|
|
| Automaty oddechowe - czyli co w wodzie piszczy... |
|
Część III
Wybrane rozwiązania konstrukcyjne zapobiegające zamarzaniu
Problem zamarzania automatów oddechowych występuje w czasie nurkowań w polskich wodach bez względu na porę roku. Latem, do zamarznięcia automatu dochodzi najczęściej w warstwie podskokowej, gdzie temperatura wody wynosi zawsze 4°C. Wiosną, jesienią a zwłaszcza zimą zamarznięcie automatu może wystąpić na każdej głębokości nurkowania. Zachodzące w automacie oddechowym zjawiska rozprężania i dławienia (efekt Joule'a - Thompsona) powodują, iż w układzie redukcyjnym automatu oddechowego temperatura powietrza osiąga wartość ujemną. Wynikiem tego jest tworzenie się w przestrzeniach automatu kryształków lodu, które zakłócają prawidłową pracę automatu poprzez stałe otwarcie bądź zamknięcie przepływu mieszaniny oddechowej.
1. Wymiana ciepła
Podstawowym zadaniem rozwiązań konstrukcyjnych zmniejszających ryzyko zamarzania wewnętrznego jest pobieranie ciepła z wody i ogrzewanie czynnika oddechowego oraz elementów układu redukcyjnego. Stosowane są w tym celu materiały o dobrym przewodnictwie cieplnym a geometria elementów jest tak dobierana, by zapewnić jak największą powierzchnię wymiany ciepła.
Jedno z rozwiązań polega na integracji gniazda zaworu z korpusem automatu. Ciepło wody pobierane przez korpus przekazywane jest do gniazda. Ogrzaniu ulega zarówno układ redukcyjny jak i przepływający przez niego czynnik oddechowy. Rozwiązanie charakteryzuje się wysoką sprawnością przekazywania ciepła oraz prostotą wykonania.
Rys. 1. Zintegrowane gniazdo
Zwiększeniu powierzchni wymiany ciepła służą tzw. radiatory. Są to mosiężne elementy umieszczane najczęściej w pobliżu układu redukcyjnego. Przedstawiony poniżej radiator przekazuje ciepło do gniazda zaworu ogrzewając równocześnie powietrze dopływające do drugiego stopnia redukcji.
Rys. 2. Radiator na drugim stopniu redukcji
Ciekawym przykładem radiatora, który może być stosowany niezależnie od rodzaju konstrukcji automatu oddechowego jest opatentowana w Polsce tzw. grzałka Michalaka.
Rys. 3. Grzałka Michalaka
Montowana szeregowo na wężu średniego ciśnienia, ogrzewa przepływające przez nią powietrze zmniejszając ryzyko zamarznięcia układu redukcyjnego drugiego stopnia. Poprzez wykonanie w korpusie grzałki szeregu długich, równoległych otworów (przez które przepływa powietrze), radiator charakteryzuje się bardzo dużą powierzchnią wymiany ciepła.
Rys. 4. Zasada działania grzałki Michalaka
2. Izolacja od środowiska
Ochrona przed zamarzaniem zewnętrznym polega głównie na izolowaniu od otoczenia komory wodnej pierwszego stopnia redukcji automatu oddechowego.
Stosowanym najczęściej rozwiązaniem jest wypełnienie komory niezamarzającą substancją taką jak np. alkohol czy olej silikonowy. Po napełnieniu komory wodnej zostaje ona zamknięta dodatkowym, chroniącym przed wyciekami, elastycznym elementem, który przenosi sygnał o ciśnieniu hydrostatycznym niezbędny dla prawidłowej pracy automatu.
Rys. 5. Odizolowana komora wodna
Innym przykładem zabezpieczenia komory wodnej jest tzw. "komora sucha". Przestrzeń nad membraną sterującą wypełniona jest powietrzem a sygnał o ciśnieniu hydrostatycznym przenoszony jest za pośrednictwem dodatkowego elementu (transmitera).
Rys. 6. Sucha komora wodna
Przedstawione powyżej zabezpieczenia zmniejszają ryzyko oblodzenia komory wodnej oraz chronią ją przed zanieczyszczeniami.
3. Norma EN250
Sprzęt oddechowy przeznaczony do nurkowań w zimnej wodzie musi jako minimum posiadać parametry określone europejską normą EN250. Spełnianie warunków normy sprawdzane jest przez poddanie automatu oddechowego badaniom testowym.
Warunki testu:
| Temperatura wody |
2°C - 4°C |
| Czas trwania testu |
5 minut |
| Ciśnienie otoczenia |
6 bar (50 m głębokości) |
| Cykl oddechowy |
25 oddechów/min. |
| Objętość jednego oddechu |
2,5 l |
| Przepływ |
62,5 l/min. |
Cykl oddechowy realizowany jest przez urządzenie symulujące pracę płuc nurka. W czasie trwania testu nie może dojść do samoczynnego przepływu powietrza. O dopuszczeniu automatu do nurkowań w warunkach zimnej wody decydują zmierzone podczas testu parametry.
Wymagane parametry:
| Maksymalna praca oddechowa |
3 J/l |
| Maksymalne podciśnienie wdechu |
25 mbar |
| Maksymalne nadciśnienie wydechu |
25 mbar |
| Maksymalne nadciśnienie wdechu |
5 mbar |
Poniższy wykres przedstawia przykładową charakterystykę automatu uzyskaną podczas testu.
Rys. 7. Charakterystyka użytkowa automatu oddechowego
Sprzęt spełniający warunki normy EN250 posiada na korpusie odpowiednie oznaczenie. Dodatkowo, informacje o spełnieniu normy można znaleźć w instrukcji urządzenia.
Zamarzanie układu redukcyjnego może wystąpić zarówno na pierwszym jak i na drugim stopniu automatu oddechowego. Zależy to od jego konstrukcji, techniki użytkowania oraz wilgotności powietrza. Źródłem wilgoci na drugim stopniu redukcji jest para wodna zawarta w wydychanym przez nurka powietrzu, woda przedostająca się przez ustnik do komory powietrznej oraz wilgotne powietrze pobierane z butli. Źródłem wilgoci na pierwszym stopniu redukcji może być woda wypełniająca komorę wodną lub powietrze pobierane z butli nurkowej.
W części III niniejszego artykułu wykorzystano fragmenty książki "Nurkowanie pod lodem" autorstwa Jacka Paradowskiego. Zainteresowane osoby znajdą w niej szeroko omówione problemy zamarzania automatów oddechowych oraz techniki nurkowania w zimnej wodzie.
<< część I
<< część II
Jacek Paradowski - Nowa AMA
|
|
|