军事评论

呼吸设备。 气瓶、气体和减压病

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献给已掌握呼吸器循环第二部分的每个人。


在第二部分,我谈到了开路呼吸器(OTs)的装置。 但我没有注意这些设备的气缸。 但自主 OC 装置的诞生恰恰导致了高压气瓶的出现。

我不会去 历史,我将只描述目前在 DA 中使用的主要气缸。

1.钢瓶。 工作压力200-300 atm。 由合金钢制成。 它们在水中总是具有负浮力。 因此,它们会生锈,它们要求外部油漆的完整性以及堵塞的空气中不存在水。 钢瓶的使用寿命最长。 直到最近,由于底部倒圆,钢瓶中使用塑料鞋,以便钢瓶可以垂直立在底部。 现在有平底气缸。

2. 铝制气缸。 工作压力 ~ 210 atm。 它们在空气中每单位体积的重量最大。 使用寿命略低于钢。 在水中,在空的状态下,它们具有正 (!) 浮力。 是的是的。 空瓶子飘了起来。 即使在淡水中。 底部通常是平的。 它们生锈得很厉害。 为此,他们非常喜欢潜水中心和潜水船。 它们不像钢铁制品那样需要太多的关注。

3. 复合(金属复合)气缸。 其中的复合材料类似于多层玻璃纤维,填充环氧树脂。 工作压力200-300个大气压。 它们的单位体积重量最低。 完全复合不生锈。 在所有。 金属复合材料内部有一个薄壁钢球,外部有一个复合材料。 当水进入内部时,钢相应地被腐蚀。 它们的使用寿命最短(俄罗斯联邦为 5 年)。 它们不受压力测试(水压测试)的影响。 这些气缸主要用于在空气中工作。

总的来说,现在至少紧急情况部已经完全放弃了闭路装置。 尽管计划购买 ECCR 循环呼吸器用于深海工作。 此外,它是在俄罗斯制造的。 在潜水中,这种复合材料由于其高浮力而很少使用。 它们有一个很大的优点:当气球爆炸时,它们不会产生碎片。 但他们害怕机械损坏。

是的,关于水压测试或压力测试的几句话。

从气球上拧下阀门,在其位置拧上一个配件,气球充满液体并放入水浴中。 然后对气缸施加压力,通常是工作压力的 1,5 倍。 即300atm被注入工作压力为450atm的气缸中。 在这种情况下,测量体积的变化(通过压力增加填充气缸的液体量)。

音量的增加是有规范的。 如果超出规范或发生破坏,则该钢瓶将被丢弃。

使用该液体是因为它具有实用的不可压缩性。 毕竟,如果气瓶内有气体倒塌,那么就会有很大的轰鸣声。 使用液体,它只会破裂。 顺便说一句,家用气瓶(丙烷-丁烷)也必须经过水压试验,但他们通常将所有东西都“锤”入其中。

顺便说一句,也许有人会对这个问题感兴趣,例如,为什么不使用 400 个大气压的气缸,尽管它们确实存在?

首先,400 atm 压缩机相当复杂、昂贵且体积庞大。

其次,不应忘记范德瓦尔斯力。 这是高压下的气体开始获得液体特性的时候。 如果在 200 个大气压下这些力实际上是不可见的,那么,例如,在 300 个大气压下,它已经约为 10%,而在 400 个大气压下 - 已经约为 18%。

也就是说,将一个 10 升的瓶子装满至 200 个大气压,我们有 2 升的气体,在 000 个大气压时 - 300 2 升,而在 810 个大气压下,同一瓶中将有 400 3 升。 好吧,变速箱上的所有高压配件都必须重做。

就是这样,完成了 OT。

但在进入封闭循环之前,我会让自己离题一点,回忆一下使用和改进这些相当复杂和昂贵的设备的原因。

科技委


正如我在评论的第一部分已经说过的,一个人要呼吸,必须确保一定量的气体通过肺部循环。 必须在等于环境压力加 1 个大气压的压力下向肺部供应气体。 如果潜水员已经潜入水下 30 米,那么气体将通过 OT 呼吸器在 4 ata 的压力下供应到他的肺部(不要忘记水面上的 +1 ata,是的)。

呼吸压力增加的气体时,潜水员的身体会发生什么变化?

并且体内会有气体过饱和。 毕竟,任何人都知道人体主要由水组成,液体与气体的饱和度与发生饱和时的压力成正比。

当然,饱和过程不会很快发生。 吸入气体的超压通过肺泡传递到血液。 过饱和的血液在全身循环,使其他组织饱和。 此外,研究表明,不同的组织以不同的方式饱和。

快速饱和的组织:血液、皮肤、脂肪组织。 慢组织:骨、结缔组织。 现代解压算法使用多达 16 种类型的结构。 增加外部压力、压缩的过程可以很快发生。 这不会对身体造成任何不愉快的后果。

但是相反的过程,解压缩,不再像压缩那样快速发生。

这就是将减压过程与一瓶苏打水进行比较的地方。 通过大幅降低外部压力,我们促使溶解气体从液体中释放出来。 以气泡的形式。

可能没有人需要解释血液中充满气泡的原因是什么?

血块。 血栓堵塞血管,起初很小,然后越来越大,直到它们到达通向/来自心脏的血管。 死亡来临。

DCS 的致命后果较少。 例如,由于在这些组织中形成气泡,各种组织(例如软骨)发生变形。 而DCS最令人不快的症状是神经末梢组织中形成的气泡压力引起的疼痛。 而且,这些痛苦的感觉很好,很强烈。

为了避免 DCS 的发生,开发了解压表,后来随着计算机的出现,解压算法也出现了。 这些表格显示了深度(压力)和潜水员在浮出水面之前必须停在那里的时间。

在相同的表中,考虑了气体混合物。 事实上,如果使用氧气含量增加到 100% 的混合物进行减压程序,减压时间就会减少。 发生这种情况是因为氧气与惰性气体不同,它在新陈代谢过程中会被身体部分吸收。


这是2002年版海军PVS减压表的片段。 注意第二行(底部时间10分钟)。 使用空气作为减压气体时,减压时间为2小时27分钟,使用氧气时,减压时间为1小时26分钟! 在这里您还可以注意到开始吸氧的深度——它是 10 米。 也就是说,这个深度的氧气分压为2 ata,按照业余潜水的规范,这是很危险的。

还应注意的是,没有减压限制。

这些是压力/时间的此类值,同时潜水员可以在其中快速(无需遵守减压程序)切换到 1 ata 压力下的呼吸,而不会对身体造成任何影响。


这是在高山环境(海拔 100 m)中真正潜入 800 m 深度的剖面图。 黑色曲线是深度,红色曲线是装饰义务,绿色是水温。 气体:KAGS 13/63; CAS 41; 氧。 免减压极限清晰可见,这是红线的零段

高压下气体的毒性作用


看起来一切都很简单:我们呼吸纯氧并获得最短的减压时间。

但是,事实证明,并非一切都像看起来那么好。

在潜水发展的初期,在过度压力下呼吸氧气的实验中,测试人员注意到受试者的状况发生了令人不快的变化。 因此,当达到某些压力值时,潜水员开始出现肌肉痉挛,直至完全失去对运动功能的控制。 还注意到氧气对肺部气体交换效率的负面影响。 也就是说,随着肺泡上氧气分压升高的时间延长,它们部分地失去了气体交换能力。

呼吸混合物中氧分压的安全值是通过实验确定的。 因此,对于长时间曝光,该值为 1,4 ata,对于短曝光 - 1,6 ata。

事实证明,在超压下,惰性气体氮气会导致所谓的。 “氮麻醉”,在症状上类似于酒精的影响。 抑制反应,对情况的评估不足。

可能不值得告诉潜水员这会如何?

~ 3 ata 的氮分压被认为是安全的。

同时,我想指出,氧气和氮气的极限压力值可能会因监管它们的组织而异。

例如,在俄罗斯武装部队中,3 ata 值被认为允许使用 100% 氧气呼吸。 如此高的 PPO2 值在世界其他任何地方都找不到,显然,我们的潜水员有某种特殊的生物。

因此,为了减少呼吸混合物中氧气和氮气的含量,他们开始使用氦气。 氦气几乎没有麻醉作用和对身体的毒性作用。 氮气、氦气和氧气的呼吸混合物被称为 KAGS(三混合物),来自氧气和氦气 - KGS(氦氧混合气)。

当然,在计算呼吸混合物的成分时,通常会根据潜水条件将其中的氧气和氮气百分比设置为最大允许值。 氧气是用来缩短减压时间的,氮气是因为氦气很贵。

在俄罗斯,氦气因其开采方式而相对便宜。 但在国外,价格约为每升 7 美分(四年前,埃及)。 也就是说,在 2x15x200 对中混合 12% O2、70% He 和 18% N2 的气体成本约为 300 美元。

此外,大部分气体会被简单地排出体外,因为在呼吸过程中,一个人会通过肺部泵出 10-50 升气体。 你问为什么会有这样的差异。 这一切都与身体的生理和状态有关。 肺的体积和肌肉量越大,消耗量就越大。 比如风度翩翩的女孩,肺体积小,肌肉量小,耗气量通常很低,而身体发达、肺大的男性则相反。 嗯,休息时的气体消耗量可以比压力状态下少 5-6 倍。 体力劳动也会导致呼吸气体的消耗增加,但不会像压力时那么多。

正是节省昂贵的呼吸混合物的问题导致了封闭式呼吸循环装置的出现(或发展)——循环呼吸器。 尽管严格来说,循环呼吸器是第一个自给式呼吸器。

我将在下一部分讨论循环呼吸器的设计和类型。
作者:
34 评论
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  1. 沙发上的娜凡雅
    沙发上的娜凡雅 1十二月2021 18:22
    0
    尽管计划购买 ECCR 循环呼吸器用于深海工作。

    这绝对是一句脏话吗? 感觉
  2. 丧钟守望者
    丧钟守望者 1十二月2021 18:37
    +2
    有趣,信息丰富)我期待继续!
  3. 海军
    海军 1十二月2021 18:47
    +3
    献给已掌握呼吸器循环第二部分的每个人。

    Dum spiro spero !!!
  4. Ivan1779
    Ivan1779 1十二月2021 18:55
    +5
    奥列格,关于减压病,有必要写得更仔细,嗯,这是什么废话“血块的形成。血块堵塞血管,起初很小,然后越来越大,直到它们到达通向血管的血管/发自内心。死亡来了。”
    嗯,你从哪里复制的?
    “在/发自内心”是什么意思?
    他们会拿任何现代教科书重写 1 型和 2 型 DKB 是什么,它们的区别等。
  5. d ^ Amir
    d ^ Amir 1十二月2021 18:58
    +3
    谢谢,非常有趣
  6. Navodlom
    Navodlom 1十二月2021 19:01
    +1
    我已经后悔我通过了周期的第一篇文章。 结果是徒劳的。

    使用该液体是因为它具有实用的不可压缩性。 毕竟,如果气瓶内有气体倒塌,那么就会有很大的轰鸣声。 用液体它会裂开

    这里不清楚。
    在压力下泵入有限体积时的不可压缩性。 如果容器在 450 个大气压的压力下装有液体,这是否意味着它处于压缩状态?
    1. Maki Avellevich
      Maki Avellevich 2十二月2021 17:52
      +1
      Quote:洪水
      在压力下泵入有限体积时的不可压缩性。 如果容器在 450 个大气压的压力下装有液体,这是否意味着它处于压缩状态?

      例如,在 1000 米(水)深处,会产生约 100 巴的压力。
      这种压力不会以任何方式影响水的密度。
      1. Navodlom
        Navodlom 2十二月2021 17:57
        -1
        引用:Maki Avellievich
        这种压力不会以任何方式影响水的密度。

        气缸中的压力是如何产生的?
        1. Maki Avellevich
          Maki Avellevich 2十二月2021 18:00
          0
          在药剂的帮助下,可以将气球中的液体保持在压力下。
          气体可以充当“弹簧”
    2. 死神
      死神 2十二月2021 18:59
      0
      Quote:洪水
      我已经后悔我通过了周期的第一篇文章。 结果是徒劳的。

      使用该液体是因为它具有实用的不可压缩性。 毕竟,如果气瓶内有气体倒塌,那么就会有很大的轰鸣声。 用液体它会裂开

      这里不清楚。
      在压力下泵入有限体积时的不可压缩性。 如果容器在 450 个大气压的压力下装有液体,这是否意味着它处于压缩状态?

      当然,水是被压缩的。 只是在学校课程中我们被教导的很少:水是“不可压缩的”
      1. Maki Avellevich
        Maki Avellevich 2十二月2021 20:45
        0
        Quote:死神
        当然,水是被压缩的。 只是在学校课程中我们被教导的很少:水是“不可压缩的”

        水是被压缩的,但与气体相比,可压缩性可以忽略不计:小数万倍。
  7. KSVK
    1十二月2021 19:16
    +6
    Quote:Ivan1779

    他们会拿任何现代教科书重写 1 型和 2 型 DKB 是什么,它们的区别等。

    你知道,伊万,在写完关于 OTs 设备的部分之后,我觉得版主的批评是有建设性的。 我决定这些文章会比科学更受欢迎。 如果我开始描述2型DCS的原因,同时描述所有关于气体使用的实验,我会讲M曲线,算法和其他梯度因素,我不会有几篇文章足够。 并且这些文章几乎不会引起该资源的大部分访问者的兴趣。 所以,“在欧洲驰骋”,就像他说的一切,但似乎并不乏味。 是什么让您对血凝块的形成感到困惑? 2 型 DCS 是令人不快的,当然,但不是致命的。 至少不是马上。 含
  8. KSVK
    1十二月2021 19:23
    +5
    引用: 沙发上的 Nafanya
    尽管计划购买 ECCR 循环呼吸器用于深海工作。

    这绝对是一句脏话吗? 感觉

    完全没有。
    在第一部分中,截断的 bulo:
    https://topwar.ru/189267-dyhatelnye-apparaty-chast-1-fiziologija-dyhanija.html
    c) 带有电子控制气体供应的封闭装置(电子闭环循环呼吸器 - ECCR)。
    1. 水
      5十二月2021 11:16
      0
      一篇非常翔实的文章! 但是,我认为您需要补充一点:苏联海军在 1975 年开始使用用于深海作业的循环呼吸器。 (带呼吸器的深水潜水设备 IDA-72) 他们配备了 940 型救援潜艇(Lenok)的深水潜水综合体。 不久之后,该设备被用于替换为潜艇水面救援人员服务的 GKS-3m。
  9. KSVK
    1十二月2021 19:30
    +6
    Quote:洪水

    这里不清楚。
    在压力下泵入有限体积时的不可压缩性。 如果容器在 450 个大气压的压力下装有液体,这是否意味着它处于压缩状态?

    在我看来,液体的不可压缩性是液体在外部压力的影响下不改变其体积的能力。 毕竟,爆炸是如何发生的,压力和体积的急剧变化。 请记住,有爆发力,也有爆破。 所以在这种情况下,亮度几乎为零。
  10. MOOH
    MOOH 1十二月2021 19:31
    +2
    谢谢,很有趣。 就我个人而言,从百年斗鸡大名鼎鼎的网站上阅读有关deshman设备的信息对我来说也很有趣。 100 美元的水肺潜水员会怎样? Kyrdyk 立即或是否可以以相对安全的方式沉迷于其中?
  11. KSVK
    1十二月2021 19:47
    +7
    Quote:MooH
    100 美元的水肺潜水员会怎样? Kyrdyk 立即或是否可以以相对安全的方式沉迷于其中?

    如果潜水员受过训练,那么他什么都不会发生,特别是如果所谓的。 “休闲”限制。 那些。 没有解压,也没有开销。 开销是在潜水时间的任何时刻都不可能浮出水面(冰、洞穴、沉没的物体)。 我的特殊恕我直言培训始终是主要的。 这是培训,不是买卡。 毕竟99%的潜水事故都是因为所谓的。 “人的因素”。 而且OC的装备设计也很简单,没有什么特别的地方可以破解。 如果它在 1 ata 下工作,那么它有 99,99% 的概率会在超压下工作。
  12. Aviator_
    Aviator_ 1十二月2021 20:02
    +4
    一个有趣的系列文章,尊重作者。 我自己沉浸在1980年的青春里,10米的“乌克兰”,非常有感觉。 然后在埃及,但不是第一次,尽管红海的生物比黑海丰富得多。 关于压缩的补充——气泡本身不是阻塞了血液流动,一定会出现血栓吗? 血栓是凝结的血液,当外部压力迅速释放时,血管会堵塞释放气体的气泡。
    1. 皮特米切尔
      皮特米切尔 1十二月2021 22:27
      +4
      我也喜欢它 - 简单易懂。 碰巧周围有很多专业的潜水员,海军和专家,他们介绍了他们,但只是为了娱乐,并且只和他们在一起:负责任的人 - 我起来了 眨眼 他们把我弄到水下。 老实说,我只在电话里说自己......
      1. Aviator_
        Aviator_ 1十二月2021 22:55
        +2
        老实说,我只在电话里说自己......

        所以我现在也只涉足浮潜,在我年轻的时候我潜到了 18 m(新世界 Sudak 附近的 Cape Kapchik),2009 年在沙姆沙伊赫我设法爬了 12 m,这要困难得多-盐度高,一开始推出力强,年年不一样。
        1. 皮特米切尔
          皮特米切尔 1十二月2021 23:05
          +2
          我很幸运得到了专家的培训,但一位同事在 40 岁时无意中在土耳其潜水并“离开”:我的妻子说——这是一个带面具的烟斗,算了,这就够了。
          有一次,我经常和潜水员一起工作:你把他们带到离海岸更远的地方,然后他们自己......
  13. Igarr
    Igarr 1十二月2021 21:27
    +3
    伟大的循环,感谢奥列格。
    没错,我是第一个发现这个特殊部分的人,但我会赶上的,阅读所有内容。
    自 1978 年以来一直是一名潜水员,尽管这种做法很久以前就结束了。
    现在只能自由潜水。
  14. 评论已删除。
  15. KSVK
    1十二月2021 23:22
    +4
    Quote:飞行员_
    关于压缩的补充——气泡本身不是阻塞了血液流动,一定会出现血栓吗? 血栓是凝结的血液,当外部压力迅速释放时,血管会堵塞释放气体的气泡。

    这里的问题在于压力变化率和组织饱和度值。 如果一切都非常糟糕,那么是的,血流被气栓阻塞了。 如果这些非常栓子不是太大,那么在血液中停留一段时间后,它们就会从凝固的血液变成最自然的血块。 这些栓子不仅出现在血液中,也出现在组织中。 在组织中,囊泡本身“溶解”,当然,如果“载体”幸存下来,并且它所在的空腔仍然存在。 在这个空腔中,在随后的减压过程中,气泡再次形成。 此外,这是非常不愉快的,压降要小得多。
    1. Aviator_
      Aviator_ 1十二月2021 23:45
      0
      很明显。 生理学已经够复杂了。 我记得上一次获得苏联英雄称号是在 1991 年秋天授予一名军事潜水员,因为他的潜水很深,200 米。
      1. Bad_gr
        Bad_gr 3十二月2021 02:23
        +1
        最深水肺潜水的记录保持者是 Ahmed Gabr,他潜入了 332,35 米的惊人深度。 一位埃及水肺潜水教练花了四年的时间训练他的潜水记录。 该活动于18年2014月15日在埃及达哈卜的红海举行。 早上,Gabr 带着九个气瓶潜入海中,午夜过后浮出水面。 虽然下降只用了 14 分钟,但他不得不在返回的路上减压了近 XNUMX 个小时。
        https://megadive.ru/news/scuba-records

        以下照片是在同一链接上找到的:
        同时潜水人数的记录是由 Wanita Selam Indonesia 创造的,它聚集了 3 名潜水员在北苏拉威西岛万鸦老进行了一次独一无二的潜水......
        1. Aviator_
          Aviator_ 3十二月2021 08:20
          +1
          列昂尼德·米哈伊洛维奇·索洛德科夫(Leonid Mikhailovich Solodkov)(10年1958月24日出生于卢甘斯克州佩列瓦尔斯基区切尔努基诺)——潜水和救援官,苏联最后一位英雄(1991年2月1999日),二级上尉(1986年)。 自50年3月起,苏联国防部紧急救援、潜水和深海行动国家研究所的初级研究员-潜水专家。 他监督并积极参与了潜水设备和设备的创建和测试,以及在高达 000 个大气压的高压下长时间停留的实验,以测试新技术。 实施实际水下工作的测试可以及时发现设备缺陷,并提出消除这些缺陷的建议。 在水下和压力室中工作了 15 多个小时。 在达到潜水深度的停留时间(500 天 - 深度 25 米,450 天 - 深度 3158 米),这些实验在俄罗斯破纪录,而就潜水量而言他们有研究,他们在世界上没有类似物。 多次为车队专家掌握新技术提供有效帮助。 24 年 1991 月 3 日,根据苏联总统第 VII-460776 号法令,由于成功完成了一项特殊的指挥任务,同时表现出了勇气和英雄气概,三级上尉列昂尼德·米哈伊洛维奇·索洛德科夫被授予获得列宁勋章(编号11664)和“金星”(编号XNUMX)的苏联英雄。
  16. 茶酚
    茶酚 1十二月2021 23:35
    +1
    非常有趣的文章。
    但是 - 希望作者校对所写的内容。
    第二天,精神焕发。
    或者让某人在_before_ 发布之前阅读。
    任何人。 谁会立即看到像“一个人通过肺部泵送 10-50 升气体”(每小时?每秒?最后一次?还有很多)这样的浅滩,并会纠正作者。
  17. 德莫罗佐夫
    德莫罗佐夫 2十二月2021 04:25
    0
    我们的金属复合材料气瓶 2014 去年加压,1 个被拒绝,是的
    我们每天工作更多,没有问题。
  18. KSVK
    2十二月2021 09:13
    +1
    引用:thekhohol
    非常有趣的文章。
    但是 - 希望作者校对所写的内容。
    第二天,精神焕发。
    或者让某人在_before_ 发布之前阅读。
    任何人。 谁会立即看到像“一个人通过肺部泵送 10-50 升气体”(每小时?每秒?最后一次?还有很多)这样的浅滩,并会纠正作者。

    同意。 我的关节。 当然,一分钟后。 自己重读,我几乎不会注意到。 神色变得模糊。 以升/分钟为单位的气体流量、停止、底部时间、总潜水时间、以分钟为单位的水面间隔。
    1. Bad_gr
      Bad_gr 3十二月2021 02:37
      0
      金属复合材料内部有一个薄壁钢球,外部有一个复合材料。 当水进入内部时,钢相应地被腐蚀。
      有消息称,除了钢制的烧瓶外,还有可能是铝合金或不锈钢材质的烧瓶。 或者他们没有收到分配?
  19. KSVK
    2十二月2021 09:18
    +1
    Quote:飞行员_
    很明显。 生理学已经够复杂了。 我记得上一次获得苏联英雄称号是在 1991 年秋天授予一名军事潜水员,因为他的潜水很深,200 米。

    现在,工业潜水员的工作深度可达 700 米。 但如果把它比作潜水,就好像把民用飞机上的乘客比作悬挂式滑翔机。
  20. KSVK
    3十二月2021 11:24
    +1
    Quote:Bad_gr
    有消息称,除了钢制的烧瓶外,还有可能是铝合金或不锈钢材质的烧瓶。 或者他们没有收到分配?

    老实说,我从来没有对复合材料特别感兴趣。 我可以假设需要复合材料内的灯泡来实现阀门和气缸之间的可靠连接。 钢,通常是黑色,是最坚固和最便宜的材料。 铝又软又贵,和不锈钢,就大不一样了。 它也会生锈。 嗯,又涨价了。 此外,现在纯复合材料本身就很好用。
  21. 酒吧
    酒吧 22十二月2021 20:46
    0
    还注意到氧气对肺部气体交换效率的负面影响。 也就是说,随着肺泡上氧气分压升高的时间延长,它们部分地失去了气体交换能力。

    我想知道美国人是如何在纯氧的气氛中飞往月球一周或更长时间的? 而且没有分拣……我一直怀疑这是假的。
  22. 燧石
    燧石 27十二月2021 00:21
    0
    我无法添加到我的个人聊天中,所以我将在这里说明我的一个陈述。 :-)