Rebreather ( z angl . re - předpona označující opakování akce a z angl . dech - dýchání, inhalace ) - dýchací přístroj , ve kterém se oxid uhličitý uvolněný při dýchání pohlcuje chemickým složením (chemický absorbér), následně směs je obohacen o kyslík a je inhalován. Ruský název pro rebreather je izolační dýchací přístroj ( IDA , IzoDykhAp ). Stejný princip je použit v zařízeních, jako je "kyslíková izolační plynová maska" (KIP, KIZP), které byly používány ve státních požárních službách ministerstva vnitra. [jeden]
Toto je předek rebreatherů obecně. První takový přístroj vytvořil a používal britský vynálezce Henry Fluss v polovině 19. století při práci v zatopeném dole. Kyslíkový rebreather s uzavřeným okruhem má všechny základní části rebreatheru jakéhokoli typu: protiplíce, kanystr chemického absorbéru, dýchací hadice s ventilovou skříní, obtokový ventil (manuální nebo automatický), vypouštěcí ventil a láhev s vysokotlakým reduktorem . Princip činnosti je následující: kyslík z dýchacího vaku vstupuje zpětným ventilem do plic potápěče, odtud přes další zpětný ventil kyslík a oxid uhličitý vznikající při dýchání vstupuje do kanystru chemického absorbéru, kde se oxid uhličitý je vázán natronovým vápnem a zbývající kyslík se vrací do dýchacího vaku. Kyslík nahrazující ten spotřebovaný potápěčem je dodáván do dýchacího vaku přes kalibrovanou trysku rychlostí přibližně 1 až 1,5 litru za minutu, nebo je přidáván potápěčem pomocí ručního ventilu. Při potápění je stlačení protiplíce kompenzováno buď aktivací automatického obtokového ventilu nebo ručním ventilem ovládaným samotným potápěčem. Je třeba poznamenat, že navzdory názvu „uzavřený“ jakýkoli rebreather s uzavřeným okruhem uvolňuje bubliny dýchacího plynu přes evakuační ventil během výstupu. Chcete-li se zbavit bublin, jsou na leptacích ventilech instalovány uzávěry z jemné síťoviny nebo pěnové pryže. Toto jednoduché zařízení je velmi účinné a snižuje průměr bubliny na 0,5 mm. Takové bublinky se ve vodě zcela rozpustí již po půl metru a nedemaskují potápěče na hladině.
Omezení spojená s uzavřeným okruhem kyslíkových rebreatherů jsou způsobena především tím, že tato zařízení používají čistý kyslík, jehož parciální tlak je limitujícím faktorem hloubky potápění. Takže ve sportovních (rekreačních a technických) tréninkových systémech je tato hranice 1,6 ata, což omezuje hloubku ponoření na 6 metrů v teplé vodě s minimální fyzickou námahou. V námořnictvu NSR je tento limit 8 metrů a v námořnictvu SSSR - 20 metrů.
Tento systém se také nazývá KISS (Keep It Simple Stupid) a vynalezl jej Kanaďan Gordon Smith. Jedná se o uzavřený rebreather s průběžnou přípravou směsi (selfmixer), ale v co nejjednodušším provedení. Princip činnosti zařízení spočívá v použití 2 plynů. První, nazývané ředidlo , je automaticky nebo ručně přiváděno do protiplíce přístroje prostřednictvím plicního ventilu nebo obtokového ventilu, aby se kompenzovalo stlačení protilátek při ponoru. Druhý plyn (kyslík) je přiváděn do dýchacího vaku kalibrovaným otvorem konstantní rychlostí, avšak nižší, než je rychlost spotřeby kyslíku potápěčem (asi 0,8-1,0 litru za minutu). Při potápění musí potápěč sám řídit parciální tlak kyslíku v dýchacím vaku podle údajů elektrolytických čidel parciálního tlaku kyslíku a doplňovat chybějící kyslík pomocí ručního přívodního ventilu. V praxi to vypadá takto: potápěč před potápěním přidá do dýchacího vaku určité množství kyslíku a pomocí senzorů nastaví požadovaný parciální tlak kyslíku (v rozmezí 0,4-0,7 atm). Během ponoru je do dýchacího vaku automaticky nebo ručně přidáván ředící plyn, aby se kompenzovala hloubka, čímž se snižuje koncentrace kyslíku ve vaku, ale parciální tlak kyslíku stále zůstává relativně stabilní kvůli zvýšení tlaku vodního sloupce. Po dosažení plánované hloubky potápěč pomocí ručního ventilu nastaví jakýkoli parciální tlak kyslíku (obvykle 1,3), pracuje na zemi, sleduje hodnoty senzorů parciálního tlaku kyslíku každých 10-15 minut a v případě potřeby přidává kyslík k udržení. požadovaný parciální tlak. Obvykle se za 10-15 minut parciální tlak kyslíku sníží o 0,2-0,5 atm v závislosti na fyzické aktivitě.
Jako ředící plyn lze použít nejen vzduch, ale i trimix nebo heliox , což umožňuje potápění s takovým přístrojem do velmi slušných hloubek, nicméně relativní variabilita parciálního tlaku kyslíku v dýchacím okruhu ztěžuje přesný výpočet dekomprese. Obvykle s přístroji, které mají pouze indikaci parciálního tlaku kyslíku v okruhu, se nepotápí hlouběji než 40 metrů. Pokud je k okruhu připojen počítač, který dokáže monitorovat parciální tlak kyslíku v okruhu a vypočítat dekompresi za běhu, pak lze hloubku ponoru zvýšit. Za nejhlubší ponor s přístrojem tohoto typu lze považovat ponor Matthiase Pfizera, který se potopil v Hurghadě do 160 (sto šedesáti) metrů. Kromě senzorů parciálního tlaku kyslíku používal Matthias také počítač VR-3 s kyslíkovým senzorem, který monitoroval parciální tlak kyslíku ve směsi a vypočítával dekompresi s přihlédnutím ke všem změnám dýchacího plynu.
Existuje velké množství konverzí komerčních, vojenských a sportovních rebreatherů na systém KISS, ale to vše je samozřejmě neoficiální a na osobní zodpovědnost potápěče, který je konvertoval a používá.
Vlastně skutečný rebreather s uzavřenou smyčkou (elektronicky řízený selfmixer). První takový přístroj v historii vynalezl Walter Stark a jmenoval se Electrolung. Princip činnosti spočívá v tom, že ředicí plyn (vzduch nebo trimix nebo heliox ) je přiváděn ručním nebo automatickým obtokovým ventilem pro kompenzaci stlačení dýchacího vaku během potápění a kyslík je dodáván mikroprocesorem řízeným elektromagnetickým ventilem . Mikroprocesor se dotazuje 3 kyslíkových senzorů, porovnává jejich naměřené hodnoty a zprůměruje dva nejbližší, vyšle signál do elektromagnetického ventilu. Údaje třetího senzoru, které se nejvíce liší od ostatních dvou, jsou ignorovány. Typicky se solenoidový ventil spustí každých 3-6 sekund, v závislosti na spotřebě kyslíku potápěče.
Ponor vypadá asi takto: potápěč zadá do mikroprocesoru dvě hodnoty parciálního tlaku kyslíku, které bude elektronika udržovat v různých fázích ponoru. Obvykle je to 0,7 ata pro výstup z povrchu do pracovní hloubky a 1,3 ata pro pobyt v hloubce, průchod dekompresí a stoupání do 3 metrů. Přepínání se provádí páčkovým spínačem na konzole rebreatheru. Během ponoru musí potápěč sledovat činnost mikroprocesoru, aby identifikoval možné problémy s elektronikou a senzory.
Konstrukčně nemají elektronicky řízené rebreathery s uzavřeným cyklem prakticky žádná omezení hloubky a skutečná hloubka, ve které je lze použít, je způsobena především chybou kyslíkových senzorů a pevností pouzdra mikroprocesoru. Obvykle je maximální hloubka 150-200 metrů. Elektronické rebreathery s uzavřeným okruhem nemají žádná další omezení. Hlavní nevýhodou těchto rebreatherů, která výrazně omezuje jejich distribuci, je vysoká cena samotného aparátu a spotřebního materiálu. Je důležité si pamatovat, že běžné počítače a dekompresní stoly nejsou vhodné pro potápění s elektronickými rebreathery, protože parciální tlak kyslíku zůstává po většinu ponoru konstantní. U tohoto typu rebreatheru je nutné použít buď speciální počítače (VR-3, VRX, Shearwater Predator, DiveRite NitekX, HS Explorer), nebo je třeba ponor předem vypočítat pomocí programů, jako je Z-Plan nebo V-Planer. nejnižší možný parciální tlak kyslíku (zároveň je nutné přísně hlídat, aby hodnota parciálního tlaku neklesla pod vypočítanou, jinak se mnohonásobně zvyšuje riziko získání DCS ). Oba programy jsou doporučeny pro použití výrobci a výrobci všech elektronických rebreatherů.
Jedná se o nejběžnější typ rebreatheru používaného ve sportovním potápění. Princip jeho fungování spočívá v tom, že do dýchacího vaku je přiváděna konstantní rychlostí přes kalibrovanou trysku dýchací směs EANx Nitrox . Rychlost posuvu závisí pouze na koncentraci kyslíku ve směsi, nezávisí však na hloubce ponoření a fyzické aktivitě. Koncentrace kyslíku v dýchacím okruhu tak zůstává během neustálého cvičení konstantní. Je zřejmé, že při tomto způsobu dodávání dýchacího plynu dochází k jeho přebytku, který je odváděn do vody přes evakuační ventil. Výsledkem je, že polouzavřený cyklus rebreather uvolňuje několik bublin dýchací směsi nejen během výstupu, ale také s každým výdechem potápěče. Asi 1/5 vydechovaného plynu je odvzdušněna. Pro zvýšení utajení mohou být na leptací ventily instalovány kryty-deflektory, podobné těm, které se používají v kyslíkových rebreatherech s uzavřeným cyklem.
V závislosti na koncentraci kyslíku v dýchací směsi EANx (Nitrox) se může průtok měnit od 7 do 17 litrů za minutu, takže doba strávená v hloubce při použití polouzavřeného okruhu rebreatheru závisí na objemu láhve s dýchacím plynem . Hloubka ponoření je omezena parciálním tlakem kyslíku v dýchacím vaku (neměl by překročit 1,6 atm) a nastaveným tlakem reduktoru. Faktem je, že výstup plynu přes kalibrovanou trysku má nadzvukovou rychlost , což vám umožňuje udržet průtok nezměněný, dokud nastavený tlak reduktoru dvakrát nebo vícekrát překročí okolní tlak.
Princip činnosti přístroje spočívá v tom, že část vydechovaného plynu je násilně odváděna do vody (obvykle 1/7 až 1/5 objemu nádechu) a objem dýchacího vaku je zjevně menší než objem plíce potápěče. Díky tomu je pro každý nádech přiváděna čerstvá část dýchacího plynu přes plicní přístroj do dýchacího okruhu. Tento princip umožňuje používat jako dýchací směs jakékoli jiné plyny než vzduch a velmi přesně udržovat parciální tlak kyslíku v dýchacím okruhu bez ohledu na fyzickou aktivitu a hloubku. Vzhledem k tomu, že přívod dýchacího plynu je pouze inhalační, a nikoli neustále, jak je tomu u aktivně dodávaných rebreatherů, je pasivně dodávaný rebreather s polouzavřeným okruhem omezen do hloubky pouze parciálním tlakem kyslíku v dýchacím okruhu. Významným negativním bodem v konstrukci rebreatherů s polouzavřeným cyklem s pasivním napájením je, že automatika je aktivována dýchacími pohyby potápěče, což znamená, že intenzita dýchání je zjevně větší než u jiných typů přístrojů. Zařízení využívající podobný princip činnosti preferují podvodní speleologové a vyznavači výuky DIR v potápění.
Velmi vzácný design polouzavřeného cyklu rebreatheru. První takový přístroj byl vytvořen a testován společností Drägerwerk v roce 1914. Princip činnosti je následující: jsou zde 2 plyny (kyslík a ředidlo), které jsou přiváděny přes kalibrované trysky do dýchacího vaku, jako u polouzavřeného rebreatheru s aktivním přívodem. Kromě toho se přívod kyslíku provádí konstantní objemovou rychlostí, jako v uzavřeném rebreatheru s ručním přívodem, a ředidlo vstupuje otvorem při podzvukovém průtoku a množství dodávaného ředidla se zvyšuje s hloubkou. Kompenzace stlačení dýchacího vaku se provádí přívodem ředidla přes automatický obtokový ventil a přebytečná dýchací směs je vypouštěna do vody stejným způsobem jako u rebreatheru s polouzavřeným cyklem s aktivním přívodem. Tedy pouze změnou tlaku vody během ponoru se mění parametry dýchací směsi a to ve směru poklesu koncentrace kyslíku s rostoucí hloubkou. Mechanické selfmixery mají tendenci měnit koncentraci kyslíku v dýchacím vaku se změnami fyzické aktivity a je to přímý důsledek toho, že jejich princip fungování je velmi podobný principu, na kterém jsou postaveny polouzavřené rebreathery s aktivním přívodem.
Hloubkové limity pro mechanický samosměšovač jsou stejné jako pro polouzavřený okruhový rebreather s aktivním napájením s tou výjimkou, že pouze nastavený tlak kyslíkového reduktoru musí být 2 a vícenásobkem okolního tlaku. Časově je samosměšovač limitován především objemem ředicího plynu, jehož průtok s hloubkou roste. Jako ředicí plyn lze použít vzduch, Trimix a HeliOx .
Velmi vzácný design polouzavřeného cyklu rebreatheru. Tento typ rebreatheru je svým principem činnosti zcela podobný rebreatheru s polouzavřeným cyklem s aktivním přívodem, až na to, že dýchací směs není připravována předem, ale během provozu rebreatheru. Princip činnosti je následující: jsou zde 2 plyny (kyslík a ředidlo), které jsou přiváděny kalibrovanými tryskami do protiplíce, stejně jako v polouzavřeném okruhu rebreather s aktivním přívodem. Kyslík i ředidlo jsou dodávány konstantní rychlostí bez ohledu na hloubku, přičemž plyny se mísí v protiplících. V závislosti na rychlosti dodávky kyslíku a ředidla získáme plyn, který potřebujeme. Tento typ rebreatheru má všechny nevýhody polouzavřeného rebreatheru s aktivním napájením, navíc je konstrukčně složitější a vyžaduje minimálně dvě plynové lahve (zatímco pro běžný provoz aSCR stačí pouze jedna plynová lahev). Výhodou tohoto typu rebreatherů je, že není potřeba předpřipravovat dýchací směs a je možné nastavit požadovaný plyn v okruhu (úpravou průtoku O2 a ředidla) bez změny zdrojových plynů, ale pouze jejich podíl. Lze použít následující ředicí plyny: vzduch, Trimix a HeliOx .
Regenerační rebreathery mohou fungovat v uzavřených i polouzavřených režimech dýchání. Jejich hlavním rozdílem je, že kromě (místo) obvyklého absorbéru oxidu uhličitého se používá regenerační látka: O3 (o-tri), ERW nebo OKCh-3, vytvořená na bázi peroxidu sodného . Regenerační látka je schopna nejen absorbovat oxid uhličitý, ale také uvolňovat kyslík. Princip činnosti regeneračního rebreatheru spočívá v tom, že spotřeba kyslíku potápěče je kompenzována nejen přísunem čerstvé dýchací směsi z tlakové láhve, ale také uvolňováním kyslíku regenerační látkou.
Klasickými zástupci regeneračních rebreatherů jsou přístroje IDA-59, IDA-71, IDA-72, IDA-75, IDA-85.
Samostatně lze za nejúspěšnější konstrukci označit zařízení typu IDA-71, která se stále používají v jednotkách bojových plavců a průzkumných potápěčů. Konstrukce zařízení a princip jeho fungování jsou jednoduché a cenově dostupné. Při správném použití je velmi spolehlivý. Navzdory svému „úctyhodnému“ stáří (v zásadě je zařízení považováno za morálně zastaralé) je považováno za nejúspěšnější konstrukci zařízení tohoto typu a stále se vyrábí ( závod Respirator ). Přístroje IDA-75 a IDA-85 byly vyráběny v experimentálních sériích, ale kvůli rozpadu SSSR se do výroby nedostaly. Po rozpadu SSSR konstrukční kanceláře dosud nevynalezly zařízení, které by svými vlastnostmi překonalo IDA-71.
Dekompresní režimy se nepoužívají při sestupech v aparátech s uzavřeným cyklem na čistém kyslíku. Podle pravidel Navy Diving Service Rules jsou ponory s čistým kyslíkem povoleny do hloubek až 20 metrů. Při použití směsí typu AKS a AAKS jsou povoleny bezdekompresní sestupy do hloubek až 40 metrů - v přístroji IDA-71 a do 60 metrů v přístrojích IDA-75 a IDA-85. Maximální povolená doba bez dekomprese v těchto hloubkách je 30 minut. Při překročení stanovené doby pobytu je výstup proveden v souladu s dekompresním režimem.