Jak pracuje Rebreather

Korzystanie z urządzenia do nurkowania, jakim jest Rebreather, musi być poprzedzone właściwym specjalistycznym szkoleniem. Wyłącznie osoby które ukończyły szkolenie i uzyskały licencję na używanie tego urządzenia mogą je nabyć i użytkować. Korzystanie z rebreathera może stwarzać szereg problemów, które nieodpowiednio potraktowane mogą mieć skutki śmiertelne. Istotne jest więc, żeby dobrze zrozumieć jak funkcjonuje rebreather.

Jak więc działa Rebreather?

Rebreather jest aparatem oddechowym o zamkniętym obiegu czynnika oddechowego (C.C.R.- Closed Circuit Rebreather), w którym wydychane powietrze ponownie znajduje się w obiegu w aparacie, aby nurek znów mógł nim oddychać. Pochłaniacz CO2 usuwa chemicznie CO2, kontroler tlenu monitoruje wydychane powietrze i ilekroć zajdzie potrzeba wtryskuje tlen dla utrzymania cząstkowego ciśnienia tlenu (ppO2) przy zadanych poziomach znanych jako nastawy (setpoint).
Tlen jest dostarczany bezpośrednio z butli zawierającej czysty tlen. Gdy nurek się zanurza trzeba dodać gaz dla utrzymania objętości oddechowej. Jeżeli gaz ma niską zawartość tlenu rozrzedza on tlen i znany jest jako gaz rozrzedzający. Dzięki rozrzedzeniu tlenu nurek może się zanurzyć poniżej 6 m, co jest granicą dla aparatów oddechowych o zamkniętym obiegu czynnika oddechowego z czystym tlenem.
Granica głębokości w wypadku rebreathera zależy od dwóch czynników. Po pierwsze od pojemności butli z gazem używanego jako rozrzedzającego, a po drugie od pojemności butli z gazem oddechowym do wynurzania awaryjnego (bailout). Jeżeli powietrze używane jest jako rozrzedzasz, wówczas rebreather może być stosowany na wszystkich głębokościach, aż do powietrznej granicy nurkowania, zazwyczaj 40 - 50 m. Przy normalnym sportowym nurkowaniu na takie głębokości gazem rozrzedzającym jest zwykłe powietrze. Używa się wtedy normalnego sprężonego powietrza odpowiedniej, nurkowej jakości.
Jeżeli jako gaz rozrzedzający używany jest Trimix to jak przy nurkowaniu z otwartym obiegiem skład konkretnej mieszanki Trimixowej ogranicza głębokość. Prowadzi się też eksperymentalne nurkowania przy użyciu Helioxu.
Pojemność butli i rodzaj gazu do wynurzania awaryjnego jest niezwykle ważna przy określaniu głębokości nurkowania. Musi go być pod dostatkiem, żeby oddychać na głębokości i móc się z powrotem wynurzyć „na obiegu otwartym”.

Zużycie gazu

Wykorzystujemy jedynie drobną część powierza, które wdychamy - jakieś 4% na powierzchni, z czego większość zostaje przekształcona w CO2 i wydychana wraz z 96% niewykorzystanego gazu. Przez ponowną recyrkulację wydychanych gazów, usuniecie CO2 jako produktu odpadowego i uzupełnienie tlenu możemy ograniczyć zużycie tlenu z butli do takiej samej ilości, jaką zużywany przy przemianie materii – tj. między 0,5 a 3,5 litra na minutę w zależności od danej osoby i wykonywanej pracy.

Kiedy nurek znajduje się na głębokości docelowej gaz rozrzedzający nie jest już używany, chyba że objętość oddychania jest zmniejszona przez straty gazu, takie jak czyszczenie maski czy wydychanie przez nos. Wtedy to większa ilość gazu rozrzedzającego musi być dodana do toreb oddechowych (counterlungi), aby umożliwić nurkowi oddychanie bez ograniczeń. Niemniej jednak zużycie gazu rozrzedzającego dla rebreathera jest minimalne. Na przykład, jeśli gaz rozrzedzający jest używany do nadmuchiwania BC, suchych skafandrów oraz toreb oddechowych, nurek w ciągu nurkowania zużycie zaledwie 30 bar z 3-litrowej butli.

Butle, regulatory i manifold

Patrząc na rebreather z usuniętą pokrywą zaobserwujemy, że w butli z lewej (2 litrowe, stalowe w Inspiration i 3 litrowe w Evolution) znajduje się powietrze lub air diluent a butla po prawej zawiera tlen.
 

Rebreather Inspiration

Regulatory pierwszego stopnia są obecnie marki Apeks- Wielka Brytania- natomiast Ambient Pressure stworzyło automat oddechowy „POV”, który przełącza się z obiegu zamkniętego na otwarty bez potrzeby wyjmowania go z ust. Automat ten został zaprezentowany po raz pierwszy na targach w Dusseldorfie w styczniu 2008 roku.

Korzyści z tlenu

Parcjalne ciśnienie tlenu w rebreatherze monitorują trzy sensory tlenowe. Podczas gdy nurek zużywa tlen w procesie metabolizmu, ciśnienie parcjalne spada. W momencie, gdy spada poniżej poziomu ustalonego danym nastawem (tzw. Setpointem), otwiera się zawór solenoidowy i następuje wtryskiwanie tlenu.
Kontrolując ciśnienie tlenu w pętli możemy utrzymać wyższy poziom ppO2 niż w otwartym obiegu, zmniejszając czas dekompresji, otrzymując więcej czasu bez dekompresyjnego lub większy margines bezpieczeństwa fizjologicznego wynikającego z mniejszej saturacji tkanek nurka gazem obojętnym.

Kanister Absorbentu

Dotarliśmy teraz do centrum operacyjnego rebreathera. Ta jednostka daje nam zdolność do wydychania gazu wiele razy z rzędu i minimalizuje konieczność noszenia dużych butli.

Zazwyczaj można zobaczyć dwa podstawowe kanistry w rebreatherach. Nazywają się Radial Flow i Axial Flow.

Kierunek Przepływu Radialnego

Kanistry Radial i Axial flow

Rebreathery Inspiration i Evolution zaopatrzone są w kanistry axialnego przepływu.

Dekompresja

Planowanie dekompresji przy stałym ciśnieniu parcjalnym – ppO2 może być przeprowadzone przy użyciu specjalistycznego oprogramowania komputerowego jak na przykład „Proplanner”.

Kontroler tlenu

Kontroler- Handset- składa się z trzech sensorów tlenowych, dwóch jednostek kontrolnych z własnymi wyświetlaczami i bateriami i jednym zaworem solenoidowym do wtryskiwania tlenu. Kontroler który zostaje włączony pierwszy, zostaje kontrolerem głównym (Master), a drugi zostaje kontrolerem podległym (Slave). Stan kontrolera, obojętnie głównego (Master) czy podległego (Slave) pokazuje się na górze wyświetlacza przy nastawie. (Master) główny kontroler kontroluje solenoid tlenowy, a tym samym mieszankę oddechową, podczas gdy kontroler podległy (Slave) działa jedynie jako wtórny wyświetlacz, ale gotów do przejęcia czynności kontrolera głównego (Master) w czasie awarii. Można przeprowadzić symulację wyłączając główny kontroler (Master), a wówczas w ciągu sekundy kontroler podległy (Slave) przejmuje funkcję kontrolera głównego (Master).

Wybór nastawu (SETPOINT-U)

Są dwa nastawy (Opis dotyczy rebreatherów Buddy Inspiration z Classic Electronics i Evolution)- niski nastaw używany na powierzchni i do zanurzenie, i wysoki nastaw używany na dnie i przez większość wynurzania. Przełączenie z wysokiego nastawu na niski i z powrotem wykonywane jest ręcznie przy pomocy środkowego guziczka na wyświetlaczu (szczegóły w części 5).
Nastawy są do wyboru zgodnie z rodzajem planowanego nurkowania. Niemniej, należy zacząć od wartości domyślnych: niskiego nastawu 0,70 bara i wysokiego nastawu 1,3 bara. Z ppO2 z pętli wysokości 1,3 bara maksymalny czas trwania nurkowania wynosi 3 godziny dla pojedynczej ekspozycji lub 3,5 godziny dziennie (kilka nurkowań łącznie), korzystając z limitów toksyczności tlenowej NOAA.
Ciśnienie bezwzględne na powierzchni wynosi około 1,0 bara, jeżeli wybrano wyższy nastaw jeszcze na powierzchni, urządzenie będzie stale wtryskiwać tlen, starając się osiągnąć poziom nastawu. Ponieważ jest to nieosiągalne w efekcie zmarnuje się tlen i moc baterii. Na to trzeba uważać i sprawdzić, czy jeszcze na powierzchni wybrano niski nastaw.

Torby oddechowe

Istnieją dwa rozmiary toreb oddechowych: średnie i duże. Mniej niż 110 cm – średnia torba oddechowa, ponad 110 cm – duża torba oddechowa.

Counterlungi w rebreatherze są wykonane z bardzo wysoko jakościowych materiałów- Urethene. Materiał urethane jest impregnowany przy produkcji, posiada anty grzybową powłokę. Pozycja toreb oddechowych na naszym ciele wpływa na opór podczas oddychania, często nazywany static lung loading. W rzeczywistości rebreather nie ukazuje zwiększonego lub zmniejszonego static lung loading dając pełną swobodę ruchów w wodzie.

Torba oddechowa na plecach

Torba oddechowa na piersiach

Torba oddechowa na ramionach

Zawór ustnikowy

Jeżeli ustnik jest wyjęty z ust jeszcze w wodzie, pod lub na jej powierzchni, woda może się dostać do pętli. Rebreather toleruje małe ilości dostającej się wody, ale trzeba się strzec przed jej nadmiarem poprzez zamknięcie ustnika, zanim wyjmiemy go z ust. Wkładając go na nowo do ust należy wydmuchać wodę przez otwór do wyrzucania wody i dmuchając dalej, otworzyć ustnik. Bardzo ważne jest otwieranie i zamykanie tego zaworu, które musi się odbywać na powierzchni przed nurkowaniem. W odróżnieniu od wszelkich ustników na rynku, centralna jego część obraca się i porusza niezależnie od dwóch zewnętrznych części, które poruszają się wspólnie z wewnętrzną rurką zaworu ustnikowego. Łatwiej jest utrzymać ustnik bez ruchu, ponieważ trzymamy go często w ustach i obracamy zewnętrznymi pierścieniami. Te z kolei nie odkręcają się dzięki dwóm krzyżowym śrubom, znajdującym się pod spodem.

We wszystkich nurkowaniach z użyciem rebreathera, nie zależnie od używanej jednostki lub jego marki, umiejętność operowania ustnikiem jest konieczna.

Zamknięty obieg czynnika oddechowego pozwała użytkownikowi na planowanie nurkowań o wydłużonym profilu czasu dennego, dzięki temu, iż zużycie zapasu czynnika oddechowego jest prawie niezależne od głębokości. Natomiast dekompresja, w porównaniu z klasycznym obiegiem otwartym, jest dużo krótsza. Przy wykonywaniu nurkowań trimixowych z aparatem C.C.R. typu Buddy Inspiration, istnieje szereg konkretnych korzyści dla organizmu podnoszących margines bezpieczeństwa. Będzie to oczywiście ciepły, i co najważniejsze, wilgotny czynnik oddechowy produkowany przez urządzenie, utrzymywany na poziomie zaprogramowanego ciśnienia parcjalnego tlenu. Po prostu wielu eksploracji podwodnego świata nie sposób zaplanować i wykonać przy użyciu zwykłej butli i automatu, a C.C.R. daje nam tę szansę.