Ребризер - это рециркуляционный дыхательный аппарат, то есть такой аппарат, в котором в отличие от акваланга (SCUBA) при выдохе дыхательная смесь не удаляется в воду совсем или удаляется не полностью. Вместо этого отработанная смесь обрабатывается для возможности повторного дыхания ей (re-breathe - повторный вдох). Для этого нужно удалить из смеси двуокись углерода (углекислый газ) и добавить в смесь кислород .
Первая задача решается во всех ребризерах одинаково - в их составе всегда имеется включенная в дыхательный контур емкость (поглотительная канистра), которая заполнена химическим веществом, активно поглощающим углекислый газ.
Вторая задача - добавление в смесь кислорода - решается в различных типах ребризеров по разному. Давайте рассмотрим это поподробнее...

Какие бывают ребризеры?

Все ребризеры по принципу действия можно разделить на две большие группы: полузамкнутые и полностью замкнутые .
В замкнутых ребризерах (CCR - Closed Circuit Rebreathers) выдыхаемая смесь полностью поступает на переработку и после удаления углекислого газа в нее добавляется чистый кислород. Нельзя сказать, что смесь у этих типов ребризеров совсем не вытравливается в воду, скорее она не вытравливается при плавании на постоянной глубине. При всплытии, то есть при уменьшении внешнего давления, дыхательная смесь расширяется и ее излишек удаляется в воду через травящий клапан.
Полузамкнутые ребризеры (SCR - Semi Closed Rebreathers) отличаются от замкнутых тем, что смесь из дыхательного контура удаляется даже при плавании на постоянной глубине, но количество удаляемой смеси намного меньше, чем у обычного акваланга. Удаление части смеси необходимо потому, что для поддержания необходимого уровня кислорода в дыхательной смеси здесь используется не чистый кислород, а искуственные дыхательные смеси типа Nitrox, Trimix и Heliox. Поэтому необходимо удалять избыток нейтральных газов: азота и гелия.
В свою очередь и замкнутые и полузамкнутые ребризеры могут быть нескольких типов по принципу, которым поддерживается оптимальный состав дыхательной смеси.
Замкнутые:
1) Кислородные ребризеры (CCOR - Closed Circuit Oxygen Rebreather) работают на чистом кислороде, т.е. дайвер дышит чистым кислородом без примеси любых нейтральных газов. Такой принцип упрощает конструкцию и уменьшает размеры, но и вносит свои ограничения. Мы с Вами знаем, что кислород становиться токсичным при увеличении парциального давления свыше 0.5 бар. При этом токсичность проявляется в двух формах: легочной (исчисляемой в OTU - Oxygen Tolerance Units) и судорожной (исчисляемой по воздействию на центральную нервную систему CNS - Central Nervous System). Максимально безопасным парциальным давлением кислорода для дайверов считается значение 1.6 бара (обычно 1.4 для продолжительных экспозиций) и только в эксренных случаях допускается кратковременное увеличение его до 2.0 бара (3.0 во Французских и Российских ВМФ). С учетом того, что в дыхательном контуре аппарата все равно остается немного нейтрального газа, максимальная глубина погружения в таких аппаратах ограничена 7-ю метрами (10 метров в экстренных случаях).
Другим негативным фактором действия чистого кислорода является то, что он "дает подпитку" любым проявлениям кариеса или других заболеваний ротовой полости. Поэтому при использования таких аппаратов не забывайте регулярно посещать стоматолога (что кстати рекомендуется и всем дайверам) и проблем с зубами у Вас не будет.
Благодаря небольшим размерам, большой автономности и, главное, отсутствию выдыхаемых пузырьков такие аппараты пользуются большой популярностью у военных и подводных биологов.
Наиболее известные представители этого типа: Draeger LAR VI и OMG Castoro C-96.
2) Кислородные ребризеры с химической регенерацией дыхательной смеси (СССR - Closed Circuit Chemical Rebreather). Схожи по конструкции с ребризерами предыдущего типа, но отличаются принципом возобновления содержания кислорода в смеси. Дело в том, что в отличие от поглотительного вещества, которое просто поглощает углекислый газ, в канистры таких аппаратов заряжается регенерирующее вещество, которое при поглощении 1 литра углекислого газа выделяет примерно 1 литр кислорода.
При малых размерах такие аппараты обладают фантастической автономностью. Например, при использовании типичного представителя этой группы советского аппарата ИДА-71 удавалось плавать под водой в течении 6!!! часов.
К сожалению регенеративное вещество очень капризно в использовании. При попадании воды в поглотительную канистру происходит выделение пенообразной щелочи, получается тот самый "каустический коктейль", которым пугают дайверов, говоря о ребризерах (это один из самых распространенных мифов). Этот "коктейль" может очень сильно повредить ротовую полость, гортань, трахею и даже легкие дайвера. Обычное поглотительное вещество ведет себя гораздо спокойнее. Да, щелочь выделяется при намокании, но без бурной реакции и определить поступление воды можно не попробовав смесь на вкус, а просто по затрудненности дыхания.
Такой тип аппаратов применялся только военными и то только двух стран - СССР и Франции. Сейчас из-за сложности обращения с регенеративными веществами этот тип аппаратов отходит в прошлое.
3) Ребризеры на дыхательных смесях с электронным управлением (CCMGR - Closed Circuit Mixed Gas Rebreather). Как ясно из названия, этот тип ребризеров имеет электронную систему управления, которая включает в себя датчик парциального давления кислорода, электронную схему, которая анализирует содерхание кислорода в смеси и дает сигнал электрическому клапану добавить чистый кислород в дыхательный контур до оптимального уровня. Преимущества такой схемы ясны: возможность работы с газовыми смесями (а не чистым кислородом) и как следствие погружаться практически на любую глубину, всегда оптимальное парциальное давление кислорода на любой глубине, отсутствие пузырьков при плавании, максимально возможоая экономия дыхательной смеси и большая автономность. С другой стороны это сложная конструкция с возможностью отказа электроники, сложная и дорогостоящая в обслуживании. Датчики работающие на электрохимическом принципе, имеют ограниченный срок использования при высокой цене и требуют замены как правило не реже раза в год.
Наиболее известные представители типа: Buddy Inspiration, CIS Lunar.
4) Ребризеры на дыхательных смесях с полуавтоматическим управлением (ребризер KISS). Отличаются от предыдущего типа тем, что датчики и электронная схема занимаются только мониторингом парциального давления кислорода, а дайвер сам добавляет кислород в дыхательный контур при необходимости.
Наиболее грамотная схема такого типа аппаратов предусматривает автоматическую постоянную подачу кислорода через дюзу в количествах, меньших чем необходимо дайверу, а дайвер добавляет кислород только для поддержания оптимального уровня парциального давления. В этом случае количество ручных манипуляций с аппаратом сильно сокращается с одной стороны и с другой отсутствует одна из точек отказа - электромагнитный клапан.
Полузамкнутые:
1) С активной подачей дыхательной смеси (CMF SCR - Constant Mass Flow Semi Closed Rebreathers). В этих аппаратах при открытии вентиля баллона, содержащего дыхательную смесь, она начинает непрерывно подаваться через калиброванную дюзу в дыхательный контур. Парциальное давление кислорода поддерживается за счет удаления точно такого же (!!!) количества отработанной смеси в воду. Скорость подачи свежей смеси (литры в минуту) зависит от пропускной способности дюзы и выбирается в зависимости от глубины погружения и состава дыхательной смеси.
Привлекательными чертами в использовании такого типа ребризеров являются простота конструкции, легкость расчетов, и обслуживания. Длительность погружения (по запасам дыхательной смеси) практически не зависит от глубины, потому, что на всех глубинах потребление смеси из баллона меняется очень незначительно, с другой стороны парциальное давление кислорода в дыхательном контуре очень сильно (даже больше чем у обычного акваланга!!!) зависит от двух факторов: глубины погружения и двигательной активности дайвера (то есть потребления кислорода).
Наиболее известные представители типа: Draeger Dolphin и Ray, OMG Azimuth.
2) С пассивной подачей дыхательной смеси (PA SCR - Passive Addition Semi Closed Rebreather). В этом типе ребризеров парциальное давление кислорода также поддерживается за счет вытравливания части отработанной смеси в воду, но (!!!) четко установленное конструкцией количество смеси удаляется из дыхательного контура при каждом выдохе (обычно от 8 до 25% объема выдоха). Вместо удаленной из баллона поступает равное количество свежей дыхательной смеси. Известно, что частота дыхания напрямую связана с потреблением кислорода дайвером, поэтому парциальное давление в дыхательном контуре таких аппаратов практически не зависит от потребления кислорода и зависит только от глубины погружения (также, как в обычном акваланге). По простому можно сказать, что плавая с данным типом ребризера, дайвер использует все расчеты связанные с использованием газовых смесей в обычном акваланге, но имеет при себе запас газа в 4-10 раз (в зависимости от коэффициента стравливания) превышающий реальный объем баллона.
Наиболее известные представители типа: Halcyon RB-80, K-2 Advantage, DC-55.

Как устроены ребризеры?

Все ребризеры без исключения устроены более сложно чем акваланги. Это объяснимо, так как и принцип работы у них сложнее. Тем не менее все они имеют сходные конструктивные особенности, которые и делают возможным их работу.
Во первых в отличие от акваланга, где один шланг, идущий от баллона к загубнику, уже давно стал нормой, в ребризере используются два шланга - один для подачи смеси к загубнику, другой для возврата смеси в дыхательный контур.
Так как дыхательная смесь не выдыхается в воду, а возвращается, то нужна емкость, в которую ее можно вернуть. Кроме того, дыхательная смесь в этой емкости должна иметь такое же давление, как и окружающая вода. Поэтому каждый ребризер имеет один или два дыхательных мешка (breathing bag) из которых дайвер вдыхает и куда выдыхает газовую смесь под давлением, равным давлению окружающей среды. Мешки могут быть мягкими или полужесткими (на полузамкнутых ребризерах с пассивной подачей).
Для очистки смеси от углекислого газа все ребризеры имеют канистру , в которую засыпается химический поглотитель .
Как уже говорилось выше, поглотительное вещество очень не любит, чтобы в канистру попадала вода. Поэтому большинство ребризеров имеют в конструкции ловушки для воды или гидрофобные мембраны. Цель таких устройств перехватить поступившую через загубник воду и не дать ей попасть в поглотитель. Обычно в качестве ловушек используют второй дыхательный мешок (мешок выдоха), который к тому же позволяет уменьшить сопротивление выдоха ребризера.

Преимущества ребризеров.

Говоря о преимуществах нужно начать с очередного мифа о том, что ребризеры дешевле в использовании чем акваланги, потому, что расходуют меньше дыхательной смеси... Это действительно так, но при условии использования смесей на основе гелия (!!!) который дорог. При использовании относительно дешевого Nitrox экономия на расходе смеси может даже перекрываться расходами на поглотитель. Кроме того для сложных типов ребризеров, таких как замкнутые аппараты с электронным управлением нужно принимать во внимание необходимость замены датчиков, которые также недешевы и обеспечения поверхностной группы поддержки на случай непредвиденных обстоятельств!!!
Другой миф - ребризеры позволяют плавать так долго и так глубоко, что это недостижимо с обычным аквалангом. Это тоже правда, но под это правило подходят не все типы ребризеров, а только ребризеры замкнутого цикла работающие на смесях! Все остальные типы ребризеров не попадают под это определение...
Теперь о реальных преимуществах:
1) Меньшая шумность и меньшее количество пузырей, которые обычно распугивают всю осторожную морскую живность;
2) Практически неизменная плавучесть при цикле вдох-выдох. Так как общий объем дыхательной смеси в системе легкие-ребризер остается почти неизменным, то при вдохе дайвера не тянет вверх, а при выдохе не кладет вниз. Очень ценная особенность для подводных фотографов и видеооператоров, не так ли?;
3) При поглощении углекислого газа выделяется некоторое количество водяного пара и теплоты, поэтому дайвер дышит подогретым и увлажненным воздухом. Это повышает комфорт и уменьшает риск декомпрессионной болезни, особенно при плавании в холодной воде. По этой же причине ребризеры не встают на фри-флоу.
4) При организации серьезных экспедиций, требующих применения газовых смесей приходится доставлять на место погружения значительно меньше баллонов с газами. Хотя, как написано выше, Вы вряд ли выиграете в стоимости, но ребризеры расходуют значительно меньшее количество газовых смесей, чем акваланги, поэтому для экспедиции с ребризерами действительно потребуется потребуется меньше газов.

Недостатки ребризеров.

Опять начнем с мифов. Про каустический коктейль мы уже говорили выше, как и про способы борьбы с этим явлением. Остается только отметить, что в современных ребризерах получить такой коктейль очень трудно, даже если специально пытаться. Даже при выпускании загубника из рта он всплывает вверх благодаря положительной плавучести шлангов и начинает стравливать смесь из мешка вдоха, поэтому количество воды, попавшей в мешок выдоха незначителен.
Сложность обучения. Отчасти верно, по крайней мере относительно замкнутых ребризеров на смесях. Обучение на все остальные типы ребризеров безусловно предполагает базовые знания у студента, но ничуть не сложнее, чем любой из курсов подводного плавания.
Сложность обслуживания. Да, на обслуживание любого ребризера уходит больше сил и времени, чем на акваланг, но процедуры стандартные и не вызывают сложностей. Требуется только привычка, впрочем, как и при обслуживании SCUBA.
Самый главный миф - покупка ребризера обойдется значительно дороже, чем акваланга. Действительно, в основном ребризеры дороже среднего комплекта SCUBA, но некоторые модели, особенно полузамкнутые ребризеры с активной подачей, вполне сопоставимы по цене с хорошим комплектом SCUBA.
Теперь перейдем к реальным недостаткам:
1) Ребризер - аппарат не индивидуалистов, он гораздо более чем акваланг требует тренировок и работы в команде. Хотя стоит ли это считать недостатком?
2) Сложность использования одного аппарата двумя дайверами в экстренной ситуации. Хотя сейчас некоторые дайверы отрабатывают такое упражнение, но в основном используется дыхание аварийного дайвера по открытому циклу из отдельного аварийного баллона или баллона с дыхательной смесью ребризера.
3) Больший вес и габариты самого аппарата (не включая баллоны) - сложность при путешествиях.
4) Необходимость обеспечения расходными материалами (газовые смеси и поглотитель) на месте погружения. Хотя газовые смеси используются в основном стандартные, а поглотитель появится тогда, когда ребризеры станут обычными на наших водоемах.

Изолирующий дыхательный аппарат ИДА-59М (рис. 9) предс­тавляет собой автономный дыхательный аппарат регенеративного типа с замкнутым циклом дыхания. Аппарат изолирует органы дыхания подводника от окружающей среды и предназначен для обеспечения дыхания подводника при выходе из апл, а также для временного поддержания жизнедеятельности в отсеках аварийной пл. Основные составные части аппарата ИДА-59М показаны на рис. 9:

1. Нагрудник 1 с пришитым нижним брасом 6 и поясным ремнем 16.

3. Азотно-гелиево-кислородный баллон 3 с редуктором 5 и крестовиной 4.

4. Кислородный баллон 14 с редуктором 13 и переключателем 12.

5. Клапанная коробка 9 с гофрированными трубками вдоха и выдоха.

6. Кольцевой дыхательный мешок 10, на котором распо­лагается дыхательный автомат 8 и предохранительный клапан 11.

Нагрудник с поясным ремнем и нижним брасом служит для монтажа узлов аппарата и закрепления на туловище подводника. Регенеративный патрон (рис. 10). Его двустенный корпус вмещает 1,7…1,8 кг зернистого регенеративного вещества О-3. На верхней крышке имеются штуцера 1, 2 для присоединения к дыхательному мешку, на нижней – зарядный штуцер с колпачковой гайкой 8. Донышки внутреннего корпуса 6 оборудованы решетками 3, 7. Кольцевые полочки 5 препятствуют проходу выды­хаемой смеси вдоль стенок патрона. Выдыхаемая газовая смесь через штуцер выдоха 2 посту­пает в патрон, проходит через решетку 3 через слой вещества О-3, где ос­вобождается от углекислого газа и обогащается кислородом, за­тем через нижнюю решетку 7 поступает в зазор между внутрен­ней и наружной стенками и далее через штуцер вдоха 1 в ды­хательный мешок. Азотно-гелиево-кислородный баллон (рис. 9) емкостью 1 литр служит для хранения искусственно приготовленной газовой смеси, содержащей 60% азота, 15% гелия и 25% кислорода при давлении 180…200 кгс/см2 (при учебных спусках допускается давление не менее 100 кгс/см2). Баллон имеет трехцветную окраску: черную с буквой «А» (азот), коричневую с буквой «Г» (гелий) и голубую с буквой «К» (кислород). К баллону с помощью резьбовых соединений подсоединены редуктор 5 и крестовина 4. Азотно-гелиево-кислородный редуктор 5 предназначен для по-нижения давления азотно-гелиево-кислородной смеси, находящейся в баллоне, до давления на 5,3 ¸ 6,6 кгс/см2 большего, чем давление окружающей среды.

Рис. 9. Аппарат изолирующий дыхательный ИДА-59М

1 – нагрудник; 2 – регенеративный патрон; 3 – азотно-гелиево-кислородный баллон; 4 – крестовина; 5 – редуктор; 6 – брасовый ремень; 7 – ремень с карабином; 8 – дыхательный автомат; 9 – клапанная коробка; 10 – дыхательный мешок; 11 – предохранительный клапан; 12 – переключатель; 13 – редуктор; 14 – кислородный баллон; 15 – карабин;16 – поясной ремень

Рис.10. Регенеративный патрон

1 – штуцер вдоха; 2 – штуцер выдоха; 3, 7 – решетки; 4 – наружный корпус; 5 – кольцевая полочка; 6 – внутренний корпус; 8 – колпачковая гайка

Азотно-гелиево-кислородный редуктор

Азотно-гелиево-кислородный редуктор состоит из запорного вентиля и редуктора, размещенных в одном корпусе. Запорный вентиль с малым крутящим моментом открывается вращением про­тив часовой стрелки, закрывается по часовой стрелке. На корпусе редуктора имеются два штуцера: штуцер высокого давления, закрытый колпачковой гайкой и служащий для зарядки баллона АГК смесью, и штуцер низкого давления, который под­соединяется к соединительной трубке дыхательного автомата. Редуктор работает следующим образом (рис. 17). Через открытый кла­пан вентиля газовая смесь из баллона АГК попадает под кла­пан редуктора и через отверстие в седле клапана напол­няет камеру низкого давления 2. Камера редуктора сверху закрыта резиновой мембраной 6, над которой помещается ре­гулировочная пружина 7 и металлический колпачок с отверстиями. По мере наполнения камеры низкого давления резиновая мембрана 6 прогибается и сжимает регулировочную пружину 7, освобождая толкатель клапана, который в свою очередь дает возможность клапану 3 редуктора под дейст­вием пружины перемещаться вверх до полного перекрытия отверстия в седле клапана редуктора. Приток газа в камеру низ­кого давления прекращается, если газ из камеры низкого давле­ния не расходуется. При истечении газа мембрана 6 прогибается вниз, клапан 3 редуктора под действием толкателя снова открывается и пропускает газ в камеру низкого давления. Из камеры низкого давления через канал и фильтр газ попадает в крестовину 1. Крестовина служит для соединения камеры низкого давления азотно-гелиево-кислородного редуктора с пускателем 4 ДГБ и дыхательным (легочным) автоматом 13, для чего к крестовине присоединены соединительная трубка дыхательного автомата и шланг 10 с ниппелем байонетного замка 9 от ДГБ (см. рис. 16). В одном из штуцеров крестовины расположен предохраните­льный клапан, стравливающий азотно-гелиево-кислородную смесь из камеры низкого давления редуктора АГК при давлении на 14…17 кгс/см2 больше окружающего. Кислородный баллон емкостью 1 литр служит для хранения медицинского кислорода (99%, не более 1% азота) при давлении 180…200 кгс/см2 (при учебных спусках допускается дав­ление не ниже 100 кгс/см2). На баллоне имеются редуктор 23 с запорным вентилем и переключатель 20 (см. рис. 17). Кислородный редуктор по устройству аналогичен азотно-гелиево-кислородному редуктору, но в отличие от него имеет гер­метичный колпачок. Поэтому под колпачком на любой глубине сохраняется атмосферное давление в 1 кгс/см2. В связи с этим давление в камере низкого давления кислородного редуктора также остается постоянным – 5,5 ¸ 6,5 кгс/см2 – в течение все­го периода работы редуктора и не зависит от величины окружаю­щего давления. На глубине 55…65 м, когда давление окру­жающей среды становится равным давлению в камере редуктора, истечение кислорода в дыхательный мешок полностью прекращает­ся.

Клапанная коробка (рис. 11) с гофрированными трубками вдоха и выдоха служит для:

– присоединения дыхательного аппарата к гидрокомбинезону;

– обеспечения во время дыхания циркуляции газовой смеси в аппарате по замкнутому циклу;

– для включения на дыхание в аппарат и переключения на дыхание в атмосферу.

Клапанная коробка состоит из корпуса, слюдяных клапанов вдоха 5 и выдоха 3, прижимаемых пружинами, и пробкового крана 8.

Рис.11. Клапанная коробка:

1 – патрубок выдоха; 2 – направляющая клапана; 3 – клапан выдоха; 4 – прокладка; 5 – клапан вдоха; 6 – патрубок вдоха; 7 – штуцер; 8 – пробковый кран

Клапанная коробка трубкой вдоха с патрубком 6 соеди­нена с дыхательным мешком, трубкой выдоха с патрубком 1 с регенеративным патроном. При вдохе в клапанной коробке создается разряжение, вследствие чего клапан выдоха 3 закрывается, а клапан вдо­ха 5 открывается и дыхательная смесь поступает в легкие. При выдохе в клапанной коробке давление повышается, клапан вдоха 5 закрывается, а клапан выдоха 3 открывается и пропускает выдыхаемую газовую смесь в регенеративный патрон. С помощью пробкового крана 8 производится включение в ап­парат (ручка крана при этом поворачивается в сторону кислородного баллона) или переключение на дыхание в атмосферу (ручка крана при этом поворачивается в сторону АГК-баллона). Клапанная коробка имеет штуцер 7 для подсоединения к маске с переговорным устройством или гидрокомбинезону СГП-К при помощи накидной гайки.

Дыхательный мешок (рис. 12) имеет кольцевую форму и выполнен в виде воротника, облегающего шею подводника. Такая форма дыхательного мешка улучшает остойчивость, что особенно важно при свободном всплытии, и поддерживает голову подводника над поверхностью воды после всплытия. Вместимость дыхательного мешка 6…8 л. Изготовлен он из мягкой прорезиненной ткани и крепится к нагруднику с помощью шлевок. В верхней части дыхательного мешка (на тыльной стенке) размещен автоматический пускатель (дыхательный автомат) 3. В нижней части закреплены гофрированные трубки выдоха 5 и вдоха 1, предохранительный клапан 6, два штуцера 8 с накидными гайками для присоединения регенеративного патро­на, штуцера 7 и 9 для присоединения кислородного и азотно-гелиево-кислород-ного баллонов. Внутри мешка имеется тройник 10, соединяющий трубку вдоха 1 с отрезком трубки от регене­ративного патрона и дыхательной трубкой 4, имеющей боковые отверстия по всей длине. Эти отверстия обеспечивают поступле­ние газовой смеси на вдох из мешка при любом положении под­водника. Соединительная трубка 2 подводит газовую смесь из АГК-баллона под клапан дыхательного автомата. Дыхательный автомат (автоматический пускатель) (рис. 13) обеспечивает автоматическое пополнение дыхательного мешка азотно-гелиево-кислородной смесью при погружении или вырав-нивании давления с окружающим в необходимом для дыхания подводника объеме.

Рис. 12. Дыхательный мешок:

1 – трубка вдоха; 2 – соединительная трубка; 3 – дыхательный автомат; 4 – дыхательная трубка; 5 – трубка выдоха; 6 – предохранительный клапан; 7, 8, 9 – штуцеры; 10 – тройник

Внутренняя полость дыхательного автомата изолируется от окружающей среды эластичной мембраной 1, прижимаемой к корпусу защитной крышкой 2 с резьбовым кольцом 3. Газовая смесь через штуцер 6 с фильтром 7 подводится к клапану 5, который прижимается к седлу пружиной 8. Усилие на шток клапана передается рычагами 11 и 12, высота расположения которых регулируется винтом 4 и гайкой 13. Усилие открытия регулируется винтом 9, сжимающим пружину 10. В дыхательный мешок газовая смесь поступает через вырезы в днище корпуса. Дыхательный автомат перепускает газовую смесь при разря-жении в мешке 110…160 мм вод.ст. Предохранительный клапан (рис. 14) обеспечивает сброс избытка газовой смеси из дыхательного мешка аппарата как в процессе его использования, так и при хранении на подводной лодке.

Рис.13. Дыхательный автомат:

1 – мембрана; 2 – крышка; 3 – резьбовое кольцо; 4, 9 – винты; 5 – клапан; 6 – штуцер; 7 – фильтр; 8, 10 – пружины; 11, 12 – рычаги; 13 – гайка

Рис.14.Предохранительный клапан

1 – крышка; 2, 3 – пружины; 4 – шток; 5 – клапан-мембрана; 6 – обратный клапан; 7 – корпус; 8, 9 – гайки

Он устанавливается в нижней части дыхательного мешка и закрепляется накидной гайкой 8. Конструктивно он представляет собой сочетание двух клапанов: основного – клапана-мембраны 5 и обратного резинового клапана 6. При повышении давления в дыхательном мешке мембрана 5, преодолевая усилия пружин 2, 3, отходит от седла и открывает выход избыточной газовой смеси через боковые отверстия в корпусе 7. Дыхание подводника в аппарате (см. рис. 9) осуществляется через клапанную коробку 9, которая присоединяется к ниппелю шлема гидрокомбинезона СГП-К. Необходимый для дыхания состав газов в дыхательном мешке 10 обеспечивается за счет поглощения уг­лекислого газа и выделения кислорода химическим веществом регенеративного патрона 2, подачи кислорода через кислородный переключатель 12, а также подачи азотно-гелиево-кислородной сме­си через легочный автомат 8. Все узлы аппарата ИДА-59М смонтированы на нагруднике 1, с помощью которого аппарат закрепляется на туловище подвод­ника поверх гидрокомбинезона СГП-К. На брасовом ремне 6 наг­рудника закрепляется ремень с карабином 7, который служит для удержания подводника в люке подводной лодки в процессе шлюзования при выходе свободным всплытием через спасательные люки, оснащенные блоком подачи воздуха. Карабин аппарата 15 предназначен для удержания подводника при выходе из подводной лодки на буйрепе около мусинга. Ремень карабина 15 закреплен на поясном ремне 16 аппарата. С помощью штуцера крестовины 4 аппарат ИДА-59М сое­диняется с ДГБ (см. рис. 16). Предварительно со штуцера отвертывается колпачковая гайка.

В комплекте аппарата имеется маска (рис. 15), предназ­начен-ная для использования аппарата ИДА-59М без гидрокомби­незона СГП-К в сухих и частично затопленных отсеках подводной лодки. Маска позволяет дышать в аппарате и обеспечивает изоляцию органов дыхания и глаз от окружающей газовой или водной среды.

Рис. 15. Маска:

1 – лямки; 2 – очки; 3 – переговорное устройство; 4 – угольник; 5 – накидная гайка; 6 – прокладка

С помощью угольника 4 и накидной гайки 5 с прокладкой 6 маска присоединяется к клапанной коробке аппарата. Для крепления и плотного прилежания маски по контуру лица она имеет лямки 1, которые позволяют подогнать маску по размеру головы. Маска выпускается трех размеров:

1 – малый,

2 – средний,

3 – большой.

Дополнительный гелиевый баллон (рис. 16) используется совместно с аппаратом ИДА-59М для выхода подводников с глубин более 100 м при обеспечении силами. Поисково-спасательной службы ВМФ. Баллоны ДГБ поставляются в сборе с редуктором, пускателем, соединительными шлангами и арматурой. Баллон 1 с гелием заключен в чехол 7. В кармане 6 чехла размещен пускатель, соединенный шлангом 5 с тройником 3 ре­дуктора. Шлангом 10 с байонетным замком 9 и накидной гайкой 8

Рис. 16. Дополнительный гелиевый баллон:

1 – баллон; 2 – редуктор; 3 – тройник; 4 – карабин; 5, 10 – шланги; 6 – карман чехла; 7 – чехол; 8 – накидная гайка; 9 – байонетный замок

Баллон ДГБ подсоединяется к крестовине азотно-гелиево-кислород-ного баллона. Редуктор 2 с запорным вентилем ввернут в горловину баллона. Карабином 4 баллон закрепляется к поясному ремню аппара­та. Габаритные размеры ДГБ и его деталей в сборе не превышают 330×160×110 мм, масса баллона 3,2 кг, вместимость 1,3 л, рабочее давление 20 МПа (200 кгс/см2). Редуктор гелиевого баллона по устройству и принципу дей­ствия аналогичен редуктору азотно-гелиево-кислородного бал­лона, но в отличие от него отрегулирован на установочное давление 1…1,2 МПа (10…12 кгс/см2).

Принципиальная схема действия

При вдохе (рис. 17) газовая смесь из дыхательного меш­ка 17 через гофрированную трубку 8 и клапан вдоха 9 посту­пает в органы дыхания. При выходе газовая смесь через клапан выдоха 14 и гофрированную трубку 16 поступает в регенератив­ный патрон 27 с химическим веществом О-3. Очищенная от угле­кислого газа и обогащенная кислородом газовая смесь поступает в дыхательный мешок 17, где смешивается с газами, поступающи­ми из баллонов аппарата и ДГБ через механизмы подачи газовых смесей 13 и 20. Кислородный редуктор 23 и переключатель 20 на глубинах от 0 до 55…65 м обеспечивают непрерывную подачу кислорода в дыхательный мешок 17 из кислородного баллона. Подача кислорода зависит от глубины и режимов работы аппарата «погружение-всплытие». B период повышения давления окружающей среды на глуби­нах от 0 до 20 м клапан 21 переключателя открыт, седло 24 перекрыто мембраной 26, кислород через дюзы Д1, Д2 и Д3 пос­тупает в дыхательный мешок. Подача кислорода определяется тарировкой дюзы Д1 и сос­тавляет 0,3…0,6 л/мин. На глубине 20…24 м давление в полости воздействует на мембрану 19 прогибает ее, преодолевая усилие пружины 18, вследствие чего клапан 21 под воздействи­ем пружины 22 закрывается, подача кислорода осуществляется через дюзы Д1 и Д3 (около 1 л). На глубинах 25…30 м мембрана 26 под воздействием этого давления, преодолевая уси­лие пружины 25, открывает седло 24, кислород из редуктора поступает через отверстие седла 24. Так как проходное сечение отверстия седла 24 намного больше проходного сечения дюз Д2 и Д3, то давление, действующее на мембрану 26, возрастает до значения давления кислорода на выходе из редуктора. Усилие от воздействия давления на поверхность мембраны 26 становится значительно больше усилия пружины 25, и седло 24 остается открытым в процессе дальнейшего погружения и всплытия. При подъеме на поверхность подача кислорода из кислород­ного баллона возобновляется на глубине 55…65 м. Подача кис­лорода осуществляется через дюзу Д3 (около 1 л/мин). По мере подъема подача кислорода увеличивается. На глубине 20…24 м усилие пружины 18 преодолевает газовое давление на мембрану 19, клапан 21 открывается, начинается поступление кислорода в дыхательный мешок через дюзы Д2 и Д3 (3,0…4,4 л/мин). Такая подача кисло­рода остается и после подъема на поверхность. При повышении окружающего давления или при возникновении разрежения в дыхательном мешке 17 мембрана 2 дыхательного автомата 3, прогибаясь, через систему рычагов открывает кла­пан 11 и обеспечивает поступление газовой смеси в дыхатель­ный мешок. Таким образом, при выходе с глубин менее 100 м при компрессии в шлюзовом устройстве дыхатель­ный мешок 17 пополняется 25%-ой азотно-гелиево-кислородной сме­сью, поступающей из АГК-баллона через редуктор, тройник 1 и клапан 11 дыхательного автомата 13. В случае выхода с глубин более 100 м дыхательный аппарат работает совместно с ДГБ. В этом случае в дыхательный мешок 17 подается гелий, по­ступающий из ДГБ через редуктор 5, пускатель 4 и дыха­тельный автомат 13. Так как давление на выходе из редуктора 5 (10…11 гс/см2) больше давления, создаваемого редуктором АГК-баллона (5,3…6,6 кгс/см2), то мембрана 6 под воздействием давления поступаю­щего гелия, преодолевая усилие пружины 7, прогибается и обес­печивает закрытие клапана 3. Подача азотно-гелиево-кислородной смеси к дыхательному автомату 13 прекращается на глубинах 75…90 м, и взамен ее в дыхательный мешок подается гелий.

Рис. 17. Принципиальная схема действия аппарата ИДА-59М:

1 – крестовина; 2 – камера редуктора; 3,11,21 – клапаны; 4 – пускатель ДГБ; 5,23 – редукторы; 6,12,19,26 – мембраны; 7,18,22,25 – пружины; 8 – трубка вдоха; 9 – клапан вдоха; 10 – клапанная коробка; 13 – дыхательный автомат; 14 – клапан выдоха; 15 – предохранительный клапан; 16 – трубка выдоха; 17 – дыхательный мешок; 20 – кислородный переключатель; 24 – седло клапана; 27 – регенеративный патрон

Характеристика регенеративных веществ и газов, применяемых для дыхания в аппарате ИДА-59М

Для регенерации газовой среды в изолирующем дыхательном аппарате ИДА-59М используют гранулированное регенеративное вещество О-3 на основе надперекиси калия К 2 О 4 . Химическая реакция поглощения углекислого газа и влаги из выдыхаемой подводником газовой смеси и насыщения ее кислородом может быть представлена в следующем виде:

К снаряжению регенеративных патронов допускают регенера-тивные вещества, содержащие кислорода не менее 130 л/кг и двуокиси углерода – не более 15 л/кг. В качестве поглотителя двуокиси углерода используется химический поглотитель известковый (ХПИ). Вещество ХПИ используется в основном при отработке личным составом учебных задач в условиях учебно-трениро­вочных станций и комплексов. Процесс поглощения двуокиси углерода может быть представлен в виде:

К использованию допускается поглотитель с содержанием двуокиси углерода не более 20 л/кг. Вещество О-3 является химически активным. Оно бурно реагирует с водой, маслом, спиртом и жидким топливом. Поэтому при работе с веществом О-3, а также при хранении заряженных аппаратов на пл следует соблюдать строжайшие меры предос­торожности во избежание взрывов и пожаров. Для анализа регенеративного вещества О-3 на содержание кислорода и двуокиси углерода и поглотителя ХПИ на содер­жание двуокиси углерода применяется прибор кальциметр. Пробы на анализ гранулированного регенеративного вещест­ва или химического поглотителя отбираются из каждого вновь вскрываемого барабана (емкость для транспортировки и хране­ния вещества). Из трех различных мест барабана отбирают не менее трех проб. Для дыхания в аппарате ИДА-59М используется меди­цинский газообразный кислород (99% О2 и 1% N2), ГОСТ 5583−78. Пользоваться техническим кислородом для дыхания водолазов запрещается. Кислород получают с завода и в транспортных бал­лонах доставляют на учебно-тренировочные станции и комплек­сы, где им набивают кислородные баллоны аппаратов ИДА-59М. Для набивки АГК-баллонов используют 25% азотно-гелиево-кислородную смесь, которая содержит 25% кислорода, 15% гелия и 60% азота. При этом максимальное парциальное давление кислорода, приме­няемое при спасении подводников из аварийной подводной лодки, несколько превышает установленное для водолаз-ных спусков (1,3…1,8 ата). Поэтому сроки пребывания на глубинах 80…100 м при дыхании 25% азотно-гелиево-кислородной смесью для предупреждения кислородного отравления ограничены 15…20 мин. Использование 25% АГК-смеси благодаря повышенному пар­циальному давлению кислорода обеспечивает некоторое увеличение сроков пребывания под водой под наибольшим давлением при выходе с глубин до 100 м включительно без опасности возникновения у под­водников декомпрессионной болезни. В то же время выход лично­го состава из аварийной подводной лодки на этой смеси методом подъема по буйрепу позволяет применить более короткие ре­жимы. При выходе с глубины более 100 м эта смесь для дыхания непригодна из-за опасности кислородного отравления и должна разбавляться в дыхательном мешке аппарата чистым гелием из ДГБ. Проведение анализов воздуха на содержание вредных веществ, проверка состава газовых смесей по кислороду произ­водится через каждые три месяца эксплуатации компрессорных установок, перед началом эксплуатации вновь установленных или отремонтированных компрессоров, воздушных магистралей и баллонов. Заключение о пригодности регенеративных веществ, химпогло-тителя, газовых смесей и воздуха для дыхания водолазов не­зависимо от места выполнения анализов дает врач-спецфизио­лог (врач) корабля (организации ВМФ) или лицо, осуществляющее медицинское обеспечение водолазных спусков.

Командование сил специальных операций Российской Федерации получило новые двухсредные дыхательные аппараты, так называемые ребризеры. Об этом пишут журналисты газеты « ». Благодаря новым аппаратам российские военные смогут дышать как при погружении на глубину до 20 метров, так и при затяжных прыжках с парашютом с высоты 8-10 тысяч метров над уровнем моря. По словам специалистов, универсальные дыхательные приборы, которые могли бы работать и под водой, и в разряженном воздухе, существовали лишь в двух странах - США и Германии (команда «тюленей» №6 и немецкая Kommando Spezialkräfte соответственно). Теперь к двум этим государствам добавится еще и Россия. Благодаря новому двухсредному дыхательному аппарату оперативно-тактические возможности бойцов российского Командования сил специальных операций существенно вырастут.

До недавнего времени всем российским спецназовцам при выполнении сложных заданий с осуществлением десантирования с большой высоты нужно было надевать специальный аппарат для дыхания на большой высоте, а также акваланг. После приземления на воду спецназовцы меняли маски и переключали подачу дыхательной смеси перед совершением погружения. С появлением нового ребризера ДА-21Мк2Д необходимость переключать подачу дыхательной смеси отпала. Помимо этого, благодаря новому дыхательному аппарату состав экипировки российских бойцов можно будет сократить. Новый двухсредный дыхательный аппарат был спроектирован совместно Санкт-Петербургским государственным морским техническим университетом (СПбГМТУ) и Рязанским высшим десантным командным училищем (РВВДКУ).

Масса аппарата ДА-21Мк2Д составляет примерно 10 килограммов. Он рассчитан на нормальное функционирование при температуре окружающего воздуха от -2 до +30 градусов Цельсия. В резибере достаточно дыхательной смеси для непрерывной работы на протяжении четырех часов. Новый двухсредный дыхательный аппарат относится к аппаратам замкнутого цикла. ДА-21Мк2Д был оснащен специальной капсулой с гидроксидом кальция. Именно через нее проходит выдыхаемый бойцом спецназа воздух. Гидроксид кальция поглощает из выдыхаемого воздуха углекислый газ с образованием карбоната кальция. Затем воздух, очищенный от углекислого газа, обогащается кислородом и снова поступает в дыхательную маску бойца.

Манекен с ребризером ДА-21Мк2Д Источник: Oceanos

Первый в Советском Союзе ребризер, спроектированный специально для парашютистов, появился еще в первой половине 1970-х годов. Устройство получило обозначение ИДА-71П. Этот аппарат предназначен для выполнения прыжков в воду с небольшой высоты, на которой спецназовцы могут обходиться без кислородной маски. В наши дни ИДА-71П стоит на вооружении водолазов-разведчиков и боевых пловцов. Аппарат относится к ребризерам регенеративного типа, в этом дыхательном аппарате кроме обычного поглотителя углекислого газа используется еще и специальное регенеративное вещество на основе пероксида натрия. Данное вещество не только успешно поглощает углекислый газ, но и выделяет кислород, который затем подмешивается к очищенному воздуху. Реализация подобной схемы позволяет сократить потребление кислорода из баллона.

Испытания нового дыхательного аппарата ДА-21Мк2Д должны состояться летом 2017 года в Крыму. Их планируется провести на базе учебного центра Сил специальных операций (ССО), сообщают «Известия» со ссылкой на представителей российского военного ведомства, знакомых с планами испытаний. В настоящее время новая двухсредная дыхательная система уже проходит подводные испытания, которые по планам должны завершиться в конце 2016 - начале 2017 года. После этого система будет испытываться на высоте 10 тысяч метров. Непосредственно в Крыму командование сил специальных операций будет заниматься комплексной проверкой аппарата, с совершением затяжных прыжков с парашютом в воду.

По словам Алексея Блинкова, начальника отдела управления оборонных исследований и разработок, уникальная двухсредная дыхательная система была разработана на базе комплекса ДА-21Мк2, который уже находится на вооружении российского флота. В новой версии аппарат, который получил приставку «Д» («десантируемый»), был существенно доработан. Так по требованиям военных крепление аппарата было перенесено на грудь. Это сделано для того, чтобы десантник мог нести двухсредный дыхательный аппарат вместе с парашютным ранцем. Также аппарат был существенно облегчен, его масса снизилась более чем в два раза - с 21 до 10 килограммов за счет использования современных композитных материалов и отказа от подачи азотно-кислородной смеси в пользу обыкновенного кислорода. По словам Алексея Блинкова, спецназовцы выполняют задачи и под водой на глубине до 20 метров. В этой связи после проведения консультаций с военными мы приняли решение об отказе использования азотно-кислородной смеси, которая не предназначена для дыхания на большой высоте.

В обычных условиях боевые пловцы доставляются к месту проведения диверсий на подводных лодках и кораблях, - отмечает военный эксперт Владислав Шурыгин. - Однако при наличии гидроакустических заслонов, современных радиолокационных станций береговой обороны и патрулей проникнуть в нужный район традиционным способом у подводных диверсантов получается не всегда. Именно по этой причине в наши дни в мире получила развитие система, когда бойцы спецназа совершают затяжные высотные прыжки с приземлением в воду, и лишь затем приступают к решению поставленных перед ними задач, в том числе с выходом на берег.

Необходимо помнить о том, что оборудование, которое используют сегодня боевые пловцы, серьезно отличается от привычных для всех людей, знакомых с дайвингом, баллонов со сжатым воздухом и кислородом. Такие емкости занимали бы на теле человека очень много места. К тому же они обладают довольно неприятным фактором - воздух, который выдыхается из легких, через клапаны попадает в воду в виде пузырьков, которые демаскируют пловца. В то же время аппараты замкнутого цикла (ребризеры) существенно компактнее, а их работа основана на другом принципе - кислород не хранится в отдельной емкости, он генерируется при помощи химической реакции. В момент выдоха воздух из легких пловца, в котором содержание углекислоты повышено, а содержание кислорода напротив понижено, отправляется в особую емкость, в которой находится регенерирующий элемент, который и поглощает углекислоту. В дальнейшем обогащенная кислородом смесь снова поступает в канал для вдоха. Устройство в состоянии обеспечить возможность дыхания под водой на протяжении нескольких часов, причем этот временной период рассчитывается с учетом того, что спецназовец будет активно двигаться, потребляя при этом значительно больше кислорода.

Помимо компактности, у всех ребризеров есть еще одно важное преимущество: аппараты замкнутого цикла почти не выделяют в воду пузырьков. Безусловно, некоторая часть выдоха пловца стравливается через специальный клапан, но это настолько небольшие объемы, что на поверхности воды не наблюдается никаких пузырьков воздуха, которые могли бы демаскировать бойца спецназа и сорвать выполнение боевого задания.

Источники информации:
http://izvestia.ru/news/639512
https://nplus1.ru/news/2016/10/24/rebreather
http://www.utro.ru/articles/2016/10/25/1302166.shtml

Если рассматривать технический дайвинг
как вершину подводных погружений,
то ребризеры – это просто полный улёт в космос!

Мало кто знает, что ребризеры или аппараты замкнутого цикла дыхания пришли к нам намного раньше чем обычный акваланг, для этого всего лишь нужно заглянуть в историю изобретения ребризера и тем не менее, только в наше время технический прогресс помог сделать эти погружения на системах замкнутого цикла, повсеместно доступными дайверскому сообществу, а не только профессионалам из специализированных военных и научных организаций.

Вам порядком надоел грохот выдыхаемого воздуха, а груда тяжеловесного железа с очертаниями навешанных баллонов не выглядит столь эстетично как в первый раз, и конечно вы давно зотели оптимизировать свой декомпрессионный режим, то путь в ребризеры - ваш путь!

выглядит следующим образом:

Считается самым удачным и потому самым распространенным ребризером полузамкнутого цикла с пассивной подачей дыхательной смеси.

Разработан немецкой фирмой Draeger и является модификацией более ранней модели Atlantis I. Эту модель отличается простотой в эксплуатации и надежностью в применении.

Используя стандартные найтроксные смеси, он позволяет погружаться до глубины 40 метров. Существует модификация с использованием тримикса, что увеличивает разрешенную глубину до 80м.

Обучение работе с данным аппаратом занимает 2–3 дня. Четыре погружения на открытой воде позволяют в полном объеме отработать необходимые упражнения и получить полное представление о специфике погружений в ребризере. Мы весьма рекомендуем этот курс как предварительный для курса Inspiration.

Это первый в мире смесевой замкнутый ребризер, выпускаемый серийно. Кроме того, Inspiration является первым и на сегодняшний день единственный в своем классе аппарат, получивший сертификацию европейского агентства по стандартизации. Этот сертификат санкционирует безопасное использование аппарата на глубинах до 50 метров с воздухом в качестве дилуента и как минимум до 100 метров с использованием тримиксных смесей.

дает нам возможность использовать все преимущества найтроксных смесей, причем на все 100%. Блок контроля автоматически поддерживает постоянное парциальное давление кислорода в дыхательном контуре независимо от глубины, соответственно постоянно меняя процентный состав смеси. Другими словами, аппарат обеспечивает оптимальную дыхательную смесь (best mix) на любой глубине в течение всего погружения вплоть до подачи чистого кислорода на последних декомпрессионных остановках.

Это означает беспрецедентную универсальность: затонувшее на большой глубине судно или мелководный прибрежный риф, нет никакой разницы,- стандартно подготовленный аппарат обеспечит вас оптимальной смесью на любой глубине. Он позволяет в полной мере реализовать все преимущества best mix, такие как расширение NDL, минимизация декомпрессионных режимов и т.д., но без муторного предварительного планирования, связанного с подбором газовой смеси в зависимости от конкретной глубины погружения, расчета запаса газов, выбором конфигурации снаряжения, этапных баллонов и т.п. Кроме того, вы избавлены от необходимости переключения со с меси на смесь под водой.

Погружение на Inspiration – это максимально эффективное использование газов. Особенно ярко эта эффективность проявляется на значительных глубинах, где расход газовой смеси в системах, работающих по открытой схеме дыхания, становится катастрофическим. Отсюда – высокая популярность ребризера среди технических дайверов.

Наряду с уже перечисленными преимуществами следует отметить и такие положительные качества как минимизация затрат на дорогостоящий гелий, компактность аппарата, легкость регулирования плавучести, дыхание теплым увлажненным газом и, наконец, полное отсутствие выдыхаемых пузырей, что делает погружение комфортным, тихим и не вызывающим стрессового состояния у подводных обитателей.

Inspiration произвел настоящую революцию в дайвинге. Будучи первым серийным аппаратом этого класса и, что самое главное, доступным, он широко продается в более чем 40 странах по всему миру. Пройдя жесткие испытания в специализированных организациях Великобритании и США, аппарат производится в строгом соответствии со стандартами и требованиями качества, обеспечивается его сервисное обслуживание и заводское снабжение запасными частями.

- Выдыхаемый газ направляется невозвратным клапаном по шлангу в мешок выдоха. С этого начинается цикл.
- Затем газ, освободившись от возможных остатков воды, попадает в патрон поглотителя. Здесь он вступает в химическую реакцию с абсорбентом (Sofnolime), где освобождается от двуокиси углерода.
- В зоне смешения в верхней части патрона расположены три независимых кислородных датчика, измеряющие парциальное давление кислорода в смеси, позволяя электронному регулятору с высокой точностью поддерживать заданное значение РО2 путем впрыскивания из баллона дополнительного количества чистого кислорода по мере его потребления организмом.
- Очищенная и обогащенная кислородом смесь проходит по шлангу в мешок вдоха, и далее через клапанную коробку к загубнику. Цикл завершен.

Дилуент

Inspiration имеет два трехлитровых баллона. В одном баллоне находится чистый кислород, другой содержит так называемый дилуент – газ-разбавитель. До глубин 50 м это обычно воздух, глубже – тримикс или гелиокс. Дилуент имеет несколько функций:

Вручную или через легочный автомат (если он установлен) дилуент подается в дыхательный контур для компенсации возрастающего с увеличением глубины давления и предотвращения «схлопывания» мешков.

Он также используется для поддува BCD и сухого гидрокостюма. Расход дилуента крайне незначителен, порядка 30 – 40 бар за все погружение.

Как разбавитель, он является основной составляющей дыхательной газовой смеси, поддерживая ее в безопасных с точки зрения кислородного отравления пределах.

Одной из важнейших функций дилуента является возможность его использования в качестве резервного запаса для вентиляции контура либо для перехода на дыхание по открытой схеме в случае чрезвычайной ситуации.