Rebreather

Jedną z największych szans rozwoju sportowego nurkowania po roku 2000 był gwałtowny wzrost zainteresowania rebreatherami o obiegu zamkniętym (CCR) i półotwartym (SCR). Ilość użytkowników rebreatherów stale wzrasta, zwłaszcza w nurkowaniu technicznym. Wraz z rozwojem elektroniki, ergonomii itp można oczekiwać ich wpływu na rozwój rebreatherów co spowoduje, że będą one używane w nurkowaniu coraz częściej.

Zalety systemów SCR i CCR

Nie znając sie na tych systemach, możesz dziwić się dlaczego ktokolwiek chce ich używać. Pomimo że mają one bardziej skomplikowana budowę i wymagają bardziej złożonego szkolenia (porównując do obiegów otwartych) aby bezpiecznie nurkować, rebreathery oferują dwie zasadnicze korzyści w porównaniu do obiegów otwartych.

Bardziej efektywne użycie gazu

Ponieważ systemy CCR i SCR odzyskują wydychany gaz, nie jest konieczne używanie dużych butli. SCR daje w przybliżeniu trzykrotnie dłuższy czas oddychania w porównaniu do tej samej objętości butli obiegu otwartego. Z użyciem CCR wyposażonego w dwie butle rozmiaru dużych pony możesz nurkować 4-6 godzin. W nurkowaniu rekreacyjnym daje to korzyść wynikająca z tego że nie musisz zabierać wielu buli lub kompresora by wykonać wiele nurkowań. Możliwe jest, aby wybrać się na tygodniowe, nurkowe wakacje zabierając 4-6 małych butli i wiaderko absorbentu. Z niektórymi zestawami, zachowując respekt dla czasu nurkowania, masz zapas gazu porównywalny z czterema, czy pięcioma twinsetami na raz! W nurkowaniu technicznym, oszczędność gazu to coś więcej niż tylko wygoda. Z obiegiem otwartym zużywasz tym więcej powietrza im głębiej nurkujesz, z obiegiem zamkniętym zużycie gazu jest zależne prawie wyłącznie od metabolizmu Twojego organizmu i wykonywanego wysiłku. Zużywasz tyle samo gazu na głębokości 100m co na 10m. Jeśli weźmiesz pod uwagę, że napełnienie trimixem (tlen, hel i azot) jest kosztowne to korzyść używania rebreathera jest oczywista. CCR pozwala nurkowi technicznemu wykonać nurkowanie na taką samą głębokość jak na obiegu otwartym z tą samą mieszanką, ale pozostać dłużej na głębokości. Wiele nurkowań wykonanych przez rekordzistów nurkowań technicznych nie byłoby możliwe na obiegu otwartym ponieważ ilość butli niezbędna do tych nurkowań byłaby niemożliwa do opanowania.

Bez bąbelków

Nie każdy kto używa rebreathera chce wykonywać długie głębokie nurkowania. Wielu, zwłaszcza podwodni fotografowie chcą cichych nurkowań. CCR-y są bardzo ciche ponieważ prawie nie wydostają się z nich bąble (to także powód dlaczego używają ich jednostki specjalne w czasie podwodnych akcji) SCR wypuszcza bąbelki, ale w znacznie mniejszej ilości i zdecydowanie ciszej niż ma to miejsce w obiegu otwartym. Ciche nurkowanie umożliwia podpłynięcie bliżej do ryb i innych podwodnych organizmów gdyż nie są one płoszone przez hałas bąbli. Rebreathery są także chętniej używane ze względu na brak hałasu jeśli nurkowie używają elektronicznych systemów komunikacji głosowej

Nurkowanie na SCR’ACH i CCR’ACH

Wyszkolony, doświadczony nurek obiegów otwartych staje się w wielu aspektach początkującym, gdy ubiera rebreather. Tak jest ponieważ wiele podstawowych zasad, umiejętności i zachowań nie ma zastosowania przy obiegach zamkniętych.

Kontrola pływalności

Powszechnie używamy kontroli oddechu do dostosowania niewielkich zmian pływalności w obiegach otwartych – bierzemy nieco większy wdech aby stać się bardziej pływalnym lub robimy dłuższy wydech by się nieco zanurzyć. Większość nurków odruchowo dostosowuje oddychanie do oczekiwanych zmian głębokości. Pierwszą różnica, którą zauważysz w czasie nurkowań z rebreatherem jest to że nie jest tu możliwe zmienianie pływalności oddechem. Tak dzieje się ponieważ, w czasie wydechu powietrze z płuc przechodzi do rebreathera nie zmieniając sumarycznej objętości układu rebreather-płuca. Ponieważ nie ma zmiany objętości nie ma zmiany pływalności. To oznacza, że prawidlowe wyważenie i użycie jacketu są znacznie bardziej istotne dla pływalności, oraz że musisz pozbyć się nawyku zmian oddychania w celu zmiany pływalności.

Zużycie gazu

Rebreathery działają najefetywniej gdy pozostaje się na stałej głębokości. Zmiana ciśnienia otoczenia powoduje konieczność dodania lub uwolnienia części gazu z worka oddechowego (zwanego także przeciw-płucem) co powoduje bezużyteczne z punktu widzenia metabolizmu zużycie gazu. Niektórzy nurkowie wydychają często gaz nosem lub oczyszczają maskę co nie ma znaczenia w obiegach otwartych ale w systemach CCR i SCR jest marnotrawieniem gazu. Jeśli używasz rebreathera, musisz zmienić ten nawyk i mieć dopasowaną, nieprzeciekającą maskę

Awaria

Z punktu widzenia szkolenia i użytkowania, największym wyzwaniem w porównaniu do obiegów otwartych jest postępowanie przy awarii sprzętu. W obiegu otwartym, o awarii sprzętu wiesz natychmiast i nie możesz jej zignorować. Albo natychmiast nie masz czym oddychać, albo wzbudzony automat jest otoczony chmurą jednoznacznie wyglądających bąbli. Rebreathery mogą być uszkodzone w taki sposób, że awarię można rozpoznać wyłącznie śledząc urządzenia pomiarowe. Jeśli tego nie zrobisz, może się okazać że będziesz kontynuować nurkowanie do momentu utraty przytomności bez jakiegokolwiek ostrzeżenia. Oczywiście w takich okolicznościach staje się istotne aby wytrenować nawyki, które zwracają uwagę na możliwe do wystąpienia problemy. Elektroniczne systemy ostrzegawcze pomagają, ale nie można na nich bezwzględnie polegać. Zauważ, że taka różnica w stosunku do systemów otwartych ma jednakże pewne plusy. W obiegu otwartym uszkodzenie jest oczywiste ale reakcja musi być szybka. Z rebreatherami masz czas, o ile zauważyłeś szybko usterkę, co najmniej kilka minut zanim sytuacja stanie się krytyczna. W większości przypadków możesz kontynuować oddychanie z zestawu przez kilka minut, a w tym czasie zdecydować jakie podjąc dalej działania.

Limity bezdekompresyjne i dekompresja

W obiegu otwartym tak długo jak oddychasz z danej butli, proporcja zawartych w niej gazów pozostaje niezmienna. W układach SCR i CCR proporcja gazów zmienia się w czasie nurkowania, co zmienia sposób w jaki kalkulujesz limit bezdekompresyjny lub dekompresję. CCR zmienia proporcje mieszanych gazów tak aby utrzymać stałą nastawę wartości ciśnienia parcjalnego tlenu PO2 zwana także „set point”. Parametry dekompresji określa się w takim wypadku na podstawie specjalnych tabel opartych na wartościach set pointów albo przy użyciu komputera nurkowego posiadającego opcję CCR, czyli takiego w którym ustawiamy set-point PO2 . zgodny z nastawą CCR-a. W układach SCR mieszanka, którą oddychasz będzie mieć zmienne ciśnienie parcjalne tlenu, tak więc limit bezdekompresyjny obliczany jest w klasyczny sposób na podstawie największego możliwego do osiągnięcia stężenia azotu, a ekspozycja tlenowa na podstawie największego możliwego do osiągnięcia stężenia tlenu. Innym elementem planowania nurkowań technicznych z CCR jest czas dekompresji versus zużycie gazu. Ponieważ układy CCR zużywają gaz bardziej w oparciu o metabolizm niż głębokość, możliwe jest takie nurkowanie w którym otrzymuje się wiele godzin dekompresji. Z tego powodu w treningu CCR zaleca się co najmniej 100 godzin doświadczenia w limitach rekreacyjnych przed rozpoczęciem nurkowań technicznych.

Przygotowanie (składanie) zestawy i konserwacja

Kolejną znaczącą różnica pomiędzy obiegami zamkniętymi i otwartymi jest przygotowanie i konserwacja. Używając rebreathera trzeba złożyć elementy zestawu, zasypać wkład pochłaniacza dwutlenku węglą (scrubber), wykonać test szczelności, oraz wiele innych czynności przed serią nurkowań. Po zakończeniu dnia nurkowego trzeba rozmontować zestaw, zdezynfekować węże i worki oddechowe aby nie stały się źródłem infekcji dróg oddechowych. Ten czynnik „zawracania sobie głowy” prawdopodobnie spowoduje iż obiegi otwarte zostaną popularne przez lata niezależnie od rozwoju technologii, aczkolwiek wiele korzyści wynikających z użycia obiegow zamkniętych równoważy kłopotliwe prace przed i po nurkowaniach.

Podstawy działania i konstrukcji

Pomimo istnienia kilku odmian w budowie, elementarna koncepcja budowy i działania różnych modeli SCR i CCR jest takie same. Wszystkie posiadają worki oddechowe, tzw przeciwpłuca, które są prostym workiem który rozszerza się gdy wydychasz do niego powietrze, a kurczy gdy wdychasz. Zawory jednodrożne umożliwiają przepływ gazu tylko w jednym kierunku, tak aby wydychane powietrze przechodziło przez pochłaniacz, który usuwa dwutlenek węgla. Wszystkie posiadają źródło albo źródła gazu który zasila przepływ oczyszczonego z CO2 gazu (albo pętlę oddechową, jako że jest to przepływ o obiegu), aby uzupełnić zużyty uprzednio tlen i wypełnić przeciwpłuca do potrzebnej objętości.

Budowa rebreathera o obiegu półotwartym SCR

SCR działa dzięki dostarczeniu nitroxu o ciągłym przepływie do pętli oddechowej, a zawór nadciśnieniowy w worku oddechowym wypuszcza bąble nadmiaru gazu z taką samą prędkością. Ciągły przepływ nitroxu uzupełnia stężenie tlenu w pętli oddechowej. Podstawową zaletą systemu SCR jest prostota budowy. Masz do czynienia z pojedynczym gazem wprowadzanym do urządzenia, aczkolwiek uzyskana mieszanka może różnic się składem w zależności od metabolizmu i prędkości oddychania. Dobierając odpowiedni nitrox i ustawiając (przed nurkowaniem) żądany przepływ możesz kontrolować oczekiwaną proporcję tlen / azot opartą na tablicach i wzorach. Czujnik tlenu w pętli oddechowej pozwala kontrolować czy pozostajesz w oczekiwanym przedziale stężeń. Podstawowymi mankamentem SCR’a jest to, że nie jest tak cichy jak CCR, oraz że nie wydłuża aż tak czasu oddychania. Jest to jednak dobry wybór dla nurków, którzy szukają łatwego sposobu na użycie technologi obiegów zamkniętych w nurkowaniu rekreacyjnym.

Budowa rebreathera o obiegu zamkniętym CCR

Pomijając tradycyjny rebreather przeznaczony do oddychania czystym tlenem (który nie ma zastosowania w nurkowaniu) rebreathery o obiegu zamkniętym mają dwie butle z gazami. Jedna zawiera czysty tlen, a druga gaz denny albo rozrzedzający, tzw diluent – zwykle powietrze albo trimix dla głębokich nurkowan technicznych. Opierając się na odczytach z elektronicznych czujników tlenu (zwykle trzech, w celu potrójnego zabezpieczenia funkcjonowania) elektronika CCR-a otwiera zawór solenoidowy i wtryskuje tlen (w miejsce zużytego przez nurka) do pętli oddechowej tak aby utrzymywać zadany nastaw (set point) ciśnienia parcjalnego tlenu, który zaprogramowałeś przed nurkowaniem. W czasie zanurzenia dodajesz diluent, aby utrzymać potrzebną objętość gazu w worku wdechowym i aby zmniejszyć wzrastające ciśnienie parcjalne tlenu. Zapasowe czujniki pozwalają kontrolować odczyty wartości związanych z tlenem, a użycie manualnych inflatorów umożliwia pracę w trybie „ręcznym” dodawania gazów w razie awarii elektroniki. Podstawową zaletą użycia systemów CCR jest zwiększenie efektywności zużycia gazów w celu wydłużenia nurkowania, zdolność optymalizacji dekompresji (nurkowanie techniczne) przez zwiększenie stężenia tlenu oraz cicha praca z powodu braku bąbli. Podstawowym mankamentem jest cena oraz skomplikowane użytkowanie i montaż.

Wyzwania dla obiegów zamkniętych

Producenci SCR-ów i CCR-ów chcieliby, oczywiście zwiększenia ich popularności. Przyznając rację temu, że w pewnych okolicznościach zalety obiegów zamkniętych są tak duże, że trudno o lepsze, minie sporo lat, zanim wyprą obiegi otwarte, które są dla nurków rekreacyjnych są dobre ze względu na niskie koszty, obsługę, szkolenia i logistykę. Poniżej wyszczególniono wyzwania jakie stoją przed rozwojem systemów SCR i CCR

Brak standardów

W obiegach otwartych, model na którym uczyłeś się nurkować nie miał znaczenia. Mogłeś nurkować na wszystkich innych rodzajach sprzętu, ewentualnie z minimalnymi dostosowaniami różnic działania. Obiegi zamknięte wiele tracą nie mając standardów rozmieszczenia elementów obsługi i kontroli urządzenia. Przykładem może być inflator (przycisk dodawczy) tlenu który umieszczany jest w niektórych modelach po prawej stronie, a w innych po lewej. To oznacza, że nie tylko trzeba odbyć przeszkolenie użytkowania konkretnego modelu, ale także zmienić swoje odruchowe zachowania, które stają się nawykami nurkowymi. Jest to znaczące z punktu widzenia szkolenia.

Obsługa i serwis

Dla większości osób dorywczo zajmujących się nurkowaniem, obsługa i serwis SCR i CCR jest wystarczającym powodem aby zrezygnować z użytkowania obiegów zamkniętych. Producenci mogliby zrobić te zestawy bardziej przyjazne dla użytkownika poprzez wprowadzenie gotowych wkładów z absorbentem, albo zaprojektowanie systemu tak by można prowadzić dezynfekcję pętli oddechowej bez konieczności całkowitego rozkręcania zestawu za każdym razem. Inną opcją byłaby możliwość zlecania tych prac operatorom nurkowym przez samych nurków.

Infrastruktura

Brak wsparcia sprzedaży siecią serwisową jest problemem typu co powinno być wcześniej – jajko czy kura. Obecnie, w większości miejsc nurkowych na świecie nie można oczekiwać dostępności absorbentu CO2 czy nawet 100% tlenu do napełnienia zestawu CCR. Bardziej powszechne użycie obiegów zamkniętych, byłoby z pewnością zachętą do sprzedaży materiałów obsługowych do systemów SCR i CCR przez centra nurkowe.

Cena.

W czasie gdy pisano niniejsze opracowanie, systemy CCR wymagały znacząco większej inwestycji w sprzęt i szkolenie niż obiegi otwarte. Pomimo, niższych kosztów użytkowania CCR przez nurków technicznych, potrzeba czasu by inwestycja w CCR zwróciła się. W większości nurkowań bezdekompresyjnych praktycznie nie istnieją korzyści finansowe nawet w długim okresie użytkowania i raczej to inne cechy rebreatherów decydują o ich wyborze przez nurków rekreacyjnych.