Планирование подводного газа - Scuba gas planning

Декомпрессионное погружение может потребовать использования более одной газовой смеси.
Автономная резервная подача газа в баллоне пони
Резервный клапан будет держать немного воздуха в резерве, пока клапан не откроется.
Большинство дайверов-любителей полагаются на своего напарника, который в экстренной ситуации подает воздух через второй регулирующий клапан.

Планирование подводного газа - это аспект планирования погружения, который имеет дело с расчетом или оценкой количества и смесей газов, которые будут использоваться для запланированного профиля погружения . Обычно предполагается, что профиль погружения, включая декомпрессию, известен, но процесс может быть итеративным, включая изменения профиля погружения в результате расчета потребности в газе или изменения выбранных газовых смесей. Использование рассчитанных запасов, основанных на запланированном профиле погружения и предполагаемых темпах потребления газа, а не на произвольном давлении, иногда называют управлением донным газом . Цель газового планирования - обеспечить, чтобы при всех разумно предсказуемых непредвиденных обстоятельствах у водолазов команды было достаточно газа для дыхания, чтобы безопасно вернуться в место, где имеется больше газа для дыхания. Практически во всех случаях это будет поверхность.

Газовое планирование включает в себя следующие аспекты:

  • Выбор дыхательных газов
  • Выбор конфигурации акваланга
  • Оценка количества газа, необходимого для запланированного погружения, включая донный газ , газ для путешествий и газы для декомпрессии , в зависимости от профиля.
  • Оценка количества газа на разумно предсказуемые непредвиденные обстоятельства. При стрессе у дайвера, вероятно, увеличится частота дыхания и уменьшится скорость плавания. Оба эти фактора приводят к более высокому расходу газа при аварийном выходе или всплытии.
  • Выбор баллонов для перевозки необходимых газов. Каждый объем баллона и рабочее давление должны быть достаточными для содержания необходимого количества газа.
  • Расчет давлений для каждого из газов в каждом из баллонов для обеспечения необходимых количеств.
  • Определение критических давлений соответствующих газовых смесей для соответствующих этапов (путевых точек) запланированного профиля погружения (согласование газов).

Газовое планирование - один из этапов управления аквалангом. Остальные этапы включают:

  • Знание норм потребления газа людьми и членами команды в различных условиях
    • базовое потребление на поверхности в зависимости от рабочей нагрузки
    • изменение расхода из-за изменения глубины
    • колебания в потреблении из-за условий погружения и личного физического и психического состояния
  • Контроль содержимого баллонов во время погружения
  • Осведомленность о критических давлениях и их использование для управления погружением
  • Эффективное использование доступного газа во время планового погружения и во время чрезвычайной ситуации.
  • Снижение риска неисправностей оборудования, которые могут вызвать потерю дыхательного газа.

Выбор дыхательного газа

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

Воздух

Воздух является газом по умолчанию для большинства рекреационных погружений на мелководье, а в некоторых частях мира он может быть единственным легкодоступным газом. Он находится в свободном доступе, неизменно высокого качества и легко сжимается. Если бы не было проблем, связанных с использованием воздуха для более глубоких и продолжительных погружений, не было бы причин использовать что-то еще.

Ограничения на использование воздуха:

  • эффекты азотного наркоза на глубинах более 30 м, но в зависимости от индивидуального дайвера.
  • ограничения на погружение без декомпрессионных остановок и продолжительность декомпрессии из-за растворения азота в тканях тела.

Эти ограничения могут быть смягчены использованием смесей газов, специально предназначенных для дыхания под давлением.

Найтрокс

Чтобы уменьшить проблемы декомпрессии, возникающие из-за высокого парциального давления азота, которому дайвер подвергается при вдыхании воздуха на глубине, кислород может быть добавлен вместо некоторого количества азота. Полученная смесь азота и кислорода известна как нитрокс. Следы аргона и других атмосферных газов считаются несущественными.

Найтрокс - это смесь азота и кислорода. Технически это может включать гипоксические смеси найтрокса, где газовая доля кислорода меньше, чем в воздухе (21%), но они обычно не используются. Под найтроксом обычно понимают воздух, обогащенный дополнительным кислородом. Газовая доля кислорода может составлять от 22% до 99%, но чаще она находится в диапазоне от 25% до 40% для донного газа (вдыхаемого во время основной части погружения) и от 32 до 80% для декомпрессионных смесей.

Смеси на основе гелия

Гелий - инертный газ, который используется в дыхательных смесях для дайвинга, чтобы уменьшить или устранить наркотическое действие других газов на глубине. Это относительно дорогой газ и он имеет некоторые нежелательные побочные эффекты, поэтому его используют там, где он значительно повышает безопасность. Еще одна желательная особенность гелия - низкая плотность и низкая вязкость по сравнению с азотом. Эти свойства уменьшают работу дыхания, что может стать ограничивающим фактором для дайвера на экстремальных глубинах.

Нежелательные свойства гелия как компонента дыхательного газа включают в себя высокоэффективную теплопередачу , которая может быстро охладить дайвера, и тенденцию к более легкой и быстрой утечке, чем другие газы. Смеси на основе гелия не следует использовать для надувания сухого костюма.

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

Гелий обычно смешивают с кислородом и воздухом для получения ряда трехкомпонентных газовых смесей, известных как тримиксы . Кислород ограничен ограничениями токсичности, а азот ограничен допустимым наркотическим действием. Гелий используется для создания остальной смеси, а также может использоваться для уменьшения плотности, чтобы уменьшить работу дыхания.

Кислород

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

100% кислород также используется для пополнения кислорода, используемого дайвером в ребризерах с замкнутым контуром , для поддержания заданного значения - парциального давления кислорода в контуре, которое электроника или дайвер поддерживает во время погружения. В этом случае реальная дыхательная смесь зависит от глубины и состоит из смеси разбавителя с кислородом. Разбавитель обычно представляет собой смесь газов, которую при необходимости можно использовать для спасения. В ребризере используется относительно небольшое количество разбавителя, так как инертные компоненты не метаболизируются и не выводятся в окружающую среду, пока дайвер остается на глубине, а повторно вдыхаются повторно, теряясь только во время всплытия, когда газ расширяется обратно пропорционально потоку. давление, и его необходимо сбросить, чтобы поддерживать правильный объем в петле.

Выбор подходящей газовой смеси для дыхания

Состав смеси газов для дыхания будет зависеть от ее предполагаемого использования. Смесь должна быть выбрана так, чтобы обеспечить безопасное парциальное давление кислорода (PO 2 ) на рабочей глубине. Большинство погружений будет использовать одну и ту же смесь для всего погружения, поэтому состав будет выбран таким, чтобы он был пригоден для дыхания на всех запланированных глубинах. Могут быть проблемы с декомпрессией. Количество инертного газа, которое будет растворяться в тканях, зависит от парциального давления газа, его растворимости и времени, в течение которого он дышит под давлением, поэтому газ может быть обогащен кислородом для снижения требований 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 в достаточной степени, чтобы вызвать гиперкапнию .

Нижний газ
Донный газ - это термин, обозначающий газ, предназначенный для использования во время самых глубоких частей погружения, и он может не подходить для более мелких участков. Если максимальная глубина превышает пределы для нормального дыхательного газа, следует выбирать гипоксическую смесь, чтобы контролировать риск кислородного отравления. Это может привести к образованию донного состава газа, который не будет надежно поддерживать сознание на поверхности или на небольшой глубине, и в этом случае потребуется транспортный газ. Нижний газ часто называют обратным газом, поскольку это обычно газ, переносимый в установленных сзади баллонах, которые в большинстве случаев представляют собой комплекты акваланга с наибольшей вместимостью, но обратный газ не обязательно является нижним газом. Иногда большая часть погружения проводится на более мелкой глубине, с коротким переходом на большую глубину, где требуется другая смесь. При транспортировке декомпрессионного газа нижний газ может быть оптимизирован для глубокого сектора погружения.
Спасательный газ
Аварийный газ - это запас газа на случай чрезвычайной ситуации, который несет дайвер, чтобы использовать его, если основная подача газа выйдет из строя. Он должен быть пригодным для дыхания на всех запланированных глубинах, но, поскольку он не будет использоваться на максимальной глубине в течение длительного времени, может иметь немного более высокую фракцию кислорода, чем донный газ, что может быть полезно во время всплытия в аварийной ситуации. Если невозможно использовать один газ для всех глубин, могут потребоваться две аварийные смеси. В таких случаях будет путевой газ, который может служить вторым аварийным газом, и обычно декомпрессионный газ, который можно использовать для аварийного спасения на небольших глубинах. Выделенный аварийный газ не предназначен для использования во время погружения, если все идет по плану, но возможность переключиться на газ 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. обычно его 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 есть, и достаточно близко к оптимальному для практических целей. Если объем декомпрессионного газа слишком велик для одного баллона, могут транспортироваться разные смеси, каждая из которых оптимизирована для различного диапазона глубин запланированного графика декомпрессии. Хотя фактическое время, затрачиваемое на дыхание декомпрессионным газом, может быть больше, чем время на дне, в основном оно используется на гораздо меньших глубинах, поэтому необходимое количество обычно значительно меньше, чем у донного газа. Декомпрессионный газ по умолчанию для одиночного газового погружения - это нижний газ, и там, где запланированная декомпрессия будет короткой, перенос специального декомпрессионного газа может не окупать затрат и нагрузки, если он не может также работать как аварийный газ.
Дорожный газ
Транспортный газ - это газовая смесь, которая предназначена для использования во время спуска в диапазоне глубин, где донный газ непригоден. Если требуется придонный газ с пониженным содержанием кислорода, он не может надежно поддерживать сознание на поверхности или на небольшой глубине, и в этом случае потребуется транспортный газ, чтобы пройти через диапазон глубин с пониженным содержанием кислорода. Транспортный газ также можно использовать во время всплытия, где он будет использоваться в качестве газа для декомпрессии.

Расчет состава

Закон Генри гласит:

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

При непродолжительных погружениях PO 2 может быть увеличено до 1,2–1,6 бар. Это уменьшает PN 2 и / или PHe и сокращает требуемую декомпрессию для данного профиля.

Вдыхание воздуха на глубине более 30 метров (100 футов) (давление> 4 бар) оказывает сильное наркотическое действие на дайвера. Поскольку гелий не обладает наркотическим действием, этого можно избежать, добавляя к смеси гелий, чтобы парциальное давление наркотических газов оставалось ниже изнурительного уровня. Это зависит от дайвера, и гелиевые смеси обходятся очень дорого, но повышенная безопасность и эффективность работы в результате использования гелия могут окупиться. Другой недостаток смесей на основе гелия - повышенное охлаждение дайвера. Сухие костюмы нельзя надувать смесями, богатыми гелием.

За исключением гелия и, вероятно, неона, все газы, которыми можно дышать, обладают наркотическим действием, которое усиливается с повышением парциального давления, при этом известно, что кислород оказывает наркотическое действие, сравнимое с действием азота.

Пример: выберите газовую смесь, подходящую для погружения с отскоком на 50 метров, где PO 2 должно быть ограничено до 1,4 бара, а эквивалентная наркотическая глубина - до 30 метров:

Давление на глубине 50 м = 6 бар.
Требуемое PO 2 = 1,4 бара: Фракция кислорода FO 2 = 1,4 / 6 = 0,23 = 23%
Требуемая эквивалентная наркотическая глубина (END) = 30 м.
Эквивалентное давление воздуха на 30 м = 4 бар
Следовательно, PHe на расстоянии 50 м на смеси должен быть (6-4) бар = 2 бар, поэтому FHe составляет 2/6 = 0,333 = 33%.
Остальные (100– (33 + 23)) = 44% будут азотом.
Полученная смесь представляет собой тримикс 23/33 (23% кислорода, 33% гелия, остаточный азот).

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

Плотность газа можно проверить на максимальной глубине, так как это может существенно повлиять на работу дыхания. Чрезмерная работа дыхания снизит резервные возможности дайвера, чтобы справиться с возможной чрезвычайной ситуацией, если потребуется физическая нагрузка. Энтони и Митчелл рекомендуют предпочтительную максимальную плотность газа 5,2 г / л и максимальную плотность газа 6,2 г / л.

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 потребление газа за счет сложности.
Системы бокового крепления несут баллоны по бокам дайвера.

Открытый контур против ребризера

Количество газа, необходимое для погружения, зависит от того, какое подводное снаряжение будет использоваться: с открытым, полузамкнутым или замкнутым контуром. Дайвинг с открытым контуром выбрасывает весь вдыхаемый газ в окружающую среду, независимо от того, сколько он был полезен дайверу, в то время как система с полузамкнутым или замкнутым контуром удерживает большую часть вдыхаемого газа и восстанавливает его до пригодного для дыхания состояния, удаляя отходы. диоксид углерода и доведение содержания кислорода до подходящего парциального давления. Комплекты для подводного плавания с замкнутым и полузамкнутым контуром также известны как ребризеры .

Заднее крепление против бокового крепления

Другой аспект конфигурации акваланга - то, как дайвер несет основные баллоны. Два основных варианта - это крепление сзади и крепление сбоку.

Крепление на спине - это система, при которой один или несколько баллонов прочно прикреплены к привязи, обычно с помощью куртки или крыла компенсатора плавучести, и переносятся на спине дайвера. Заднее крепление позволяет собирать цилиндры вместе как двойные, или для особых обстоятельств, поездок или квадроциклов. Это высокопрофильная конструкция, которая может не подходить для некоторых участков, где дайверу необходимо проходить через низкие отверстия. Это стандартная конфигурация для любительского дайвинга с одним или двумя баллонами, а также для технических погружений в открытой воде.

Боковое крепление подвешивает основные цилиндры к привязи по бокам дайвера: обычно используются два цилиндра примерно одинакового размера. Аналогичным образом могут быть присоединены дополнительные баллоны декомпрессии. Способ переноски баллонов, подвешенных по бокам ремня безопасности, известный как строп, аналогичен и отличается в деталях.

Перенос дополнительных баллонов для декомпрессии или аварийной остановки.

Обычно используемые конфигурации для нескольких баллонов заключаются в том, чтобы переносить нижний газ в установленных сзади баллонах достаточного общего объема, будь то коллектор или независимый, а другие смеси - в стропах, закрепленных по бокам ремня водолаза на D-образных кольцах. , или перевозить все газы в боковых баллонах. Декомпрессионный газ, если он отличается от газа, используемого для основной части погружения, обычно переносится в одном или нескольких баллонах, подвешенных к сбоку на привязи дайвера с помощью зажимов. Таким образом можно носить несколько баллонов для экстремальных погружений.

Обвязки с боковым креплением требуют, чтобы баллоны переносились индивидуально прикрепленными к привязи по бокам дайвера. Таким образом, опытные участники сайдмаунта могут нести 6 алюминиевых 80 цилиндров, по 3 с каждой стороны.

Дайвер должен быть в состоянии точно идентифицировать газ, подаваемый любым из нескольких регулирующих клапанов, которые требуются для этих конфигураций, чтобы избежать потенциально фатальных проблем кислородного отравления, гипоксии, азотного наркоза или отклонения от плана декомпрессии, которое может произойти в случае несоответствующего газа. используется. Одно из соглашений помещает богатые кислородом газы вправо. Другие методы включают маркировку по содержанию и / или максимальной рабочей глубине (MOD) и идентификацию на ощупь. Часто несколько или все эти методы используются вместе.

Аварийный газ для конфигурации с задней установкой может переноситься различными способами в аварийном баллоне . Самый популярный из них - это строп-цилиндр, цилиндр- пони, прикрепленный к основному заднему цилиндру, или в небольшом цилиндре (запасной воздух), поддерживаемый карманом, прикрепленным к компенсатору плавучести. Когда более одного баллона одной и той же смеси устанавливаются сбоку, неиспользуемые баллоны функционируют как аварийные комплекты, при условии, что они содержат достаточно газа, чтобы безопасно доставить дайвера на поверхность.

Падение цилиндров

Если маршрут погружения ограничен или может быть надежно спланирован, баллоны с декомпрессионным газом могут быть сброшены вдоль маршрута в тех точках, где они понадобятся при возвращении или подъеме. Цилиндры обычно прикрепляются к дистанционной линии или линии выстрела, чтобы их было легко найти и они не потеряли. Эти баллоны обычно содержат газовую смесь, близкую к оптимальной для той области погружения, в которой они предназначены для использования. Эта процедура также известна как постановка , а цилиндры тогда известная как стадия цилиндры , но этот термин этап цилиндр стал общим для любого цилиндра осуществляется на стороне водолаза в дополнении к нижнему газу.

Расчет количества газа (метрическая система)

Расход газа зависит от давления окружающей среды, частоты дыхания и продолжительности сектора погружения в этих условиях. Атмосферное давление напрямую зависит от глубины. Это атмосферное давление на поверхности плюс гидростатическое давление при 1 бар на 10 м глубины.

Дыхательный минутный объем

Минутный объем дыхания (RMV) - это объем газа, которым водолаз вдыхает за минуту. Для работающего коммерческого дайвера IMCA предлагает RMV = 35 л / мин. В экстренных случаях IMCA предлагает RMV = 40 л / мин. RMV декомпрессии обычно меньше, так как дайвер обычно не работает тяжело. Для оценки времени погружения можно использовать меньшие значения. Дайвер может использовать измеренные значения, рассчитанные для него / себя, но для расчета критического давления для поворота или всплытия и для спасения следует использовать значения в худшем случае, поскольку RMV дайвера обычно увеличивается с стресс или напряжение.

Норма расхода газа

Норма расхода газа (Q) в открытом контуре зависит от абсолютного давления окружающей среды (P a ) 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 известного как резерв. Значение, выбранное для резерва, должно быть достаточным для дайвера, чтобы совершить безопасное всплытие в неоптимальных условиях. Может потребоваться подача газа второму водолазу (дыхание напарника). Доступный газ может быть скорректирован по давлению на поверхности или указан для заданного давления на глубине.

Доступный газ при атмосферном давлении:

V доступно = V установлено × (P старт - P резерв ) / P окруж.

Где:

V набор = объем набора цилиндров = сумма объемов цилиндров с коллектором
P start = Пусковое давление комплекта цилиндров
P резерв = резервное давление
P ambient = давление окружающей среды

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

Доступный газ при поверхностном давлении: V доступно = V установлено × (P старт - P резерв )

Доступное время

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

Доступное время = Доступный газ / RMV

Доступный газ и RMV должны соответствовать глубине или оба скорректированы с учетом давления на поверхности.

Оценка потребности в газе для дайвинг-сектора

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

Сектор погружения должен находиться на постоянной глубине, иначе можно оценить среднюю глубину. Используется для получения давления окружающей среды в секторе ( сектор P ). Продолжительность сектора (T сектор ) и RMV водолаза для сектора (RMV сектора ) также должна быть оценена. Если все требования к объему газа в секторе ( сектор V ) рассчитываются при приземном давлении, они могут быть добавлены напрямую позже. Это снижает риск недоразумений 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. Изменения давления ( & Dgr ; P цил ) в цилиндре , используемого для хранения этого газа зависит от внутреннего объема цилиндра (V цил ), и рассчитывается с использованием закона Бойл :

δP цил = V сектор × 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 с глубиной, поскольку номинальное межступенчатое давление является дополнительным к давлению окружающей среды.

Это не означает, что весь оставшийся газ невозможно достать из баллона; скорее, регулятор будет выполнять часть его менее эффективно, чем задуманная работа дыхания, а остальное - только при понижении давления окружающей среды. В большинстве конструкций регуляторов дайверу придется преодолеть большее давление срабатывания, чтобы открыть регулирующий клапан, и скорость потока будет снижена. Эти эффекты усиливаются при уменьшении межкаскадного давления. Это может дать дайверу предупреждение о том, что подача газа из этого баллона будет временно прекращена. Однако, по крайней мере, в одной конструкции регулятора, после того, как межступенчатое давление будет достаточно снижено, надувной сервоклапан второй ступени сдувается и эффективно блокирует открытый клапан потребления, позволяя остаточному газу выходить до тех пор, пока давление в баллоне не упадет примерно до равного значения. давление окружающей среды, при котором 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.

Критические давления

Критические давления (P критическое или P крит ) являются давлением , которое не должно быть ниже сброшенным во время данной части планируемого погружения , поскольку они обеспечивают газ для чрезвычайных ситуаций.

Резервное давление

Резервное давление - пример 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.

Другие критические нагрузки

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

Расчет критических давлений

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

Пример: критическое давление спуска:

Газ необходим для спуска 175 литры
Газ, необходимый для контроля плавучести + 50 литры
Требуется газ для нижнего сектора + 2625 литры
Газ, необходимый для подъема + 350 литры
Газ, необходимый для декомпрессионных остановок + 525 литры
Газ, необходимый для надувания БК на поверхности + 20 литры
Общее потребление газа, запланированное для погружения 3745 литры
÷ Объем набора (2 х 12 литров) ÷ 24 литры
Давление, необходимое для подачи газа 156 бар
+ Минимальное функциональное давление + 20 бар
Критическое давление спуска 176 бар

Это погружение не следует предпринимать, если доступно менее 176 бар. Обратите внимание, что резерв на непредвиденные обстоятельства не создавался.

Соответствие газа

Подбор газа - это расчет резерва и давления поворота для дайверов, использующих баллоны разного объема или с разной скоростью потребления газа при одном и том же погружении, что позволяет каждому дайверу гарантировать, что остается достаточно газа, чтобы учесть предсказуемые непредвиденные обстоятельства, когда дайверам может потребоваться совместное использование газа. в зависимости от объема баллона каждого дайвера и индивидуального расхода газа обоими дайверами.

Влияние изменения температуры на давление

При проверке критического давления следует учитывать температуру газа.

Критические давления для подъема или поворота будут измеряться при температуре окружающей среды и не требуют компенсации, но критическое давление для спуска может быть измерено при температуре, значительно превышающей температуру на глубине.

Давление следует скорректировать до ожидаемой температуры воды с помощью закона Гей-Люссака .

Р 2 = Р 1 × (Т 2 / Т 1 )

Пример: Поправка на давление по температуре: температура в цилиндрах около 30 ° C, температура воды 10 ° C, критическое давление для спуска (P 1 ) составляет 176 бар при 10 ° C.

Температура цилиндра (T 1 ) = 30 + 273 = 303 K (преобразовать температуры в абсолютные: 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 с оценкой резерва газа на непредвиденные обстоятельства состоит в том, чтобы решить, какие непредвиденные обстоятельства следует учесть. Это учтено в оценке риска запланированного погружения. Обычно считается, что на случай непредвиденных обстоятельств приходится делиться газом с другим дайвером из той точки погружения, где требуется максимальное время, чтобы достичь поверхности, или из другого места, где доступно больше газа. Вполне вероятно, что у обоих дайверов RMV будет выше нормального во время всплытия с помощником, так как это стрессовая ситуация. Это разумно принять во внимание. Значения следует выбирать в соответствии с рекомендациями действующих правил или обучающего агентства, но если будет выбрано более высокое значение, маловероятно, что кто-то будет возражать. Дайверы-любители могут по своему усмотрению использовать значения RMV по своему выбору, исходя из личного опыта и осознанного принятия риска.

Процедура аналогична процедуре для любого другого подсчета потребления газа в нескольких секторах, за исключением того, что задействованы два водолаза, удваивая эффективный RMV.

Чтобы проверить, есть ли в аварийном баллоне достаточный запас газа (для одного дайвера) в случае аварийной ситуации на запланированной глубине, необходимо рассчитать критическое давление на основе запланированного профиля и обеспечить возможность переключения, всплытия и всей запланированной декомпрессии.

Пример: Аварийное газоснабжение:

Планируется погружение на 30 м, что требует 6 минут декомпрессии на глубине 3 м. В экстренных случаях IMCA рекомендует принимать RMV = 40 л / мин.

Время переналадки на рабочей глубине знак равно 2 минут
Давление при переключении знак равно 30/10 + 1 знак равно 4 бар
Расход газа при переключении знак равно 40 х 4 х 2 знак равно 320 литры
Время всплытия с 30 м со скоростью 10 м / мин знак равно 3 минут
Среднее давление при подъеме знак равно 15/10 + 1 знак равно 2,5 бар
Расход газа при восхождении знак равно 40 х 2,5 х 3 знак равно 300 литры
Декомпрессионная остановка на 6 минут на 3 м.
Давление во время остановки знак равно 3/10 + 1 знак равно 1.3 бар
Расход газа на остановке знак равно 40 х 1,3 х 6 знак равно 312 литры
Общий расход газа знак равно 320 + 300 + 312 знак равно 932 литры
Доступен 10-литровый баллон:
Давление 932 литра газа в 10-литровом баллоне знак равно 93,2 бар
Обеспечьте минимальное рабочее давление 10 бар для регулятора:
Критическое давление для аварийного газа знак равно 93,2 + 10 знак равно 103 бар

Выбор подходящих баллонов

Фундаментальное решение при выборе баллонов заключается в том, будет ли весь запас газа для погружения переноситься в один комплект или должен быть разделен на несколько комплектов для разных частей погружения. Погружение с одним баллоном является логистически простым и делает весь газ доступным для дыхания на протяжении всего погружения, но не может использовать преимущества оптимизации дыхательного газа для декомпрессии или наличия независимого аварийного источника питания, который не зависит от наличия погружения. приятель, где и когда нужно. Одиночный баллон ставит дайвера в положение зависимости от напарника в отношении альтернативного дыхательного газа в случае аварийного отключения основной подачи воздуха, если только вариант свободного всплытия не является приемлемым.

Погружения с использованием нескольких баллонов выполняются по трем основным причинам или по их комбинации.

  1. Полностью независимая подача газа для дыхания предусмотрена в аварийных ситуациях, когда подача основного газа прерывается. Это обычно называют аварийным газом, и его можно переносить в аварийном баллоне , который может быть пони-баллоном , или первичный газ может быть разделен и переноситься в двух (или более) независимых первичных баллонах одинакового размера.
  2. Могут перевозиться газовые смеси, оптимизированные для ускоренной декомпрессии . Обычно эти газы не подходят для дыхания на максимальной глубине погружения из-за чрезмерной доли кислорода на этой глубине, поэтому они не идеальны для спасения с максимальной глубины.
  3. Нижний газ может быть гипоксичным и непригодным для дыхания на поверхности. Для перехода в гипоксический диапазон можно использовать дорожный газ . Возможно, можно будет использовать одну из декомпрессионных смесей в качестве рабочего газа, что уменьшит количество перевозимых баллонов.

Для технических погружений с глубоким открытым контуром может потребоваться комбинация донного газа, путевого газа и двух или более различных декомпрессионных газов, что представляет собой проблему для дайвера, как переносить их все и правильно использовать, как неправильное использование газа на несоответствующей глубине. диапазон может привести к гипоксии или кислородному отравлению, а также повлияет на выполнение декомпрессионных обязательств.

Каждый газ должен подаваться в количестве, достаточном для обеспечения дайвера в соответствующем секторе (-ах) погружения. Это делается путем выбора баллона, который при заполнении может содержать, по крайней мере, необходимое количество газа, включая любой соответствующий резерв и запас на случай непредвиденных обстоятельств, сверх минимального функционального давления на глубине, на которой газ будет использоваться в последний раз. При выборе баллона следует учитывать последствия плавучести и дифферента как следствие присущих баллону с регулятором и другими аксессуарами плавучести, так и из-за использования его содержимого во время погружения.

Вариации плавучести во время погружения

Дайвер должен нести достаточный вес, чтобы оставаться в нейтральном положении на самой неглубокой декомпрессионной остановке, пока не будет использован весь газ. Это наихудший сценарий, поскольку что-то пошло бы не так, когда весь газ был использован, но неспособность оставаться внизу, чтобы использовать последний газ, когда это необходимо, будет еще хуже. Это приведет к тому, что водолаз будет иметь отрицательную общую массу газа, переносимую в начале погружения с пустым компенсатором плавучести, поэтому компенсатор плавучести должен иметь достаточный объем, чтобы нейтрализовать этот избыток и любую дальнейшую потерю плавучести в гидрокостюме во время погружения. спуск. Расчет необходимого веса и объема плавучести можно произвести, если известна масса хранимого газа. Компенсация потери плавучести гидрокостюма немного сложнее и зависит от типа и толщины неопрена и площади поверхности костюма и лучше всего определяется экспериментально. Потеря плавучести сухого костюма может быть скорректирована за счет надувания.

Расчет массы газа в баллонах

Простой метод расчета массы объема газа - это вычисление массы в STP, при котором доступны значения плотности для газов. Масса каждого компонента газа рассчитывается для объема этого компонента, рассчитанного с использованием газовой фракции 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 1,251 кг / м 3 0 ° C, 1,01325 бар
Кислород 1,429 кг / м 3 0 ° C, 1,01325 бар

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

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

V 1 знак равно 12 литров на цилиндр × 2 цилиндра знак равно 24 литры
V 2 знак равно (24 л × 232 бар × 273 тыс.) / (1,013 бар × 293 тыс.) знак равно 5121 литры

Этого,

20% кислород знак равно 0,2 × 5496 знак равно 1024 литров знак равно 1.024 м 3
Масса кислорода знак равно 1,429 кг / м 3 × 1.024 м 3 знак равно 1,464 кг
30% гелий знак равно 0,3 × 5121 знак равно 1536 литров знак равно 1,536 м 3
Масса гелия знак равно 0,1786 кг / м 3 × 1,536 м 3 знак равно 0,274 кг
50% азот знак равно 0,5 × 5121 знак равно 2561 литров знак равно 2,561 м 3
Масса азота знак равно 1,251 кг / м 3 × 2,561 м 3 знак равно 3.203 кг
Общая масса газа смесь знак равно 4,941 кг

Масса гелия составляет небольшую часть от общей массы. и плотности кислорода и азота довольно похожи. Разумным приближением является использование объема при 20 ° C, игнорирование массы гелия и принятие всех компонентов найтрокса и воздуха равными 1,3 кг / м 3 .

Используя эти приближения оценки для предыдущего примера:
Масса смеси = 0,7 × 0.024m 3 / бара × 232 × 1,3 бара кг / м 3 = 5,1 кг
Этот метод редко будет путем столько же , сколько кг, что близко Достаточно для оценки плавучести для большинства аквалангов с открытым контуром.

Расчет плотности донной смеси

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

Пример: Trimix 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 msw, абсолютное давление можно принять равным 6 бар, а плотность будет 6 × 0,96488 = 5,78 кг / м 3. Это меньше верхнего предела в 6,2 кг / м 3, рекомендованного Энтони и Митчелл. , но больше, чем их предпочтительный предел 5,2 кг / м 3

Смотрите также

использованная литература