Планирование подводного газа

Декомпрессионное погружение может потребовать использования более чем одной газовой смеси.

Независимая резервная подача газа в пони-баллоне.

Резервный клапан будет удерживать некоторое количество воздуха в запасе до тех пор, пока клапан не откроется.

Большинство дайверов-любителей полагаются на своего напарника, который в экстренной ситуации подаст воздух через второй регулирующий клапан.

Планирование подводного газа — это аспект планирования погружения и управления газом , который касается расчета или оценки количества и смесей газов, которые будут использоваться для запланированного погружения. Можно предположить, что профиль погружения , включая декомпрессию, известен, но процесс может быть итеративным, включающим изменения профиля погружения вследствие расчета потребности в газе или изменения выбранных газовых смесей. Использование расчетных запасов, основанных на запланированном профиле погружения и расчетных скоростях потребления газа, а не произвольного давления, иногда называют управлением донным газом . Целью газового планирования является обеспечение того, чтобы во всех разумно предсказуемых непредвиденных обстоятельствах у дайверов команды было достаточно дыхательного газа, чтобы безопасно вернуться в место, где доступно больше дыхательного газа. Почти во всех случаях это будет поверхность.

Газовое планирование включает в себя следующие аспекты:

• Выбор дыхательных газов
• Выбор конфигурации акваланга
• Оценка газа, необходимого для запланированного погружения, включая донный газ , транспортный газ и декомпрессионные газы, в зависимости от профиля.
• Оценка количества газа на случай разумно предсказуемых непредвиденных обстоятельств. В условиях стресса дайвер, вероятно, увеличит частоту дыхания и уменьшит скорость плавания. И то, и другое приводит к более высокому расходу газа при аварийном выходе или подъеме.
• Выбор баллонов для перевозки необходимых газов. Объем каждого баллона и рабочее давление должны быть достаточными для содержания необходимого количества газа.
• Расчет давлений каждого из газов в каждом из баллонов для обеспечения необходимых количеств.
• Указание критических давлений соответствующих газовых смесей для соответствующих этапов (путевых точек) запланированного профиля погружения (подбор газов).

Газовое планирование является одним из этапов управления подводным газом. Остальные этапы включают в себя:

• Знание норм потребления газа персоналом и членами команды в различных условиях.
  • базовое потребление на поверхности при изменении рабочей нагрузки
  • изменение потребления из-за изменения глубины
  • изменение потребления в зависимости от условий погружения и личного физического и психического состояния.
• Контроль содержимого баллонов во время погружения
• Осознание критических факторов давления и их использование для управления погружением.
• Эффективное использование имеющегося газа во время планового погружения и во время чрезвычайной ситуации.
• Ограничение риска неисправностей оборудования, которые могут привести к потере дыхательного газа.

Термин «планирование газового планирования» используется для метода газового планирования, основанного на запланированном профиле погружения, при котором доступна достаточно точная оценка глубины, времени и уровня активности, поэтому расчеты газовых смесей и соответствующих количеств каждой смеси известны достаточно хорошо, чтобы сделать весьма точные расчеты полезными. Более простые, легкие и довольно произвольные практические правила обычно используются для погружений, не требующих длительных декомпрессионных остановок. Эти методы часто подходят для погружений с низким уровнем риска, но использование их для более сложных планов погружений может подвергнуть дайверов значительно большему риску, если они не знают об ограничениях каждого метода и применяют их ненадлежащим образом.

Выбор дыхательного газа

Выбор дыхательного газа для подводного плавания осуществляется из четырех основных групп.

Воздух

Воздух является стандартным газом для большинства мелководных любительских дайвингов, а в некоторых частях мира он может быть единственным легкодоступным газом. Он находится в свободном доступе, имеет стабильное качество и легко сжимается. Если бы не было проблем, связанных с использованием воздуха для более глубоких и длительных погружений, не было бы и смысла использовать что-то еще.

Ограничениями на использование воздуха являются:

• эффекты азотного наркоза на глубинах более 30 м, но в зависимости от индивидуального дайвера.
• ограничения на бездекомпрессионные остановки погружений и длительность декомпрессии из-за растворения азота в тканях организма.

Эти ограничения можно смягчить за счет использования газовых смесей, специально предназначенных для дыхания под давлением.

Найтрокс

Основная статья: Найтрокс

Чтобы уменьшить проблемы с декомпрессией, возникающие из-за высокого парциального давления азота, которому подвергается дайвер при дыхании воздухом на глубине, вместо некоторого количества азота можно добавлять кислород. Полученная смесь азота и кислорода известна как найтрокс. Следы аргона и других атмосферных газов считаются несущественными.

Найтрокс – это смесь азота и кислорода. Технически сюда можно отнести воздух и гипоксические найтроксные смеси, где газовая доля кислорода меньше, чем в воздухе (21%), но они обычно не используются. Под найтроксом обычно понимают воздух, обогащенный дополнительным кислородом, поскольку это обычный метод его производства. Газовая доля кислорода может составлять от 22% до 99%, но чаще находится в диапазоне от 25% до 40% для придонного газа (вдыхаемого во время основной части погружения) и от 32 до 80% для декомпрессионных смесей.

Смеси на основе гелия

Основная статья: Тримикс (дыхательный газ)

Гелий — инертный газ, который используется в дыхательных смесях для дайвинга с целью уменьшения или устранения наркотического действия других газов на глубине. Это относительно дорогой газ, обладающий некоторыми нежелательными побочными эффектами, поэтому его используют там, где это значительно повышает безопасность. Еще одной желательной особенностью гелия является низкая плотность и низкая вязкость по сравнению с азотом. Эти свойства уменьшают работу дыхания, что может стать ограничивающим фактором для дайвера на экстремальных глубинах.

К нежелательным свойствам гелия как компонента дыхательного газа относятся высокая эффективность теплопередачи , который может быстро охладить дайвера, и склонность к утечке более легко и быстро, чем другие газы. Смеси на основе гелия не следует использовать для надувания сухих костюмов.

Гелий менее растворим, чем азот, в тканях организма, но вследствие его очень малой молекулярной массы, равной 4, по сравнению с 28 для азота, он диффундирует быстрее, как это описано законом Грэма . Следовательно, ткани быстрее насыщаются гелием, но и быстрее насыщаются, если можно избежать образования пузырьков. Декомпрессия насыщенных тканей будет быстрее при использовании гелия, но ненасыщенных тканей может занять больше или меньше времени, чем при использовании азота, в зависимости от профиля погружения.

Гелий обычно смешивают с кислородом и воздухом для получения трехкомпонентных газовых смесей, известных как тримиксы . Кислород ограничен ограничениями токсичности, а азот ограничен приемлемыми наркотическими эффектами. Гелий используется для составления остальной части смеси. а также может использоваться для уменьшения плотности с целью уменьшения работы дыхания.

Кислород

Чистый кислород полностью устраняет проблему декомпрессии, но токсичен при высоких парциальных давлениях , что ограничивает его использование при погружениях на малые глубины и в качестве декомпрессионного газа.

100% кислород также используется для пополнения запаса кислорода, используемого дайвером в ребризерах замкнутого цикла , для поддержания заданного значения — парциального давления кислорода в контуре, которое электроника или дайвер поддерживает во время погружения. В этом случае фактическая дыхательная смесь меняется в зависимости от глубины и состоит из смеси разбавителей, смешанной с кислородом. Разбавителем обычно является газовая смесь, которую при необходимости можно использовать для аварийной ситуации. В ребризере используются относительно небольшие количества разбавителя, поскольку инертные компоненты не метаболизируются и не выбрасываются в окружающую среду, пока дайвер остается на глубине, а вдыхаются повторно, теряясь только во время всплытия, когда газ расширяется обратно пропорционально давление и должен быть стравлен для поддержания правильного объема в контуре.

Выбор подходящей газовой смеси для дыхания

Состав дыхательной газовой смеси будет зависеть от ее предполагаемого использования. Смесь должна быть выбрана так, чтобы обеспечить безопасное парциальное давление кислорода (PO ₂ ) на рабочей глубине. В большинстве погружений будет использоваться одна и та же смесь на протяжении всего погружения, поэтому состав будет выбран таким образом, чтобы он был воздухопроницаемым на всех запланированных глубинах. Могут быть соображения по поводу декомпрессии. Количество инертного газа, который растворится в тканях, зависит от парциального давления газа, его растворимости и времени, в течение которого он вдыхается под давлением, поэтому газ может быть обогащен кислородом, чтобы уменьшить требования к декомпрессии. Газ также должен иметь воздухопроницаемую плотность на максимальной глубине, предназначенной для его использования. Рекомендуемое значение максимальной плотности составляет 6 граммов на литр, поскольку более высокая плотность снижает максимальную скорость вентиляции настолько, что вызывает гиперкапнию .

Донный газ

Донный газ — это термин, обозначающий газ, предназначенный для использования на самых глубоких участках погружения и может не подходить для более мелких участков. Если максимальная глубина превышает пределы для нормоксического дыхательного газа, следует выбрать гипоксическую смесь, чтобы контролировать риск кислородной токсичности. Это может привести к тому, что состав придонного газа не будет надежно поддерживать сознание на поверхности или на небольшой глубине, и в этом случае потребуется транспортный газ. Донный газ часто называют обратным газом, поскольку обычно это газ, переносимый в баллонах, установленных сзади, которые в большинстве случаев представляют собой комплект для подводного плавания наибольшей емкости, но обратный газ не обязательно является донным газом. Иногда большая часть погружения будет проходить на меньшей глубине с коротким экскурсом на большую глубину, где требуется другая смесь. Если необходимо иметь с собой декомпрессионный газ, донный газ можно оптимизировать для глубокого участка погружения.

Спасительный газ

Аварийный газ - это аварийный запас газа, который имеется у дайвера, чтобы использовать его в случае отказа основного источника газа. Он должен быть воздухопроницаемым на всех запланированных глубинах, но, поскольку он не будет использоваться на максимальной глубине в течение длительного времени, в нем может быть немного более высокая доля кислорода, чем в придонном газе, что может быть полезно при всплытии в чрезвычайной ситуации. Если невозможно использовать один газ для всех глубин, могут потребоваться две спасательные смеси. В таких случаях используется транспортный газ, который может служить вторым аварийным газом, и обычно декомпрессионный газ, который можно использовать для аварийного спасения на меньших глубинах. Специальный аварийный газ не предназначен для использования во время погружения, если все идет по плану, но возможность использования газа с другой полезной функцией во время запланированного погружения более эффективна с точки зрения сложности оборудования.

Декомпрессионный газ

Декомпрессионный газ – это газ, предназначенный для использования при плановой декомпрессии. его обычно выбирают для ускорения декомпрессии за счет обеспечения относительно высокого парциального давления кислорода на декомпрессионных остановках. его можно оптимизировать, чтобы минимизировать общее время декомпрессии, или выбрать из того, что уже доступно, и достаточно близко к оптимальному для практических целей. Если объем декомпрессионного газа слишком велик для одного баллона, можно перевозить разные смеси, каждая из которых оптимизирована для определенного диапазона глубин запланированного графика декомпрессии. Хотя фактическое время, затрачиваемое на дыхание декомпрессионным газом, может быть больше, чем время донного газа, его в основном используют на гораздо меньших глубинах, поэтому необходимое количество обычно значительно меньше, чем донного газа. Декомпрессионным газом по умолчанию для одного погружения с газом является донный газ, и если запланированная декомпрессия будет короткой, возможно, не стоит тратить деньги и выполнять задачи по переносу специального декомпрессионного газа, если только он не может также функционировать в качестве аварийного газа.

Туристический газ

Транспортный газ — это газовая смесь, предназначенная для использования при спуске в диапазоне глубин, где придонный газ непригоден. Если требуется гипоксический придонный газ, он может не надежно поддерживать сознание на поверхности или на небольших глубинах, и в этом случае потребуется транспортный газ, чтобы пройти диапазон гипоксических глубин. Транспортный газ также может использоваться во время подъема, где он будет служить декомпрессионным газом.

Расчет состава

Закон Генри гласит:

При данной температуре количество газа, которое может раствориться в жидкости, прямо пропорционально парциальному давлению газа.

При кратковременных погружениях давление P _{O 2} может быть повышено до 1,2–1,6 бар. Это уменьшает P _{N 2} и/или P _He и сокращает требуемую декомпрессию для данного профиля.

значительное наркотическое Вдыхание воздуха на глубине более 30 метров (100 футов) (давление > 4 бар) оказывает на дайвера воздействие. Поскольку гелий не оказывает наркотического действия, этого можно избежать, добавляя в смесь гелий так, чтобы парциальное давление наркотических газов оставалось ниже изнурительного уровня. Это варьируется в зависимости от дайвера, и гелиевые смеси обходятся дорого, но повышение безопасности и эффективности работы в результате использования гелия может оправдать затраты.Другим недостатком смесей на основе гелия является повышенное охлаждение дайвера. Сухие костюмы нельзя надувать смесями, богатыми гелием.

За исключением гелия и, вероятно, неона, все газы, которыми можно вдыхать, обладают наркотическим действием, которое усиливается с повышением парциального давления. с кислородом, предположительно обладающим наркотическим действием, сравнимым с действием азота, хотя доказательства неубедительны.

Пример: выберите газовую смесь, подходящую для погружения с отскоком на глубину 50 метров, при этом давление P _{O 2} должно быть ограничено до 1,4 бар, а эквивалентная наркотическая глубина - до 30 метров:

Давление на глубине 50 м = 6 бар.

Требуемое P _{O 2} = 1,4 бар: Доля кислорода F _{O 2} = 1,4/6 = 0,23 = 23%

Требуемая эквивалентная наркотическая глубина (КОНЕЦ) = 30 м.

Эквивалентное давление воздуха на расстоянии 30 м = 4 бар.

Следовательно, PHe на расстоянии 50 м от смеси должно составлять (6 − 4) бар = 2 бар, то есть F _He составляет 2/6 = 0,333 = 33 %.

Оставшиеся (100–(33+23)) = 44% будут составлять азот.

Полученная смесь представляет собой тримикс 23/33 (23% кислорода, 33% гелия, остаток азота).

Это оптимальные значения для минимизации декомпрессии и затрат гелия. Более низкая доля кислорода была бы приемлемой, но была бы недостатком для декомпрессии, а более высокая доля гелия была бы приемлемой, но стоила бы дороже.

Проверить плотность газа можно на максимальной глубине, так как это может оказать существенное влияние на работу дыхания. Чрезмерная работа дыхания снизит резервные возможности дайвера на случай возможной чрезвычайной ситуации, если потребуется физическое напряжение. Предпочтительная максимальная плотность газа 5,2 г/л и максимальная плотность газа 6,2 г/л рекомендованы Энтони и Митчеллом.

Расчет аналогичен расчету массы газа в баллонах .

Выбор конфигурации акваланга

Ребризеры рециркулируют дыхательный газ после удаления углекислого газа и компенсации использованного кислорода. Это позволяет значительно снизить расход газа за счет сложности.

Системы бокового крепления держат баллоны по бокам дайвера.

Open circuit vs. rebreather

Количество газа, необходимого для погружения, зависит от того, какое оборудование для подводного плавания будет использоваться: открытого, полузакрытого или закрытого контура. При подводном плавании с открытым контуром весь вдыхаемый газ выбрасывается в окружающую среду, независимо от того, насколько он был полезен дайверу, тогда как система с полузакрытым или замкнутым контуром сохраняет большую часть вдыхаемого газа и восстанавливает его до пригодного для дыхания состояния путем удаления продуктов жизнедеятельности. диоксид углерода и доведение содержания кислорода до подходящего парциального давления. Комплекты для подводного плавания с закрытым и полузамкнутым контуром также известны как ребризеры .

Заднее крепление против бокового крепления

Еще одним аспектом конфигурации акваланга является то, как дайвер несет основные баллоны. Двумя основными вариантами являются установка сзади и установка сбоку.

Заднее крепление - это система, в которой один или несколько баллонов прочно прикреплены к ремню безопасности, обычно с помощью куртки или крыла компенсатора плавучести, и переносятся дайвером на спине. Заднее крепление позволяет соединить баллоны вместе как двойные, а в особых случаях - в поездках или вчетвером. Это громкая конструкция, которая может не подходить для некоторых мест, где дайверу приходится проходить через низкие отверстия. Это стандартная конфигурация для любительского дайвинга с одним или двумя баллонами, а также для технического дайвинга в открытой воде.

Боковая установка позволяет подвешивать основные баллоны к ремням безопасности по бокам дайвера: обычно используются два баллона примерно одинакового размера. Аналогичным образом можно прикрепить дополнительные декомпрессионные цилиндры. Метод переноски баллонов, подвешенных по бокам ремня безопасности, известный как крепление на ремне, аналогичен и отличается в деталях.

Баллоны для декомпрессии или катапультирования

См. также: Набор для подводного плавания , Дайвинг с бокового крепления и Бутылка для спасения.

Обычно используемые конфигурации для нескольких баллонов заключаются в том, чтобы либо переносить донный газ в баллонах, установленных сзади, достаточного общего объема, либо с коллектором, либо независимо, а другие смеси - в креплениях на ремнях, закрепленных по бокам ремня безопасности дайвера на D-образных кольцах. или перевозить все газы в баллонах, установленных сбоку.Декомпрессионный газ, если он отличается от газа, используемого для основной части погружения, обычно переносится в одном или нескольких баллонах, подвешенных сбоку от ремня безопасности дайвера с помощью зажимов. Таким образом можно переносить несколько баллонов для экстремальных погружений.

Ремни с боковым креплением требуют, чтобы баллоны переносились индивидуально, прикрепляясь к ремням по бокам дайвера. Опытные экспоненты с боковой установкой могут перевозить таким образом 6 алюминиевых баллонов 80, по 3 с каждой стороны.

Дайвер должен иметь возможность точно идентифицировать газ, подаваемый через любой из нескольких регулируемых клапанов, которые требуются для этих конфигураций, чтобы избежать потенциально фатальных проблем, связанных с кислородным отравлением, гипоксией, азотным наркозом или отклонением от плана декомпрессии, которые могут возникнуть, если используется неподходящий газ. используется. В одной из конвенций газы, богатые кислородом, располагаются справа. Другие методы включают маркировку по содержанию и/или максимальной рабочей глубине (MOD), а также идентификацию на ощупь. Часто несколько или все эти методы используются вместе.

различными способами Аварийный газ для конфигурации с задней установкой можно подавать в аварийном баллоне . Наиболее популярными являются цилиндры для ремня, пони-цилиндры, прикрепленные к основному баллону, установленному сзади, или небольшой баллон (запасной воздух), поддерживаемый карманом, прикрепленным к компенсатору плавучести. Если сбоку установлено более одного баллона с одной и той же смесью, неиспользуемые баллоны функционируют как аварийные комплекты, при условии, что они содержат достаточно газа, чтобы безопасно доставить дайвера на поверхность.

Опускные цилиндры

Если маршрут погружения ограничен или может быть надежно спланирован, баллоны для аварийного декомпрессионного газа можно сбрасывать по маршруту в тех точках, где они потребуются при возвращении или всплытии. Баллоны обычно прикрепляются к дистанционной линии или линии выстрела, чтобы их было легко найти и они вряд ли потеряются. Эти баллоны обычно содержат газовую смесь, близкую к оптимальной для того сектора погружения, в котором они предназначены для использования. Эта процедура также известна как ступень , а баллоны тогда назывались ступенчатыми баллонами , но термин «ступенчатый баллон» стал общим для любого баллона, который находится рядом с дайвером в дополнение к донному газу. К сбрасываемым баллонам следует применять протоколы резервирования газа, как и к любому другому источнику дыхательного газа.

Количество дыхательного газа

Формальная и относительно полная процедура планирования подводного газа предполагает, что имеется достаточно подробный план погружения, в котором известно большинство переменных. многие рекреационные погружения проводятся на разовой основе , когда погружение планируется и проводится с учетом доступного газа.

Количество газа, необходимое для запланированного погружения, включает расчетное количество газа для потребления по запланированному профилю и дополнительный газ, предназначенный на случай непредвиденных обстоятельств, также известный как резервный газ .

Произвольное давление поворота

Большинство дайверов-любителей не совершают погружений с проникновением или погружений, превышающих бездекомпрессионный предел , и могут безопасно всплыть прямо на поверхность в любой точке погружения. При таких всплытиях не используется большой объем газа, и таких дайверов обычно учат начинать всплытие при заданном остаточном давлении в баллоне, независимо от ожидаемой глубины, размера баллона или ожидаемой частоты дыхания, главным образом потому, что его легко помните об этом и упрощает работу дайв-лидера при групповых погружениях. Этот метод возник из-за нерегулируемого отсечки резервного давления, обеспечиваемого механическими клапанами резервного баллона, которые широко использовались до того, как погружной манометр стал стандартным компонентом комплекта для подводного плавания. Иногда он может быть недостаточно консервативным, но чаще бывает излишне консервативным, особенно при неглубоких погружениях с большим баллоном. Дайверам может быть приказано уведомить руководителя погружения при давлении 80 или 100 бар и вернуться в лодку с оставшимся давлением не менее 50 бар или 700 фунтов на квадратный дюйм или что-то подобное, но одна из причин иметь запас в 50 бар заключается в том, чтобы вернуться в лодку безопаснее, позволив дайверу плавать на поверхности в неспокойной воде, выдыхая регулятор. Этот остаточный газ также можно хорошо использовать для длительной или дополнительной остановки безопасности, когда погружение приближается к бездекомпрессионному пределу, но хорошей практикой является не израсходовать газ полностью, если этого можно безопасно избежать, поскольку пустой баллон легче использовать. загрязняются во время манипуляций, и оператору по наполнению может потребоваться провести внутреннюю проверку любого баллона, в котором не регистрируется остаточное давление, когда он представлен для наполнения, чтобы убедиться, что он не был загрязнен проникновением воды.

Правило третей

Основная статья: Правило третей (дайвинг)

Правило третей – еще одно такое практическое правило . Основное правило обычно применяется только к погружениям над головой, например, к пещерам и затонувшим кораблям, где прямой подъем на поверхность невозможен и дайверы должны вернуться тем же путем, которым они пришли, и декомпрессионные остановки не предусмотрены. Если планируется декомпрессия, правило третей может применяться дополнительно к требованиям к декомпрессионному газу.

Для дайверов, следующих этому правилу, одна треть запаса газа используется на обратный путь, одна треть на обратный путь и одна треть хранится в резерве на случай чрезвычайной ситуации. Погружение прекращается, когда первый дайвер достигает одной трети стартового давления. Однако при погружении с напарником с более высокой частотой дыхания или другим объемом газа может потребоваться установить одну треть запаса газа напарника в качестве оставшейся «трети». Это означает, что точка поворота для выхода наступает раньше или что дайвер с более низкой частотой дыхания несет больший объем газа, чем потребовалось бы, если бы у обоих была одинаковая частота дыхания.

Резервы необходимы в конце погружения на случай, если дайвер погрузился глубже или дольше, чем планировалось, и ему придется оставаться под водой для выполнения декомпрессионных остановок, прежде чем он сможет безопасно подняться на поверхность. Дайвер без газа не может делать остановки и рискует получить декомпрессионную болезнь .

В надголовной среде , где невозможно подняться непосредственно на поверхность, резерв позволяет дайверу передать газ напарнику, у которого закончился газ, обеспечивая достаточно газа, чтобы позволить обоим дайверам выйти из кабины и подняться на поверхность.

Половина + 15 бар

Другим вариантом погружений с проникновением является метод «половина + 15 бар» (половина + 200 фунтов на квадратный дюйм), при котором резервный газ для ступени переносится в первичных баллонах. Некоторые дайверы считают этот метод наиболее консервативным при многоступенчатости. Если при использовании этого метода все пойдет по плану, дайверы всплывут с почти пустыми ступенями, но со всем резервным газом в основных баллонах. При одноступенчатом падении это означает, что первичные цилиндры все равно будут заполнены примерно наполовину.

Расчеты количества донного газа (метрическая система)

«Планирование минимального газа» относится к методам расчета количества подводного газа на основе запланированного профиля погружения, при котором доступна достаточно точная оценка глубины, времени и уровня активности, ожидаемых для каждого этапа погружения, поэтому достаточно точные расчеты. для газовых смесей и соответствующих количеств каждой смеси. Расход газа зависит от давления окружающей среды, частоты дыхания и продолжительности сектора погружения в этих условиях.

Окружающее давление напрямую зависит от глубины. Это атмосферное давление на поверхности плюс гидростатическое давление при 1 бар на 10 м глубины.

Минутный объём дыхания

Минутный объём дыхания (RMV) — объём газа, который дайвер вдыхает за минуту.Для работающего коммерческого дайвера IMCA рекомендует RMV = 35 л/мин.Для экстренных ситуаций IMCA предлагает RMV = 40 л/мин. Декомпрессионная RMV обычно меньше, поскольку дайвер обычно не прилагает особых усилий.Меньшие значения можно использовать для оценки времени погружения. Дайвер может использовать измеренные значения для себя, но значения наихудшего случая следует использовать для расчета критического давления для разворота или всплытия, а также для спасения, поскольку RMV дайвера обычно увеличивается при стрессе или напряжение. Некоторые дайверы рассчитывают индивидуальные коэффициенты погружения, которые являются достаточно согласованными значениями, кратными расходу газа в состоянии покоя для разных уровней работы, таких как декомпрессия, расслабленное погружение, продолжительное плавание, тяжелая работа и т. д. Эти факторы можно использовать для оценки RMV.

Норма потребления газа

Скорость расхода газа (Q) в разомкнутом контуре зависит от абсолютного давления окружающей среды (Па ₎ и RMV.

Расход газа: Q = P _a × RMV (литры в минуту)

Доступный газ

Доступный объем газа в баллоне — это объем, который можно использовать до достижения критического давления, обычно называемого резервом.Значение, выбранное для резерва, должно быть достаточным для того, чтобы дайвер мог безопасно всплыть в неоптимальных условиях. Может потребоваться подача газа второму дайверу (дыхание напарника).Доступный газ можно скорректировать с учетом поверхностного давления или указать заданное глубинное давление.

Доступный газ при атмосферном давлении:

V _{доступное} = V _{заданное} × (P _{пусковое} − P _{резервное} )/P _{окружающей среды}

Где:

V _Набор = объем набора цилиндров = сумма объемов цилиндров, соединенных коллектором.

P _start = пусковое давление комплекта цилиндров.

P _резерв = Резервное давление

P _{окружающей среды} = давление окружающей среды

В случае поверхностного давления: P _окруж. = 1 бар, формула упрощается до:

Доступный газ при поверхностном давлении: V _{доступное} = V _{заданное} × (P _пуск − P _резерв )

Доступное время

Время, в течение которого дайвер может работать на имеющемся газе (также называемое выносливостью), составляет:

Время доступности = Доступный газ / RMV

Доступный газ и RMV должны соответствовать глубине или оба должны быть скорректированы на давление на поверхности.

сектора дайвинга

Расчет потребности в газе для погружения можно разбить на более простые оценки потребности в газе для секторов погружения, а затем сложить их вместе, чтобы определить потребность в газе для всего погружения.

Сектор погружения должен находиться на постоянной глубине, или можно оценить среднюю глубину. Это используется для получения давления окружающей среды в секторе ( _сектор P ). продолжительность сектора ( _сектор Т ) и RMV дайвера для сектора ( _сектор Также необходимо оценить RMV). Если все требования к объему газа для сектора ( _сектор V ) рассчитаны для приземного давления, их можно позже добавить напрямую. Это снижает риск путаницы и ошибок.

После выбора этих значений они подставляются в формулу:

V _Сектор RMV _{= сектор} P _{× сектор} T _{× сектор}

Это свободный объем газа при атмосферном давлении.Изменение давления (δP _цил ) в баллоне, используемом для хранения этого газа, зависит от внутреннего объема баллона (V _цил ), и рассчитывается по закону Бойля :

δP _цил = V _{сектора} × P _атм /V _цил (P _атм - 1 бар)

Минимальное функциональное давление

Регуляторы дыхательного газа будут эффективно работать до давления в баллоне, немного превышающего расчетное межступенчатое давление. Это давление можно назвать минимальным функциональным давлением в цилиндре. Оно будет меняться в зависимости от глубины, поскольку номинальное межступенчатое давление является дополнительным к давлению окружающей среды.

Это не означает, что весь оставшийся газ невозможно получить из баллона; скорее, регулятор будет производить часть из них менее эффективно, чем расчетная работа дыхания, а остальную часть - только тогда, когда давление окружающей среды снизится. В большинстве конструкций регуляторов дайверу придется преодолеть большее давление открытия, чтобы открыть регулируемый клапан, и скорость потока будет снижена. Эти эффекты усиливаются по мере уменьшения межступенчатого давления. Это может дать дайверу предупреждение о том, что подача газа из этого баллона немедленно прекратится. Однако, по крайней мере, в одной конструкции регулятора, как только межступенчатое давление будет достаточно снижено, надувной сервоклапан второй ступени сдуется и эффективно заблокирует открытый легочный клапан, позволяя остаточному газу выйти до тех пор, пока давление в цилиндре не упадет примерно до равного уровня. давление окружающей среды, после чего поток остановится до тех пор, пока давление окружающей среды не снизится за счет подъема на меньшую глубину.

Значение межступенчатого давления 10 бар плюс давление окружающей среды является подходящей оценкой минимального функционального давления для большинства целей планирования. Это значение будет меняться в зависимости от глубины, и регулятор, который прекратил подачу дыхательного газа, может подавать немного больше газа по мере снижения давления окружающей среды, позволяя сделать еще несколько вдохов из баллона во время всплытия, если газ израсходован во время погружения. Количество газа, доступного таким образом, зависит от внутреннего объема баллона.

давление

Критическое давление (P _{критическое} или P _crit ) — это давление, ниже которого нельзя опускаться во время определенной части запланированного погружения, поскольку оно обеспечивает запас газа на случай чрезвычайных ситуаций.

Резервное давление является примером критического давления. Это также известно как критическое давление всплытия , поскольку оно указывает количество газа, необходимое для безопасного всплытия, с учетом особых непредвиденных обстоятельств, перечисленных в плане погружения.

Критическое давление также может быть указано для начала погружения и для разворота, когда прямое всплытие невозможно или нежелательно. Их можно назвать критическим давлением спуска или критическим давлением профиля погружения и критическим давлением выхода или критическим давлением разворота .

Расчет критических давлений

Критическое давление рассчитывается путем сложения всех объемов газа, необходимых для частей погружения после критической точки, а также для других функций, таких как надувание костюма и контроль плавучести, если они подаются из одного и того же набора баллонов, и деления этой суммы. объем по объему комплекта цилиндров. К этому значению добавляется минимальное функциональное давление, чтобы получить критическое давление.

Пример: Критическое давление спуска:

Газ, необходимый для спуска		175	литры
Газ, необходимый для контроля плавучести	+	50	литры
Газ необходим для нижнего сектора	+	2625	литры
Газ, необходимый для восхождения	+	350	литры
Газ, необходимый для декомпрессионных остановок	+	525	литры
Газ, необходимый для надувания КП на поверхности	+	20	литры
Общий расход газа, запланированный для погружения		3745	литры
÷ Объем комплекта (2 х 12 литров)	÷	24	литры
Давление, необходимое для подачи газа		156	бар
+ Минимальное функциональное давление	+	20	бар
Критическое давление спуска		176	бар

Не следует предпринимать попытку этого погружения, если давление ниже 176 бар. Обратите внимание, что никаких допусков на непредвиденные обстоятельства не предусмотрено.

Влияние изменения температуры на давление

При проверке критических давлений следует учитывать температуру газа.

Критическое давление для подъема или разворота будет измеряться при температуре окружающей среды и не требует компенсации, но критическое давление для спуска может быть измерено при температуре, значительно превышающей температуру на глубине.

Давление следует скорректировать с учетом ожидаемой температуры воды, используя закон Гей-Люссака .

п ₂ знак равно п ₁ × (Т ₂ /Т ₁ )

Пример: Поправка давления на температуру:Температура в баллонах около 30°С, температура воды 10°С, критическое давление спуска (Р ₁ ) 176 бар при 10°С.

Температура цилиндра (Т 1 )	= 30 + 273	= 303 К (перевести температуру в абсолютные значения: T(K)= T(°C)+273)
Температура воды (Т 2 )	= 10 + 273	= 283 К
Критическое давление при 30°C (P 2 )	= 176 х (303/283)	= 188 бар

Оценка количества газа на случай непредвиденных обстоятельств

Основная проблема при оценке резерва на газ на случай непредвиденных обстоятельств состоит в том, чтобы решить, какие непредвиденные расходы учитывать. Это учитывается при оценке риска запланированного погружения. Обычно рассматривается возможность поделиться газом с другим дайвером в той точке погружения, где требуется максимальное время, чтобы достичь поверхности, или в другом месте, где доступно больше газа. Вполне вероятно, что у обоих дайверов RMV будет выше обычного во время всплытия с помощью, поскольку это стрессовая ситуация. и разумно это учитывать. Для профессиональных дайверов значения следует выбирать в соответствии с рекомендациями действующего кодекса практики, но если будет выбрано более высокое значение, маловероятно, что кто-то будет возражать. Учебные агентства советуют дайверам-любителям использовать значения, которые агентство считает целесообразными и которые вряд ли приведут к судебным разбирательствам, которые, как правило, консервативны и основаны на опубликованных экспериментальных данных, но дайверы могут по своему усмотрению использовать значения RMV по своему выбору. основано на личном опыте и осознанном принятии риска.

Процедура идентична процедуре любого другого расчета расхода газа в нескольких секторах, за исключением того, что в расчете участвуют два дайвера, что удваивает эффективную RMV.

Чтобы проверить, достаточно ли газа в аварийном баллоне (для одного дайвера) в случае чрезвычайной ситуации на запланированной глубине, критическое давление должно быть рассчитано на основе запланированного профиля и должно позволять переключение, всплытие и все запланированные декомпрессии.

Пример: Аварийное газоснабжение:

Планируется погружение на глубину 30 м, требующее 6-минутной декомпрессии на глубине 3 м. В экстренных случаях IMCA рекомендует принять RMV = 40 л/мин.

Обеспечьте время переналадки на рабочей глубине			=	2	минуты
Давление во время переключения	=	30/10+1	=	4	бар
Расход газа при переключении	=	40 х 4 х 2	=	320	литры
Время подъема с высоты 30 м со скоростью 10 м/мин.			=	3	минуты
Среднее давление во время подъема	=	15/10+1	=	2.5	бар
Расход газа при подъеме	=	40 х 2,5 х 3	=	300	литры
Декомпрессионная остановка на 6 минут на высоте 3 м.
Давление во время остановки	=	3/10 + 1	=	1.3	бар
Расход газа на остановке	=	40 х 1,3 х 6	=	312	литры
Общий расход газа	=	320+300+312	=	932	литры
В наличии баллон на 10 литров:
Давление 932 литров газа в 10-литровом баллоне			=	93.2	бар
Допустимое минимальное функциональное давление регулятора 10 бар:
Критическое давление аварийного газа	=	93.2 + 10	=	103	бар

Согласование газа

Согласование газа — это расчет резервного давления и давления поворота для дайверов, использующих баллоны разного объема или с разными нормами расхода газа во время одного и того же погружения, что позволяет каждому дайверу убедиться, что сохраняется достаточно газа на случай предсказуемых непредвиденных обстоятельств, когда дайверам может потребоваться разделить газ. на основе объемов баллонов каждого дайвера и индивидуальных норм потребления газа обоими дайверами.

Стандартной практикой является немедленное завершение погружения при начале аварийного распределения газа, поэтому согласованные объемы газа применяются только с точки поворота. До этого момента необходимо учитывать только собственное потребление дайвера в ожидаемых условиях.

Количество газа для ребризеров

См. Также: Дайвинг с ребризером.

Требования к газу для ребризера закрытого контура сильно отличаются от требований к газу открытого контура. Потребление кислорода не зависит от глубины и контролируется скоростью метаболической работы , которая в значительной степени ограничивается работой дыхания и плотностью газа. Существует еще одно ограничение на количество кислорода, которое можно переносить с пользой: срок службы ребризера ограничен количеством углекислого газа, который скруббер может поглотить до прорыва , а количество углекислого газа, производимого дайвером, очень велико. тесно связано соотношением дыхательного обмена с количеством метаболизируемого кислорода .

Использование газа-разбавителя тесно связано с изменением глубины, поскольку его необходимо добавлять для поддержания объема петли при спуске, а при подъеме он выбрасывается в окружающую среду и теряется. Когда дайвер находится на постоянной глубине, расход разбавителя очень низок и ограничивается промывкой разбавителя для проверки калибровки датчика кислорода и аварийным выходом из разомкнутого контура, после чего он будет использоваться с той же скоростью, что и дыхательный газ в открытом контуре.

В полузакрытых ребризерах газ используется двумя основными способами:

• Система активного добавления газа, использующая впрыск постоянного массового расхода, будет использовать газ с постоянной скоростью, независимо от глубины, напряжения или частоты дыхания во время спуска, за исключением случаев промывки петли или добавления газа для поддержания объема петли. Срок службы в основном зависит от содержимого цилиндра и размера отверстия.
• противолегкого с концентрическими сильфонами Система пассивного добавления добавляет газ, когда противолегкое пусто, и высасывает часть выдыхаемого объема при каждом вдохе, поэтому расход газа пропорционален глубине и частоте дыхания. Это похоже на потребление в разомкнутой цепи, но с более низкой скоростью, пропорциональной степени разряда.

Выбор подходящих цилиндров

См. Также: Водолазный баллон § Применение и конфигурации.

Номер

Фундаментальное решение при выборе баллонов заключается в том, будет ли весь запас газа для погружения храниться в одном комплекте или его следует разделить на несколько комплектов для разных частей погружения. Погружение с одним баллоном логистически просто и делает весь газ доступным для дыхания на протяжении всего погружения, но не позволяет воспользоваться преимуществами оптимизации дыхательного газа для декомпрессии или наличия независимого аварийного источника питания, который не зависит от наличия погружения. приятель, где и когда это необходимо. Один баллон ставит дайвера в положение зависимости от напарника в поисках альтернативного дыхательного газа в случае аварийного отключения основной подачи воздуха, если только вариант свободного всплытия не приемлем.

Погружения с несколькими баллонами выполняются по трем основным процедурным причинам или по комбинации этих трех.

1. Полностью независимая подача дыхательного газа предусмотрена на случай аварийных ситуаций, когда подача первичного газа прерывается. Обычно его называют аварийным газом, и он может храниться в аварийном баллоне , который может представлять собой пони-баллон , или подача основного газа может быть разделена и перенесена в два (или более) независимых первичных баллона одинакового размера.
2. газовых смесей, оптимизированных для ускоренной декомпрессии Допускается перевозка . Обычно эти газы не подходят для дыхания на максимальной глубине погружения из-за чрезмерного содержания кислорода на глубине, поэтому они не идеальны для катапультирования с максимальной глубины.
3. Придонный газ может быть гипоксическим и непригодным для дыхания на поверхности. . туристический газ Для прохождения гипоксического диапазона можно использовать Возможно, можно будет использовать одну из декомпрессионных смесей в качестве дорожного газа, что позволит сократить количество перевозимых баллонов.

Глубокие технические погружения с открытым контуром могут потребовать сочетания донного газа, дорожного газа и двух или более различных декомпрессионных газов, что создает для дайвера проблему, как носить их все с собой и правильно использовать, поскольку неправильное использование газа на неподходящей глубине. диапазон может привести к гипоксии или кислородному отравлению, а также повлияет на обязательства по декомпрессии.

Четвертая, логистическая причина – наличие баллонов подходящей емкости. Баллоны наибольшей емкости, обычно используемые для подводного плавания, - это стальные баллоны емкостью 18 литров с давлением 232 бара, и они относительно редки. Можно выбрать несколько баллонов просто для того, чтобы обеспечить достаточную емкость для запланированного профиля и конкретного газа.

Объем

Каждый газ должен быть предоставлен в достаточном количестве, чтобы обеспечить адекватное снабжение дайвера на соответствующем участке(ах) погружения. Это делается путем выбора баллона или баллонов, которые при наполнении могут содержать по крайней мере необходимое количество газа, включая любые соответствующие резервы и резервы на случай непредвиденных обстоятельств, сверх минимального функционального давления на глубине, где газ будет использоваться в последний раз. Следует учитывать последствия выбора баллона для плавучести и дифферента, как вследствие свойств плавучести баллона в комплекте с регулятором и другими принадлежностями, так и из-за использования его содержимого во время погружения.

Материал

См. также: Контроль плавучести (подводное плавание) ; отделка дайвера ; Система взвешивания дайвера ; Человеческий фактор при проектировании водолазного снаряжения § Конфигурации баллонов ; и навыки подводного плавания § Контроль плавучести, дифферент и остойчивость

Материал и номинальное давление баллонов влияют на удобство, эргономику и безопасность. Управление плавучестью становится проще, стабильнее и безопаснее, когда объем газа, необходимый для достижения нейтральной плавучести, минимизирован, особенно в конце погружения во время всплытия и декомпрессии, когда общая масса газа минимальна. Необходимость большого объема газа в компенсаторе плавучести при всплытии увеличивает риск неконтролируемого всплытия при декомпрессии.

Наиболее распространенными материалами являются алюминиевый сплав и сталь. Короткие стальные баллоны высокого давления могут иметь весьма отрицательную плавучесть, тогда как длинные алюминиевые баллоны могут иметь близкую к нейтральной плавучесть в заполненном состоянии и плавучесть в пустом состоянии. Баллоны с обратным газом, обладающие умеренной отрицательной плавучестью, могут снизить общий вес дайвера, поэтому может быть преимуществом использование стали даже при более высоком номинальном давлении в 300 бар, если это не снижает плавучесть. остального оборудования с пустым компенсатором плавучести. Необходимость накачивания компенсатора плавучести для достижения нейтральной плавучести, когда все баллоны пусты и не надеты сбрасываемые грузы, указывает на то, что этот выбор небезопасен, поскольку в случае отказа компенсатора плавучести потребуется отказаться от дыхательного газа, чтобы восстановить плавучесть.

Цилиндры, которые имеют плавучесть в заполненном состоянии, требуют балластировки, чтобы их можно было использовать под водой. Обычно это композитные баллоны с намоткой из волокна, которые также дороги, относительно легко повредить и обычно имеют более короткий срок службы, но могут быть полезны для погружений, где доступ к воде необычайно затруднен, например, глубоко в пещерах или на большой высоте. , когда необходимо предоставить баллоны для многократных погружений.

Баллоны, предназначенные для сбрасывания со сцены или передачи другому дайверу, должны быть отрицательными при падении, чтобы предотвратить их уплывание, и должны быть близки к нейтральному, чтобы плавучесть дайвера не менялась больше, чем необходимо, когда они сбрасываются, и должна быть возможность достичь и поддерживать нейтральную плавучесть на протяжении всего погружения, пока декомпрессия не будет завершена и весь дыхательный газ не израсходован.

время погружения

Дайвер должен нести достаточный вес, чтобы оставаться нейтральным на самой мелкой декомпрессионной остановке, пока не будет использован весь газ. Это сценарий серьезной непредвиденной ситуации, поскольку что-то пошло бы не так, если бы весь газ был использован, но невозможность оставаться внизу, чтобы использовать остатки газа, когда это необходимо, было бы еще хуже и было бы бессмысленно. перевозить газ, который невозможно использовать. Это требует, чтобы дайвер имел отрицательную плавучесть за счет общей массы газа, переносимого в начале погружения с пустым компенсатором плавучести, поэтому компенсатор плавучести должен иметь достаточный объем, чтобы нейтрализовать этот избыток и любую дальнейшую потерю плавучести гидрокостюма во время погружения. спуск. Расчет необходимого веса и плавучего объема для компенсации использования газа можно выполнить, если известна масса хранимого газа. Компенсация потери плавучести гидрокостюма немного сложнее и зависит от типа и толщины неопрена и площади поверхности гидрокостюма и лучше всего определяется экспериментальным путем. Потерю плавучести сухого костюма можно и обычно следует компенсировать за счет надувания во время спуска.

Расчет массы газа в баллонах

Простой метод расчета массы объема газа состоит в расчете его массы при STP , при котором легко доступны значения плотности газов. Масса каждого компонента газа рассчитывается для объема этого компонента с использованием фракции газа для этого компонента.

Газ	Плотность	Состояние
Воздух	1,2754 кг/м 3	0°C, 1,01325 бар
Гелий	0,1786 кг/м 3	0°C, 1,01325 бар
Азот	1251 кг/м 3	0°C, 1,01325 бар
Кислород	1429 кг/м 3	0°C, 1,01325 бар

Пример: Двойные баллоны по 12 л, заполненные Trimix 20/30/50 до 232 бар при 20°C (293K)

Рассчитать объем при 1,013 бар, 0%°C (273K)

VВ1	=	12 литров на цилиндр × 2 цилиндра	=	24	литры
VV2	=	(24 литра × 232 бар × 273К) / (1,013 бар × 293К)	=	5121	литры

Из этого,

20% — кислород	=	0.2 × 5496	=	1024 литра	=	1,024 м 3
Масса кислорода	=	1429 кг/м 3	×	1,024 м 3			=	1,464 кг
30% это гелий	=	0.3 × 5121	=	1536 литров	=	1,536 м 3
Масса гелия	=	0,1786 кг/м 3	×	1,536 м 3			=	0,274 кг
50% — азот	=	0.5 × 5121	=	2561 литр	=	2,561 м 3
Масса азота	=	1251 кг/м 3	×	2,561 м 3			=	3,203 кг
Общая масса газа	смесь						=	4,941 кг

Масса гелия составляет небольшую часть от общего количества. а плотность кислорода и азота довольно схожа.Разумным приближением является использование объема при 20 °C, игнорируя массу гелия и принимая все компоненты найтрокса и воздуха равными 1,3 кг/м. ³ .

Используя эти приближения, оценка для предыдущего примера будет следующей:
Масса смеси = 0,7×0,024м. ³ /бар × 232 бар × 1,3 кг/м ³ = 5,1 кг
Этот метод редко отклоняется более чем на килограмм, что достаточно близко для оценки плавучести большинства подводных смесей с открытым контуром.

Расчет плотности нижней смеси

Расчет плотности довольно прост. Газовая фракция умножается на плотность свободного газа для каждого газа, суммируется, а затем умножается на абсолютное давление.

Пример: Тримикс 20/30/50 при 0°C.

Кислород: 0,2 × 1,429 кг/м ³ = 0.2858

Гелий: 0,3 × 0,1786 кг/м ³ = 0.05358

Азот: 0,5 × 1,251 кг/м ³ = 0.6255

Смесь: 0,96488 кг/м ³

Если это будет использоваться при 50 мс, абсолютное давление можно принять за 6 бар, а плотность составит 6 × 0,96488 = 5,78 кг/м. ³ Это меньше верхнего предела в 6,2 кг/м. ³ рекомендовано Энтони и Митчеллом, но больше, чем их предпочтительный предел в 5,2 кг/м. ³

См. также

• Альтернативный источник воздуха - аварийная подача дыхательного газа для подводного дайвера.
• Аварийный баллон - баллон аварийного запаса газа, переносимый водолазом.
• Планирование погружения - процесс планирования подводного погружения.
• Правило третей (дайвинг) – практическое правило управления подводным газом.