30	13,3	12,2
40	14,8	13,2
50	16,2	14,2

Кроме того, сухая камера редуктора обеспечивает защиту от обмерзания и изолирует внутренний механизм от воды, посторонних частиц и внешних воздействий. Редуктор оборудован автоматическим запорным устройством – ACD, которое предназначено для защиты редуктора от проникновения воды, а также посторонних частиц и грязи. Эта система автоматически закрывает вход редуктора со стороны подачи воздуха от баллона, изолируя внутренние части редуктора от внешней среды, как только регулятор отсоединяется от вентиля баллона.

Важным преимуществом редуктора LEGEND (также как и всех других мембранных редукторов AQUA LUNG) является наличие системы Air Turbo. Под мембраной в корпусе редуктора имеется дополнительное отверстие, ведущее в камеру редуктора. При разряжении воздуха в камере редуктора при вдохе из легочного автомата, происходит дополнительное инжектирование через канал системы Air Turbo. В результате, мембрана быстрее реагирует на вдох, а также обеспечивает более стабильную подачу воздуха на протяжении всей фазы вдоха.

Легочный автомат GLACIA

В отличие от предыдущей модели новый легочный автомат GLACIA имеет сбалансированную конструкцию, что обеспечивает постоянную легкость вдоха независимо от давления воздуха в баллоне. Регулируемая заслонка Вентури с эргономичным управлением уменьшает вероятность постоянной подачи (залипания мембраны легочного автомата при нажатии на кнопку принудительной подачи) на поверхности и обеспечивает максимальную производительность на глубине. Металлическая крышка легочного автомата имеет кнопку принудительной подачи с ограничением потока воздуха для исключения обмерзания.

Регулятор LEGEND LX SUPREME ACD

Регулятор LEGEND LX SUPREME ACD сохранил все технические новшества присущие LEGEND GLACIA. Первые ступени регуляторов практически идентичны. Легочный автомат LEGEND LX SUPREME ACD имеет следующие дополнительные особенности:

• Рукоятка регулировки сопротивления дыхания.

• Силиконовый нагубник для защиты губ от холода при погружениях в особенно холодной воде.

• Анатомический силиконовый загубник с многоразовым хомутом.

• Комплектуется 1 запасным анатомическим загубником "октопусного типа" (без небной перемычки).

Внешнее отличие LEGEND LX SUPREME ACD – выгравированная на корпусе легочного автомата снежинка и титановое прижимное кольцо серебряного цвета.

Показатели работы дыхания: Условия тестирования:  Глубина: 50.0 м  Темп дыхания: 63.3 л/мин  Давление в баллоне: 50 бар  Промежуточное давление: 9.4 бар  Температура воды: 20°C Рабочие характеристики:  Работа дыхания: 0.72 Дж/л (норма 3 Дж/л)  Работа вдоха: 0.1 Дж/л  Работа выдоха: 0.62 Дж/л

тест проводился в строгом соответствии со стандартом CEN

 

 

 

AQUA LUNG MISTRAL

Фирма AQUA LUNG выпустила первый современный двухшланговый регулятор, который прошел тесты европейских стандартов на водолазную технику EN 250, EN 144-3 и EN 13949.

Многие помнят легендарные регуляторы MISTRAL фирмы AQUA LUNG и АВМ-1М отечественного производства. Основное отличие от современных регуляторов - объединенные в один узел редуктор и легочный автомат. Преимущество таких регуляторов - практически 100% необмерзание при погружениях в холодной воде. Существенные недостатки - большое сопротивление дыханию и невозможность подключения дополнительных потребителей воздуха (компенсатор плавучести, манометр ВД и т.д.)

Французские специалисты сохранили преимущества старых регуляторов по необмерзанию и расширили их возможностью подключения дополнительных потребителей. Многие современные регуляторы имеют значительно меньшую, чем у MISTRAL работу дыхания, но и в этом компоненте сделан шаг вперед.

Основу нового регулятора MISTRAL составляет отлично зарекомендовавшая себя, проверенная временем первая ступень регулятора TITAN, что кроме всего прочего обеспечивает простоту обслуживания регулятора.

Технические характеристики регулятора AQUA LUNG MISTRAL

Редуктор: мембранный, сбалансированный

  Максимальное рабочее давление: 300 бар для DIN, 232 бара для YOKE

  4 порта 3/8" НД

  1 порт 7/16" ВД

  Установочное давление: 9.5 бар ± 0.5 бар

  Скорость потока: 1400 л/мин при ВД = 200 бар

  Корпус изготовлен из латуни с матовым хромированием

  Съемное седло ВД, пружина: нержавеющая сталь

  Фильтр: бронзовый с никелированием.

Легочный автомат: Двухшланговый, поточный клапан

  Клапанная коробка с загубником и невозвратными клапанами

  Усилие на подрыв клапана: между 2,5 и 4 мбар

  Корпус и клапанная коробка изготовлены из ударопрочного пластика

  Загубник, гофрированные шланги, клапаны, мембрана, нагубник изготовлены из силикона

  Регулируемое седло клапана: никель-медь

  Длина шлангов СД: 630 ± 5 мм и 245 ± 5 мм

 Вес: MISTRAL Yoke – 1960 г, MISTRAL Din – 1820 г

Работа дыхания регулятора MISTRAL

Общая работа дыхания: Максимально допустимый предел: Глубина: Интенсивность дыхания: Давление на входе:

1,9 Дж/л 3,0 Дж/л 50 м 62,5 л/м 50 бар

Воздушно-баллонные блоки

В состав акваланга, кроме регулятора воздуха входит также воздушно-баллонный блок, основными комплектующими которого являются:

-баллон или несколько баллонов со сжатым воздухом;

-запорный вентиль с устройством резерва воздуха (или без него),

-манометр давления воздуха в баллонах;

-подвесная система для баллонов.

Воздушные баллоны. Баллоны за последние десятилетия не претерпели столь существенных изменений в своей конструкции, как регуляторы. Некоторые изменения произошли в технологии изготовления корпусов баллонов, применяемых материалах, покрытиях, дополнительных аксессуарах.

Баллон (tank) представляет собой пустотелый цилиндр, с выпуклым дном в одной оконечности и вытянутой шейкой с горловиной в другой. Отверстие горловины имеет резьбу (коническую или цилиндрическую), при помощи которой на баллон наворачивается запорный вентиль. Баллон предназначен для компактного хранения под высоким давлением (обычно от 150 до 300 ати) сжатого воздуха, потребляемого пловцом для дыхания. Для увеличения автономности баллоны могут соединяются по два или три баллона вместе. В зависимости от количества баллонов такие блоки называют соответственно одно-, двух-, или трехбаллонными. Трехбаллонные блоки встречаются крайне редко.

По весу и габаритам баллон является самой значительной составной частью снаряжения аквалангиста. К баллону крепятся дыхательный автомат и остальные комплектующие воздушно-дыхательного аппарата.. Основными техническими характеристиками воздушных баллонов являются емкость (объем), испытательное и рабочее давление; материал корпуса.

Емкость баллона. Характеризует вместимость баллона, т.е. величину внутреннего объема, заполняемого сжатым воздухом. Обычно измеряется в литрах (дм³), но на баллонах импортного производства можно встретить характеристику емкости, выраженную в кубических футах (ft³ или cu.ft). Связь между этими единицами измерения следующая: 1 ft³=28,32л, или 1л=0,0353 ft³.

Очевидно, что чем больше емкость баллона, тем большее количество сжатого воздуха можно в нем хранить, от этого напрямую зависит продолжительность пребывания пловца под водой. Однако слишком большие баллоны тяжелы и громоздки. Они создают проблемы с обеспечением плавучести и остойчивости в начале и конце погружения, а также требуют усиленных креплений к подвесной системе.

К настоящему времени определились наиболее удобные соотношения между емкостью баллонов и их весом, а также пропорции между размерами баллонов. Производятся баллоны емкостью от 0,3 до 18 литров, при этом чаще всего в качестве основных применяются баллоны объемом 8, 10, 12 и 15 литров. Баллоны емкостью 6 и 7 литров предназначены для подростков и женщин. Самые маленькие баллоны емкостью от 0,3 до 2,0 литров используются в качестве дополнительных баллонов для резервных источников дыхания, а также для некоторых специальных целей.

Современные баллоны (серии "компакт") имеют уменьшенную высоту и увеличенный диаметр по сравнению с выпускавшимися ранее. Такие баллоны наиболее удобны при использовании совместно с компенсатором плавучести.

Испытательное давление – гидравлическое давление, на которое испытывается баллон при его изготовлении и последующих обязательных технических освидетельствованиях, которые в разных странах проводятся с различной периодичностью (в России - один раз в пять лет). Основная цель испытаний - проверка запаса прочности материала баллона на действие усилий от давления сжатого воздуха. Испытательное давление устанавливается заводом-изготовителем и обычно превышает рабочее давление в 1,5 раза.

Рабочее давление – также устанавливается заводом-изготовителем и показывает максимально допустимое давление, которое можно создавать в баллоне при его зарядке сжатым воздухом. Превышение рабочего давления в процессе его эксплуатации недопустимо, так как кроме корпуса самого баллона действию этого давления подвержены запорный вентиль баллона, редуктор, шланг манометра. Очевидно, что чем больше давление, тем больший объем воздуха может храниться в баллоне (закон Бойля-Мариотта). Но повышение рабочего давления влечет за собой целый ряд проблем, основной из которых является проблема прочности.

В настоящее время наиболее часто используются баллоны разной емкости с рабочим давлением 200, 230 и 300 ати. На баллонах импортного производства встречаются обозначения рабочего давления в таких единицах измерения, как барах (BAR) или PSI (Pounds per square inch .т.е. фунт на квадратный дюйм). Напомним связь между этими единицами измерения.

1ВАR=1ат=1кгс/см²=105Па=14,65РSI.

Материал корпуса – главный фактор, определяющий относительный вес баллона (отношение веса баллона в килограммах к внешнему объему в литрах), рабочее давление и срок службы баллона. Обычно баллоны изготавливаются из легированной стали или из алюминия.

Стальные баллоны. Достаточно технологичны, обладают хорошими прочностными качествами, материал не склонен к старению. Главная опасность - возможность возникновения постепенного отказа, связанного с коррозионным разрушением металла при взаимодействии с окружающей средой или сжатым воздухом внутри баллона, особенно если воздух содержит пары воды.

Основными путями борьбы с коррозией стальных баллонов являются:

-применение высокопрочных легированных сталей, содержащих такие элементы, как хром и молибден;

-электрохимическая защита углеродистых сталей за счет создания защитных пассивирующих пленок, тормозящих процесс коррозии (например, применение электролитических оцинкованных сталей);

-защита поверхности от доступа окислителя из окружающей среды (деполяризатора) при помощи лакокрасочных покрытий (окраска поверхности);

-дополнительное покрытие внешней поверхности баллона синтетическими материалами (полихлорвинил, полиуретан);

-зарядка баллонов только осушенным и очищенным ВВД и неизрасходование запасов ВВД полностью при погружениях.

Все эти меры могут применяться как по отдельности, так и в различных сочетаниях, значительно повышая коррозионную стойкость.

Алюминиевые баллоны. Баллоны из алюминия или его сплавов появились на рынке водолазного снаряжения сравнительно недавно. Это объясняется тем, что механические характеристики алюминия (пределы прочности и текучести, ударостойкость, пластичность) значительно ниже, чем у стали. Учитывая это, большинство подводных пловцов к выбору алюминиевых баллонов подходит весьма осторожно. Однако, алюминиевые баллоны имеют и ряд преимуществ перед стальными. Во-первых, практически полностью отсутствует коррозия металла. Алюминий, хотя и является более электроотрицательным металлом, чем железо, обладает уникальным свойством образовывать на поверхности защитную пассивирующую пленку, состоящую из оксида алюминия, которая полностью изолирует металл от коррозионного разрушения. Одновременно решается проблема защиты от коррозии как наружной, так и внутренней поверхности баллона.

Во-вторых, проблему равнопрочности со сталью можно решить за счет увеличения толщины стенок баллона, особенно если учесть, что удельный вес алюминия почти в три раза меньше, чем железа. Правда, это приведет к уменьшению вместимости или к увеличению внешних размеров алюминиевого баллона по сравнению с аналогичным стальным баллоном. Меньшая вместимость сократит продолжительность погружения, а больший внешний объем баллона потребует для погашения избыточной плавучести баллона увеличить вес грузового пояса пловца.

Наконец, алюминиевый баллон более чувствителен к различного рода механическим повреждениям, склонен к образованию вмятин при транспортировке или случайных ударах о твердые предметы.

Несмотря на отмеченные недостатки, алюминиевые баллоны используются подводными пловцами во всем мире. Из-за малого относительного веса по сравнению со стальными баллонами их можно рекомендовать для любительских погружений подросткам, женщинам, а также для спортивных соревнований, но при этом необходимо учитывать некоторое увеличение положительной плавучести таких баллонов по мере расходования сжатого воздуха. Особенностью формы корпуса алюминиевых баллонов является наличие плоского донышка, что позволяет их эксплуатировать без "башмаков". Немаловажным фактором является то, что стоимость таких баллонов ниже, чем стальных. Выпускаемые баллоны из алюминия обычно рассчитаны на рабочее давление 150, 200 и 230 ати.

Паспортное клеймо. Единственным источником, по которому можно узнать характеристики баллона и сделать вывод о его пригодности к эксплуатации, является паспортное клеймо, выбитое на горловине баллона и содержащее следующую информацию:

ЗАВОД-ИЗГОТОВИТЕЛЬ	BEUCHAT	ЗАВОДСКОИ НОМЕР	50956
ТИП БАЛЛОНА	air comprime
РАБОЧЕЕ ДАВЛЕНИЕ	200 BAR	ПРОВЕРОЧНОЕ ДАВЛЕНИЕ	300 BAR
ДАТА ИЗГОТОВЛЕНИЯ	96/5	КЛЕЙМО	*
ЕМКОСТЬ	15.0 L	МАССА	17.9 KG
ДАТА ИСПЫТАНИЯ	01/5	ДАТА ПОСЛЕДУЮЩЕГО ИСПЫТАНИЯ	06/5

После проведения гидравлических испытаний на паспортном клейме производится отметка даты испытания и даты последующего очередного испытания (технического освидетельствования) баллона

Запорный вентиль. В резьбовое отверстие шейки горловины баллона ввернут запорный вентиль. Вентиль выкручивается из баллона только при гидравлическом испытании (освидетельствовании) баллона или при необходимости осмотра состояния внутренней поверхности баллона. Наиболее часто в импортных баллонах используется вентиль с присоединительной цилиндрической резьбой М25/2 (соответственно и резьба шейки горловины баллона должна быть цилиндрической). В качестве уплотнителя используется кольцевое уплотнение типа "О-ring". Такое решение позволяет просто и надежно без использования специального инструмента производить операции по установке (закручиванию) или снятию (выкручиванию) вентиля, гарантируя при этом необходимую плотность и герметичность соединения.

В нижнюю винтовую часть вентиля впрессована сифонная трубка с загнутым концом и отверстиями в стенках. Сифонная трубка уменьшает вероятность попадания в воздушные каналы окалины, ржавчины, водяного конденсата, смазки и других загрязнителей. Очевидно, что при наклонении баллона загрязнители перемещаются в основном вдоль стенок баллона и вероятность того, что они попадут в такую трубку, крайне мала. Очень редко встречаются трубки без загнутого конца и без отверстий.

Конструктивно вентиль может быть соединен с устройством резерва. Количество и тип запорных вентилей зависят от количества баллонов в составе акваланга и от степени обеспечения подводного пловца резервным запасом воздуха.

Однобаллонный блок. Различают пять основных типов запорных вентилей. "K-valve"; "J-valve"; "Y-valve", с клапаном резерва, "Modular".

Вентиль типа "K-valve" представляет собой обычный запорный клапан, который за счет поворота рукоятки и перемещения по винтовой резьбе штока приподнимает (открывает) и опускает (закрывает) тарелку клапана на проходной канал седла. Воздухоподающий канал вентиля типа "K-valve" соосен с продольной осью симметрии баллона.

Отличием вентиля типа "J-valve"является расположение воздухоподающего канала вентиля перпендикулярно продольной оси симметрии баллона, что позволяет несколько понизить расположение редуктора относительно горловины баллона, а также сместить редуктор в сторону от шеи подводного пловца, исключая тем самым возможные удары затылком о корпус редуктора.

Вентиль с клапаном резерва, как правило, представляет собой вентиль типа "K-valve", имеющий встроенную систему резерва, которая предупреждает пловца о том, что запас воздуха в баллоне подходит к концу (давление срабатывания системы резерва примерно 30-50 ати). Обычно устройство системы резерва – перекрывающего типа, т.е. клапан резерва находится в открытом положении под действием давления воздуха внутри полости вентиля. В момент понижения давления воздуха в баллоне до величины, установленной как давление резерва, клапан устройства под действием пружины перекроет поступление воздуха из баллона в редуктор. После этого пловец при каждом вдохе будет ощущать возрастающее сопротивление дыханию. Это будет сигналом о том, что в баллоне осталось только резервное количество воздуха. В таком случае при помощи тяги пловец должен открыть вентиль резервной подачи, что восстановит нормальное поступление воздуха, а затем готовиться к всплытию на поверхность.

Вентиль типа "Y-valve" состоит из двух запорных вентилей, имеющих воздухоподающие каналы, расположенные под углом 45° к продольной оси симметрии баллона. Такое решение позволяет установить дополнительный регулятор, обеспечив тем самым стопроцентное дублирование всей системы дыхания (чрезвычайно важно при плавании в подводных пещерах, гротах или подо льдом на случай поломки основного регулятора дыхания).

Вентиль типа "Modular" представляет собой модификацию вентиля типа "K-valve", имеющего возможность установки дополнительного вентиля (преобразование в аналог вентиля типа "Y-valve"), подключения в двухбаллонный блок (создание "manifoldblock"), а также установки клапана резерва.

Двухбаллонный блок. В этом случае удобнее и правильнее говорить не о типе запорного вентиля, а о конструктивном решении проблемы полного использования запасов воздуха в обоих баллонах при помощи различных комбинаций с запорными вентилями и воздушным соединителем баллонов.

Различают следующие конструктивные решения данной проблемы:

-размещение запорных вентилей на каждом (или одном) из баллонов и соединение их между собой переходником, имеющим выход для подсоединения редуктора;

- размещение запорного вентиля непосредственно на переходнике, соединяющем баллоны;

-размещение запорных вентилей с выходами для подсоединения редукторов на каждом из баллонов и дополнительным вентилем на переходнике.

Возможны некоторые комбинации этих решений.

Стандартными в мире являются два типа выходов вентилей: выход под систему крепления DIN с внутренней резьбой G 5/8 дюйма, и выход под систему крепления INT(YOKE) с фланцем герметизации. Последние модели баллонов имеют выходы с встроенными переходниками, позволяющими использовать редукторы с креплениями как DIN, так и INT(YOKE) типов.

Для тех, кто планирует погружение с резервным дыхательным автоматом, предпочтительнее конструкции с двумя выходами для подсоединения редукторов. Система резерва воздуха может использоваться и в двухбаллонных блоках, но в этом случае только один из баллонов имеет резерв. К моменту, когда давление воздуха в баллоне с устройством резерва достигнет величины, при которой сработает предохранительная пружина, и устройство резерва перекроет поступление воздуха к дыхательному автомату, давление воздуха в баллоне без устройства резерва будет практически равно нулю. После включения подводным пловцом устройства резерва произойдет перепуск воздуха между баллонами и выравнивание давления в них. Т.е. резерв воздуха как в однобаллонных, так и в двухбаллонных аппаратах примерно одинаков, и по этому поводу не стоит строить ошибочных иллюзий.

Обычно рычаг резерва соединен с тягой, расположенной параллельно баллону. Нижний конец тяги заканчивается ручкой, которая располагается в доступной для руки пловца зоне.

 

 

 

Подвесная система баллонов

Существует два способа крепления воздушного баллона на спине пловца: вентилями вниз и вентилями вверх. В первом случае пловец может руками переключать вентиль, а во втором – нет. Но первый способ требует применения воздушных шлангов большей длины, что ограничивает его применение в одношланговых дыхательных аппаратах. Второй способ более удобен в использовании и может быть приемлемым с любым дыхательным аппаратом, однако не позволяет пловцу дотянуться рукой до вентиля резерва. Широкое распространение получили устройства для крепления баллонов, совмещенные с подвесной системой back pack. Крепление баллонов к анатомической спинке подвесной системы может быть выполнено по-разному, а именно: эластичными или жесткими ремнями; металлическими обручами. Все виды крепления должны быть снабжены замками (защелками), позволяющими быстро производить замену баллонов.

Стандартная подвесная система независимо от количества баллонов состо­ит из анатомической спинки, двух плечевых ремней, поясного а иногда и пахового (брасового) ремня. Каждый ремень имеет регуляторы для индивидуальной подгонки. Распространенным решением является пристегивание пахового ремня к дополнительной петле пряжки грузового пояса, что позволяет при необходимости сбросить грузовой пояс путем открытия пряжки (при этом паховый ремень освобождается).

К подвесной системе предъявляют следующие требования:

-устройства крепления анатомической спинки должны выдерживать вес всех применяемых типов баллонов;

-баллон должен быть закреплен так, чтобы пловец не ударился головой о вентиль при отклонении головы назад;

-поясной и паховый (при наличии) ремни должны соединяться быстроразъемными устройствами (пряжка, застежка в виде двух колец), обеспечивающим быстрое расстегивание одной рукой;

-материалы, из которых изготавливаются ремни должны быть легки, достаточно прочны, не впитывать влагу и не подвержены гниению (этим требованиям отвечают искусственные синтетические материалы, такие как капрон, стилон и т.п.).

Дополнительные аксессуары. К числу дополнительных аксессуаров, применение которых не только делает обращение с баллонами более надежным и удобны, но и значительно увеличивает срок их службы, относятся: башмак (tank boot); защитная сетка (tank protector); ручка для переноски (tank handle).

Башмак служит для удобного и устойчивого положения баллона при хранении и транспортировке, а также является средством защиты от повреждений и истирания днища баллона, а также хорошим амортизатором. Различают башмаки обычного и роликового типов. Последние имеют ролики (колеса) из твердой резины, позволяющие взявшись за ручку для переноски и наклонив баллон, перекатывать его одной рукой.

Защитная эластичная сетка из капрона или нейлона предназначена для предохранения лакокрасочного покрытия баллона от царапин, а следовательно, от последующей коррозии.

Ручка для переноски - предназначена для удобной транспортировки баллонов и представляет собой съемную конструкцию, которая закрепляется на горловине баллона. Различают ручки обычного типа и складывающиеся.

Аварийные системы дыхательных аппаратов.

В особо ответственных случаях в состав аквалангов могут включаться разнообразные устройства, обеспечивающие дыхание водолаза при выходе основного аппарата из строя. Оригинальным решением проблемы полного дублирования дыхательного аппарата является использование дополнительного баллона ("пони"-баллона) со своим регулятором воздуха. Термин "пони-баллон" подчеркивает миниатюрность данного автономного дыхательного аппарата (пони-баллон является "наездником" на основном баллоне, так как крепится к нему). Емкость пони-баллона обычно не превышает 2 литров.

Другое решение проблемы аварийного источника воздуха состоит в использовании минибаллонов, размещаемых в карманах гидрокостюма или любом другом месте при помощи специальных защелок. На мини-баллоне находится вентиль и одноступенчатый редуктор с загубником. В качестве примера приведем характеристики минибаллона фирмы DACOR (модель 400С): рабочее давление - 200 ати; длина - 280 мм; диаметр - 60 мм; вес - 900 гр.; объем баллона - 0,4 л). По сути дела это миниакваланг, т.е. автономный дыхательный аппарат воздушно-баллонного типа.

Технические характеристики отечественных газовых баллонов

Газовые баллоны служат для транспортировки, хранения, заполнения барокамер и подачи на дыхание водолазу сжатого воздуха, кислорода и дыхательных газовых смесей. В дыхательных аппаратах используются баллоны емкостью от 1 до 12 л. Для транспортировки и хранения газов и газовых смесей используются отечественные транспортные баллоны емкостью 40 л и зарубежные баллоны емкостью до 55 л. Рабочее давление баллонов составляет в зависимости от материала, из которого они изготовлены, от 150 до 300 кгс/см².

Наибольшее распространение получили баллоны из легированной стали, рассчитанные на рабочее давление 150 и 200 кгс/см². В горловину баллона вворачиваются запорные вентили или штуцеры для присоединения воздушных трубок. Внутри баллона установлена трубка, идущая от горловины по всей его длине. Она предназначена для того, чтобы частицы окалины со стенок баллона не смогли попасть в редуктор и дыхательный автомат. Все баллоны в соответствии с установленным порядком должны подвергаться гидравлическому испытанию на давление в 1,5 раза больше рабочего.

Запорные вентили баллонов имеют корпус, штуцер подачи, зарядный штуцер, винтовой клапан, шпиндель, маховичок, фильтр, сальник, уплотнительные прокладки. Особенность запорных вентилей на баллонах для сжатых газов состоит в том, что для достижения лучшей герметичности вентиля основная вращающаяся часть (шпиндель) не перемещается вдоль корпуса, как у обычных кранов. Герметичность вентиля обеспечивается сальниковой гайкой с прокладками. На корпусе вентиля имеется основной штуцер, с помощью которого вентиль ввинчивается в баллон, и выпускной, к которому подсоединяется редуктор. Кроме того, на вентиле часто устанавливается зарядный штуцер для заполнения баллона воздухом.

На верхней сферической части каждого баллона выбито клеймо (паспорт баллона), на котором указаны:

1. Товарный знак завода изготовителя;

2. Месяц, год изготовления (гидравлического испытания) и год следующего испытания;

3. Испытательное давление, кгс/см²;

4. Фактическая емкость баллона, л;

5. Номер баллона;

6. Номинальная емкость баллона, л;

7. Масса баллона (без вентиля), кг;

8. Рабочее давление, кгс/см²;

9. Клеймо ОТК.

С середины 1990-х годов выпускаются отечественные облегченные баллоны из композитных материалов на основе органической нити, которые предназначены для длительного хранения воздуха. Баллоны с внутренним объемом 3 и 4 л рассчитаны на давление. 300 кгс/см², а объемом 7 л - на 150 кгс/см² . Масса баллонов составляет 1,2; 1,8 и 2,0 кг соответственно. Баллоны могут иметь различную геометрию и разрабатываться из композитных материалов на основе стеклянных, органических и угольных волокон.

Баллоны должны иметь определенную наружную окраску.

Воздушные транспортные баллоны окрашиваются черной масляной, эмалевой или нитрокраской. По окружности баллона на длину не менее 1/3 окружности белой краской наносится надпись «Сжатый воздух». Воздушные баллоны дыхательных аппаратов должны быть окрашены в серый цвет, разрешается окрашивать их в желтый или оранжевый цвет для обеспечения лучшей видимости в воде. Надпись «Сжатый воздух» на эти баллоны наносится черной краской по длине баллона, размер букв определяется в зависимости от величины боковой поверхности.

Кислородные транспортные баллоны и баллоны аппаратов, работающих на кислороде (для спусков под воду и кислородной декомпрессии), окрашиваются в голубой цвет. Надпись черным цветом «Кислород медицинский» наносится на транспортные баллоны по окружности баллона, а на баллоны дыхательных аппаратов - по их длине.

Транспортные баллоны с азотом окрашиваются черной краской и имеют надпись белым цветом «Азот».

Транспортные баллоны с 40 % КАС, окрашенные в черный цвет, должны иметь надпись белой краской «40 % кислородно-азотная смесь». Баллоны дыхательных аппаратов с 40 % КАС окрашиваются аналогично воздушным баллонам дыхательных аппаратов с нанесением на них черной краской «40 % кислородно-азотная смесь».

Все баллоны, находящиеся в эксплуатации, должны ежегодно и перед каждым использованием подвергаться внешнему осмотру и проверке на плотность. После повреждения, ремонта или истечения срока годности баллоны необходимо предъявлять на освидетельствование и гидравлическое испытание в инспекцию Госгортехнадзора или Регистра. Если баллон исправен, на нем выбивают новые данные (старые забивают) и устанавливают год очередного освидетельствования. Использовать неисправные баллоны или баллоны с просроченной датой очередного освидетельствования категорически запрещается.

Меры безопасности при работе с кислородными баллонами приведены в Правилах.

Стационарные баллоны компрессорных станций и барокамер имеют рабочее давление 150-200 кгс/см². Они один раз в 5 лет проходят освидетельствование и подвергаются щелочению.

Рекомендации по выбору баллонного блока. Наиболее оптимальными являются баллоны, позволяющие использовать регуляторы с системами крепления как DIN, так и INT, что позволяет производить зарядку воздухом практически от любого компрессора.

При выборе баллона с системой крепления DIN обратите внимание на соответствие рабочих давлений регулятора и баллона. Регулятор, рассчитанный на рабочее давление Р_ра6 = 300 ати подходит к любому типу баллонов, а регуляторы с рабочим давлением до 230 ати - только для баллонов с таким же рабочим давлением. Это требование обусловлено прежде всего более короткой резьбовой частью устройства крепления регулятора с Р_раб = 230 ати и удлиненной резьбовой частью выхода вентиля баллона с Р_раб = 300 ати. Также следует учитывать, что баллоны с Р_раб = 300 ати стоят на 60-70% дороже, чем баллоны с Р_раб = 200ати. Если Вы планируете погружения в холодной воде (7°С и ниже) рекомендуются баллоны с вентилями типа "Y-valve" для подключения резервного регулятора.

Для длительной и частой эксплуатации лучше подходят стальные баллоны. Емкость баллонов зависит от планируемых глубин и времени погружения.

Рекомендации по эксплуатации и хранению баллонов. Баллоны должен заполняться только сухим чистым сжатым воздухом. Наличие влаги может привести к возникновению очагов язвенной коррозии внутри баллона. По крайней мере один раз в год в центре по сервисному обслуживанию проверяйте баллон на отсутствие коррозии внутри него. Одновременно заменяйте уплотнительное кольцо типа "O-ring". He оставляйте наполненные баллоны длительное время на солнце, так как от нагревания давление в них существенно повышается. Строго соблюдайте сроки технического освидетельствования баллонов, а в случае сомнений в их технической исправности делайте это немедленно. Не реже одного раза в три месяца снимайте защитный резиновый башмак и осматривайте поверхность в днищевой части баллона. Баллоны следует хранить в вертикальном положении в прохладном сухом месте. Лучше, чтобы в баллонах при этом было давление 5-10 ати. Баллоны, наполненные до рабочего давления, должны храниться не более 3-х месяцев (в противном случае баллоны подлежат перезарядке)