호흡기구. 실린더, 가스 및 감압병
호흡 장치에 대한 주기의 두 번째 부분을 마스터한 모든 사람에게 바칩니다.
두 번째 부분에서는 개방 회로 호흡 장치(OT)의 장치에 대해 이야기했습니다. 그러나 나는 이러한 장치의 실린더에주의를 기울이지 않았습니다. 그러나 자율 OC 장치의 탄생은 정확히 고압 실린더의 등장으로 이어졌습니다.
나는 가지 않을거야. 역사, 현재 DA에서 사용되는 주요 실린더에 대해서만 설명하겠습니다.
1. 강철 실린더. 작동 압력 200-300 atm. 합금강으로 제작되었습니다. 그들은 항상 물에서 음의 부력을 가지고 있습니다. 따라서 녹이 슬기 때문에 외부 도장의 무결성과 막힌 공기에 물이 없는지 여부를 요구합니다. 강철 실린더는 수명이 가장 깁니다. 최근까지 스틸 실린더는 바닥이 둥글어서 실린더가 바닥에 수직으로 세워질 수 있도록 플라스틱 슈를 사용했습니다. 이제 바닥이 평평한 실린더가 있습니다.
2. 알루미늄 실린더. 작동 압력 ~ 210 atm. 그들은 공기에서 단위 부피당 가장 큰 무게를 가지고 있습니다. 서비스 수명은 강철보다 약간 짧습니다. 물에서는 빈 상태에서 양의(!) 부력을 갖습니다. 예 예. 빈 병이 떠오릅니다. 신선한 물에서도. 바닥은 일반적으로 평평합니다. 그들은 심하게 부식됩니다. 이를 위해 그들은 다이빙 센터와 다이빙 보트를 매우 좋아합니다. 그들은 강철처럼 자신에게 많은 관심을 요구하지 않습니다.
3. 복합(금속 복합) 실린더. 그것들의 합성물은 에폭시로 채워진 여러 층의 유리 섬유와 같은 것입니다. 작동 압력 200-300 atm. 그들은 단위 부피당 가장 낮은 무게를 가지고 있습니다. 완전 합성물은 녹슬지 않습니다. 조금도. 금속 복합재는 내부에 얇은 강철 전구가 있고 외부에 복합재가 있습니다. 물이 내부에 들어가면 그에 따라 강철이 부식됩니다. 수명이 가장 짧습니다(러시아 연방에서는 5년). 압력 테스트(수압 테스트) 대상이 아닙니다. 이 실린더는 주로 공중 작업에 사용됩니다.
일반적으로 현재 최소한 비상 사태부는 폐쇄 회로 장치를 완전히 포기했습니다. ECCR 재호흡기의 구매는 심해 작업을 위해 계획되어 있지만. 게다가 러시아산이다. 다이빙에서 이러한 복합 재료는 높은 부력 때문에 거의 사용되지 않습니다. 그들은 큰 장점이 있습니다. 풍선이 폭발할 때 파편을 주지 않습니다. 그러나 그들은 기계적 손상을 두려워합니다.
예, 수압 테스트 또는 소위 압력 테스트에 대한 몇 마디.
밸브가 풍선에서 풀리고 피팅이 제자리에 나사로 고정되고 풍선이 액체로 채워지고 수조에 놓입니다. 그런 다음 일반적으로 작동 압력의 1,5배인 압력이 실린더에 적용됩니다. 즉, 작동 압력이 300atm인 실린더에 450atm이 주입됩니다. 이 경우 부피 변화가 측정됩니다(증가하는 압력으로 실린더를 채우는 액체의 양으로).
볼륨 증가에 대한 규범이 있습니다. 기준을 초과하거나 파괴가 발생하면 실린더는 폐기됩니다.
액체는 실용적인 비압축성 때문에 사용됩니다. 결국 실린더가 내부에 가스와 함께 붕괴되면 큰 붐이 일어날 것입니다. 그리고 액체를 사용하면 부서집니다. 그건 그렇고, 가정용 가스 실린더(프로판-부탄)도 수압 테스트를 거쳐야 하지만 일반적으로 모든 것을 "망치"합니다.
그건 그렇고, 아마도 누군가 예를 들어 실제로 존재하지만 400 기압 실린더가 사용되지 않는 이유에 관심을 가질 것입니다.
첫째, 400 atm 압축기는 다소 복잡하고 비싸며 부피가 크다.
둘째, 반 데르 발스 세력을 잊어서는 안 됩니다. 이것은 고압의 기체가 액체의 성질을 얻기 시작하는 때입니다. 그리고 200 atm에서 이러한 힘이 실제로 보이지 않는다면, 예를 들어 300 atm에서는 이미 약 10%, 400에서는 이미 약 18%가 됩니다.
즉, 10 리터 병에 200 기압까지 채워지면 2 리터의 가스가 있고 000 기압에서 300 2 리터, 같은 병에 810 기압에서 400 3 리터가 있습니다. 글쎄, 기어 박스의 모든 고압 피팅은 적절하게 다시 작성해야합니다.
그게 다야, OT로 끝났어.
그러나 폐쇄형 주기로 넘어가기 전에 조금 벗어나서 이러한 다소 복잡하고 값비싼 장치를 사용하고 개선하는 이유를 생각해 보겠습니다.
CST
리뷰의 첫 부분에서 이미 말했듯이 사람이 숨을 쉬기 위해서는 일정량의 가스가 폐를 통해 순환하도록 해야 합니다. 폐로 가는 가스는 대기압에 1기압을 더한 것과 같은 압력으로 공급되어야 합니다. 그리고 다이버가 물 속으로 30미터 아래로 떨어졌다면 4 ata의 압력으로 OT의 호흡 장치에 의해 가스가 폐로 공급될 것입니다(표면에서 +1 ata를 잊지 마십시오).
증가된 압력으로 가스를 호흡할 때 다이버의 몸에 어떤 일이 발생합니까?
그리고 가스로 몸이 과포화 될 것입니다. 결국, 인체가 주로 물로 구성되어 있다는 것은 누구에게도 비밀이 아니며 기체로 액체의 포화도는 이 포화가 발생하는 압력에 정비례합니다.
물론 포화 과정이 빨리 일어나지는 않습니다. 흡입된 가스의 초과 압력은 폐포를 통해 혈액으로 전달됩니다. 몸을 순환하는 과포화 혈액은 다른 조직을 포화시킵니다. 또한 연구에 따르면 조직마다 다른 방식으로 포화되어 있습니다.
빠르게 포화된 조직: 혈액, 피부, 지방 조직. 느린 조직: 뼈, 결합. 최신 압축 해제 알고리즘은 최대 16가지 유형의 패브릭을 사용합니다. 외부 압력을 증가시키는 과정인 압축은 매우 빠르게 발생할 수 있습니다. 이것은 신체에 불쾌한 결과를 초래하지 않습니다.
그러나 역 프로세스인 압축 해제는 더 이상 압축만큼 빠르게 발생할 수 없습니다.
이것은 감압 과정을 소다병과 비교하는 곳입니다. 외부 압력을 크게 줄임으로써 액체에서 용해된 가스의 방출을 유발합니다. 거품의 형태로.
아마도 혈류에 기포가 형성되는 문제를 설명할 필요가 없을 것입니다.
혈전. 혈전은 처음에는 작은 혈관을 막았다가 나중에는 점점 커지다가 심장으로 가는 혈관에 도달할 때까지 이를 막습니다. 죽음이 다가오고 있다.
DCS의 치명적인 결과는 적습니다. 예를 들어, 이러한 조직에 기포가 형성되어 연골과 같은 다양한 조직이 변형됩니다. 그리고 DCS의 가장 불쾌한 증상은 신경 말단의 조직에 형성된 기포의 압력으로 인한 통증입니다. 게다가, 이러한 고통스러운 감각은 아주 강합니다.
DCS의 발생을 피하기 위해 압축 해제 테이블이 개발되었으며 나중에 컴퓨터의 출현으로 압축 해제 알고리즘이 개발되었습니다. 이 표는 수심(압력)과 다이버가 수면으로 가기 전에 그곳에서 멈춰야 했던 시간을 나타냅니다.
동일한 표에서 가스 혼합물이 고려되었습니다. 실제로, 산소 함량이 최대 100% 증가한 혼합물을 감압 절차를 수행하는 데 사용하면 감압 시간이 단축됩니다. 그리고 이것은 불활성 가스와 달리 산소가 신진 대사 과정을 위해 신체에 부분적으로 흡수되기 때문에 발생합니다.
이것은 2002년 판에서 해군 PVS의 감압 표의 일부입니다. 두 번째 줄에 주의하십시오(하단 시간 10분). 감압 가스로 공기를 사용할 경우 감압 시간은 2시간 27분, 산소를 사용할 경우 이 시간은 1시간 26분이 됩니다! 여기에서 산소 호흡의 시작 깊이도 알 수 있습니다. 10미터입니다. 즉, 이 깊이에서 산소의 부분압은 2 ata가 되며 이는 아마추어 다이빙의 규범에 따라 위험합니다.
또한 감압 제한이 없다는 점에 유의해야 합니다.
이것은 다이버가 신체에 영향을 미치지 않고 1 ata의 압력에서 호흡으로 신속하게 전환할 수 있는 압력/시간 값입니다.
이것은 고산 환경(해발 100m)에서 수심 800m까지의 실제 다이빙 프로필입니다. 검은색 곡선은 깊이, 빨간색 곡선은 데코 의무, 녹색은 수온입니다. 가스: KAGS 13/63; CAS 41; 산소. 무감압 한계가 명확하게 보입니다. 이것은 빨간색 선의 XNUMX 부분입니다.
고압 가스의 독성 영향
모든 것이 간단해 보입니다. 순수한 산소를 호흡하고 최소 감압 시간을 얻습니다.
그러나 모든 것이 보이는 것만큼 좋은 것은 아니라는 것이 밝혀졌습니다.
다이빙 개발의 새벽에 과도한 압력으로 산소를 호흡하는 실험에서 테스터는 피험자의 상태에 불쾌한 변화를 기록했습니다. 따라서 일부 압력 값에 도달했을 때 다이버는 운동 기능에 대한 통제력을 완전히 상실할 때까지 근육 경련을 일으키기 시작했습니다. 폐의 가스 교환 효율에 대한 산소의 부정적인 영향도 지적되었습니다. 즉, 폐포의 증가된 산소 부분압에 장기간 노출되면 기체 교환 능력이 부분적으로 상실됩니다.
호흡 혼합물의 산소 부분압의 안전한 값은 실험적으로 설정되었습니다. 따라서 긴 노출의 경우이 값은 1,4 ata이고 짧은 노출의 경우 1,6 ata입니다.
또한 과도한 압력 하에서 불활성 가스 질소가 소위 말하는 것으로 나타났습니다. 알코올의 영향과 증상이 유사한 "질소 마취". 반응의 억제, 상황에 대한 부적절한 평가.
이것이 다이버에게 어떻게 나타날 수 있는지 말할 가치가 없을 것입니다.
~ 3 ata의 질소 부분압은 안전한 것으로 간주됩니다.
동시에 산소와 질소의 한계 압력 값은 이를 규제하는 조직에 따라 다를 수 있다는 점에 주목하고 싶습니다.
예를 들어, 러시아 군대에서 3% 산소로 호흡하는 데 100 ata 값이 허용되는 것으로 간주됩니다. 이러한 높은 PPO2 값은 세계 어디에서도 발견되지 않습니다. 분명히 우리 다이버에게는 일종의 특별한 유기체가 있습니다.
따라서 호흡 혼합물의 산소와 질소 함량을 줄이기 위해 헬륨을 사용하기 시작했습니다. 헬륨은 실제로 마취 효과와 신체에 대한 독성 효과가 모두 부족합니다. 질소, 헬륨 및 산소의 호흡 혼합물은 산소와 헬륨 - KGS(헬리옥스)에서 KAGS(삼중 혼합)라고 합니다.
호흡 혼합물의 구성을 계산할 때 그 안에 포함된 산소와 질소의 비율은 일반적으로 다이빙 조건에 따라 허용되는 최대값으로 설정됩니다. 감압 시간을 단축하기 위해 산소를 사용하고, 헬륨이 비싸기 때문에 질소를 사용한다.
러시아에서는 헬륨이 채굴되는 방식 때문에 상대적으로 저렴합니다. 그러나 해외에서 가격은 리터당 약 7센트였습니다(2년 전 이집트). 즉, 15% O200, 12% He 및 2% N70가 혼합된 18x2x300 쌍의 가스 비용은 약 $XNUMX입니다.
또한 호흡하는 동안 사람이 폐를 통해 10-50 리터의 가스를 펌핑하기 때문에이 가스의 대부분은 단순히 버려집니다. 왜 그런 차이가 있느냐고 묻는다. 그리고 그것은 생리와 신체 상태에 관한 것입니다. 폐의 부피와 근육량이 많을수록 소비량이 늘어납니다. 예를 들어, 우아한 소녀, 작은 폐 용적 및 작은 근육량, 가스 소비는 일반적으로 폐가 큰 신체적으로 발달 된 남성에서 일반적으로 매우 낮습니다. 글쎄, 휴식시 가스 소비는 스트레스 상태보다 5-6 배 적습니다. 육체 노동은 또한 호흡 가스의 소비를 증가시키지만 스트레스를 받는 동안만큼은 아닙니다.
폐쇄 호흡 주기를 위한 장치(재호흡기)의 출현(또는 개발)으로 이어진 것은 값비싼 호흡 혼합물을 절약하는 문제입니다. 엄밀히 말하면 재호흡기는 최초의 자급식 호흡 장치였습니다.
그리고 다음 편에서 재호흡기의 디자인과 종류에 대해 이야기하겠습니다.
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