Д.В. Орлов - Акваланг и подводное плавание
Удлинение корпуса редуктора и размещение большего количества выходов возможно при перпендикулярной ориентации корпуса относительно оси крепления к баллонному блоку (фото 2.9 Б, В1). В таком случае один или два порта высокого давления размещаются около крепления к баллонам, а 4 — 5 портов среднего давления — на другом конце корпуса. Необходимо добавить, что порты среднего давления могут располагаться на редукторе равномерно, а также со смещением на одну из сторон или попарно. При задействовании четырех равномерно размещенных портов два шланга оказываются направленными под некоторым углом назад от тела пловца. Цепляясь за окружающие предметы, эти порты причиняют лишние хлопоты, особенно при передвижении в пещерах, затопленных помещениях или в зарослях водорослей.
Третий вариант общего исполнения редуктора, показанный на фото 2.9 Г, Д1, весьма компактен и, к тому же, позволяет использовать 2 порта высокого давления и 4 среднего. Расположение портов в редукторе такой конструкции весьма удобно — даже при полном задействовании портов все шланги направлены в стороны или под небольшим углом вперед. Оптимальное использование выходов показано на фото 2.81. Подобным образом устроен редуктор отечественного аппарата АВМ-12-1.
Общая компоновка других отечественных редукторов возможна в двух вариантах. В первом случае имеется единственный выход среднего давления, расположенный в основании редуктора напротив предохранительного клапана (фото 2.7 В1), во втором — на этом месте помещен выход высокого давления, а выход среднего находится на крышке редуктора (фото 2.7 Г1).
Замерзание редуктора
В редукторе воздух, выходящий из баллонов, расширяется и при этом охлаждается. Этого охлаждения может оказаться достаточно, чтобы при положительной температуре окружающей воды температура внутри редуктора опустилась ниже нуля. Результат — выпадение водяного конденсата и образование наледи на внутренних поверхностях редуктора.
Вероятность образования наледи зависит от температуры окружающей среды, интенсивности вашего дыхания (чем больше расширяющегося воздуха проходит через редуктор, тем сильнее он охлаждается) и влажности воздуха в баллонах. При неблагополучном стечении обстоятельств, образование льда в редукторе возможно при температуре воды + 10 °С и ниже. Наледь, образовавшаяся на рабочей поверхности клапана или соприкасающихся поверхностях поршня и корпуса редуктора, может нарушить нормальную работу механизма — что и называется замерзанием редуктора. В зависимости от конкретных обстоятельств оно может привести к избыточной либо недостаточной подаче воздуха в систему среднего давления. Первое приведет к повышению давления и может вызвать самопроизвольную подачу воздуха легочником, второе — к затруднению дыхания вплоть до полной невозможности вдоха. Современной промышленностью выпускаются редукторы, приспособленные для работы в холодной воде: вероятность их замерзания ничтожно мала. Наиболее подвержены замерзанию части редуктора, соприкасающиеся своими трущимися поверхностями с водой, заполняющей камеру давления окружающей среды. Как этого избежать? Есть два способа:
1. Изолировать воду в камере давления окружающей среды от трущихся поверхностей редуктора. Так, например, устроены мембранные редукторы (рис 2.7, 2.8).
2. Изолировать камеру давления окружающей среды от окружающей воды. Это решение применяется как в поршневых, так и в мембранных редукторах путем заполнения упомянутой камеры специальной жидкой силиконовой смазкой и герметизации ее объема посредством небольшой резиновой прокладки. Давление окружающей среды передается через прокладку на смазку внутри камеры и затем на поршень. Имеются модели мембранно-поршневых редукторов, в которых используется комбинированная защита от замерзания. Мембрана изолирует поршень от камеры среднего давления — чтобы избежать нарушения работы поршня за счет замерзшего конденсата из воздуха, а камера окружающего давления заполнена незамерзающей смазкой.
Фильтрация воздуха
Все редукторы снабжены фильтрующими элементами, исключающими попадание твердых частиц из баллонов в регулятор. В современных редукторах международного стандарта, как правило, применяются конические фильтрующие элементы, которые позволяют наиболее эффективно размещать фильтрующую поверхность в потоке воздуха. В отечественных редукторах используются цилиндрические фильтры. И те и другие приспособлены для быстрой и удобной замены.
Глава 2.6. Легочные автоматы
Основная задача и принцип работы легочного автомата
Вспомним основы физиологии дыхательной системы человека: вдох и выдох возможны лишь при условии, что давление вдыхаемого и выдыхаемого воздуха равно или почти равно внешнему давлению, действующему на легкие. Назначение легочного автомата именно в том, чтобы обеспечить это условие в течение всего дыхательного цикла и в течение всего погружения. Все легочные автоматы имеют мембрану в качестве управляющего элемента. Использование поршня принципиально возможно, но не оправдано ни конструктивно, ни технологически.
Корпус легочника поделен дисковидной мембраной на две камеры: водную и воздушную (рис. 2.12). Водная сообщается отверстиями с окружающей средой. На суше она содержит воздух, а при погружении заполняется водой. В воздушную камеру посредством клапана вдоха открывается шланг с воздухом среднего давления, воздушная камера имеет выход с загубником и один или два клапана выдоха. Так же как и в редукторах, клапан вдоха в легочнике может быть поточного или противоточного типа.
Итак, вентиль баллона открыт, загубник находится во рту. Клапан вдоха закрыт: если он поточный — его закрывает пружина, если противоточный (рис. 2.12) — среднее давление воздуха. Клапан выдоха также закрыт за счет собственной силы упругости. Давления в водной и воздушной камерах равны друг другу и давлению окружающей среды. Когда мышцы грудной клетки совместно с диафрагмой развивают усилие вдоха, давление в воздушной камере начинает уменьшаться. Под действием неизменного внешнего давления мембрана прогибается и нажимает на рычаг, соединенный с клапаном. Конструкции клапанов бывают достаточно разными, но во всех случаях движение рычага вызывает открывание клапана вдоха. Воздух из системы среднего давления начинает поступать в воздушную камеру легочника и далее — через загубник и дыхательные пути — в легкие. При этом воздух на выходе из клапана расширяется, и его давление несколько падает по сравнению с давлением окружающей среды. Эта разница в современных легочных автоматах не превышает 5 см водного столба и необходима для поддержания клапана в открытом состоянии. Чем энергичнее вдох — тем сильнее прогибается мембрана и сильнее открывается клапан. Чем слабее усилие вдоха — тем меньше прогибается мембрана и меньше воздуха поступает в легочник. При завершении вдоха — точнее, когда наша мускулатура перестает развивать усилие необходимое для поддержания клапана в открытом состоянии и давление в камере легочника выравнивается с давлением окружающей среды — мембрана возвращается в исходное положение и клапан закрывается.
Таким образом, для вдоха из легочного автомата дыхательная мускулатура должна развить усилие в пределах 5 см водного столба, чтобы открыть клапан вдоха и поддерживать его в открытом состоянии. Для каждой модели легочника эта величина известна, обязательно внесена в сопутствующую документацию и называется сопротивлением вдоху. Слишком большое сопротивление вдоху развивает усталость дыхательных мышц и вредно по ряду медицинских показателей.
Когда мы начинаем делать выдох, давление в воздушной камере возрастает до величины, необходимой для открытия клапана (клапанов) выдоха. Эта величина называется сопротивлением выдоху и также не превышает в современных моделях 5 см водного столба. Когда усилие выдоха становится меньше этой величины, клапаны выдоха закрываются.
Величины, сопротивления вдоха и выдоха являются "сухопутными", т.е. характеризуют работу легочного автомата на воздухе. При погружении в воду появляются дополнительные факторы, изменяющие усилия дыхания из акваланга. Если легочник находится на одном уровне с вашими легкими (рис. 2.13 А), величины сопротивления вдоха и выдоха примерно равны таковым на суше. Если легочник выше легких (рис. 2.13 Б), давление воды, действующее на мембрану и клапаны выдоха, несколько меньше, чем на ваши легкие, что слегка затрудняет вдох и облегчает выдох. Если же легочный автомат ниже ваших легких (рис. 2.13 В) — вдох становится легче, выдох — тяжелее. Очевидно, что при погружении положение вашего тела постоянно меняется, а вместе с ним меняются динамические характеристики работы легочного автомата. Сопротивление вдоху и выдоху может изменяться в зависимости от температуры окружающей среды и глубины. Сильное течение или волны способны вызывать несанкционированную подачу воздуха увеличив внешнее давление на мембрану. Несмотря на все эти обстоятельства, "сухопутные" величины сопротивления вдоха и выдоха остаются важной характеристикой его рабочих качеств и непременно должны указываться в технической документации легочного автомата.
