Аппараты с полузамкнутым циклом дыхания

В поисках компромиссного решения проблем, связанных с преодолением ограничений глубины погружения в кислородных дыхательных аппаратах с замкнутым циклом дыхания и времени пребывания под водой в аппаратах с открытым циклом дыхания, которые предусматривают использование для дыхания сжатого воздуха, были разработаны аппараты с полузамкнутым циклом дыхания, которые работают на различных смесях кислорода и азота в зависимости от глубины погружения.

Конструкция этих аппаратов аналогична конструкции дыхательных аппаратов с замкнутым циклом, за исключением того, что газовая смесь подается водолазу с определенной скоростью в зависимости от глубины погружения. Избыток газа выходит из дыхательного мешка через стравливающий клапан. Используемые здесь газовые смеси более богаты кислородом по сравнению с воздухом. Основные цели, которые преследуются при этом, состоят в поддержании необходимого парциального давления кислорода в дыхательном мешке, в поглощении углекислого газа, в избавлении от излишних количеств азота при минимальных непроизводительных потерях кислорода. Одна из основных характеристик таких аппаратов заключается в том, что кислород в них должен подаваться с большей скоростью по сравнению со скоростью его потребления. При решении вопроса о составе дыхательных смесей при использовании указанных аппаратов следует всегда иметь в виду возможность возникновения такой ситуации, которая потребует немедленного всплытия водолаза на поверхность. Поэтому содержание кислорода в дыхательном мешке должно быть не ниже 20% независимо от глубины погружения и величины парциального давления кислорода в газовой смеси. На практике было показано, что максимальная скорость потребления кислорода при использовании таких аппаратов составляет 2 л/мин. При пребывании водолаза под водой подача дыхательной смеси может производиться и с более высокой скоростью, при этом часть смеси может остаться непотребленной. Некоторый ее избыток остается в дыхательном мешке.

1.         Скорость подачи газовых смесей. Зная дыхательные потребности водолаза и принимая во внимание необходимость поддержания 20% концентрации кислорода в дыхательном мешке, удалось вычислить точные скорости подачи газовых смесей, которые выглядят следующим образом.

Аппараты с полузамкнутым циклом дыхания

2.         Максимальная безопасная глубина погружения. Далее необходимо было определить максимальную глубину погружения водолазов, на которой можно пользоваться газовыми смесями без риска появления признаков кислородного отравления. При выполнении работы на глубине содержание кислорода в дыхательном мешке данных аппаратов обычно падает до 20% уровня. Когда водолаз находится в состоянии покоя, уровень содержания кислорода в дыхательном мешке аппарата приближается к уровню содержания кислорода в подаваемой газовой смеси.

Принято считать, что взрослый человек в состоянии покоя потребляет в среднем около 250 мл кислорода в минуту.

При использовании аппаратов с полузамкнутым циклом дыхания можно определить как общую скорость подачи газовой смеси, так и скорость подачи кислорода, исходя из процентного содержания кислорода в газовой смеси. Так, например, при использовании газовой смеси с 40% содержанием кислорода и скоростью ее подачи 8 л/мин скорость подачи кислорода будет составлять 3,2 л/мин. При этом безопасная глубина погружения будет равна 42 м. При использовании других газовых смесей расчетная безопасная глубина погружения выглядит следующим образом.

Аппараты с полузамкнутым циклом дыхания

3.         Безопасные глубины погружения при дыхании азотнокислородными смесями. На практике могут сложиться такие условия, при которых в результате использования одной из описанных выше газовых смесей в течение определенного периода водолазу может потребоваться декомпрессия вследствие растворения в его крови и тканях избыточного количества азота.

Аппараты с полузамкнутым циклом дыхания

Известно, что на глубине большие количества азота распределяются в организме водолаза при физической нагрузке. Так как при пребывании на глубине водолаз не только работает, но и отдыхает, обычно за среднюю величину потребления кислорода принимают 1,3 л/мин.

Аппараты с полузамкнутым циклом дыхания

В настоящее время при работе с аппаратами с полузамкнутым циклом используются только три азотно-кислородные смеси. Скорости подачи этих смесей и максимальные безопасные глубины погружения водолазов при использовании аппаратов с полузамкнутым циклом дыхания представлены в табл. 17.

В тех случаях, когда имеется вероятность превышения глубин и времени погружения, не требующих декомпрессии, график всплытия должен основываться на данных таблицы погружения на такую же глубину при дыхании человека воздухом. Эти эквивалентные глубины представлены на рис. 55.

Смотрите также