DE19716749A1 - Verfahren und Vorrichtung zur autonome Atemgasherstellung, Atemgasaufbereitung und Atemgasversorgung des Tauchers in extremen Tiefen - Google Patents
Verfahren und Vorrichtung zur autonome Atemgasherstellung, Atemgasaufbereitung und Atemgasversorgung des Tauchers in extremen TiefenInfo
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Description
Die Erfindung betrifft ein Verfahren und ein zu dessen
Ausführung dienenden völlig autonomen rückentragbaren Schwimm
tieftauchgerät zur Atemgasherstellung, Atemgasaufbereitung
und Atemgasversorgung des Tauchers in Tauchtiefen von 0 bis
700 m, in der Zukunft eventuell bis 1000 m.
Bei bekannten Tauchgeräte mit offenem oder halbgeschlosse
nem System steigert der Gasverbrauch in Tiefen ab 50-100 m
enorm. Völlige Ausschaltung eines Atemgasverlustes werden
nur durch das geschlossene System erreicht. In Tiefen aber
über 50-100 m ist der Einsatz der bis jetzt international
bekannte selbstmischende Tauchgeräte mit geschlossenem System
CCR (closed-circuit rebreather) aus sicherheitstechnischen
Gründen fast nicht möglich. Die wichtigsten Nachteile sind
drei: es gibt kein absoluter Verlaß auf die Sicherheit der
Atemgas-mischende Elektronik, die den genauen Sauerstoff-
Partialdruck in der verwendeten Helium-Sauerstoff-Gemische
regelt; der Taucher pumpt das Atemgas mit seiner eigenen
Lunge durch das Gerät, um das ausgeatmete CO-2 aus dem Geräte
kreislauf zu beseitigen (in 300 m Tiefe ist die Gasdichte 31
bar); im Gegensatz zum offenen Kreislauf entfällt in geschlos
senem System der ständige Gasstrom, der die vielen dringenden
Verunreinigungen fortwäscht, der zulässige Spielraum für den
Sauerstoff- und Kohlendioxidgehalt wird in größeren Tiefen
immer kleiner, es wächst die Gefahr von CO-2 und O-2 Vergif
tung. Weiterer Nachteil - in Tiefen 200-500 m - ist der
Einsatzdauer in 15-20 Minuten eingeschränkt, wegen Gasmangel.
Der Erfindung liegt daher die Aufgabe zugrunde, ein Verfah
ren zur Gasaufbereitung, Gasreinigung und Atemgasgemisch-
Herstellung gemäß der entsprechende Tauchtiefe zu finden,
zugleich entsprechenden Gaszufuhr und Gasspeicherung zu gewähr
leisten, um ein Taucher mit notwendiger Atemgasmischung in klei
nen und größeren Tiefen zu versorgen und auf dem Grundprinzip
von diesem Verfahren einen völlig autonomen rückentragbaren
Schwimmtieftauchgerät zu schaffen.
Die erfindungsgemäße Lösung dieser Aufgabe ist dadurch
gekennzeichnet, daß ein halbgeschlossener Kreislauf mit einem
neuen Druck-Pendel-Speicher System ergänzt ist. Das Verfahren
zeichnet sich damit aus, daß ähnlich wie bei allen bekannten
Tauchgeräten mit halbgeschlossenem Kreislauf funktioniert das
Gerät mit einer Überdosierung der Atemgasergänzung und verfügt
über Ein- und Ausatembeutel, wobei am letzteren ein Überdruck-
Auslaßventil installiert ist; anstatt aber daß ein Teil des
Gases über das Überdruck-Auslaßventil infolge dieser Überdosie
rung in gewissen Abständen ins umgebende Wasser zu entweichen,
wird dieser Teil des Atemgases von einem Verdichter abgesaugt,
gereinigt und in einer zweiten Mischgasstahlflasche unter Hoch
druck gespeichert, dann wieder verwendet. In dieser Art und
Weise entsteht wirklich ein völlig geschlossener Kreislauf, wo
die Ausnutzung des teueren Inertgas(Helium)-Sauerstoff-Gasgemi
sches 100%ig ist und somit verlustlos ist; die Gasversorgung
bei diesem System kann grundsätzlich durch fertiges Gasgemisch
erfolgen auf Konstantdosierungsbasis, also mechanisch und nicht
elektronisch, die eventuell benutzte Elektronik wird nur eine
untergeordnete Rolle haben, was die Sicherheit des Tauchens
enorm steigert. Die Anreicherung des Atemgasgemisches mit Sauer
stoff gemäß den zulässigen O2-Partialdruck kann auch auf
Konstantdosierungsbasis erfolgen, eine selbstmischende Automatik
wird nur eine untergeordnete Rolle spielen.
Da der Verdichter von ein oder zwei Gleichstrom-Elektromoto
ren mit einer Gesamtleistung von 2 bis 3 Kw, 12V/24V betrieben
wird, die von ihrerseits von einer oder mehreren Batterien mit
Strom-Kapazität zwischen 100-600 oder mehr Amper-Stunden
versorgt werden, wird die Tauchzeit des Tauchers nicht mehr von
der mitgeführte Menge Atemgas abhängig sein, sondern von der
vorhandenen Strom-Kapazität; in dieser Weise ergeben sich Tauch
zeiten von einigen Stunden in Tiefen bis 700-800 m bis 24 oder
mehr Stunden in kleineren Tiefen, vorausgesetzt, die CO2 Filter
werden regelmäßig ersetzt; der Taucher kann immer zusätzlich
durch Kabel mit Strom von der Oberfläche, Unterwasserfahrzeug
oder Unterwasserstation versorgt werden, was viel günstiger ist
als Schlauchversorgung. Der Unterschied - der Taucher kann zu
jeder Zeit diese Verbindung abschalten und später anschalten,
die Kabelversorgung ist viel leichter und kompakter, zugleich
auch sicherer als Schlauchversorgung.
Bei diesem Verfahren entstehen viele andere Vorteile: der
Verdichter und die Elektromotoren werden ölgekühlt, die entste
hende dabei Wärme wird mittels ein Wärmetauscher für Heiß-
Wasser-Herstellung benutzt; damit wird der Taucher, das Atemgas
und das Gerät warm gehalten, was bei Tieftauchen enorm wichtig
ist; mittels eine zusätzliche Ausrüstung von ein oder zwei
Antriebselektromotoren mit einer Gesamtleistung 0.3-0.5 Kw,
12V/24V besteht die Möglichkeit von einer schnellen Fortbewegung
des Tauchers mit 4-6 Knoten Geschwindigkeit und Reichweite
von 30 bis 200 Kilometer, je nach der mitgeführte Batterie-
Strom-Kapazität; es besteht weiter die Möglichkeit von ständige
Benutzung von Licht-, Foto-, TV-, Video-, Navigations-, Sprech-,
Tauch-Computer-, Deko-Stops-Computer- und anderen Ausrüstungs-
Anlagen, alle bis jetzt bekannte Typen von Elektro- und Hydrau
lisch-mechanische Instrumenten und Werkzeuge; nicht zuletzt
besteht die Möglichkeit zu jeder Zeit das Gerät auf dem Prinzip
der alle bis jetzt bekannte Typen Tauchgeräte umzuschalten:
als Offenes System, halbgeschlossenes System, geschlossenes
System mit Mischgas-Kreislauf, sogar als geschlossenes System
mit reinem Sauerstoff-Kreislauf, wobei bei letzterem alle
Sicherheitsmaßnahmen zu treffen sind, betrefflich Tauchen mit
Sauerstoff-Tauchgeräte. Diese Systemen sind nach belieben zu
benutzen, abhängig von der gestellte Einsatz-Aufgabe, nach
abschalten und abschließen der Hochdruck-Verbindung mit dem
Verdichter, oder bei Notwendigkeit - nach Verbrauch der Strom-
Kapazität, Beschädigung oder Ausbleiben der Elektromotoren oder
des Verdichters, als Notfall-System.
Dieses Verfahren - Druck-Pendel-Speicher System macht es
möglich, ein Taucher mit verschiedenen Atemgasmischungen in
Tiefen von 0 bis 700-800 m frei zu versorgen für eine relativ
lange Zeit, das Verfahren hat sogar Reserven für Tiefen von
1000 und mehr Meter und kann benutzt werden, sobald die existie
renden jetzt atemphysiologischen Grenzen von 700 m Tauchtiefe von
der Wissenschaft beseitigt werden.
Der große Einsatzdauer ermöglicht Schnelltauchen ohne Tauch-
Kammer (Bounce-Diving) in Tauchtiefen bis 300-350 m und freien
Aufstieg an der Oberfläche mit einzuhaltenden Austauchzeiten
(Deko-Stops) oder Ausstieg von Tauchfahrzeug in einer bestimmte
Tiefe, z. B. 300 m, Arbeitsvorgang in 600-700 m Tiefe, dann
selbständiger Rückkehr zurück. Ausgerüstet mit einem tragbaren
Kabeltrommel mit Winsch hat der Taucher die Möglichkeit auf
Wunsch oder Notwendigkeit zu jeder Zeit Sprech- und Strom-
Verbindung mit der Oberfläche herstellen.
Die Kompakte Bauweise von Tauchgeräten, hergestellt auf dem
Prinzip von diesem Verfahren ermöglicht Tieftaucheinsätze
direkt vom Strand, Boot, Schiff, U-Boot, Unterwasserstation,
Hubschrauber oder Flugzeug, sogar durch Fallschirmsprung. Das
Gerät kann für gewerbliche, sportliche, militärische, wissen
schaftliche, archäologische etc. Zwecke benutzt werden, wobei
für militärische und anderen Aufgaben zeichnen sich total
neuen Perspektiven und Anwendungs-Felder - z. B. zum ersten Mal
wird es möglich sein nicht nur kleinen Kundschafter-Gruppen für
Sabotageeinsätze, sondern ganze Divisionen von mehreren Tausend
Marine-Diver-Infanteristen zu bilden, die dann Tiefenbereich 0-1000 m
beherrschen, mit Einsatzradius 100-200 km operieren,
alle mögliche Waffensysteme mit sich tragen und anwenden, sich
mit großer Geschwindigkeit zwischen 6 und 10 Knoten bewegen.
Zugleich die Erfindung macht es möglich, daß jede private
Person das Gerät sich beschafft und große Tiefen selbst ohne gro
ßen Aufwand erreicht, um nach Schätze zu suchen, für sportliche,
archäologische und wissenschaftliche Zwecke benutzt.
Die Erfindung ermöglicht die weitere Entwicklung von manchen
Zweige der Meeresforschung und Industrie - z. B. direkte Mangan
knollengewinnung aus Wassertiefen 700 m (in der Zukunft eventuell
bis 1000 und mehr Meter), weitere Gewinnung von Erdöl und Erdgas
aus diesen Tiefen.
Die Erfindung wird an Hand der Figuren erläutert, es zeigt
Fig. 1 Funktionsschema,
Fig. 2 und 2a einen Längs- und einen Querschnitt,
Fig. 3 und 3a eine Seiten- und eine Draufsicht,
Fig. 4 Tabellen I und II.
Das Funktionsprinzip des Verfahrens und zu dessen Ausfüh
rung dienenden völlig autonomen rückentragbaren Schwimmtief
tauchgerät wird an Hand Fig. 1 näher erläutert:
Aus dem Druckgasbehälter (Mischgasstahlflasche) 29 strömt bei geöffneten Ventil das Gas durch die Hochdruckanschluß zum einstufigen Druckminderer 30, wird dort auf überkritischen Druck gemäß der Tauchtiefe bis 110 atü entspant und durch die Dosierungsdüse 39 direkt in den Einatembeutel 37 (oder di rekt in Taucher Helm) eingespeist. Von dort gelangt das Atem gas in die Atemorgane des Tauchers.
Aus dem Druckgasbehälter (Mischgasstahlflasche) 29 strömt bei geöffneten Ventil das Gas durch die Hochdruckanschluß zum einstufigen Druckminderer 30, wird dort auf überkritischen Druck gemäß der Tauchtiefe bis 110 atü entspant und durch die Dosierungsdüse 39 direkt in den Einatembeutel 37 (oder di rekt in Taucher Helm) eingespeist. Von dort gelangt das Atem gas in die Atemorgane des Tauchers.
In der Ausatemphase strömt das Gas zurück durch den Aus
atembeutel 11 (oder direkt aus dem Taucher Helm) in die beiden
CO2-Absorptionsfilter 16 und 17, wird von dort von der Nieder-
Druck-Membran Pumpe 13 angesaugt und durch Rückschlag-Ventil 35
wieder in dem Einatembeutel 37 eingespeist. So wird der Kreis
lauf geschlossen. Die Nieder-Druck Membran-Pumpe 13 wird durch
elektrische Impulse betätigt und hat die Aufgabe, das Atemgas
ständig in diesen Kreislauf umzuwälzen, damit der Taucher selbst
weniger Atemwiderstand und keine Behinderung der Atmung mit
komprimierter Gase verspürt.
Überschüssiges Gas in der Größenordnung von 10 bis 100 Normal
Liter/minute je nach der Tauchtiefe wird aber nicht aus dem
Gerätekreislauf durch das Überdruckventil 10 in das umgebende
Wasser entweichen (wie das bei halbgeschlossenem System der
Regel ist), sondern von dem Verdichter 23 angesaugt und unter
Hoch-Druck 220-450 atü durch Drei-Wege-Ventil 31 in der zweite
Mischgasflasche 15 komprimiert und gespeichert wird, wobei die Fla
sche 15 am Anfang leer ist.
Der Verdichter 23 ist ein Kolben-, vorzugsweise Membrane-
Mini-Hochdruck Kompressor mit einer Leistung 220-450 atü, Ansaug- und
Liefer-Leistung zwischen 10-100 Liter/minute, betrieben
von zwei Gleichstrommotoren 21 und 24 mit einer Gesamt-Leistung
2 bis 3 Kw, 12V/24V. Die Elektromotoren werden gespeist von
einer oder mehreren Batterien 19 und 26 mit 12V/24V mit Strom-
Kapazität von 100 bis 600 Ah oder mehr, je nach der Ausführung.
Die Batterien können Blei/Säure, Nickel/Kadmium oder Silber/Zink-
Typ sein und sind in Ölboxen für Druckausgleich unter
gebracht.
Der Verdichter 23 komprimiert das überschüssige Atemgas
durch Filtereinheit 18, bestehend von Kondensatabscheider,
Ölfilter (bei Kolben-Kompressor), Geruchsfilter und Nachtrock
nenfilter, wobei das überschüssige Atemgas gereinigt und-in
der zweite Mischgasflasche 15 unter Hochdruck 220-450 atü
gespeichert wird.
Das Gerät ist für 18 Haupt-Tauchtiefenbereiche konstruiert und
ausgelegt. Jedem Tauchtiefenbereich ist eine bestimmte Dosierung
und ein bestimmtes Mischgas zugeordnet. Die dosierte Mischgasmenge
bleibt unabhängig von der Tauchtiefe konstant. Diese 18 (16) Haupt-
Tauchtiefenbereiche sind in Tabelle I und II gezeigt.
Der Gaszufuhr in Einatembeutel 37 erfolgt automatisch oder
ist wahlweise manuell regulierbar durch Dosierventil 39 am Kon
trol Panel 1, getragen auf dem Brust des Tauchers und kann je
nach der Tauchtiefe von 10 Liter/minute (Bereich 0-50 m) bis
95-100 Liter/minute (Bereich 600-700 m) erfolgen.
Die Gasgemisch-Ansaug- und Lieferleistung des Verdichters
23 ist auch automatisch oder manuell regulierbar durch die
stufenweise Strom-Aufnahmeregulierung der beiden Elektromoto
ren 21 und 24 durch Drehschalter 2 und 40 am Kontrol Panel 1, wo
bei stufenweise Amper-Aufnahme zwischen 24 bis 200 Amper/Stunde
erfolgen. Je nach dieser Amper-Aufnahme der Elektromotoren kann
dadurch auch der Verdichter Ansaug- und Lieferleistungen von
10 bis 100 Liter/minute produzieren. Diese Menge Atemgas, die
von dem Verdichter unter Hochdruck in der zweite Mischgasflasche
gespeichert wird, ist ungefähr 10%-15% von der gesamte Menge
Atemgas, die ein Taucher in der entsprechende Tiefe pro Minute
braucht, das übrige Gas bleibt in dem geschlossenem Kreislauf
sich zu drehen. In dieser Art und Weise wird der Strom gespart,
der benötigt wird, um das Gas wieder zu komprimieren und zu
speichern für Wiederverwendung.
Um Notfall-Situationen zu vermeiden und damit keine Differen
zen entstehen zwischen Gaszufuhr- und Ansaugleistung des Verdich
ters, sind der Dosierventil 39 und Drehschalter 2 und 40 synchro
nisiert. Zusätzlich ist an der Ausatembeutel 11 der Sicherheits-
Ventil 9 angebracht, der verhindert bei weniger Menge Ausatemgas
daß der Verdichter Gas aus der Lungen des Tauchers absaugt
Ventil 9 angebracht, der verhindert bei weniger Menge Ausatem
gas, daß der Verdichter Gas aus der Lungen des Tauchers ansaugt,
wobei er sich schließt; zugleich besitzt der Sicherheits-Ventil
9 Abschalt-Automatik, die die Elektromotoren 21 und 24 im Notfall
ausschaltet. An der Einatembeutel 37 ist auch ein Lungenautomat
36 installiert, der bei Notfall Atemgas zusätzlich liefert, oder
erlaubt in Ausnahmefall das ganze System in ein offener Kreis
laufgerät umzuwandeln.
In der Abhängigkeit von der Tauchtiefe und den benötigten
Gasgemisch-Lieferleistung des Verdichters, respektiv Motor-
Strom-Verbrauch, ergeben sich Betriebs- oder Tauchzeiten zwi
schen 3 Stunden in Tauchtiefe 600-700 m bis 24 Stunden oder mehr
in Tiefenbereich 0-100 m, je nach dem Stromkapazität der mitge
führte Elektrobatterien.
Der Verdichter 23 und die Elektromotoren sind in ein Stahl
gehäuse untergebracht und ölgekühlt. Die entstehende Wärme wird
mittels der Wärmetauscher 22 als Warmwasser mit Temperatur 43-45°C
dem Taucher zugeführt, um ihn, das Atemgas und das Gerät
von der Kälte der Tiefe zu schützen.
Der Überdruckventil 10 schaltet sich ein bei schnellem Auftau
chen oder bei eventuellen Differenzen zwischen Gaszufuhr- und
Ansaugleistung des Verdichters.
Sobald die Mischgasflasche 15 mit gereinigtem Atemgas von dem
Verdichter unter Hochdruck 220-450 atü gefüllt wird, schaltet
sich der Drei-Wege Ventil 31 um (automatisch oder manuell) und es
beginnt von vornherein der selbe Prozeß wieder - diesmal aus
Mischgasflasche 15 wird das komprimierte Atemgas auf überkriti
schen Druck entspannt und durch Dosierdüse 39 am Kontrol Panel 1
in Einatembeutel oder direkt in dem Taucher-Helm eingespeist.
Das ausgeatmete Gas gelangt wiederum in Ausatembeutel 11, dann
in CO2-Absorptionsfilter 16 und 17, wird von der Niederdruck
Membran-Pumpe 13 angesaugt und in Einatembeutel durch Rückschlag
ventil 35 eingespeist. Das überschüssige Atemgas wird von dem
Hochdruckverdichter 23 angesaugt, durch Filtereinheit 18
gereinigt und in die leere diesmal Mischgasflasche 29 unter Hoch
druck 220-450 atü gespeichert. Dieser Prozeß wird sich solange
wiederholen, bis eine gewisse Batterie-Strom Kapazität vorhanden
ist.
Zusätzlich wird in diesem Vorgang durch Druckminderer und
Dosierungsdüse 33 reinen Sauerstoff in Ausatembeutel 11 zuge
führt aus Stahlflasche 28 auf Konstantdosierungsbasis, so das
der Sauerstoff-Anteil in dem Gasgemisch konstant in der gewün
schten zulässigen Grenzen bleibt. Ähnlich wie bei der Dosierung
von Mischgas, ist die zusätzliche Sauerstoff-Dosierung und
Zufuhr für 16 Haupt-Tiefenbereiche ausgelegt und konstruiert,
damit ein voller synchron zwischen Mischgasdosierung und Sauer
stoff-Dosierung entsteht und der Sauerstoff-Partial-Druck in
jeder Tiefe konstant in die gewünschten Grenzen bleibt.
In einer Notfallsituation wenn der Verdichter oder die Elek
tromotoren aus verschiedenen Gründen nicht mehr funktionieren,
kann der Kreislauf weiter betrieben werden nur von der Nieder-
Druck Membran-Pumpe, die auf dem Prinzip der Elektromagneten
funktioniert, oder kann auch von einem kleinen Elektromotor
betrieben werden, vorausgesetzt, es ist noch Strom-Kapazität
in der Batterien vorhanden und der Sauerstoff-Zufuhr aus Stahl
flasche 28 auf Konstantdosierungsbasis weiter erfolgt. Das ist
möglich, weil in dem gesamten Kreislauf-Volumen - Ein- und Aus
atembeutel, Taucher-Helm, oder Mundstück, Ein- und Ausatemschläu
che, CO2-Absorptionsfilter etc. (insgesamt ungefähr 25-30 Liter
Volumen plus der entsprechende Druck der Tiefe - z. B. in 300 m =
31 at, das macht zusammen 900 Normal Liter Volumen) genügend
Inertgas-Sauerstoff-Gemisch vorhanden ist, natürlich für eine
bestimmte kurze Zeit. Danach kann das Gerät von dem Taucher in
einem halbgeschlossenem Kreislaufgerät umgewandelt werden und
in dieser Weise den vorhandenen Mischgasvorrat benutzt werden.
Um den Sauerstoff-Anteil in dem Atemgasgemisch zu kontrol
lieren, ist das Gerät mit Sauerstoff-Anteil-Anzeige und CO2-Anteil-
Anzeige 12 und 34 ausgerüstet.
Von Stahlflasche 27 wird nach Bedarf zusätzlich Inertgas
(Helium) in dem Ausatembeutel 11 zugeführt durch Druckminderer
und Dosierungsdüse 32 in Abhängigkeit von eventuellen Verlust.
Um starke Strömungen zu überwinden oder sich horizontal oder
vertikal zu bewegen, sind als Zusatz-Ausrüstung die Elektro
antriebsmotoren 20 und 25 vorgesehen, die mit einer Gesamt-
Leistung 0.3-0.5 Kw, 12V/24V dem Taucher einer Geschwindigkeit
von 4-6 Knoten oder mehr geben können. Je nach dem mitgeführte
Batterie-Kapazität und notwendige Wassertiefe kann die Reichweite
30-200 km betragen, was für eine total neue Qualität des
Tauchens beiträgt.
Um weniger Strömungswiderstand und höhere Geschwindigkeit zu
erzielen, sind als Zusatz-Ausrüstung spezielle Strömungslinien-
Schalen in verschiedenen Varianten vorgesehen, die auf dem
Basis-Gerät zusätzlich montiert werden können.
Ein speziell entwickeltes Tauch-Computer kann den Taucher
unterstützen und behilflich sein, um ihn ständig ein Bild von
allen notwendigen Parametern zu geben - z. B. Gaszufuhr, Gas-Dosie
rung, Gas-Vorrat, Gas- und Umgebungs-Druck, Gas- und Wasser
Temperatur, Tauchzeit, Dekostops, Ansaug- und Lieferleistung
des Verdichters, Strom-Kapazität, O2 und CO2-Anteil, Elektro
motoren Drehzahl, Wasser-Heizung Temperatur, Entfernung, Strö
mungs-Geschwindigkeit, Bewegungsgeschwindigkeit, Navigations-
Parametern etc.
Das Gehäuse des Geräts verbirgt noch zwei oder mehreren Fern
lichter, Video-, TV- und Fotokamera, Ampermeter- und Voltmeter-
Anzeige, Sauerstoff- und CO2-Anzeige, Unterwassersprechanlage,
Navigations- und Ortungsgeräte. Das Gerät kann zusätzlich mit
Kabel-Strom und Glasfaser-Kabel verbunden sein, wobei der Vor
teil besteht, das der Taucher zu jeder zeit diese Verbindung
abschalten und etwas später nach belieben wieder anschalten kann
Es besteht die Möglichkeit Unterwasser die CO2-Absorptions
filter auszuwechseln, wobei nur der eine CO2-Filter jeweils
weiter funktioniert. Nicht zuletzt bei Kabel- und Videoverbin
dung mit der Oberfläche besteht die einzigartige Möglichkeit
den Taucher direkt bei seiner Arbeit zu kontrollieren und zu
beraten; bei eventuellen Notfall kann das Gerät von der Kommando-
Zentrale in ein ROV (Remote Operation Vehicle) direkt umzufunk
tionieren und bei Ohnmacht des Tauchers ihn in ein Unterwasser-
Fahrzeug oder Station zu befördern, mittels den Antriebsmotoren.
Das Gerät kann in mehr als 10 unterschiedlichen Varianten
und Modelle produziert werden, mit unterschiedliche Batterie- und
Stahlflaschen-Kapazitäten, Motor- und Verdichterleistungen,
Ausmaßen, Formen und Größen, je nach dem Verwendungs-Zweck.
Unterwasser hat das Gerät Neutralgewicht, Überwasser zwischen
50 bis 150 kg; das Gerät kann Überwasser nur mit einem kleinem
Kran gehoben werden, oder auf kleinen Rollen zum Wasser gebracht
werden. Die Ausmaßen varieren zwischen: Länge - 650-800 mm,
Breite 450-500 mm, Höhe 250-300 mm und ermöglichen ein Aus
stieg des Tauchers durch eine Luke mit 700-900 mm lichter
Weite. Alle Geräteteile werden in einem Stromlinienförmigen
Gehäuse aus glasfaserverstärktem Polyesterharz oder Nirostahl
blech untergebracht und gegen mechanische Beschädigung geschützt.
Claims (13)
1. Verfahren zur autonomen Atemgasherstellung, Atemgas
aufbereitung und Atemgasversorgung eines Tauchers in Tauch
tiefen von 0 bis 700 m, in der Zukunft eventuell bis 1000 m,
dadurch gekennzeichnet, daß in einem völlig geschlossenem Kreis
lauf-Pendel-Speicher System eine bestimmte Menge fertiges
Gasgemisch aus Inertgas (Helium) und Sauerstoff ständig zwischen
zwei Hochdruckgasbehälter befördert wird, wobei am Anfang das
notwendige Atemgas auf dem Prinzip der Überdosierung und auf
Konstantdosierungsbasis in einem Kreislauf gelangt, bestehend
von Einatembeutel, Taucher-Helm, Ausatembeutel, Doppelpack
CO2-Absorptionsfilter; das Atemgas-Bewegung in diesem Kreislauf
wird von einer Nieder-Druck Membran-Pumpe beschleunigt; das Atem
gas von CO2 und anderen Verunreinigungen bereinigt, getrocknet
und erwärmt wird,zusätzlich mit reinem Sauerstoff gemäß den
zulässigen Sauerstoff-Partialdruck für die entsprechende Tiefe
auf Konstantdosierungsbasis und mit Inertgas bei eventuellen
Verlust angereicht wird und anschließend die überschüssige
Menge Atemgasgemisch von einem Hoch-Druck Verdichter (Kolben
oder Membrane Ausführung) angesaugt und unter Hoch-Druck 220-450 at
jeweils in einem der beiden Druckgasbehälter gespeichert
wird; nachdem die ganze Menge Atemgasgemisch in dem einen Druck
gasbehälter gespeichert wird schaltet sich ein Magnet-Ventil um
und derselbe Prozeß beginnt von neuem an in der entgegengesetzte
Richtung.
2. Gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1 hergestellter autono
men rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, dadurch gekennzeich
net, daß das Atemgas-Bewegung in dem völlig geschlossenem Kreis
lauf von einer Nieder-Druck-Membrane-Pumpe hergestellt und beschleu
nigt wird; die Pumpe selbst wird von einem Elektromagneten
nach elektrischen Impulsen oder von einem Elektromotor 12V/24V,
betrieben.
3. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß das überschüssige Atemgas von einem Hoch-Druck Verdich
ter-Kolben- oder Membrane-Mini-Kompressor mit einer Ansaug- und
Liefer-Leistung von bis 150 Liter/Minute unter Hoch-Druck
220-450 At in einem zweiten Druckgasbehälter gespeichert wird.
4. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Hoch-Druck Verdichter von zwei Gleichstrom-Elektro
motoren mit einer Leistung gesamt 12V/24V, 2 bis 3 Kw, 2000-3000 U/min,
betrieben wird.
5. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß die beiden Gleichstrom-Elektromotoren, die den Hoch-
Druck-Verdichter betrieben, von einer oder mehreren Elektro-Bat
terien 12V/24V, mit Strom-Kapazität 100-600 Ah oder mehr,
mit Strom versorgt werden, wobei die Batterien können Blei/Säure
Nickel/Kadmium oder Silber/Zink Typ sein und in Ölboxen unterge
bracht sind.
6. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß der Hoch-Druck Verdichter und die beiden Elektromoto
ren in ein Stahlgehause untergebracht und ölgekühlt sind; die
entstehende dabei Wärme wird mittels ein Wärmetauscher zur Her
stellung von Warmwasser benutzt; das erwärmte Wasser mit einer
Temperatur von ungefähr 45°-50°C wird dem Taucher und für die
Erwärmung von dem Atemgas und Tauchgerät zugeführt.
7. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß an dem Einatembeutel ein Lungenautomat installiert ist
mit der Aufgabe bei Notwendigkeit zusätzlichen Atemgas zu lie
fern und an dem Ausatembeutel ein Überdruck-Ventil installiert
ist mit der Aufgabe bei Notwendigkeit das überschüssiges Atem
gas ins umgebende Wasser zu entfernen.
8. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß an dem Ausatembeutel ein Sicherheits-Ventil (9) ange
bracht ist; dieser Ventil verhindert bei nicht ausreichende
Menge Atemgas daß der Verdichter Gas aus der Lunge des Tauchers
anzusaugen; dieselbe Gefahr verhindert auch der Rückschlag-
Ventil (35), installiert an dem Einatembeutel (37). Der Sicher
heits-Ventil (9) ist mit Ausschaltautomatik versehen und
schaltet auch die Elektromotoren des Verdichters aus.
9. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß als Bewegungsmittel zwei Elektro-Antriebsmotoren (20
und 25) mit einer Gesamt-Leistung von 0.3-0.5 Kw oder mehr,
12V/24V, installiert sind; die beiden Elektromotoren werden mit
Strom von der vorhandenen Batterien versorgt und ermöglichen
das der Taucher sich mit einer Geschwindigkeit von 4-6 Knoten
oder mehr horizontal oder vertikal bewegt, mit einer Reich
weite von 30 bis 200 km je nach dem Vorhandenen Strom-Kapazität.
10. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß alle wichtigen Funktionen des Geräts von einem Kontrol
Panel (1) von dem Taucher selbst kontrolliert und gesteuert sind,
wie Atemgasgemisch-Konstantdosierung, Sauerstoff-Zufuhr-Konstant-
Dosierung, Inertgas-Zufuhr-Dosierung, Atemgas-Vorrat, Sauerstoff-Vor
rat, Inertgas-Vorrat, Ansaug- und Liefermengeleistung des
Hochdruck-Verdichters, Ansaugfrequenz der Nieder-Druck Membran-
Pumpe, Umdrehungen und Amper-Aufnahme der Verdichter-Antriebs-
Elektromotoren, Umdrehungen und Amper-Aufnahme der Bewegungs-
Elektro-Antriebsmotoren, Temperatur der Heizungswasser, Benutzung
und Vorrat von Strom-Kapazität, Ein- und Ausschalten von Fern
lichter, Video- und Sprechanlage, usw.
11. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß ein speziell für das Gerät entwickelten Tauch-Computer
ständig ein Bild von allen notwendigen Parametern dem Taucher
vermittelt, wie Gas-Zufuhr, Gas-Dosierung, Gas-Vorrat, Gas- und
Umgebungsdruck, Gas- und Wasser Temperatur, Tauchzeit, Deko
stops, Ansaug- und Lieferleistung des Hoch-Druck Verdichters,
Vorhandenen Strom-Kapazität, O2 und CO2-Anteil, Elektromotoren-
Drehzahl, Wasser-Heizung Temperatur- und Liefer-Menge, Entfernung-,
Strömungs- und Bewegungsgeschwindigkeit, Navigationsparame
tern usw.
12. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß als Zusatz-Ausrüstung ein Kabel-Trommel mit Winsch
an dem Gerät montiert werden kann, wobei der Taucher zu jeder
Zeit aus jeder Tiefe aus eigene Initiative Strom-, Video- und
Sprech-Verbindung mit der Oberfläche oder Kommando-Zentrale auf
nehmen kann, mittels ein aufblasbares Antriebskörper, bestückt
mit Blitz-Licht und Antenne für leichte Entdeckung,
13. Autonomen rückentragbaren Schwimmtieftauchgerät, herge
stellt gemäß dem Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeich
net, daß als Zusatz-Ausrüstung um weniger Strömungs-Widerstand
und höhere Geschwindigkeit zu erzielen, spezielle Strömungs
linienschalen in verschiedenen Ausführungen vorgesehen sind,
die auf dem Basis-Gerät montiert werden können. Die Schalen sind
leicht und durchsichtig, aus Acrylglas hergestellt, in zwei Teilen
Hinterteil, befestigt an das Tauchgerät, und Vorderteil, abnehm
bar.
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