RO98552B1 - Aparat de scufundare cu mare autonomie - Google Patents

Abstract

Inventia se refera la un aparat de scufundare cu mare autonomie, în circuit semiînchis, care permite efectuarea unor interventii subacvatice, cu scafandri autonomi, ce necesita un timp relativ mare de scufundare si un randament al scufundarii ridicat. Aparatul este alcatuit dintr-un circuit principal de injectie care asigura livrarea unui debit gravimetric de amestec gazos invariabil cu adâncimea de la o baterie de butelii catre un sac respirator, asigurând astfel acoperirea deficitului de oxigen din sacul respirator rezultat în urma procesului de respiratie, precum si controlul permanent, pe toata durata imersiei, a debitului de amestec injectat, un circuit de umplere si spalare a sacului respirator si un circuit de securitate având posibilitatea alimentarii directe a consumatorului cu amestec gazos binar. Circuitul principal de injectie este constituit dintr-un regulator de presiune treapta întâia nepilotat, care alimenteaza un bloc de injectie si control, prevazut cu un ajutaj cilindric de masura si cu un ajutaj convergent de injectie.

Description

Invenția se referă Ja un aparat de scufundare cu mare autonomie, în circuit semiînchis, care permite efectuarea unor intervenții subactive, cu scafandri autonomi, ce necesită un timp relativ mare de scufundare și un randament al scufundării ridicat.

Este cunoscut un aparat de scufundare în circuit semiînchis alcătuit dintr-o mască, din furtune de inspirație și expirație care fac legătura dintre mască și un sac respirator, din două butelii, una cu oxigen și alta cu azot, fiecare din butelii fiind prevăzută cu cîte un regulator de debit asistat de un dispozitiv de reglare a debitului de către presiunea exterioară. Sacul respirator este prevăzut cu două clapete de alimentare, una pentru oxigen și alta pentru azot, acționate în faza de inspirație, precum și un sac de tranzit și două clapete de evacuare.

Acest aparat prezintă, în primul rînd, dezavantajul unei alcătuiri complicate cu sisteme de reglare sensibile, astfel încît la cea mai mică dereglare a regulatoarelor și a dispozitivelor de asistare a acestora există posibilitatea obținerii în sacul respirator a unor amestecuri gazoase cu parametri în afara limitelor admise, avînd drept consecințe atingerea domeniilor de hipoxie sau hiperoxie, precum și alegerea unor tabele de decompresie inadecvate, cu efecte grave asupra scafandrilor. Un alt dezavantaj constă în aceea că, la inspirații mai puțin profunde, întîlnite deseori la activități intense ale scafandrului, sacul respirator suferă o turtire insuficientă deschiderii clapetelor de alimentate cu gaze pure și evacuării eficiente de amestec gazos către exterior, ceea ce conduce la scăderea participației volumice a oxigenului în sacul respirator cu posibilitatea atingerii domeniului de hipoxie, combinată cu o creștere a participației azotului și, deci, cu riscul utilizării unor tabele de decompresie necorespunzătoare. Accidentele se pot produce fără ca scafandrul să aibă indicații privind eventuala funcționare defectuoasă a aparatului, deoarece acesta nu dispune de sisteme de control.

De asemenea, acest aparat mai prezintă dezavantajul existenței unei butelii și a unui circuit de oxigen pur care necesită măsuri speciale pentru evitarea pericolului de explozie, precum și dezavantajul creat de lipsa unui sistem de securitate pentru cazul defectării unuia din elementele sistemului principal.

Scopul invenției este de a îmbunătăți siguranța în funcționare a aparatelor de scufundare cu circuit semiînchis și de a crește securitatea scafandrului.

Problema pe care o rezolvă invenția de față este realizarea/unui aparat de scufundare cu amestec binar sintetic supraoxigenat, în sistem semiînchis, în care injecția de amestec gazos proaspăt se realizează la debite prestabilite, riguros independente de adîncimea de imersie, controlul acestora efectuîndu-se pe întreaga durată a scufundării, iar salvarea de necesitate se realizează printr-un circuit independent de securitate.

Aparatul de scufundare cu mare autonomie, conform invenției, înlătură dezavantajele menționate prin aceea că este alcătuit dintr-un circuit principal de injecție, care asigură livrarea unui debit gravimetric de amestec gazos invariabil cu adîncimea, de la o baterie de butelii către un sac respirator, asigurînd astfel acoperirea deficitului de oxigen din sacul respirator rezultat în urma procesului de respirație, precum și controlul permanent, pe toată perioada imersiei, a debitului de amestec injectat un circuit de umplere și spălare a sacului respirator și un circuit de securitate avînd posibilitatea alimentării directe a consumatorului cu amestec gazos binar proaspăt din bateria de butelii, circuitul principal de injecții fiind constituit dintr-un regulator de presiune treapata întîia nepilotat, care alimentează la presiune medie, constantă, un bloc de injecție și control prevăzut cu un microajutaj cilindric lucrînd în regim subsonic, indicarea debitului injectat fiind realizată prin intermediul unui manometru diferențial, blocul de injecție și control fiind prevăzut și cu un microajutaj convergent lucrînd în regim sonic.

Se dă în continuare, un exemplu de realizare a aparatului de scufundare cu mare autonomie, conform invenției, în legătură și cu fig. 1...4, care reprezintă:

- fig.l, schema aparatului de scufundare cu mare autonomie;

- fig.2, secțiune longitudinală prin blocul de injecție șî control din fig.l;

- fig.3, schemă microajutaj cilindric din fig.2;

- fig.4, schemă microajutaj convergent din fig.2.

Aparatul de scufundare cu mare autonomie, conform invenției, este constituit dintr-o baterie de butelii 1, de exemplu două butelii, pentru stocarea de amestec gazos binar supraoxigenat, de exemplu amestec azot-oxigen, fiecare din butelii fiind prevăzută cu cîte un robinet 2 de admisie a amestecului către un distribuitor 3 de înaltă presiune. Distribuitorul 3 asigură alimentarea cu amestec gazos binar, de înaltă presiune, a trei circuite, după cum urmează: un circuit principal de injecție A, un circuit de umplere și spălare B și un circuit de securitate C care poate asigura amestec respirator direct către consumator.

Circuitul principal de injecția A este alcătuit dintr-un regulator de presiune treapta întîia nepilotat 4, avînd ca referință presiunea atmosferică,, care are rolul de a reduce presiunea de la nivelul presiunii înalte existente în bateria de butelii 1, la nivelul presiunii medii necesare alimentării unui bloc de injecție și control D. La ieșirea din regulatorul de presiune treapta întîia nepilotat 4, presiunea este menținută în permanență constantă, independent de adîncimea de scufundare.

Blocul de injecție și control D este prevăzut cu un microajutaj cilindric 5 lucrînd în domeniul subsonic, avînd o secțiune s, fixat prin intermediul unui șurub de fixare 6, etanșarea fiind realizată printr-o garnitură 7 și cu un microajutaj convergent 8, lucrînd în domeniul sonic, avînd o secțiune minimă s_x și fixat în aval de microajutaj ul cilindric 5, prin intermediul unui șurub de fixare 6 etanșa. rea fiind, de asemenea, realizată printr-o garnitură 7. Prinderea blocului de injecție și control D de regulatorul de presiune treapta întîia nepilotat 4 se realizează prin intermediul unui racord olandez 9, etanșarea fiind asigurată de către o garnitură 10.

Diferența de presiune între presiunea ρ_β+Δρ care se stabilește în amonte de microajutajul cilindric 5 și presiunea p₀ care se stabilește în aval de acesta este indicată la un manometru diferențial 11, cele două presiuni din amonte și aval de microajutajul cilindric 5 fiind conduse la manometrul diferențial 11 prin intermediul unor furtune 12 și respectiv 13. Presiunea din aval de microajutajul cilindric 5 este captată prin intermediul unui ștuț 14 ce materializează o priză de presiune și care este înfiletat în corpul blocului de injecție și control D.

Lucrînd în domeniul sonic, microajutajul convergent 8, realizează livrarea unui debit gravimetric de amestec gazos binar în regim blocat, debitul fiind invariabil cu adîncimea de imersie.

Debitul gravimetric blocat, de amestec gazos binar, este injectat prin intermediul microajutajnlui convergent 8 într-un sac respirator 15 care are rolul de a prelua variațiile de volum și de presiune rezultate prin respirație, de a menține echipresiunea dintre presiunea amestecului respirator din sacul respirator 15 și presiunea corespunzătoare adîncimii de imersie la nivelul plămînilor, precum și de a asigura stocarea cantității de amestec gazos binar, cu parametrii doriți, necesară respirației.

Inspirația și expirația din și respectiv către sacul respirator 15 se realizează prin intermediul unui circuit de respirație alcătuit dintr-un furtun 16 pentru inspirație și un furtun 17 pentru expirație, racordată la o piesă bucală 18 prevăzută cu două supape unîsens 19. Amestecul expirat prin furtunul 17, către sacul respirator 15, trece în prealabil printr-un cartuș filtrant 20, care asigură reținerea bioxidului de carbon din amestecul gazos expirat. Surplusul de amestec gazos este eliminat din sacul respirator 15, către mediul acvatic exterior, printr-o supapă de evacuare 21, tratată corespunzător umflării optime a sacului respirator 15, așigurînd în acest fel un confort respirator la consumator - supapa de evacuare 21 putînd fi acționată și manual, la dorința scafandrului.

Circuitul de umplere și spălare B, asigură completarea cu amestec gazos binar proaspăt a sacului respirator 15 pe perioada de coborîre a scafandrului către adîncimea de lucru, astfel încît acesta săși păstreze volumul optim realizării procesului de respirație. Circuitul de umplere și spălare B este alimentat la medie presiune prin intermediul regulatorului de presiune treapta întîîa nepilotat 4 și este prevăzut cu o valvă 22 de tipul închisdeschis cu acționare manuală, menținerea acesteia pe poziția deschis așigurînd alimentarea sacului respirator 15 cu amestec gazos binar la un debit superior celui livrat de circuitul principal de injecție A. Totodată, circuitul de umplere și spălare B mai este utilizat și pentru spălarea sacului respirator 15, prin golirea acestuia de amestecul gazos existent și umplerea lui cu amestec gazos binar proaspăt, manevrarea valvei 22 fiind corelată cu acționarea manuală a supapei de evacuare 21.

Circuitul de securitate C este alimentat prin intermediul unui regulator de presiune treapta întîia pilotat 23 care realizează o reducere a presiunii de la nivelul presiunii înalte a amestecului din bateria de butelii 1 la o presiune medie care să asigure o suprapresiune predominantă față de presiunea echivalentă corespunzătoare adîncimii de imersie. Circuitul de securitate C mai cuprinde un furtun 24 de medie presiune care asigură livrarea de amestec gazos binar supraoxigenat către un regulator de presiune treapta a doua 25, de tipul la cerere, care fiind și el prevăzut cu o piesă bucală 18 poate furniza scafandrului, la nevoie, amestec gazos binar proaspăt pentru respirație, amestecul expirat fiinde evacuat direct în mediul acvatic exterior. Circuitul de securitate C este ținut în rezervă, fiind utilizat numai în caz de necesitate, atunci cînd se produce o defecțiune a circuitului principal de injecția A, a circuitului de respirație, sau în cazul spargerii sacului respirator 15.

Aparatul de scufundare cu mare autonomie este echipat și cu un manometru de înaltă presiune 26 utilizat pentru asigurarea pe întreaga perioadă a scufundării a controlului cantității de amestec gazos binar existent în bateria de butelii 1.

Funcționarea aparatului de scufundare cu mare autonomie are loc în felul următor: circuitul principal de injecție A asigură prin intermediul microajutajului convergent 8, lucrînd în domeniul sonic, un debit gravimetric de amestec gazos binar dinspre bateria de butelii 1 către sacul respirator 15.

Debitul gravimetric injectat în regim permanent, este independent de adiirimea de scufundare, pentru o adîncime maximă aleasă și este măsurat prin intermediul microajutajului cilindric 5, citirea fiind realizată la manometrul 11, Scafandrul inspiră prin piesa bucală 18 amestec respirator binar din sacul respirator 15 prin intermediul furtunului 16 și expiră către același sac respirator 15 prin furtunul 17, amestecul fiind în prealabil trecut prin cartușul filtrant 20 pentru reținerea bioxidului de carbon, Astfel, în sacul respirator 15, se întoarce un amestec gazos binar, spre exemplu azot-oxigen, caracterizat printr-o participație a oxigenului mai mică față de cea a amestecului inspirat. Surplusul de amestec gazos binar este eliminat din sacul respirator 15 prin intermediul supapei de evacuare 21. în acest mod, în sacul respirator 15 se obține un amestec respirator binar stabil caracterizat printr-o participație volumică a oxigenului ușor inferioară celei corespunzătoare amestecului gazos binar injectat. Valorile debitului gazos binar injectat și a participației volumice a oxigenului din amestecul injectat, sînt determinate funcție de adîncimea maximă de lucru și de intensitatea muncii desfășurate sub apă de scafandru, iar asigurarea debitului injectat se realizează prin alegerea optimă a dimensiunilor microajutajului convergent 8 și prin reglarea corespunzătoare a presiunii amonte p₀.

Pe perioada coborîrii scafandrului către adîncimea de lucru, acesta menține valva 22 de pe circuitul de umplere și spălare B pe poziția deschis realizînd o alimentare suplimentară cu amestec gazos binar la debit mai mare decît cel injectat prin circuitul principal de injecție A, asigurînd, în acest fel o umflare corespunzătoare a sacului respirator 15 și, deci, un confort respirator ridicat la consumator. Ajuns la adîncimea de lucru, scafandrul aduce valva 22 la poziția închis, trecînd pe funcționare normală, alimentarea sacului respirator 15 cu amestec gazos binar fiind realizată numai prin intermediul circuitului principal de injecție A. Circuitul de umplere și spălare B se mai utilizează și în cazul efectuării de spălări ale sacului respirator 15 înainte de efectuarea unor paliere de decompresie, manevra constînd din deschiderea după o anumită regulă a valvei 22 și a supapei de evacuare 21.

în cazul în care se produce o defecțiune a circuitului principal de injecție A, a circuitului de respirație, sau în cazul spargerii sacului respirator 15, se utilizează circuitul de securitate C care livrează scafandrului amestec gazos binar în sistem deschis, scafandrul efectuînd doar simpla manevră de schimbare a piesei bucale.

Prin aplicarea invenției, se obțin următoarele avantaje:

- siguranță sporită în funcționare;

- asigură un control permanent al funcționării pe întreaga durată a scufundării;

- simplitate constructivă;

- autonomie mare și randament al scufundării ridicat;

- asigură o discreție bună în cazul unor operații clandestine cu caracter militar, datorită evacuării unor cantități foarte mici de amestec gazos către mediul acvatic exterior;

- aparatul poate fi utilizat în scufundări autonome pornind de la suprafață, cît și în scufundări de sistem cu ieșirea scafandrului din turelă sau minisubmarin.

Claims (4)

1. Aparat de scufundare cu mare autonomie, de tipul în circuit semiînchis, utilizînd amestecuri gazoase sintetice binare supraoxigenate, caracterizat prin aceea că, în scopul îmbunătățirii siguranței în funcționare a aparatului și creșterii securității scafandrului, este alcătuit dintr-un circuit principal de injecție (A) care asigura livrarea unui debit gravimetric de amestec gazos invariabil cu adîncimea, de la o baterie de butelii (1) către un sac respirator (15) un circuit de umplere și spălare (B) a sacului respirator (15) și un circuit de securitate (C), avînd posibilitatea alimentării directe a consumatorului cu amestec gazos binar proaspăt din bateria de butelii (1).

2. Aparat de scufundare cu mare autonomie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, circuitul principal de injecție (A) este constituit dintr-un regulator de presiune treapta întîia nepilotat (4) care alimentează la presiune medie, constantă, un bloc de injecție și control (D) prevăzut cu. un microajutaj cilindric (5) lucrînd în regim subsonic, indicarea debitului injectat fiind realizată prin intermediul unui manometru diferențial (14), blocul de injecție și control (D) fiind prevăzut și cu un microajutaj convergent (8) lucrînd în regim sonic.

3. Aparat de scufundare cu mare autonomie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, circuitul de umplere și spălare (B) este prevăzut cu o valvă (22) pentru umflarea optimă a sacului respirator (15) și pentru efectuarea unor spălări ale sacului respirator (15) printr-o manevră combinată cu acționarea manuală a unei supape de evacuare (21).

4. Aparat de scufundare cu mare autonomie, conform revendicării 1, caracterizat prin aceea că, circuitul de securitate (C) este alcătuit dintr-ϋη regulator de presiune treapta întîia pilotat (23) de presiunea exterioară, care alimentează cu amestec to gazos binar, la suprapresiune constantă, un regulator de presiune treapta a doua (25).