Слово ребризер является производным от английского слова BREATH, обозначающего дыхание и приставки RE, которая говорит нам о повтотрении какого-либо действия.
Таким образом мы получили название дыхательного аппарата, позволяющего использовать для дыхания газ в режиме рециркуляции. При обязательном условии, что углекислота, выделяющаяся в процессе дыхания удаляется из дыхательного контура специальными средствами, а очищенная от излишней углекислоты газовая смесь обогощается кислородом и становится пригодной для дыхания.
Существует большое количество переделок коммерческих, военных и спортивных аппаратов для дыхания, использующих принципы замкнутого цикла, но всё это, разумеется, делается неофициально и под личную ответственность переделавшего и/или использующего их водолаза, а обеспечение VIP встречи в Чистилище не входит в программу страхового покрытия.
Ребризеры замкнутого цикла
Кислородный ребризер замкнутого типа — O2-CCR
Это родоначальник ребризеров вообще. Первый такой аппарат был создан и применен британским изобретателем Генри Флюссом в середине XIX века при работе в затопленной шахте. Кислородный ребризер замкнутого цикла имеет все основные детали, характерные для ребризера любого типа: дыхательный мешок, канистра с химпоглотителем, дыхательные шланги с клапанной коробкой, байпасный клапан (ручной или автоматический), травящий клапан и баллон с редуктором высокого давления. Принцип работы следующий: кислород из дыхательного мешка поступает через невозвратный клапан в легкие водолаза, оттуда через другой невозвратный клапан кислород и образовавшийся при дыхании углекислый газ попадает в канистру химпоглотителя, где углекислый газ связывается поглотителем, а оставшийся кислород возвращается в дыхательный мешок. Кислород, потребленный водолазом, восполняется путем его подачи в мешок с помощью автоматического или ручного байпасного клапана. При погружении обжим дыхательного мешка компенсируется либо за счет срабатывания автоматического байпасного клапана, либо с помощью ручного клапана, управляемого самим водолазом. Надо заметить, что, несмотря на название «замкнутый», любой ребризер замкнутого цикла выпускает через травящий клапан пузырьки газа во время всплытия. Чтобы избавиться от пузырей, на травящие клапаны устанавливают колпачки из мелкой сетки или поролона. Это простое устройство весьма эффективно и снижает диаметр пузырьков до 0,5 мм. Такие пузырьки полностью растворяются в воде уже через полметра и не демаскируют водолаза на поверхности.
Ограничения, присущие кислородным ребризерам замкнутого цикла, обусловлены в первую очередь тем, что в данных аппаратах применяется чистый кислород, парциальное давление которого и является ограничивающим фактором по глубине погружения. Так, в любительском дайвинге, этот предел составляет 1,6 ата, что ограничивает глубину погружения 6-ю метрами в теплой воде, при минимальной физической нагрузке.
Ребризер замкнутого цикла с ручной подачей кислорода — mCCR или KISS
Эта система называется ещё K.I.S.S. (Keep It Simple Stupid) и изобретена канадцем Гордоном Смитом. Это ребризер замкнутого цикла с приготовлением смеси «на лету» (selfmixer), но в максимально простом исполнении. Принцип работы аппарата состоит в том, что используются 2 газа. Первый, называемый дилюентом, автоматически или вручную подается в дыхательный мешок аппарата через легочной автомат или байпасный клапан соответственно для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении. Второй газ (кислород) подается в дыхательный мешок через калиброванную дюзу с постоянной скоростью, меньшей, однако, чем темп потребления кислорода водолазом (примерно 0,8-1,0 литров в минуту). При погружении водолаз обязан сам контролировать парциальное давление кислорода в дыхательном мешке по показаниям электрохимических датчиков парциального давления кислорода и добавлять недостающий кислород с помощью ручного клапана подачи. На практике это выглядит так: перед погружением водолаз добавляет в дыхательный мешок какое-то количество кислорода, устанавливая по датчикам требуемое парциальное давление кислорода (в пределах 0,4-0,7 ата). В процессе погружения для компенсации обжима на глубине в дыхательный мешок автоматически или вручную добавляется дилюэнт, снижая концентрацию кислорода в мешке, но парциальное давление кислорода всё равно остается относительно стабильным из-за роста давления при увеличении глубины. Достигнув запланированной глубины, водолаз с помощью ручного клапана устанавливает запланированное парциальное давление кислорода (обычно 1,3) работает на грунте, раз в 10-15 минут контролируя показания датчиков парциального давления кислорода и добавляя при необходимости кислород для поддержания необходимого парциального давления. Обычно за 10-15 минут парциальное давление кислорода снижается на 0,2-0,5 ата в зависимости от физической нагрузки.
В качестве дилюэнта может использоваться не только воздух, но и тримикс, гелиокс и другие, более экзотические смеси, что позволяет погружаться с таким аппаратом на весьма приличные глубины, однако относительное непостоянство парциального давления кислорода в дыхательном контуре затрудняет точный расчет декомпрессии. Обычно с аппаратами имеющими только индикацию парциального давления кислорода в контуре погружаются не глубже 40 метров. Если же к контуру подключен компьютер, способный отслеживать парциальное давление кислорода в контуре и рассчитывать декомпрессию на лету, то глубина погружения может быть увеличена (еще для этого потребуется внести изменения в конструкцию дюзы, подающей кислород). Самым глубоким погружением с аппаратом подобного типа можно считать погружение Матиаса Пфайзера, нырнувшего в Хургаде на 160 метров. Кроме датчиков парциального давления кислорода Матиас использовал еще и компьютер с кислородным датчиком, который отслеживал парциальное давление кислорода в смеси и рассчитывал декомпрессию с учетом всех изменений дыхательного газа.
Ребризер замкнутого цикла с электронным управлением — eCCR
Первый в истории такой аппарат был изобретен Вальтером Старком и назывался Electrolung. Принцип функционирования состоит в том, что дилюент подается ручным или автоматическим клапаном для компенсации обжима дыхательного мешка при погружении, а кислород подается с помощью электромагнитного клапана, управляемого микропроцессором. Микропроцессор опрашивает 3 кислородных датчика, сравнивает их показания и усредняя два ближайших, выдает сигнал на соленоидный клапан. Показания третьего датчика, отличающиеся от двух других сильнее всего — игнорируются. Обычно соленоидный клапан срабатывает раз в 3-6 секунд в зависимости от потребления кислорода дайвером.
Погружение выглядит примерно так: водолаз вводит в микропроцессор два-три значения парциального давления кислорода, которые электроника будет поддерживать на разных этапах погружения. Обычно это 0,4, 0,7 ата для выхода с поверхности на рабочую глубину и 1,3 ата для нахождения на глубине, прохождения декомпрессии и всплытия. В процессе погружения пользователь обязан контролировать работу микропроцессора для выявления возможных проблем с электроникой и датчиками.
Конструктивно ребризеры замкнутого цикла с электронным управлением практически не имеют ограничений по глубине и реальная глубина, на которой возможно их использование, обусловлена в основном погрешностью кислородных датчиков, надежностью датчиков давления окружающей среды и прочностью корпуса микропроцессора. Обычно предельная глубина составляет 150—200 метров. Других ограничений электронные ребризеры замкнутого цикла не имеют. Важно помнить, что обычные компьютеры и декомпрессионные таблицы не подходят для погружений с электронными ребризерами, поскольку парциальное давление кислорода остается неизменным на протяжении практически всего погружения. С ребризерами такого типа должны использоваться либо специальные компьютеры (VR-3, VRX, Shearwater Predator, DiveRite NitekX, HS Explorer).
Ребризеры полузамкнутого цикла
Ребризер полузамкнутого цикла с активной подачей — aSCR
Ребризер полузамкнутого цикла с пассивной подачей — pSCR
Принцип работы аппарата состоит в том, что на каждом цикле вдоха/выдоха часть газа из контура ребризера принудительно стравливается в воду (в разных аппаратах это количество составляет от 1/12 до 1/3 от объёма вдоха). Соотношение объема стравливаемого газа к общему объему газа в аппарате постоянно (эта характеристика задается производителем ребризера). Стравленный в воду газ замещается свежим газом из баллона посредством автоматического байпаса.
Такой принцип позволяет использовать в качестве дыхательной смеси любые газы и весьма точно поддерживать парциальное давление кислорода в дыхательном контуре вне зависимости от физической нагрузки. Поскольку подача дыхательного газа осуществляется только на вдох, а не постоянно, как в случае с ребризерами с активной подачей, то ребризер полузамкнутого цикла с пассивной подачей ограничен по глубине только парциальным давлением кислорода в дыхательном контуре.
Простой принцип работы, полностью основанный на механике, высокая надежность и отсутствие ограничений по глубине делают аппараты этого типа весьма востребованными в сложном техническом и пещерном дайвинге. С другой стороны, существуют модели pSCR, разработанные специально для рекреационных дайверов. Их также отличает высокая надёжность и отсутствие необходимости специального контроля дайвера за работой аппарата.
Механический селфмиксер — mSCR
Весьма редкая конструкция ребризера полузамкнутого цикла. Первый такой аппарат был создан и испытан Draeger в 1914 году. Принцип работы следующий: имеются 2 газа — кислород и дилюент, которые подаются через калиброванные дюзы в дыхательный мешок, как в ребризере полузамкнутого цикла с активной подачей. Причем, подача кислорода осуществляется с постоянной объемной скоростью, как в замкнутом ребризере с ручной подачей, а дилюэнт поступает через дюзу с дозвуковой скоростью истечения, причем количество подаваемого дилюэнта увеличивается с увеличением глубины. Компенсация обжима дыхательного мешка осуществляется подачей дилюэнта через автоматический байпасный клапан, а избытки дыхательной смеси стравливаются в воду так же, как в случае с ребризером полузамкнутого цикла с активной подачей. Таким образом, только за счет изменения давления воды в процессе погружения происходит изменение параметров дыхательной смеси, причем в сторону уменьшения концентрации кислорода при увеличении глубины. Механическим селфмиксерам свойственно изменение концентрации кислорода в дыхательном мешке при изменении физической нагрузки, и это прямое следствие того, что их принцип действия очень схож с принципом, по которому построены полузамкнутые ребризеры с активной подачей.
Ограничения по глубине для механического селфмиксера такие же, как для ребризера полузамкнутого цикла с активной подачей с тем исключением, что только установочное давление кислородного редуктора должно превышать давление окружающей среды в 2 и более раз. По времени же селфмиксер в основном ограничен объемом газа-дилюэнта, скорость подачи которого увеличивается с глубиной. В качестве газа-дилюэнта могут использоваться воздух, тримикс и гелиокс.
Ребризер полузамкнутого цикла с активной подачей с приготовлением смеси в процессе подачи
Очень редкая конструкция ребризера полузамкнутого цикла. Данный тип ребризера по своему принципу работы полностью аналогичен ребризеру полузамкнутого цикла с активной подачей за исключением того, что дыхательная смесь приготавливается не заранее, а в процессе работы ребризера. Принцип работы следующий: имеются 2 газа, которые подаются через калиброванные дюзы в дыхательный мешок, так же как в ребризере полузамкнутого цикла с активной подачей. Подача и кислорода и дилюэнта происходит с постоянной скоростью не зависимо от глубины, при этом газы смешиваются в дыхательном мешке. В зависимости от скорости подачи кислорода и дилюэнта, мы получаем нужный нам газ. Данному типу ребризера присущи все недостатки, что и ребризеру полузамкнутого типа с активной подачей, кроме того, он сложнее конструктивно и требует как минимум два баллона с газами (в то время как для нормальной работы aSCR необходим только один баллонон с газом). Преимущество ребризеров этого типа состоит в том, что нет нужды заранее готовить дыхательную смесь и есть возможность задавать нужный газ в контуре (регулируя скорость подачи О2 и дилюента) не меняя исходные газы, а лишь их пропорцию. В качестве газа-дилюэнта могут использоваться: воздух, Trimix и HeliOx.
Регенеративные ребризеры
Поскольку коэффициент регенерации в регенеративном веществе непостоянен и зависит от множества неподдающихся учету факторов, таких, как, например, температура воды, то без датчика парциального давления кислорода невозможно точно определить содержание кислорода в дыхательном контуре ребризера. Ограничения для данного аппарата заложены в самой его конструкции и, кроме непредсказуемости содержания кислорода, обусловлены еще и применением крайне опасных регенеративных веществ. Если на вещество попадет вода — начинается бурная реакция с выделением кислорода и тепла, что, при протечке аппарата означает смерть на глубине.
Регенеративное вещество ЗАПРЕЩЕНО к провозу на самолетах, хотя, известны случаи, когда некоторые недоумкии-самодельщики провозили его в багаже, не считаясь с риском взрыва на борту самолета. Ни одна из стран, кроме СССР, не запустила в серию подобные аппараты.
