ДЫХАТЕЛЬНАЯ ДИАГРАММА – КЛЮЧ К РАЗГАДКЕ ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РЕГУЛЯТОРА Андрей БИЗЮКИН 20

20
DIVETEK 4[18]2006
Андрей БИЗЮКИН
ДЫХАТЕЛЬНАЯ ДИАГРАММА – КЛЮЧ К РАЗГАДКЕ
ФУНКЦИОНАЛЬНЫХ ВОЗМОЖНОСТЕЙ РЕГУЛЯТОРА
Как правильно выбрать регулятор
для подводного плавания? Каталоги
дайверских компаний пестрят информацией о соответствии тесту EN 250,
минимальной работе дыхания и графиками дыхательных диаграмм. Давайте попробуем разобраться с этими понятиями, чтобы выяснить, что это
означает и насколько все эти критерии важны для подводного пловца.
Существуют дыхательные машины
(компьютерный робот, объединенный
с гипербарической камерой), позволяющие имитировать и оценивать качество дыхания из регулятора на различ-
ных глубинах при изменяемой интенсивности дыхания и различных температурах под водой. Одна из самых мощных дыхательных машин находится в
компании Aqualung. Здесь имитируют
погружения до 100 метров при температуре воды до нуля по Цельсию. Тестируемый регулятор присоединяется к баллону с воздухом и погружается в
гипербарический комплекс – стальной
бак, наполненный водой нужной температуры (см. фото), куда подается избыточное давление, эквивалентное давлению воды на соответствующей глубине.
Типовая дыхательная кривая должна вы-
Рис. 1. Так выглядит типовая дыхательная диаграмма на компьютере
дыхательной машины. Дыхательная машина начинает цикл дыхания с
выдоха и далее движение вдоль кривой по часовой стрелке
S1 – площадь под кривой выдоха эквивалентна работе на выдохе
S2 – площадь под кривой вдоха эквивалентна работе на вдохе
глядеть как синусоида (выдох-вдох), но,
чтобы сэкономить место на экране монитора, компьютер рисует дыхательный
цикл немного по-другому (рис. 1).
Как читать типовую дыхательную диаграмму? Рассмотрим внимательно
рисунок 1. Дыхательная машина начинает свою работу с выдоха (точка начала дыхательного цикла) и далее вдоль
кривой по часовой стрелке до точки
окончания выдоха/начала вдоха. Верхняя часть диаграммы – кривая выдоха.
Площадь под кривой выдоха (S1) эквивалентна работе дыхания, потраченной
на выдох. Нижняя часть диаграммы –
Рис. 2. Три фазы вдоха на дыхательной диаграмме регулятора Legend Glacia
www.dive-tek.ru
21
ТЕХНОЛОГИИ
Рис. 3 (1)
Тест EN 250
Тест в экстремальных условиях
50,9 m
Apeks TX100
87,2 m
50,3 m
Apeks TX200
93,4 m
51,7 m
Apeks TX50
86,6 m
51 m
Beuchat VX200
83,5 m
www.dive-tek.ru
"
22
DIVETEK 4[18]2006
кривая от точки окончания выдоха до
точки окончания вдоха – кривая вдоха.
Площадь под кривой вдоха (S2) эквивалентна работе, затраченной на вдох. Суммарная работа дыхания (S), израсходованная на полный дыхательный цикл,
равна сумме работ на выдохе и вдохе.
S = S1 + S2
Международный стандарт EN 250 требует, чтобы суммарная работа дыхания
из регулятора на глубине в 50 метров
при интенсивности дыхания 62,5 литра
в минуту и давлении в баллоне 50 бар
не превышала 3 Дж/л. Поскольку в современных регуляторах используются
совершенно идентичные, лепестковые
клапаны выдоха, то усилие и работы на
выходе из них практически
эквивалентны. Сделаем
допущение, что работа на выдохе в нормальных условиях
погружения – значение, близкое к
константе, составляющее до
Манометр низкого давления
80 % от суммарной работы дыхания, поэтому временно уберем из нашего обсуждения верхнюю часть дыхательной
диаграммы и рассмотрим только фазу
вдоха. В качестве конкретного примера
рассмотрим реальную дыхательную диаграмму регулятора Legend Glacia. Рассмотрим внимательно рисунок 2.
Напомним устройство стандартного
регулятора, состоящего из первой и второй ступеней. Первая ступень понижает давление из баллона до фиксированного установочного давления 8–10
атмосфер. Далее сжатый воздух по шлангу низкого давления поступает во вторую ступень, где его давление понижается до давления окружающей среды.
Как происходит вдох? Вдох можно условно разделить на три фазы.
Фаза один. Подводный пловец вдыхает воздух из второй ступени, создавая
разрежение под мембраной. Мембрана
деформируется внутрь и надавливает на
рычаг клапана подачи воздуха. Если внутренний объем второй ступени слишком
велик, если вторая ступень не сбалансирована или имеет слишком тугие пружины, короткий рычаг – конструктивные особенности, препятствующие
легкому открытию клапана, то вдох становится слишком тяжелым. Поэтому при
ТАБЛИЦА 1. ПАРАМЕТРЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕКРЕАЦИОННЫХ
РЕГУЛЯТОРОВ В УСЛОВИЯХ ТЕСТА EN 250
Регулятор
Глубина
Суммарная работа
Усилие на вдохе,
EN250, м
дыхания, Дж/л
mbar
Scubapro MK17 S600
50,9
0,86
7,87
Scubapro MK25 X650
51,3
1,00
6,89
Mares Abyss
50,7
1,62
11,83
Mares V 32
50,0
1,11
10,9
Poseidon Xstream
50,2
1,25
7,46
Beuchat VX 200
51,0
1,06
8,69
Titan LX Supreme
50,9
0,82
10,35
Legend Glacia
49,8
0,88
12,60
Legend LX ACD
50,7
0,71
9,31
Apeks ATX 50
51,7
0.91
7,32
Apeks ATX 100
50,9
0,85
10,24
Apeks ATX 200
50,3
0,93
6,91
Таблица 2. ПАРАМЕТРЫ РАБОТОСПОСОБНОСТИ РЕКРЕАЦИОННЫХ
РЕГУЛЯТОРОВ В ЭКСТРЕМАЛЬНЫХ УСЛОВИЯХ ТЕСТИРОВАНИЯ
Регулятор
Глубина
Суммарная работа
Усилие на вдохе
м
дыхания Дж/л
mbar
Scubapro MK17 S600
80,9
1,29
11,36
Scubapro MK25 X650
61,8
2,22
41,72
Mares Abyss
60,5
2,28
28,89
Mares V 32
59,7
1,78
29,2
Poseidon Xstream
80,2
1,92
8,25
Beuchat VX 200
83,5
1,83
19,37
Titan LX Supreme
68,9
2,09
38,04
Legend Glacia
95,1
1,97
29,17
Legend LX ACD
94,7
1,07
10,36
Apeks ATX 50
86,6
1,71
29,72
Apeks ATX 100
87,2
1,28
9,59
Apeks ATX 200
93,4
1,41
14,94
www.dive-tek.ru
анализе первой фазы вдоха надо обращать внимание на величину усилия, необходимого для «подрыва» клапана,
характеризующегося максимальным значением разрежения, и на площадь под
кривой первой фазы вдоха (работа А1)
Фаза два. Клапан вдоха уже открыт,
воздух под давлением из первой ступени и шланга низкого давления перетекает во вторую ступень, при этом клапан
первой ступени пока еще закрыт. В регуляторах Aqualung этому процессу ассистирует эффект инжектирования. Здесь
он настолько силен, что воздух под избыточным давлением (Free flow) подается
во вторую ступень. На дыхательной диаграмме регулятора Legend кривая вдоха
во второй фазе даже поднимается выше
уровня нулевой линии. Работа вдоха во
второй фазе (площадь под кривой – А2)
становится отрицательной в математическом смысле слова.
Фаза три. Давление в полости первой ступени падает. Открывается клапан редуктора. Форма и площадь под
кривой (работа А3) во время третьей
фазы вдоха зависит от качества первой
ступени, скорости открытия и пропускной способности редуктора, что определяется совершенством технологических решений и конструктивными
особенностями, заложенными в конкретную модель регулятора.
Суммарная работа вдоха (А) равна сумме работ на каждой из трех фаз входа.
А = А1 + А2 + А3
Чтобы теория дыхательных диаграмм
не казалась слишком далекой от реальности, попытаемся из области теоретической механики вернуться обратно к
практическому дайвингу. Упростим задачу и попытаемся ответить на вопрос:
на что стоит обращать внимание при
выборе регулятора и проверке его работоспособности? Вот пара практических
рекомендаций.
Проверка усилия на вдохе.
Способ первый (затратный). Тестируется по субъективным ощущениям дайвера на поверхности перед погружением
и на максимально нужной глубине.
Способ второй (бюджетный). По
анализу дыхательной диаграммы регулятора. Посчитайте суммарную работу дыхания и отдельно работу вдоха. Обратите
внимание на наличие эффекта инжектирования в регуляторе. В этом случае суммарная работа вдоха будет иметь более
низкое значение и дыхание из такого регулятора будет более легким.
Проверка работоспособности первой ступени перед погружением.
Способ первый (затратный). С помощью персонального манометра низкого давления. Возьмите понравившийся вам регулятор, присоедините его к
баллону и проверьте, насколько сильно
падает установочное давление в первой
ступени при максимально интенсивном
вдохе. Идеальное значение падения да-
23
ТЕХНОЛОГИИ
Рис. 3 (2)
Тест EN 250 (m)
Тест в экстремальных условиях (m)
49,8 m
Legend Glacia
95,1 m
50,7 m
Legend LX ACD
94,7 m
50,7 m
Mares Abyss
60,5 m
50 m
Mares V32
59,7 m
www.dive-tek.ru
"
24
DIVETEK 4[18]2006
вления на входе не должно превышать
1 атм. Если падение установочного давления в регуляторе более 2 атм, то однажды вы почувствуете проблемы с дыханием. Такой регулятор будет с трудом
справляться с обеспечением подачи достаточного количества воздуха при глубоководных погружениях, дыхании с напарником из одного регулятора или при
особо интенсивном дыхании и плавании на скорость или против течения.
Способ второй (бюджетный). Проанализируйте график на бумаге – третью фазу вдоха на дыхательной диаграмме регулятора, которая зависит, главным
образом, от величины падения давления
в первой ступени в процессе вдоха.
Как соотносится теория дыхательных
диаграмм, европейский стандарт – EN
250 и практические рекомендации с конкретными регуляторами, которые возможно найти в наших магазинах? Не
КОНКУРС
!
провести ли crash test на соответствие
обычных рекреационных регуляторов
требованиям EN 250 в каких-либо экстремальных условиях? Такая уникальная возможность появилась во время поездки журналистов и представителей
крупнейших мультибрендовых магазинов России, организованной компанией
«Тетис», во Францию на завод компании
Aqua Lung, и благодаря специалистам
компании Aqua Lung, любезно предоставившим свою дыхательную машину для
подобных экспериментов.
В тестировании приняли участие регуляторы, являющиеся новинками 2006
года или наиболее востребованные рынком дайвинга:
Scubapro MK17 S600, MK25 X650,
Apeks ATX50, ATX100, ATX200, Mares
V32, Abyss, Aqualung Legend LX ACD,
Glacia DIN, Titan LX Supreme, Beuchat
VX200 и Poseidon Xstream.
Суть тестирования заключалась в следующем: регуляторы один за другим погружали на эталонную глубину в 50 метров
и проверяли их соответствие требованиям стандарта EN 250. Измеряли усилие на
вдохе и суммарную работу дыхания (см.
левый ряд диаграмм на рисунке 3 и в таблице 1). Затем те же регуляторы в той же
последовательности погружали на большую глубину, превышающую требования
EN 250, чтобы попытаться найти те критические условия, где они выйдут за пределы соответствия стандарта и уже не смогут работать нормально (см. правый ряд
диаграмм на рисунке 3 и в таблице 2.)
Результаты теста, представленные в
таблице 1, демонстрируют, что все тестируемые регуляторы превосходят по
своим характеристикам требования теста EN 250 и отличаются только усилием на вдохе. Но какой из них предпочесть для себя?
ОТВЕТЬТЕ НА ТРИ ВОПРОСА.
Вопрос 1. Проанализируйте дыхательные диаграммы, полученные в стандартных (EN 250) условиях, и выберите самый тяжелый и легкий в дыхании регуляторы. Сообщите ваши правильные ответы по адресу:
[email protected]
Результаты экстремального тестирования рекреационных регуляторов на глубинах, превышающих 50 метров, представленные в таблице 2, демонстрируют, что даже на больших глубинах все тестируемые регуляторы были настолько надежными, что продолжали соответствовать жестким требованиям стандарта EN 250. Суммарная работа дыхания ни одного из участников теста не превысила 3 Дж/л,
а это значит, что все они имеют значительно больший запас прочности и надежности, чем озвучивается официально в их техническом
паспорте. Однако усилие на вдохе в некоторых из них возросло настолько сильно, что дышать из них на таких больших глубинах будет
достаточно тяжело.
Вопрос 2. Проанализируйте дыхательные диаграммы и выберите самый легкий в дыхании и самый тяжелый в
дыхании регулятор, которые прошли экстремальный тест. Отправьте ваши правильные ответы по адресу:
[email protected].
Вопрос 3. Посмотрите внимательно на дыхательные диаграммы регуляторов, представленные на рисунке 3. Сравните левый (условия EN 250) и правый (экстремальные условия) ряды дыхательных диаграмм соответствующих регуляторов. Проанализируйте их. Возможно ли по сравнению дыхательных диаграмм сделать вывод о причинах увеличения усилия на входе в экстремальных условиях погружения? Предположите, с чем это связано? С несовершенной
работой первой ступени или технологическими проблемами во второй ступени? Пришлите свои развернутые комментарии по адресу: [email protected].
Приславшие правильные ответы получат поощрительные призы! Того, кто, по мнению
редакции, даст самые развернутые и квалифицированные ответы, ждет специальный приз
– регулятор Legend Glacia от компании «ТЕТИС».
www.dive-tek.ru
25
ТЕХНОЛОГИИ
Рис. 3 (3)
Тест EN 250 (m)
Тест в экстремальных условиях (m)
50,2 m
Poseidon Xstream
80,2 m
50,9 m
Scubapro MK17 S600
80,9 m
51,3 m
Scubapro MK25 X650
61,8 m
50,9 m
Titan LX Supreme
68,9 m
www.dive-tek.ru